【正文】 ，有較大的基波電流1CmI和較大的回路電壓1CmU，故晶體管輸出功率最大，高頻功放通常選擇這種工作狀態(tài)。 11cmcmP c r IUR ?研究的問題：當(dāng) CE ， BBU ， bmU 不變， 而 PR 變化時，與 ?????ccoDCCCPPPUIIh, 101 的關(guān)系。 chPD Pc ubemax 注意：① 臨界狀態(tài)輸出功率最大o c ro PP ? ，效率也較高，可以說是最佳工作狀態(tài)，常選此狀態(tài)為末級功放輸出狀態(tài)。② 在欠壓狀態(tài)0CI，1cmI幾乎不變，功放相當(dāng)于一個恒流源，而過壓狀態(tài)1cmU幾乎不變，相當(dāng)于一個恒壓源。 1. 集電極調(diào)制特性 當(dāng) bm , UR P ， BBU 不變， ???壓區(qū)減少功放由臨界進(jìn)入過壓區(qū)增加功放由臨界進(jìn)入欠CCEEuce ic ubemax ?Q EC ? ?Q EC ?Q EC ? ? ? ? 顯然：在欠壓區(qū)： 10 , CmC II 幾乎不變 OP? 不變 注意： 只有工作在過壓區(qū)才能有效地實現(xiàn)CE對1CmI及oP的調(diào)制作用，故集電極調(diào)幅電路應(yīng)工作在過壓區(qū)。 進(jìn)入過壓狀態(tài)后，隨著 UBB向正值方向增大，集電極脈沖電流的寬度增加，幅度幾乎不變，但凹陷加深，結(jié)果使 Ico、 Icml和相應(yīng)的 Ucm增大得十分緩慢 Ucm Ico Icml 臨界 UBB 過壓 欠壓 O UBB2 uBE ic uBEmax1 uBEmax2 UBB3 ub UBB1 uBEmax3 UBZ ic t 飽和區(qū) 放大區(qū) 截止區(qū) 當(dāng) Ubm固定， UBB自負(fù)值向正值方向增大時，集電極脈沖電流 ic的導(dǎo)通角 θc增大，從而集電極脈沖電流 ic的幅度和寬度均增大，狀態(tài)由欠壓區(qū)進(jìn)入過壓區(qū)。 當(dāng)諧振功率放大器作為線性功率放大器，為了使輸出信號振幅 Ucm反映輸入信號振幅 Ubm的變化， 放大器必須在 Ubm變化范圍內(nèi)工作在欠壓狀態(tài)。 仿真 高頻功率放大器的調(diào)諧特性 實際回路在調(diào)諧過程中，其負(fù)載是一阻抗 Zp，當(dāng)改變回路的元件數(shù)值，如改變回路的電容 C時， 功放的外部電流 Ico、Icml和相應(yīng)的 Ucm等隨 C的變化特性稱為調(diào)諧特性。 應(yīng)該指出，回路失諧時直流輸入功率 PD=IcoEC隨 Ico的增加而增加，而輸出功率 Po=UcmIcmlcosφ將主要因cosφ因子而下降 ，因此失諧后集電極功耗 PC將迅速增加。 Ucm Icml Ico 例 2 某高頻諧振功率放大器工作于臨界狀態(tài)，輸出功率為15W,且 Ec=24V，導(dǎo)通角 。試問： （ 1）直流電源提供的功率，功放管的集電極損耗功率及效率，臨界負(fù)載電阻為多少？ （ 2）若輸入信號振幅增加一倍，功放的工作狀態(tài)如何改變？此時的輸出功率大約為多少？ （ 3）若負(fù)載電阻增加一倍，功放的工作狀態(tài)如何改變？ （ 4）若回路失諧，會有何危險？如何指示調(diào)諧？ ?? ?70 VAS c /?AICM 5?題意分析 ：在已知輸出功率 P電源電壓 EC、臨界飽和線斜率 Sc及集電極電流導(dǎo)通角的情況下，只要計算出電壓利用系數(shù)，其它參數(shù)就很容易求出；輸入信號振幅變化、負(fù)載電阻變化，將影響功放的工作狀態(tài)，利用功放的振幅特性及負(fù)載特性判斷即可；由于諧振時功放工作在臨界狀態(tài)，此時利用輸出電壓指示調(diào)諧最合適。 （ 3）若負(fù)載電阻增加一倍，根據(jù)功放的負(fù)載特性，放大器將工作到過壓狀態(tài)，此時輸出功率約為原來一半。用 指示調(diào)諧最明顯， 最大即諧振。 (1)畫出動特性曲線，并說明電路的工作狀態(tài)及其特點； (2)畫出 ic和 UCE的波形； (3)計算輸出功率和效率。畫動特性曲線的關(guān)鍵是確定 3個特殊點，即 的 A、 B、 D三點。根據(jù)輸出電壓和已知阻抗可確定輸出功率和基波電流，且阻抗變化時，該電流在欠壓和臨界狀態(tài)下都將保持不變。 ，輸出功率 P0為 3W，效率為 η=60%。經(jīng)實測發(fā)現(xiàn)， η已增加到 68%，而輸出功率明顯下降，但 UCC、 UCm、 UBEmax不變。 原因： 在 UCC、 Ucm、 UBEmax不變的情況下，由于 ξ＝ Ucm/UCC不變，所以 η的提高必然要求 g1(θ)增加，因而 θ減小，這時 α1(θ)也隨著減小，但由于， Ucm和UBEmax不變， Icmax也就保持不變，因此 P0=UcmIcmaxα1(θ)/2減小。 ? ?cbmcm a xc cosUgI ??? 1bmBBBZC VVVco s ???（ 2）計算 P0和 θc(φ) 在保持 ξ不變的條件下， η增加到 68％時 高頻功率放大器的實用電路 一 直流饋電線路根據(jù)直流電源連接方式的不同，可分為：串聯(lián)饋電線路：直流電源、匹配網(wǎng)絡(luò)和晶體管三者形成串聯(lián)連接的方式。