通信電路第3章

1、第3章 高頻功率放大電路. 概述概述. 丙類(lèi)諧振功率放大電路丙類(lèi)諧振功率放大電路. 寬帶高頻功率放大電路與功率合成電路寬帶高頻功率放大電路與功率合成電路. 集成高頻功率放大電路及應(yīng)用簡(jiǎn)介集成高頻功率放大電路及應(yīng)用簡(jiǎn)介. 章末小結(jié)章末小結(jié)第第3 3章章 高頻功率放大電路高頻功率放大電路第3章 高頻功率放大電路在在高高頻頻范范圍圍內(nèi)內(nèi)，為為了了獲獲得得足足夠夠大大的的高高頻頻輸輸出出功功率率，必必須須采采用用高高頻頻調(diào)調(diào)諧諧功功率率放放大大器器，這這是是發(fā)發(fā)射射設(shè)設(shè)備備的的重重要要組組成成部部分分。對(duì)對(duì)高高頻頻功功率率放放大大器器的的一一般般要要求求同同低低頻頻功功放放相相同同：特特點(diǎn)點(diǎn)：(1)工

2、工 作作 頻頻 率率 高高 ， 相相 對(duì)對(duì) 頻頻 帶帶 窄窄(4)不不能能用用線線性性模模型型電電路路分分析析，一一般般采采用用圖圖解解法法分分析析和和折折線線法法功功率率放放大大器器按按工工作作狀狀態(tài)態(tài)分分類(lèi)類(lèi)：第3章 高頻功率放大電路 諧振功放屬于窄帶功放電路。對(duì)于工作頻帶要求較寬諧振功放屬于窄帶功放電路。對(duì)于工作頻帶要求較寬, 或要求經(jīng)常迅速更換選頻網(wǎng)絡(luò)中心頻率的情況或要求經(jīng)常迅速更換選頻網(wǎng)絡(luò)中心頻率的情況, 可采用寬帶可采用寬帶功率放大電路。功率放大電路。 本章著重討論丙類(lèi)諧振功放的工作原理、動(dòng)態(tài)特性和本章著重討論丙類(lèi)諧振功放的工作原理、動(dòng)態(tài)特性和電路組成電路組成。 第3章 高頻功率放

3、大電路3.2丙類(lèi)諧振功率放大電路丙類(lèi)諧振功率放大電路除除電電源源和和偏偏置置電電路路外外，主主要要由由三三個(gè)個(gè)部部分分組組成成：晶晶體體管管：輸輸入入激激勵(lì)勵(lì)電電路路：提提供供所所需需信信號(hào)號(hào)電電壓壓；輸輸出出諧諧振振回回路路：（1）濾濾波波選選頻頻，(2)阻阻抗抗匹匹配配。-UBBCECL+uS-+ub-(a) 原理電路原理電路+ub-RpCL+uCE-icEC-UBB(b) 等效電路等效電路+uc1-第3章 高頻功率放大電路3.2.1 工作原理工作原理 圖圖3.2.1是諧振功率放大電路原理圖。是諧振功率放大電路原理圖。 假定輸入信號(hào)是角頻率正弦波假定輸入信號(hào)是角頻率正弦波, 輸出選頻回路調(diào)

4、諧在輸入信輸出選頻回路調(diào)諧在輸入信號(hào)的相同頻率上。號(hào)的相同頻率上。 根據(jù)基爾霍夫電壓定律根據(jù)基爾霍夫電壓定律, 可得到以下表達(dá)式可得到以下表達(dá)式:uBE=UBB+ub=UBB+Ubmcos0t (3.2.1) uCE=UCC+uc=UCC-Ic1mRcos0t =UCC-Ucmcos0t 3.2丙類(lèi)諧振功率放大電路丙類(lèi)諧振功率放大電路(3.2.2)第3章 高頻功率放大電路 其中其中uBE和和uCE分別是晶體管分別是晶體管b、e極電壓和極電壓和c、e極電壓，極電壓，ub和和uc分別是輸入交流信號(hào)和輸出交流信號(hào)分別是輸入交流信號(hào)和輸出交流信號(hào), R是回路等效總電是回路等效總電阻阻, IC0和和Ic

