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正文內(nèi)容

嚴國萍版通信電子線路第四章高頻功率放大器(參考版)

2024-08-16 01:34本頁面
  

【正文】 當補充的能量與消耗的能量相等時,電路中就建立起動態(tài)平衡,因而維持了等幅的正弦波振蕩。過了一段時間,當電容兩端的電壓增大到一定程度 (接近電源電壓 ),晶體管截止,電容通過電感放電,下一周期到來重復(fù)以上過程。充電電壓的方向是下正上負。 回路是由 L、 C二個儲能元件組成。 七、 功放管在高頻工作時很多效應(yīng)都會表現(xiàn)出來,因此,理論分析與實際參數(shù)有一定誤差,分布電阻、電感和電容等效應(yīng)不可忽略,功放管的實際工作狀態(tài)要由實驗來調(diào)整。阻抗匹配電路是保證功放管集電極調(diào)諧、負載阻抗和輸入阻抗符合要求的電路。39。過壓工作狀態(tài)也用于中間級放大。 三、掌握諧振功率放大器的負載特性、各極電壓對工作狀態(tài)的影響 欠壓 過壓0臨界I c 1I c0V CR p0? cP =P oP c欠壓 過壓臨界R p負載特性曲線 各極電壓的變化也會引起工作狀態(tài)的變化。 不同之處:工作頻率與相對頻寬不同; 放大器的負載不同; 放大器的工作狀態(tài)不同 ,分析方法不同 高頻功率放大器與低頻功率放大器的異同之處 丙類諧振功率放大器工作在非線性區(qū),采用折線近似法進行分析,根據(jù)晶體管是否工作在飽和狀態(tài)而分為欠壓、臨界和過壓三種工作狀態(tài)。 不同之處:激勵信號幅度大小不同; 放大器工作點不同; 晶體管動態(tài)范圍不同。 2. 諧振功率放大器的特點是晶體管基極為負偏壓,即工作在丙類工作狀態(tài),其集電極電流為余弦脈沖狀,由于負載為 LC回路,則輸出電壓為完整正弦波。 怎樣提高輸出回路的濾波作用呢? 一、掌握諧振功率放大器的作用、特點及其與高頻小信號放大器和低頻功率放大的相同點和不同點。 (3) 采用選擇性好的帶通濾波器作負載回路。 +VCCLCnf吸收回路 負載回路中的吸收電路 (1) 提高回路的品質(zhì)因數(shù) Q0,設(shè)倍頻次數(shù)為 n,則輸出調(diào)諧回路的 Q約需 Qo> 10n? ,若 n=3,則 Qo> 95。作為基波放大時,負載回路要濾除高次諧波分量還是比較容易的。 ?丙類倍頻器工作的工作狀態(tài) : 倍頻器應(yīng)該工作在欠壓、臨界還是過壓狀態(tài)呢? 欠壓和臨界狀態(tài)。 ?n2. 01. 00 . 50. 40. 30. 20. 1020 ? 40 ? 60 ? 8 0 ?10 0 ??c?1?01 8 0 ?120 ? 160 ??1?0?0?1?2?3 1 40 ? 丙類倍頻器工作在丙類,因為丙類放大器的集電極電流 ic是一脈沖波形,電流含有輸入信號的基頻和高次諧頻。 附近,三次諧波系數(shù)的最大值所對應(yīng)的導(dǎo)通角約為 40。 Rb_自偏電阻,也可用高頻扼流圈代之, C2是高頻旁路電容 ,L、 C是調(diào)諧回路, 調(diào)諧在輸入信號的某次諧波頻率上 。其如圖所示。 載 頻振蕩器放大或倍頻器 調(diào)制器1 6 . 3 3 3 MH z1 6 . 3 3 3 MH z49 MH z 晶體管丙類倍頻電路與工作原理 某系統(tǒng)發(fā)射信號頻率為 49MHz,該頻率由 倍頻而來。 晶體管倍頻器 采用倍頻器的原因: (4) 倍頻器的輸入信號與輸出信號的頻率是不相同的,因而可削弱前后級寄生耦合,對發(fā)射機的穩(wěn)定工作是有利的。 (2) 為了提高發(fā)射信號頻率的穩(wěn)定程度,主振器常采用石英晶體振蕩器,但限于工藝,石英諧振器的頻率目前只能達到幾十 MHz,為了獲得頻率更高的信號,主振后需要倍頻。 2. 50MHz, 25W調(diào)諧功率放大電路 在發(fā)射系統(tǒng)中常采用 晶體管丙類倍頻器 來獲得所需要的發(fā)射信號頻率。 諧振功率放大器實例 放大器的功率增益為 7dB,可給 50?負載輸出 25W功率, 電路如圖所示。 LC, 為高頻扼流圈 CC為高頻旁路電容。 50 ?C117pL116 nH3 DA 1 0 7Lc2 8 0 n H Lb2 8 0 n HC245 pVCC+ 28 VCc0 .01L297 nHC316 pC410 p50 ?13W基極采用自給偏置電路 , Ib0在 Lb的直流電阻上產(chǎn)生很小的負向偏置電壓, C C L1構(gòu)成 T型匹配網(wǎng)絡(luò),調(diào)節(jié) C1和 C2, 使本級的輸入阻抗等于前級放大器所要求的 50?匹配電阻 , 以傳輸最大的功率。1 L型匹配網(wǎng)絡(luò)具有電路簡單、容易實現(xiàn)的優(yōu)點,不足之處是電路的品質(zhì)因數(shù) Q值很低 (通常 Q< 10),因此電路的濾波特性很差,所以在實際的發(fā)射機中,常常選用 T型或 ?型網(wǎng)絡(luò)作匹配之用。 需要匹配的原因 : 匹配的原理 : 1. L型匹配網(wǎng)絡(luò) L L C R L CR ( 小 ) C ’ R L ( 大 ) ( a ) L I 型 R L > R L C R 匹配網(wǎng)絡(luò) L L ’ C R L ( 小 ) C R L CR ( 大 ) ( b ) L II 型 R L < R L C R 匹配網(wǎng)絡(luò) LLLC RCRQCCRQR??????222139。 