【正文】 振功放中都要采用一定形式的回路 ， 以使其輸出功率能有效地傳輸?shù)截?fù)載 （ 下級輸入回路或者天線回路 ） 。 這種保證外負(fù)載與諧振功放最佳工作要求相匹配的網(wǎng)絡(luò)常稱為匹配網(wǎng)絡(luò) 。 如果諧振功率放大器的負(fù)載是下級放大器輸入阻抗 ， 應(yīng)采用 “ 輸入匹配網(wǎng)絡(luò) ”或 “ 級間耦合網(wǎng)絡(luò) ” ；如果諧振功率放大器的負(fù)載是天線或其他終端負(fù)載 ， 應(yīng)采用 “ 輸出匹配網(wǎng)絡(luò) ” 。 對輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的要求略有不同 ， 但基本設(shè)計方法相同 ， 這里主要討論輸出匹配網(wǎng)絡(luò) 。 第 6章 高頻功率放大器 輸出匹配網(wǎng)絡(luò) ——對輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的要求略有不同 ， 但基本設(shè)計方法相同 。 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)介于功率管和外接負(fù)載之間 ， 如圖 。 對它的主要要求是： (1)匹配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有選頻作用 ， 充分濾除不需要的直流和諧波分量 ， 以保證外接負(fù)載上僅輸出高頻基波功率 。 通常 ， 濾波性能的好壞用濾波度 Φn表示 ， 即 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 11LmLm ncmc m nn IIII??第 6章 高頻功率放大器 圖 放大器與負(fù)載之間用四端網(wǎng)絡(luò)耦合 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 四端 網(wǎng)絡(luò) I cml Z i I cmn Z o Z L 第 6章 高頻功率放大器 式中 ， Icm Icmn分別表示集電極電流脈沖中基波分量及 n次諧波分量的幅度； ILm1,ILmn則表示外接負(fù)載中電流基波分量及 n次諧波分量的幅度 。 Φn越大 ， 濾波性能越好 。 (2)匹配網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)具有阻抗變換作用 ， 即把實(shí)際負(fù)載 ZL的阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)榧冏栊?， 且其數(shù)值應(yīng)等于諧振功率放大器所要求的負(fù)載電阻值 ， 以保證放大器工作在所設(shè)計的狀態(tài) 。 若要求大功率 、 高效率輸出 ， 則應(yīng)工作在臨界狀態(tài) ， 因而需將外接負(fù)載變換到臨界負(fù)載電阻 。 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） (3)匹配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能將功率管給出的信號功率高效率傳送到外接負(fù)載 RL上 ， 即要求匹配網(wǎng)絡(luò)的效率 （ 稱為回路效率 ηk） 高 。 (4)在有 n個電子器件同時輸出功率的情況下 ， 應(yīng)保證它們都能有效地傳送功率給公共負(fù)載 ， 同時又要盡可能地使這幾個電子器件彼此隔離 ， 互不影響 。 本節(jié)主要研究網(wǎng)絡(luò)的 匹配與濾波作用 。 第 6章 高頻功率放大器 最常見的輸出回路形式為 復(fù)合輸出回路 。 天線回路 通過互感或其它形式與 集電極調(diào)諧回路 相耦合。 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 1CM nC nL2L1L1rACAR圖 復(fù)合輸出回路 第 6章 高頻功率放大器 復(fù)合輸出回路的等效電路 ： 以互感耦合回路為例。 當(dāng)天線回路調(diào)諧到串聯(lián)諧振狀態(tài)時，反映到 L1C1中介回路的等效電阻為： 等效回路的諧振阻抗為： 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 1C 1L39。r1rKiARMr 2239。 w?????????????ApRMrCLrrCLR2211139。11139。)( w第 6章 高頻功率放大器 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 由上式顯然可知，改變 M，就可以在不影響回路調(diào)諧的情況下，調(diào)整中介回路的等效阻抗 ，以達(dá)到阻抗匹配的目的。 當(dāng) M增大，等效電阻 增大，回路的等效阻抗 下降。 39。pR39。pR39。r第 6章 高頻功率放大器 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 諧振功率放大器阻抗匹配的概念： 在給定電路條件下，改變負(fù)載回路的可調(diào)元件，使電子器件送出額定的輸出功率 至負(fù)載。