5、1m分別是集電極電流分別是集電極電流iC中的直流分量和基波振幅。中的直流分量和基波振幅。UBB和和UCC是直流電源。是直流電源。 第3章 高頻功率放大電路oDCPPP(3.2.3)(3.2.4)(3.2.5) 從式從式(3.2.5)可知可知, 如果要提高效率如果要提高效率, 需增大需增大Ic1m或減小或減小IC0(減小減小IC0即減小集電極平均電流即減小集電極平均電流, 通過(guò)降低靜態(tài)工作點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)降低靜態(tài)工作點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn))。 由此可以得到由此可以得到集電極電源提供的直流功率集電極電源提供的直流功率P PD D諧振功放輸出交流功率諧振功放輸出交流功率P PO O集電極效率集電極效率c c集電極

6、功耗集電極功耗P PC C0CCCDIUP RURIUIPcmmccmmc22110212121CCCcmmcDocUIUIPP0121第3章 高頻功率放大電路 功率放大電路是大信號(hào)工作功率放大電路是大信號(hào)工作, 而在大信號(hào)工作時(shí)必須考慮而在大信號(hào)工作時(shí)必須考慮晶體管的非線性特性晶體管的非線性特性, 這樣將使分析比較復(fù)雜。為簡(jiǎn)化分析這樣將使分析比較復(fù)雜。為簡(jiǎn)化分析, 可以將晶體管特性曲線理想化可以將晶體管特性曲線理想化, 即用一條或幾條直線組成折線即用一條或幾條直線組成折線來(lái)代替來(lái)代替, 稱(chēng)為折線近似分析法。稱(chēng)為折線近似分析法。 圖圖3.2.3用兩段直線組成的折線來(lái)近似表示將晶體管的轉(zhuǎn)用兩段直

7、線組成的折線來(lái)近似表示將晶體管的轉(zhuǎn)移特性移特性, 由此來(lái)分析丙類(lèi)工作狀態(tài)的有關(guān)參數(shù)。由此來(lái)分析丙類(lèi)工作狀態(tài)的有關(guān)參數(shù)。 第3章 高頻功率放大電路 圖 3.2.3 丙類(lèi)狀態(tài)轉(zhuǎn)移特性分析如果將輸入信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)如果將輸入信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通情況用對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通角度的導(dǎo)通情況用對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通角度2 2來(lái)表示來(lái)表示, , 則稱(chēng)則稱(chēng)為導(dǎo)通角。為導(dǎo)通角?？梢?jiàn)可見(jiàn), 0, 0180180。第3章 高頻功率放大電路UCCICEO uCE iCO轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移特特性性曲曲線線輸輸出出特特性性曲曲線線 常常量量 CEuBEcufi 常常量量 BEuCEcufiBBU UBZ QQo90BZBBUU BEuci截止區(qū)截止區(qū)飽

8、和區(qū)飽和區(qū)Q位位 于于 放放 大大 區(qū)區(qū)0180第3章 高頻功率放大電路+ub-RpCL+uCE-UCC-UBB+uc1-ic常數(shù)ceuBEcuig2 工作原理分析工作原理分析uBEic-UBBUonubic(1) 集集電電極極電電流流ci 設(shè)設(shè)輸輸入入信信號(hào)號(hào)電電壓壓:tUubmb cos Ubm則則 加加 到到 晶晶 體體 管管 基基 極極 ,發(fā)發(fā) 射射 級(jí)級(jí) 的的有有 效效 電電 壓壓 為為 :tUUUuubmBBBBbBE cos 由由晶晶體體管管的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移特特性性曲曲線線可可以以看看出出：g折折線線的的斜斜率率+uBE _第3章 高頻功率放大電路2 工作原理分析工作原理分析(1)

9、集集電電極極電電流流ci onbmBBcUtUUgicos0 cibmonBBUUUcosbmonBBUUU arccoscoscoscoscos)(costgUUtUgUUtUgibmbmbmonBBbmcvBEic-UBB-UonvbicVbmgCIcmcos1cmbmIgU代代 入入ci有有 ： 尖尖頂頂余余弦弦脈脈沖沖的的數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)表表達(dá)達(dá)式式+ub-RpCL+uCE-UCC-UBB+uc1-ic+uBE _cos1coscoscmctIi第3章 高頻功率放大電路(1) 集電極電流集電極電流若若對(duì)對(duì)ci分分解解為為付付里里葉葉級(jí)級(jí)數(shù)數(shù)為為：tnItItIIiccos2coscoscnmc