兩種饋電方式雖然電路結(jié)構(gòu)不同，但對電路來說，總應(yīng)有：tUEu cmCce ?cos1??要使高頻諧振功率放大器正常工作，在其輸入和輸出端還需接有： 直流饋電線路：為晶體管各級提供合適的偏置； 交流匹配網(wǎng)絡(luò)：將交流功率信號有效地傳輸。 ③ci的高次諧波分量Cni不應(yīng)消耗功率，因此Cni對 晶體管外的電路應(yīng)盡可能短 路。在實際應(yīng)用中，由于基極饋電電路中采用單獨電源 BBU 不方便，通常采用自給偏壓的方式提供基極偏置。 IBO ( 3) 利用射極電流 eoI 在 eR 上產(chǎn)生偏壓 eeoBB RIU ?? ，而且這種電路能自動維持放大器的工作穩(wěn)定。圖例是有多處錯誤的 400MHz諧振功率放大器電路，試更正這些錯誤。 ② 集電極饋電線路沒有通路，所以電容 C3必須換成電感，接成串饋電路，這時，該電感實際上就是諧振回路的組成部分。 ④ 、⑦測量直流的電流表，有交流通過，所以必須在電流表上接旁路電容。 ⑥ 電流表應(yīng)接高頻地電位，與電感調(diào)換位置，并去掉 C11。這個四端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)完成的任務(wù)是：Ri Ro R39。S 功 率 放大器 輸入 匹配 網(wǎng)絡(luò) 輸出 匹配 網(wǎng)絡(luò) RL RS uS (1) 使負(fù)載阻抗與放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保證放大器傳輸?shù)截?fù)載的功率最大，即它起著 匹配網(wǎng)絡(luò)的作用 。 (3) 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公共負(fù)載 ，同時又盡可能地使這幾個電子器件 彼此隔離，互不影響 。 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 。 當(dāng)調(diào)諧功率放大器工作于最佳負(fù)載值時的功放的效率較高，輸出功率較大。 需要匹配的原因 : 匹配的原理 : CRQCCRQRLLL C R??????222139。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(jī)中，常常選用 T型或 ?型網(wǎng)絡(luò)作匹配之用。 圖中的 R2一般代表終端 (負(fù)載 )電阻， R1則代表由 R2折合到左端的等效電阻 ，現(xiàn)以 (a)為例進(jìn)行計算公式的推導(dǎo) 兩種 Π型匹配網(wǎng)絡(luò) (a) (b) L1 R1 C1 C1 R1 L1 C2 R2 R2 C2 將并聯(lián)回路 R1C1與 R2C2變換為串聯(lián)形式 ， 由串 、 并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式可得 L1 C139。 C239。 1212c12c121111 RRXXQRR?????C12C12121C1 XXRRX???2212c22c22 RRXXR???C12C22222C2 XXRRX???網(wǎng)絡(luò)匹配時， R139。 由諧振條件得 : [例 ] 有一個輸出功率為 2W的高頻功率放大器 、 負(fù)載電阻 RL=50Ω， EC=24V，f=50MHz， Q1=10， 試求 Π型匹配網(wǎng)絡(luò)的元件值 。 R139。 R239。= R239。一般， 當(dāng) L1確定之后，用 C2主要調(diào)匹配，用 C1主要調(diào)諧振。分析方法都很類似， 即從匹配與諧振兩個條件出發(fā)，再加上一個假設(shè)條件 (通常都是假定 Q1值 )，即可求出電路元件的數(shù)值。 r1 C1 L1 C1 R39。 RA、 CA分別代表天線的幅射電阻與等效電容； L C2為天線回路的調(diào)諧元件。 從集電極向右方看去可以等效為一個并聯(lián)諧振回路 ,其中 Rp為折合到 晶體管輸出回路的等效負(fù)載 。 r1 C1 L1 C1 R39。調(diào)整晶體管的輸出回路的等效負(fù)載電阻 Rp，以達(dá)到阻抗匹配的目的。 因此輸出電阻不是常數(shù) 。 ηk ： 中介回路的傳輸效率。 r1 C1 L1 C1 R39。 從兼顧這兩方面出發(fā)，QL值一般不應(yīng)小于 10。 例 4： 有一諧振功率放大器，已知 VCC＝ 12V，回路諧振阻抗Re＝ 130Ω，集電極效率 η＝ ％，輸出功率 P0＝ 500mW。 ，并使放大器工作到臨界狀態(tài)。 （ 2）計算 η提高的百分比和 φ＝ 60176。 （ 3）試求集電極損耗功率 PC減少了多少？ 解： （ 1）確定放大器原來的工作狀態(tài)。同時由于IC1m=VCm/Re不變，因而 θ減小時，要求 ICmax增加。 （ 2）計算 η提高的百分比和 φ＝ 60176。 首先計算欠壓狀態(tài)的集電極電流通角。 ，還可查得 θC＝ 60176。 )＝ 。 最后計算 θc＝ 60176。 （ 3）計算集電極損耗功率 PC減小的數(shù)值。D=VCCI39。C=P39。 減小到 60176。C= = （ 4）減小通角的措施。 ,VBB=VBE；當(dāng)減小 θc又 要求 Icmax增大時，則 VBB必須向反向偏置方向增加， 同時， Vbm也