這就叫達(dá)到了匹配狀態(tài)。 oP第 6章 高頻功率放大器 中介回路的傳輸效率 ： 希望反映電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于回路損耗電阻。 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 039。39。1121239。139。39。1239。2111)()()(RRrrrMRrMrrrrrIrILppAkkk??????????????ww?功率電子器件送至回路的總回路送至負(fù)載的功率第 6章 高頻功率放大器 例 在圖 ，假設(shè)初次級回路都諧振于工作頻率 1MHz，天線輻射電阻 RA=37?，空載品質(zhì)因數(shù)為100，有載品質(zhì)因數(shù) 10，回路接入系數(shù)為 。試求 M、L1與 C1之值為多少時，天線與 3DA1相匹配。 [解 ]對于 3DA1有 諧振功率放大器電路組成（例題） )(22239。 ????? ocmp PVRHQp RLLQpRLpLp ??ww 62239。11239。 ????????第 6章 高頻功率放大器 因此 諧振功率放大器電路組成（例題續(xù)） pFLC 5 0 )102( 11 626121 ?????? ??w911010139。?????Lrr?????????? 66011110?wwQLrrLQ????????? 139。0139。rrrrLHRrMR Mr AA??ww 639。2239。 ???????第 6章 高頻功率放大器 其它形式匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與計算 用 LC濾波器作匹配網(wǎng)絡(luò)，有 L型、 Π型、 T型等，各種匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗變換特性，都是以串、并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，下面作簡要介紹。 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 (1)串 、 并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換 。 若需將電阻 、 電抗串聯(lián)電路 (Rs、Xs串聯(lián) )與它們相并聯(lián)的電路 (Rp、 Xp并聯(lián) )之間作恒等變換 ， 如圖 22所示 ， 則可根據(jù)端導(dǎo)納相等的原則進(jìn)行變換 ， 即 1 1 1P P s sR jX R jX?? ?諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 就可得到所需的串 、 并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式 ， 即 22( 1 )1( 1 )P s ePees PesPR R QXXQX RQRX??????(―2) (―3) 式中 為品質(zhì)因數(shù) ， 一般都大于 1。 由 (― 2)和式(― 3)可見 ， 并聯(lián)形式電阻 Rp大于串聯(lián)形式電阻 Rs；轉(zhuǎn)換前后電抗性質(zhì)不變 ， 且電抗值相差很小 。 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 圖 22 RpXp并接RsXs串接諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） (2) L型匹配網(wǎng)絡(luò) 。 設(shè)有一諧振功放 ， 要求的臨界狀態(tài)電阻為 Re， 負(fù)載為天線 ， 呈現(xiàn)純阻性 rA， 且 rARe， 應(yīng)如何設(shè)計匹配網(wǎng)絡(luò)呢 ? 首先 ， 因?yàn)?rARe， 故 rA應(yīng)為串聯(lián)型電阻 ， 令一電抗與 rA相串聯(lián) ， 則變?yōu)椴⒙?lián)形式時 ， 電阻可增大 ， 若再進(jìn)一步選取合適的 Qe值 ， 使并聯(lián)電阻 Rp=Re， 則天線電阻 rA就可變換為 Re。 但尚存有一電抗 ， 只要另加一相反性質(zhì)電抗與之并聯(lián) ， 使之在信號頻率上諧振 ，即可消除其影響 。 根據(jù)上述原則 ， 就有如圖 23(a),(b)所示兩種 L型匹配網(wǎng)絡(luò) 。 第 6章 高頻功率放大器 圖 23 L型匹配網(wǎng)絡(luò) CrALReC rALReCrA( Rs)L ( Xs)CL ′ReRe( Rp)( X p) ′Xp( a ) ( b ) ( c ) ( d )RerA( Rp)RerA( Rp)( e ) ( f )諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 11PeesARRQRr? ? ? ?