10、2mc1mco其其中中各各系系數(shù)數(shù)分分別別為為： 0cmcmc)cos1cossin)(21IItdiIco 1cmcm1)cos1cossin1()(cos21IIttdiIcmc ncmccnmInnnnIttdniIcm2)cos11sincoscossin2)(cos21ictic1ic2ic3IcoIcmcos1coscoscmctIi第3章 高頻功率放大電路iC頻譜頻譜(2)集電極輸出電壓集電極輸出電壓ci經(jīng)經(jīng) LC 并并聯(lián)聯(lián)諧諧振振回回路路后后，此此回回路路對(duì)對(duì)基基波波產(chǎn)產(chǎn)生生諧諧振振，呈呈純純電電阻阻PRci（最最大大值值） ，而而對(duì)對(duì)其其它它諧諧波波失失諧諧阻阻抗抗很很低低，

11、呈呈電電容容性性。因因而而回回路路選選出出基基波波電電壓壓1cu，而而濾濾除除各各次次諧諧波波電電壓壓。 2 3LC回回路阻路阻抗抗 Rp故故回回路路輸輸出出的的基基波波電電壓壓：tUtRIRiucmpcmpcc coscos111 而而晶晶體體管管集集電電極極的的輸輸出出電電壓壓：tUUucmCCCEcos0+ub-RpCL+uCE-UCC-UBB+uc1-ic+uBE _ictic1ic2ic3IcoIcmubUBZUBBIcmuBEtibtictuCEuctUCCUcmUbmuBEic-UBBUBZubC UbmgCC 第3章 高頻功率放大電路3. 高頻功放的功率關(guān)系高頻功放的功率關(guān)系

12、（注注意意PR為為回回路路諧諧振振阻阻抗抗）(3) 集集電電極極耗耗散散功功率率CP，oDCPPP (4) 集集電電極極能能量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換效效率率c ： 112121gIUIUPPPPPCOCCmCCmCooDoc討討論論：(2) COCmcIIg11 ，一一般般有有： cccg 1 co13g11.02.02第3章 高頻功率放大電路圖 3.2.4 尖頂余弦脈沖的分解系數(shù)()與波形系數(shù)g1() 第3章 高頻功率放大電路 由圖由圖3.2.4可以看出可以看出, 1(90)=1(180)=0.5, 這兩種情況這兩種情況分別對(duì)應(yīng)于乙類(lèi)和甲類(lèi)工作狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)于乙類(lèi)和甲類(lèi)工作狀態(tài), 均比丙類(lèi)均比丙類(lèi)(90)

13、的數(shù)值高的數(shù)值高, 而而1的最大值是的最大值是1(120)=0.536, 處于甲乙類(lèi)狀態(tài)。這意味著處于甲乙類(lèi)狀態(tài)。這意味著當(dāng)回路等效總電阻當(dāng)回路等效總電阻R和脈沖高度和脈沖高度ICm相同時(shí)相同時(shí), 丙類(lèi)的輸出功率丙類(lèi)的輸出功率比甲類(lèi)、甲乙類(lèi)和乙類(lèi)都要小一些比甲類(lèi)、甲乙類(lèi)和乙類(lèi)都要小一些, 但是丙類(lèi)的集電極效率比但是丙類(lèi)的集電極效率比它們都要高。它們都要高。 )(2121101gUIUICCCcmmccRIPCm)(212120co13g11.02.02第3章 高頻功率放大電路 分析式分析式(3.2.12)、 (3.2.13)可知可知, 增大增大和和g1的值是提高效率的值是提高效率的兩個(gè)措施的兩

14、個(gè)措施, 增大增大1是增大輸出功率的措施。然而圖是增大輸出功率的措施。然而圖3.2.4告訴告訴我們我們, 增大增大g1與增大與增大1是互相矛盾的。導(dǎo)通角是互相矛盾的。導(dǎo)通角越小越小, g1越大越大, 效效率越高率越高, 但但1卻越小卻越小, 輸出功率也就越小。所以要兼輸出功率也就越小。所以要兼顧效率和顧效率和輸出功率兩個(gè)方面輸出功率兩個(gè)方面, 選取合適的導(dǎo)通角選取合適的導(dǎo)通角。若取若取=70, 此時(shí)的此時(shí)的集電極效率可達(dá)到集電極效率可達(dá)到85.9%, 而而=120時(shí)的集電極效率僅為時(shí)的集電極效率僅為64%左右。因此左右。因此, 一般以一般以70作為最佳導(dǎo)通角作為最佳導(dǎo)通角, 可以兼顧效率可以兼

