高頻功率放大器的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-05-09 01:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 關(guān)控制作用。諧振回路 LC 是晶體管的負(fù)載 .電路工作在丙類工作狀態(tài) 外部電路關(guān)系式： tVVe bmBBb ?c o s??? （式 ） tVVe cmCCc ?c o s?? （式 ） 晶體管的內(nèi)部特性： )( BZbcc Vegi ?? （式 ） 《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 2 圖 諧振功率放大器轉(zhuǎn)移特性曲線 故晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線表達(dá)式： Vbmcos?c= BBV +VBZ （式 ） 故得： bmBZBBc V VV ???c os （式 ） 必須強(qiáng)調(diào)指出，集電極電流 ci 雖然是脈沖狀，但由于諧振回路的這種濾波 作用，仍然能得到正弦波形的輸出。 諧振功率放大器各部分的電壓與電流的波形圖如圖所示： 圖 高頻功率放大器中個(gè)分電壓與電流的關(guān)系 《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 3 高頻諧振功率放大器的電路組成 丙類高頻功率放大器可工作在欠壓狀態(tài)、過壓狀態(tài)和臨界狀態(tài)。因欠壓狀態(tài)效率低，而過壓狀態(tài)嚴(yán)重失真，諧波分量大，所以一般選用臨界狀態(tài)。在晶體管功率放大器中，可以通過改變激勵(lì)電壓、基極偏壓、集電極負(fù)載、集電極直流供電電壓來改變放大器的工作狀態(tài)。 從輸出功率 Po500mw 來看，末級功放可采用甲類或丙類功率放大器，但要求總效率η 50%，顯然， 只用一級甲類功放是不能達(dá)到目的的，故采用兩級功率放大器，第一級采用甲類功率放大器，第二級采用丙類功率放大器，其中甲類功放選用晶體管 3DG12，丙類功放選擇晶體管 3DA1。 其參數(shù)的設(shè)定： 功放的基極偏置電壓 BEU? 是利用發(fā)射極電流的直流分量 0EI 在射極電阻2ER 上產(chǎn)生的壓降來提供的，故稱為自給偏壓電路。當(dāng)放大器的輸入信號 39。iU 為正弦波時(shí)，則集電極的輸出電流 ci 為余弦脈沖波。利用諧振回路 22CL 的選頻作用可輸出基波諧振電壓 !CU 、電流 1Ci 。 當(dāng)功率放大器的電源電壓 CCU? ，基 極偏置電壓 bU ，輸入電壓（或激勵(lì)電壓）bmU 確定后，如果電流導(dǎo)通角θ選定，則放大器的工作狀態(tài)只取決于集電極回路的等效負(fù)載電阻 qR 。 當(dāng)交流負(fù)載線正好穿過靜態(tài)特性曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn) A 時(shí)，管子的集電極電壓正好等于管子的飽和管壓降 CESU ，集電極電流 脈沖接近最大值 cmI 。 集電極電流余弦脈沖分解 參閱圖 ，一個(gè)尖頂余弦脈沖主要由脈沖高度 maxci 和通角 c? 這兩個(gè)參量完全確定。因此得先確定 maxci 和 c? 的公式，然后對脈沖進(jìn)行分解。 《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 4 圖 尖頂余弦脈沖 將式（ ）代入晶體管內(nèi)部特性方程的表達(dá)式（ ），得： ( c os )c c B B b m B Zi g V V t V?? ? ? ? （式 ） 當(dāng) t? = c? 時(shí) ci =0，代入上式得： 0 ( c os )c B B b m B Zg V V t V?? ? ? ? （式 ） 即 c o s B B B ZcbmVVV? ?? （式 ） 因此知道了 BBV ﹑ BZV 與 bmV 的值， c? 的值就完全確定了。 將式（ ）與式（ ）相減，即得： ( c os c os )c c bm ci g V t???? （式 ） 當(dāng) t? =0 時(shí)， ci = maxci ，因此 m a x ( c os c os )c c ci g t???? （式 ） 當(dāng)跨導(dǎo) cg ﹑激勵(lì)電壓 bmV 與通角 c? 已知后，將式（ ）與式（ ）相除，即得 m a xc o s c o s1 c o scciti ????? ? 或 m a x c o s c o s1 c o s cccctii ????? ? （式 ） 《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 5 式（ ）即為尖頂余弦脈沖的解析式，它脈沖高度 maxci 與通角 c? 。將上式用傅里葉級數(shù)展開分解為平均分量﹑基波分量和各次諧波分量，即： 0 1 2c os c os 2 c osc c c m c m c m ni I I t I t I n t? ? ?? ? ? ? ? ?（式 ） 0 m a x 0 ()c c cIi ??? （式 ） 式中0 s in c o s() (1 c o s )c c cc c? ? ??? ???? ?稱為平均分量電流分解系數(shù)。基波分量振幅為： 1 m a x 1()c m c cIi ??? （式 ） 式中， 1 2 s in 2()2 (1 c o s )ccc c???? ???? ?稱為基波電流分解系數(shù)。 n 次諧波分量振幅為： m a x ()c m n c n cIi ??? （式 ） 式中，22 s in c o s 2 c o s s in() ( 1 c o s ) ( 1 )c c c ccn n nnn? ? ? ??? ?? ?? ??稱為 n 次諧波電流分解系數(shù)。 0? ﹑ 1? ﹑ n? 等與 c? 的關(guān)系見圖 。 圖 尖頂余弦脈沖的分解系數(shù) 由上圖可看出，當(dāng) 1()c?? 的最大值為 ， c? 約為 o120 。此時(shí) 1maxcmcIi 達(dá)到最《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 6 大值。因此，在 maxci 與負(fù)載阻抗 pR 為某定值的情況下，輸出功率 2O cm1 p1P = I R2 將達(dá)到最大值。這樣看來，可能 c? = o120 是最佳通角了。但事實(shí)上，這時(shí)放大器工作在甲乙類狀態(tài)，集電極效率太低。 Oc1=P1=gP2 c? ? ?? （ ） （式 ） 將式中 cmccVV?? 集電極電壓利用系數(shù)， 110()g ()ccc??? ???（ ） 定義為波形系數(shù)。因?yàn)閷Ω哳l功率放大器的基本要求是 ,盡可能輸出大功率、高效率，為兼顧兩者，通常選丙類且要求在臨界工作狀態(tài)，其電 流流通角 c? 在 060 ~ 090 范圍。 高頻諧振功率放大器的性能分析 諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性 高頻放大器的工作狀態(tài)是由負(fù)載阻抗 Rp、激勵(lì)電壓 vb、供電電壓
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