(―5) 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 進(jìn)一步考察圖 23(a),(b)， 顯然圖 23(a)為高通網(wǎng)絡(luò) ，而圖 23(b)為低通網(wǎng)絡(luò) ， 具有良好的濾波作用 ， 應(yīng)用更為廣泛 。 圖 23(c)、 (d)表示了圖 (b)L型網(wǎng)絡(luò)的串 、 并聯(lián)阻抗等效變換 。 L型匹配網(wǎng)絡(luò)如何設(shè)計呢 ? 若給定功率管要求的 Re，則由式 (―2) 可得 第 6章 高頻功率放大器 由式 (― 4)可得 ()e e s e A A e AeApee e AX Q R Q r r R rRrXRQ R r? ? ? ????(―6) (―7) (3)Π型匹配網(wǎng)絡(luò)和 T型匹配網(wǎng)絡(luò) 。 Π型網(wǎng)絡(luò)的形式 如圖 24(a)所示 。 顯然 ， 它可以視作是兩節(jié) L型匹配網(wǎng) 絡(luò)的級聯(lián) ， 如圖 24(b)所示 。 Π型網(wǎng)絡(luò)的阻抗變換特點(diǎn) 是高 → 低 → 高 。 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 T型網(wǎng)絡(luò)的形式如圖 24(c)所示 。 它同樣可視作是兩節(jié) L型匹配網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián) ， 如圖 24(d)所示 。 與 Π型匹配網(wǎng)絡(luò)相反 ， T型匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗變換特點(diǎn)是低 → 高→ 低 。 前面的討論認(rèn)為天線為純電阻 rA， 但實(shí)際上天線常為阻容性負(fù)載 。 這時 ， 可以把它的電容歸入匹配網(wǎng)絡(luò)電抗中去 ， 按前面純阻負(fù)載情況進(jìn)行分析 。 表 22列出了常用匹配網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)設(shè)計公式 。 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 圖 24 Π型匹配網(wǎng)絡(luò)和 T型匹配網(wǎng)絡(luò) ( a ) ( b )( c ) ( d )諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 表 22 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 例 有一個輸出功率為 2W的高頻功率放大器，負(fù)載電阻 R2=50， VCC=24V， ?=50MHz， QL=10。試求 ?型匹配網(wǎng)絡(luò)的元件值。 [解 ] 由圖 （ a）得 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） ??????? 1442224222221oCCocmp PVPVRR???? LC QRX第 6章 高頻功率放大器 故得到 又 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） pFXCC 11 611?????? ?w???????? 11 4 450)101(501)1( 212221RRQRXLCpFXCC 11 622?????? ?w第 6章 高頻功率放大器 回路的感抗 得到回路的電感為 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） ???????????????????????? 501110 1 4 41011 222 111CLLLL XQRQRQXnHXL L 7210502 61 1 ????? ?w第 6章 高頻功率放大器 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與級間耦合網(wǎng)絡(luò) 為了保證給下級以穩(wěn)定激勵電壓的目的，對于中間級應(yīng)采取的措施： 1）中間放大級工作于過壓狀態(tài)，等效為一個理想電壓源，輸出電壓幾乎不隨負(fù)載變化。 2）降低級間耦合回路效率?；芈沸式档停瑴p弱了下級回路對本級回路工作狀態(tài)的影響。 第 6章 高頻功率放大器 注意： 匹配網(wǎng)絡(luò)在高頻功率放大器中占有很重要的地位。匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和調(diào)整良好，就能保證放大器工作于最佳狀態(tài)。 諧振功率放大器電路組成（續(xù)） 第 6章 高頻功率放大器 高效率高頻功率放大器及功率合成技術(shù) 丁類高頻功率放大器 在丙類高頻功放中 ， 提高集電極效率是依靠減小集電極電流的通角 ?C來實(shí)現(xiàn)的 。 這使集電極電流只在集電極電壓 uCE為最小值附近的一段時間內(nèi)流通 ， 從而減小了集電極損耗 ， 提高了效率 ηC。 若能使集電極電流導(dǎo)通期間 ， 集電極電壓為零或接近于零 ， 則必能進(jìn)一步提高效率 。 丁類功率放大器就是根據(jù)這一原理設(shè)計的高效功放 。 第 6章 高頻功率放大器