15、顧效率和輸出功率兩個(gè)重要指標(biāo)。和輸出功率兩個(gè)重要指標(biāo)。 )(2121101gUIUICCCcmmccRIPCm)(212120co13g11.02.02第3章 高頻功率放大電路 例例3.1 在圖3.2.3中, 若Uon=0.6 V, g=10mAV, ICm=20mA, 又UCC=12V, 求當(dāng)分別為180, 90和60時(shí)的輸出功率和相應(yīng)的基極偏壓UBB, 以及為60時(shí)的集電極效率。(忽略集電極飽和壓降) 解解： 由圖3.2.4可知:0(60)=0.22,1(180)=1(90)=0.5, 1(60)=0.38因?yàn)?Ucm=UCC=12ViC斜率 gUBB00uBEUonuBEUbmiCICm

16、0tt第3章 高頻功率放大電路因?yàn)?cos1 (gIUCosUUUUUUCoscmbmbmonBBbmBBon)cos1 (coscosgIUUUUCmonbmonBB所以可求得:第3章 高頻功率放大電路所以, 當(dāng)甲類(lèi)工作時(shí)(=180), 根據(jù)式(3.2.11), (3.2.4), VgIUUmWUIPmAIICmonBBcmmcoCmmc6 . 1210206 . 026012102121105 . 020)180(111在乙類(lèi)工作時(shí)(=90)，有VUUmWPmAIIonBBoCmmc6 . 060121021105 . 020)90(11第3章 高頻功率放大電路 當(dāng)丙類(lèi)工作時(shí)(=60),有

17、%8686. 0124 . 4126 . 721214 . 422. 020)60(6 .45126 . 7216 . 738. 020)60(010101CCCcmmccCmCoCmmcUIUImAIImWPmAIIVgIUUCmonBB4 . 1)60cos1 (1060cos206 . 0)cos1 (cos第3章 高頻功率放大電路3.2.2 性能分析性能分析 利用圖利用圖3.2.5所示折線化轉(zhuǎn)移特性和輸出特性曲線所示折線化轉(zhuǎn)移特性和輸出特性曲線, 借助借助諧諧振功放輸入回路、振功放輸入回路、 輸出回路和晶體管轉(zhuǎn)移特性的輸出回路和晶體管轉(zhuǎn)移特性的三個(gè)表達(dá)式三個(gè)表達(dá)式, 分析兩分析兩個(gè)問(wèn)題

18、：個(gè)問(wèn)題：輸出信號(hào)的振幅與輸入信號(hào)的振幅有什么關(guān)系？輸出信號(hào)的振幅與輸入信號(hào)的振幅有什么關(guān)系？ U Ucmcm的大小受哪些參數(shù)影響？的大小受哪些參數(shù)影響？ 當(dāng)晶體管確定以后當(dāng)晶體管確定以后, , U Ucmcm的大小與的大小與V VBBBB、V VCCCC、R R和和U Ubmbm四個(gè)參四個(gè)參數(shù)有關(guān)。數(shù)有關(guān)。 在分析之前在分析之前, 讓我們先確定動(dòng)態(tài)線的情況。讓我們先確定動(dòng)態(tài)線的情況。 第3章 高頻功率放大電路圖 3.2.5 折線化轉(zhuǎn)移特性和輸出特性分析 返回1返回2第3章 高頻功率放大電路 由式(3.2.1)和式(3.2.2)可寫(xiě)出： cmCECCbmBBBEUuUUUu代入式(3.2.6)

19、, 經(jīng)過(guò)整理可得到動(dòng)態(tài)線表達(dá)式:iC=-gd(uCE-U0) 其中bmcmoncmBBbmCCcmbmdUUUUUUUUUUgg0(3.2.14)第3章 高頻功率放大電路有關(guān)有關(guān)Q點(diǎn)位置的說(shuō)明如下。點(diǎn)位置的說(shuō)明如下。甲類(lèi)和甲乙類(lèi)工作時(shí)，甲類(lèi)和甲乙類(lèi)工作時(shí)，Q點(diǎn)位于放大區(qū)內(nèi)的動(dòng)態(tài)線上；點(diǎn)位于放大區(qū)內(nèi)的動(dòng)態(tài)線上；乙類(lèi)工作時(shí)，乙類(lèi)工作時(shí)，Q點(diǎn)下移到放大區(qū)與截止區(qū)交界處的動(dòng)態(tài)線上。點(diǎn)下移到放大區(qū)與截止區(qū)交界處的動(dòng)態(tài)線上。 所以，丙類(lèi)工作時(shí)，所以，丙類(lèi)工作時(shí)，Q點(diǎn)應(yīng)該沿著動(dòng)態(tài)線繼續(xù)下移，位于動(dòng)點(diǎn)應(yīng)該沿著動(dòng)態(tài)線繼續(xù)下移，位于動(dòng)態(tài)線的延長(zhǎng)線上，態(tài)線的延長(zhǎng)線上， 即在第四象限內(nèi)。即在第四象限內(nèi)。另外，由另外，

