【正文】 高頻功率放大器 (1)諧振功放作為線性功放 圖 2–2–10 (a) 線性 功率放大器的 作用 為了使輸出信號振幅 Vcm 反映輸入信號 Vbm 的變化 ， 放大器必須在 Vbm 變化范圍內(nèi) 工作在欠壓狀態(tài) 。 特點： 根據(jù)放大特性 ， 放大器必須在 Vbm 的變化范圍內(nèi) 工作在過壓狀態(tài) ， 或 Vbm 的最小值應(yīng)大于臨界狀態(tài)對應(yīng)的 Vbm 限幅門限電壓 。 直流饋電電路分為 串 饋 并 饋 1． 串饋與并饋 (1)串饋 三者 (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 的饋電方式 。 在信號頻率上 LC 的感抗很大 ，接近開路； CC 的容抗很小 ， 接近短路 ， 避免信號電流通過直流電源而產(chǎn)生級間反饋 ， 造成工作不穩(wěn)定 。 單元四 高頻功率放大器 (b) 圖 2–3–1 集電極直流饋電電路 LC —— 高頻扼流圈； CC1 —— 隔直電容； CC2 —— 電源濾波電容。 雖然電源與濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 在形式上是并聯(lián)的 ， 但濾波匹 配網(wǎng)絡(luò)兩端電壓 vc (t) 直接反映在 LC 上 ， 因而 vCE = VCC + vc。 (3)串饋與并饋的比較 相同點： 兩種饋電方式， VCC 都能全部加到集電極上。 單元四 高頻功率放大器 (a) (b) 圖 2–3–1 集電極直流饋電電路 ① 串饋： 濾波匹配網(wǎng)絡(luò)處于直流高電位上 ， 網(wǎng)絡(luò)元件不能直接接地 。 但 LC 和 CC1 與匹配網(wǎng)絡(luò) 相并聯(lián) ， 它們的分布參數(shù)影響網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧 。 (2)常用類型 三種 。 ② 圖 2–3–2 (b)、 (c)， 自給偏置電路。 RB ： 產(chǎn)生壓降 ， 提供自偏電壓； LB ： 避免 RB、 CB1 對輸入濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的旁路影響 。 由基爾霍夫定律 ib = i1 + i2 i2 通路有高扼圈 LB， 僅直流電流可以通過 ， ib 中的直流分量為 IB0， 故 i2 為 IB0。 自給偏置效應(yīng)： 這種偏置電壓隨輸入信號電壓振幅而變化的效應(yīng) 。 ② 用于正弦波振蕩器，可以穩(wěn)定振蕩幅度。 單元四 高頻功率放大器 濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 1． 位置 對交流通路而言 ， 濾波匹配網(wǎng)絡(luò) (FilterMatched Network)介于功率管 T 和外接負載 RL 之間 。 圖 2–3–3 基極偏置電路 (2)濾波 充分濾除不需要的高次諧波分量 ， 以保證在外接負載上輸出所需基波功率 (在倍頻器中為所需的倍頻功率 )。 設(shè) IL1m 和 ILnm 分別為通過外接負載 電流 中 基波 和 n 次諧波 分量的振幅 ， 相應(yīng)的基波和 n 次諧波 功率 分別為 PL 和 PLn， 則對 n 次諧波的 諧波抑制度 定義為 L 1 mmLLL lg20lg10IIPPH nnn ?? Hn 越小 ， 網(wǎng)絡(luò)對 n 次諧波的抑制能力越強 。 (3)高效 將功率管給出的信號功率 Po 高效地傳送到外接負載上 ，即要求網(wǎng)絡(luò)的 傳輸效率 ?K = PL/ Po 接近 1。 (2)說明 圖 2–3–4 LC 諧振回路 如 圖 2–3–4 所示 ， L 和 C 為濾波網(wǎng)絡(luò) (簡稱 L 型網(wǎng)絡(luò) )，rL 為 L 中的 固有損耗電阻 ， RL 為外接 負載電阻 。 但 RL 越大 ， Qe 越小 ， 回路諧振曲線越平坦 ， 對諧波的抑制能力就越差 。 作用： 阻抗匹配 、 選頻濾波 。 常用濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 、 組成元件的表達式參閱教材表 231(p101)。 轉(zhuǎn)換前后的電抗性質(zhì)不變 ( Xs 和 Xp 有相同的正負號 )。 考慮到諧波抑制度 ，常用的濾波匹配網(wǎng)絡(luò)除了上述最簡單的 L 型 外 ， 更多的是由三個電抗元件組成的 ?、 T 型 以及由它們組成的多級混合網(wǎng)絡(luò) 。 