當調(diào)諧功率放大器工作于 最佳負載值 時的功放的效率較高,輸出功率較大。 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的主要功能與要求是 匹配、濾波和高效率。 ④ 在有幾個電子器件同時輸出功率的情況下,保證它們都能有效地傳送功率到負載,但同時又應(yīng)盡可能地使這幾個電子器件彼此隔離,互不影響。 ③ 大多數(shù)發(fā)射機為波段工作,因此該四端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)適應(yīng)波段工作的要求,改變工作頻率時調(diào)諧要方便,并能在波段內(nèi)保持良好的匹配等。作用是保證放大器的輸出功率有效的加到負載(天線)上。作用是自前級放大器或信號源取得最大激勵功率。如下圖所示。 ,是串饋電路, BBV偏置電壓 0EI增大,使偏壓 BBV 也加大,靜 態(tài)工作點 Q降低, 因而又使 0EI的相對增加量減小; 反之,當激勵減小時, 0EI減小,偏壓 BBV 減小, 因而 0EI的相對減小量也減 小,這就使放大器的工作狀 圖( c) 所示是利用 0BI流過高頻扼流圈 BL的直流電 阻,得到近似 0V的穩(wěn)定偏置電壓,是并饋電路,由于所 得到的 BBV 小,因而一般只在需要小的 BBV (接近乙類工作) 時,才采用這種電路。 0BI BRBBV 圖( b) 所示是利用射極電流直流分量 0EI在 ER上產(chǎn)生所需的反向 這種自給偏置的優(yōu)點是能夠自動維持放大器的工作穩(wěn)定。 無論哪種饋電方式,都滿足 c o sC E C C C C C c mV V V t? ? ?? ? ? ?B.電路特點 調(diào)整方便; c. .ce間分布 圖 415( b) 集電極并聯(lián)饋電電路 二.基極饋電電路 下圖中基極偏置電壓是由 CCV通過 1BR、 2BR分壓提供 的,為了保證丙類工作, 上的分壓值應(yīng)小于功率管導(dǎo) 1BR通電壓 ()BE onV,屬于并饋電路。 A.各元件的作用 Lc為高頻扼流圈、 Cc1為電源濾波電容、 Cc2為隔直流電容。 集電極串聯(lián)饋電電路 B.電路特點 a. Vcc與“地”間的雜散電容較大,但對 LC回路的影響較?。? b.饋電支路分布參數(shù)對回路影響??; c. LC回路處在直流高電位上,安裝不便;所以電路適合于頻率高的場合。 所謂串饋( Series Sulpply)是指 直流電源 Vcc 、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和功率管 在電路形式上為串接的一種饋電 (a)所示。 直流饋電線路 直流饋電電路是指直流供電電路,它包括 集電極饋電電路和基極饋電電路。 4) 求交流電壓振幅: Vcm=VCC?=24?= 對應(yīng)功率、效率。 已知該放大器采用晶體管的參數(shù)為: fT≥ 150MHz, 功率增益 Ap≥ 13dB, 管子允許通過的最大電流 IcM=3A, 最大集電極功耗為 Pc max=5W。 在實際電路中,放大器所要求的最佳電阻需要通過匹配網(wǎng)絡(luò)和終端負載 (如天線等 )相匹配。 ?c小, Rp大。 “最佳”的含義在于采用這一負載值時,調(diào)諧功率放大器的效率較高,輸出功率較大。 以臨界狀態(tài)為例: 1) 首先要求得集電極電流脈沖的兩個主要參量 ic max和 ?c bmBZBBc VVV ?? ? 1c o s?導(dǎo)通角 ?c 集電極電流脈沖幅值 Icm i c m a x =g c V b m (1 – cos ? c ) 諧振功率放大器的計算 (419) 2) 電流余弦脈沖的各諧波分量系數(shù) ?0(?c)、 ?1(?c)、 … 、 ?n(?c)可查表求得,并求得個分量的實際值。但效果不明顯,試分析原因,并指出為了達到 Po明顯提高的目的,可采用什么措施? ( a)過壓狀態(tài)欠壓狀態(tài) V bmI C0OI c m 1( b)過壓狀態(tài)欠壓狀態(tài) V bmP oOP =P ci p0 0( a) ( b)欠壓狀態(tài)過壓狀態(tài) V CC 欠壓狀態(tài)過壓狀態(tài) V CCI c 0I c m 1P oP =P c欠壓 過壓0 臨界I c 1I c0V CR p 0? cP =P oP c欠壓 過壓臨界R p負載特性曲線 采用提高 Vbm提高 Po效果不明顯說明放大器工作在過壓工作狀態(tài),為了達到 Po明顯提高的目的可以減小 Rp或增加 Vcc。 ( a)過壓狀態(tài)欠壓狀態(tài) V bmIC0OIc m 1( b)過壓狀態(tài)欠壓狀態(tài) V bmPoOP=Pci pVbm變化時電流、功率的變化 2. 改變 vb m對工作狀態(tài)的影響 當 vb m由小到大變化時,放大器的工作狀態(tài)由欠壓 ?臨界 ?過壓。改變 VCC時,其工作狀態(tài)和電流、功率的變化如上圖所示。 由 vBE = VBB+Vbmcos?t vBEmax= VBB+Vbm i c VB E 4 m a x vce VCC VB E 3 m a x VB E 2 m a x VB E 1 m a x 0 VC 4 VC
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