20、由圖圖3.2.5中的轉(zhuǎn)移特性和式（中的轉(zhuǎn)移特性和式（3.2.14）可知，在靜態(tài)工）可知，在靜態(tài)工作點(diǎn)，因?yàn)樽鼽c(diǎn)，因?yàn)閡BE=UBB，故有故有uCE=UCC，這也是這也是Q點(diǎn)應(yīng)該滿足的點(diǎn)應(yīng)該滿足的條件。條件。綜上所述，輸出特性中的綜上所述，輸出特性中的Q點(diǎn)位置應(yīng)該是在動(dòng)態(tài)線點(diǎn)位置應(yīng)該是在動(dòng)態(tài)線AB的延長(zhǎng)的延長(zhǎng)線與線與uCE=UCC的相交處。的相交處。Q點(diǎn)位于第四象限內(nèi)并點(diǎn)位于第四象限內(nèi)并非非表示此時(shí)表示此時(shí)iC為負(fù)值，而是說(shuō)明此時(shí)為負(fù)值，而是說(shuō)明此時(shí)iC=0， 因?yàn)榧姌O電流不可能反向流因?yàn)榧姌O電流不可能反向流動(dòng)。動(dòng)。Q點(diǎn)是為了作圖的需要而虛設(shè)的一個(gè)輔助點(diǎn)。點(diǎn)是為了作圖的需要而虛設(shè)的一個(gè)輔助點(diǎn)

21、。 第3章 高頻功率放大電路由圖(3.2.5)可以寫(xiě)出斜率值gd的另一種形式:)cos1 (dcmCmUIg因?yàn)?Ic1m=ICm1(), R=Ucm/Ic1mRgRd)cos1)(11d(3.2.15)可見(jiàn)，放大區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)線的斜率是負(fù)的，其數(shù)值可見(jiàn)，放大區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)線的斜率是負(fù)的，其數(shù)值gd（動(dòng)態(tài)電導(dǎo)）與動(dòng)態(tài)電導(dǎo)）與R、兩個(gè)參數(shù)都有關(guān)系，且動(dòng)態(tài)電阻兩個(gè)參數(shù)都有關(guān)系，且動(dòng)態(tài)電阻Rd與回路等效總電阻與回路等效總電阻R不不相等相等第3章 高頻功率放大電路uceic高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性 畫(huà)畫(huà) 法法 一一 ：UoA在在靜靜態(tài)態(tài)特特征征曲曲 線線的的ceu軸軸上上取取 B 點(diǎn)點(diǎn)，使

22、使oUOB ，由由 B 點(diǎn)點(diǎn)作作斜斜 率率為為dg的的直直線線 BA， 即即 得得 動(dòng)動(dòng) 態(tài)態(tài) 特特 征征 曲曲 線線 。 BO畫(huà)畫(huà) 法法 二二 ：（1）作作靜靜態(tài)態(tài)工工作作點(diǎn)點(diǎn) Q：ECQ令令ot90 由由外外部部方方程程可可得得： )(,:BZBBcQcBBBECceUUgIiUuEuQ(2) 作作 A 點(diǎn)點(diǎn) :令令o0t bmBBbbeCmCcceUUuuUEuuAmaxmin:連連 接接 Q 、 A 兩兩 點(diǎn)點(diǎn) 即即 得得 動(dòng)動(dòng) 態(tài)態(tài) 特特 性性 曲曲 線線 。Ucmc ucmingd輸輸 出出 端端 ：tUEucmCce cos 輸輸 入入 端端 ：tUUubmBBBE cos BZ