假設(shè)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的固有損耗電阻為零 ， 即 回路傳輸效率 趨近于 1， 外接負載電阻 為 RL， 要求與 Re 和 C0 的串接或并接阻抗相匹配 ，C0 為 功率管的分布電容 。 圖 2–3–7 基極偏置電路 例 1： 圖 237(a)為 T 型濾波匹配網(wǎng)絡(luò) ， 要求與 Re 和 C0 串接阻抗匹配 ， 求各元件表達式 。 再對這兩個 L 型網(wǎng)絡(luò) 進行分析。 將 和 的并接阻抗轉(zhuǎn)換為 Xs1 和 Rs1 的串接阻抗 ， 分別為 eR? 1CX? eR?2e1es1 1 QRR???s1e11e1s1s1 RQXRRXC??? ??1ee1 / CXRQ ??? 0s110 ??? XXX LC 其中 。 但由于 Re 越接近 RL，A 越趨近 Qe1， XC1 就越大 ，相應(yīng) C1 就越小 ， 而過小的 C1， 在實踐上是難以實現(xiàn)的 ，故此處 ， Re 不易接近 RL。 圖 2–3–8 ? 形濾波匹配電路 解： 首先取 XL1 + XC0 = 0， L1 和 C0 并聯(lián)諧振 ， 網(wǎng)絡(luò)得到簡化 ， 然后將 XL2 用虛線分成兩個串聯(lián)電感 ， 即 222 LLL XXX ????? 在由 與 XC2 組成的 L 型網(wǎng)絡(luò) 中 ， 它的負載為 RL，現(xiàn)將 XC2 與 RL 并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換為串聯(lián)阻抗 Xs2 和 Rs2。 2LX??0s22 ???? XX L單元四 高頻功率放大器 結(jié)果是網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)的 諧振電阻 為 22eLs2e 1 QRRR????且 e2Ls2Le2 QRXRRXC ????Le22Le2 RQXRRXCL ??????單元四 高頻功率放大器 諧振功率放大器電路 1． 電路 (p102 ~ 103) 2． 分析 ① 直流饋電 (集電極、基極 )電路，元件作用 ② 濾波、匹配網(wǎng)絡(luò) (輸入、輸出 ) 單元四 高頻功率放大器 第 2 章 諧振功率放大器 高頻功率放大器 高頻功率管及大信號輸入和輸出阻抗 高頻功率放大器設(shè)計舉例 單元四 高頻功率放大器 工作頻率在幾十兆赫茲至幾百兆赫茲范圍的諧振功率放大器統(tǒng)稱為高頻功率放大器 。 還需要考慮非線性電容 ， 引線電感等分布參數(shù)和大注入效應(yīng)等 。 高頻功率管及大信號輸入和輸出阻抗 一、高頻功率管結(jié)構(gòu) 高頻功率管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 241 所示 。 (c)和 (d)為兩線結(jié)構(gòu) ， 金屬底座為基極或發(fā)射極 ， 宜接成共基組態(tài)或共發(fā)組態(tài) 。 單元四 高頻功率放大器 二、大信號輸入和輸出阻抗 大信號輸入和輸出阻抗可以通過實測得到 。 單元四 高頻功率放大器 2． 測試輸入 、 輸出阻抗 移去功率管 、 電壓源 。 用阻抗測試儀測得得 BE 之間阻抗為輸入端要求外接的匹配阻抗 ， CE 之間阻抗為輸出要求外接的匹配阻抗 。 單元四 高頻功率放大器 高頻功率放大器設(shè)計舉例 一 、 設(shè)計步驟 選擇晶體管 → 確定打信號阻抗 → 確定濾波匹配網(wǎng)絡(luò) → 確定饋電電路 → 安裝調(diào)試 二、設(shè)計舉例 例： 設(shè)計一個高頻功率放大器 ， 用于調(diào)頻發(fā)射機 ， 輸入和輸出負載均為 50 ?， 輸入信號頻率為 80 MHz， 輸出信號頻率為 160 MHz， 要求輸入功率為 4 mW 時 ， 輸出負載上得功率 ≥ 700 mW， 二次諧波抑制度小于 ?30 dB， 放大器總效率大于 50％ ， 電源電壓為 15 V。 單元四 高頻功率放大器 解：一、確定組成方案 。 根據(jù)二次諧波抑制度與傳輸效率的關(guān)系取 ?c = 。 單元四 高頻功率放大器 二、選定器件和電路 fT ? (2 ~ 10)fc PCM Pc V(BR)CEO 2Vcc 根據(jù)工作狀態(tài) 、 指標要求確定電路 。 單元四 高頻功率放大器 網(wǎng)絡(luò) Ⅰ ：取 Qe1 = 3， 設(shè) Re1 = 150 ?。 網(wǎng)絡(luò) Ⅲ ：取 Qe3 = 3， 功率管的大信號輸出阻抗 Re(= 98 ?) 和 C0(= 20 pF)。 2．調(diào)整輸出濾波網(wǎng)絡(luò)達到諧振與匹配， IC0 減為最小，功率計顯示達到最