23、BEccUugi ubemax第3章 高頻功率放大電路調(diào)諧功率放大器的三種工作狀態(tài)調(diào)諧功率放大器的三種工作狀態(tài)根據(jù)調(diào)諧功率放大器在工作時(shí)是否進(jìn)入飽和區(qū)，可根據(jù)調(diào)諧功率放大器在工作時(shí)是否進(jìn)入飽和區(qū)，可將放大器分為欠壓、過(guò)壓和臨界三種工作狀態(tài)。將放大器分為欠壓、過(guò)壓和臨界三種工作狀態(tài)。1、欠壓、欠壓若在整個(gè)周期內(nèi)，晶體管工作不進(jìn)入若在整個(gè)周期內(nèi)，晶體管工作不進(jìn)入飽和區(qū)，即在任何時(shí)刻都工作在放大狀態(tài)，稱(chēng)放飽和區(qū)，即在任何時(shí)刻都工作在放大狀態(tài)，稱(chēng)放大器工作在欠壓狀態(tài)；大器工作在欠壓狀態(tài)；2、臨界、臨界若剛剛進(jìn)入飽和區(qū)的邊緣，稱(chēng)放大器若剛剛進(jìn)入飽和區(qū)的邊緣，稱(chēng)放大器工作在臨界狀態(tài)；工作在臨界狀態(tài)；3、過(guò)

24、壓、過(guò)壓若晶體管工作時(shí)有部分時(shí)間進(jìn)入飽和若晶體管工作時(shí)有部分時(shí)間進(jìn)入飽和區(qū)，稱(chēng)放大器工作在過(guò)壓狀態(tài)。區(qū)，稱(chēng)放大器工作在過(guò)壓狀態(tài)。cesceUumincesceUumincesceUumincmccceUUumin第3章 高頻功率放大電路1. R變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響調(diào)諧功放的調(diào)諧功放的負(fù)載特性負(fù)載特性 若若UBB、UCC和和Ubm三個(gè)參數(shù)固定三個(gè)參數(shù)固定, R發(fā)生變化發(fā)生變化, 動(dòng)態(tài)線、動(dòng)態(tài)線、Ucm以及以及Po、c等性能指標(biāo)會(huì)有什么變化呢等性能指標(biāo)會(huì)有什么變化呢?這就是諧振功放的負(fù)載這就是諧振功放的負(fù)載特性。特性。 UBB和和UCC固定意味著固定意味著Q點(diǎn)固定點(diǎn)

25、固定, Ubm固定進(jìn)一步意味著固定進(jìn)一步意味著也固也固定。根據(jù)式定。根據(jù)式(3.2.14), 放大區(qū)動(dòng)態(tài)線斜率放大區(qū)動(dòng)態(tài)線斜率1/ Rd將僅隨將僅隨R而變化。而變化。RIUUUuCmcccmccce)(1minRgRd)cos1)(11d因?yàn)橐驗(yàn)?，所以放大器的這三，所以放大器的這三種工作狀態(tài)取決于種工作狀態(tài)取決于偏置電壓偏置電壓UBB、電源電壓、電源電壓UCC、激勵(lì)電壓幅值、激勵(lì)電壓幅值Ubm和集電極等效負(fù)載和集電極等效負(fù)載 R。)1 (CosgUIbmcm第3章 高頻功率放大電路圖 3.2.6 三種不同斜率情況下的動(dòng)態(tài)線及波形分析第3章 高頻功率放大電路高頻功率放大器的負(fù)載特性高頻功率放大

26、器的負(fù)載特性 高高 頻頻 功功 放放 的的 工工 作作 狀狀 態(tài)態(tài) ： 動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)曲曲線線： )(ocedcUugi uceicUo PccccCocbmcdRIUUEUUUgg1111cos而而 可可見(jiàn)見(jiàn)動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線的的斜斜率率和和負(fù)負(fù)載載PR有有關(guān)關(guān)，放放大大器器的的工工作作狀狀態(tài)態(tài)將將隨隨負(fù)負(fù)載載的的不不同同而而變變化化。下下面面討討論論當(dāng)當(dāng)CE、BBU、bmU不不變變時(shí)時(shí)，動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線與與負(fù)負(fù)載載PR的的關(guān)關(guān)系系。 gd(1) 欠欠壓壓工工作作狀狀態(tài)態(tài)當(dāng)當(dāng)PR減小減小111cbmcdPccUUggRIU 較大，較大，動(dòng)態(tài)特征曲線與動(dòng)態(tài)特征曲線與maxbeu所對(duì)的靜

27、態(tài)特征曲線的交點(diǎn)位于放大區(qū)。所對(duì)的靜態(tài)特征曲線的交點(diǎn)位于放大區(qū)。 uBEic-UBBUBZubCCicCCgCUbmubemaxicmaxuceicECQuceminUcescesceUu min晶晶 體體 管管 的的 工工 作作 范范 圍圍 在在 放放 大大 區(qū)區(qū) 和和 截截 止止 區(qū)區(qū) 。 ci為為尖尖頂頂余余弦弦脈脈沖沖，集集電電極極電電壓壓利利用用不不充充分分。2.過(guò)過(guò)壓壓工工作作狀狀態(tài)態(tài)PR較較大大PccRIU11 較較大大1cbmcdUUgg 較較小小， 動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線與與maxbeu所所對(duì)對(duì)的的靜靜態(tài)態(tài)特特征征曲曲線線的的交交點(diǎn)點(diǎn)位位于于飽飽和和區(qū)區(qū)。 gdubemax

28、特特點(diǎn)點(diǎn)：cesceUu min ，晶晶體體管管的的動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)范范圍圍延延伸伸到到飽飽和和區(qū)區(qū)。 ci的的 波波 形形 頂頂 部部 為為 下下 凹凹 的的 余余 弦弦 脈脈 沖沖 。ucemin3.臨臨 界界 工工 作作 狀狀 態(tài)態(tài)動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線與與臨臨界界飽飽和和線線以以及及maxbeu對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的靜靜態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線，三三線線相相交交于于一一點(diǎn)點(diǎn) ubemaxgcr此此時(shí)時(shí)：cesceUu min, ci為為尖尖頂頂余余弦弦脈脈沖沖。 第3章 高頻功率放大電路研研究究的的問(wèn)問(wèn)題題：當(dāng)當(dāng)CE，BBU，bmU不不變變， 而而PR變變化化時(shí)時(shí)，與與 ccoDCCCPPPUII ,10

29、1 的的關(guān)關(guān)系系。 （1） 欠欠壓壓區(qū)區(qū)：icucePR由由 小小maxci 幾幾 乎乎 不不 變變（ 略略 減減 少少 ）1C0CI ,I幾幾 乎乎不不 變變011CCDPccIEPRIU 幾幾 乎乎 不不 變變 1121CCoIUP CccoccEUII1121 oDCPPP 高頻功率放大器的負(fù)載特性高頻功率放大器的負(fù)載特性PoRp欠壓區(qū)欠壓區(qū)過(guò)壓區(qū)過(guò)壓區(qū)臨界區(qū)臨界區(qū)Rp欠壓區(qū)欠壓區(qū)過(guò)壓區(qū)過(guò)壓區(qū)臨界區(qū)臨界區(qū)Ic1Ico（2） 過(guò)過(guò)壓壓區(qū)區(qū)： PR進(jìn)進(jìn) 入入 過(guò)過(guò) 壓壓 區(qū)區(qū)余余 弦弦 脈脈 沖沖 頂頂 部部 下下 凹凹 ，PccCCcRIUIIi1110max, 幾幾 乎乎 不不 變變 （

30、 略略 有有 上上升升 ）01011102121CCCCcCCoCCUUIIIUPIEP 變變 化化 緩緩慢慢 ，oDCPPP 變變 化化 緩緩 慢慢 。 c PDPcubemax注注意意：臨臨界界狀狀態(tài)態(tài)輸輸出出功功率率最最大大ocroPP ，效效率率也也較較高高，可可以以說(shuō)說(shuō)是是最最佳佳工工作作狀狀態(tài)態(tài)，常常選選此此狀狀態(tài)態(tài)為為末末級(jí)級(jí)功功放放輸輸出出狀狀態(tài)態(tài)。過(guò)過(guò)壓壓狀狀態(tài)態(tài)，效效率率高高，但但輸輸出出功功率率較較小小。在在欠欠壓壓狀狀態(tài)態(tài)0CI，1CI幾幾乎乎不不變變，功功放放相相當(dāng)當(dāng)于于一一個(gè)個(gè)恒恒流流源源，而而過(guò)過(guò)壓壓狀狀態(tài)態(tài)1CU幾幾乎乎不不變變，相相當(dāng)當(dāng)于于一一個(gè)個(gè)恒恒壓壓源源

31、。 Uc1第3章 高頻功率放大電路 2. Ubm變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響放大特性放大特性 若若UBB、UCC、R三個(gè)參數(shù)固定三個(gè)參數(shù)固定, 輸入輸入U(xiǎn)bm變化變化, 此時(shí)輸出此時(shí)輸出Ucm以及以及Po、c等性能指標(biāo)隨之變化的規(guī)律被稱(chēng)為放大特性。等性能指標(biāo)隨之變化的規(guī)律被稱(chēng)為放大特性。 利用折線化轉(zhuǎn)移特性分析丙類(lèi)工作時(shí)利用折線化轉(zhuǎn)移特性分析丙類(lèi)工作時(shí)iC波形隨波形隨Ubm變化的變化的關(guān)系關(guān)系, 并給出了并給出了Ucm、Ic1m和和Ic0與與Ubm的關(guān)系曲線。由于的關(guān)系曲線。由于Ubm的的變化將導(dǎo)致變化將導(dǎo)致的變化的變化, 從而使輸出特性欠壓區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)線的斜率從而使輸出特

32、性欠壓區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)線的斜率發(fā)生變化發(fā)生變化, 所以利用輸出特性分析放大特性不方便所以利用輸出特性分析放大特性不方便第3章 高頻功率放大電路高頻功率放大器的放大特性高頻功率放大器的放大特性tUUubmBBBE cos uBEicuBEmax1uBEmax2ub-UBBuBEmax3UBZict飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)1C 2C 3C UcmIcmlIcoUbm過(guò)壓過(guò)壓臨界臨界欠壓欠壓OO ticOticUbm增大增大OtictOictUbm線性功率線性功率放放 大大 器器tUcmUbmUcm振振 幅幅限幅器限幅器UcmtUbmUcm當(dāng)當(dāng)C , ERP，BBU不不變變， 固定固定UBB、增

33、大增大Ubm和固定和固定Ubm、增大增大UBB的情況類(lèi)似，的情況類(lèi)似，它們都使基極輸它們都使基極輸入電壓入電壓uBEmax隨之增大，隨之增大，對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的集電極脈沖電流集電極脈沖電流ic的幅度和寬度均增大，放的幅度和寬度均增大，放大器的工作狀態(tài)由欠壓進(jìn)入過(guò)壓大器的工作狀態(tài)由欠壓進(jìn)入過(guò)壓 。 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(hào)振幅當(dāng)諧振功率放大器作為線性功率放大器，為了使輸出信號(hào)振幅Ucm反映反映輸入信號(hào)振幅輸入信號(hào)振幅Ubm的變化，的變化，放大器必須在放大器必須在Ubm變化范圍內(nèi)工作在欠壓狀態(tài)。變化范圍內(nèi)工作在欠壓狀態(tài)。 當(dāng)諧振功率放大器用作振幅限幅器時(shí)，當(dāng)諧振功率放大器用作振

34、幅限幅器時(shí)，放大器必須在放大器必須在Ubm變化的范圍內(nèi)變化的范圍內(nèi)工作在過(guò)壓狀態(tài)。工作在過(guò)壓狀態(tài)。第3章 高頻功率放大電路 3. 3. 調(diào)制特性調(diào)制特性(1) UCC變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響集電極調(diào)制特性。集電極調(diào)制特性。 若若UBB、R和和Ubm固定固定, 輸出電壓振幅輸出電壓振幅Ucm隨集電極電壓隨集電極電壓UCC變化的規(guī)律被稱(chēng)為變化的規(guī)律被稱(chēng)為集電極調(diào)制特性集電極調(diào)制特性。 UCC的變化使得靜態(tài)工作點(diǎn)左右平移的變化使得靜態(tài)工作點(diǎn)左右平移, 從而使欠壓區(qū)內(nèi)的從而使欠壓區(qū)內(nèi)的動(dòng)態(tài)線左右平移動(dòng)態(tài)線左右平移, 動(dòng)態(tài)線的斜率不變。動(dòng)態(tài)線的斜率不變。第3章 高頻功率放大電

35、路高頻功率放大器的調(diào)制特性高頻功率放大器的調(diào)制特性 當(dāng)當(dāng)bm ,URP不不變變， 而而改改變變 BBCUE與與 oDCCPPII,01之之間間的的關(guān)關(guān)系系。 1. 集電極調(diào)制特性集電極調(diào)制特性 當(dāng)當(dāng)bm ,URP，BBU不不變變， 壓壓區(qū)區(qū)減減少少功功放放由由臨臨界界進(jìn)進(jìn)入入過(guò)過(guò)壓壓區(qū)區(qū)增增加加功功放放由由臨臨界界進(jìn)進(jìn)入入欠欠CCEEuceicubemaxQECQECQEC顯然：在欠壓區(qū)：顯然：在欠壓區(qū)：10,CCII幾乎不變幾乎不變ODPP ,不變不變 注注意意：只只有有工工作作在在過(guò)過(guò)壓壓區(qū)區(qū)才才能能有有效效地地實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)CE對(duì)對(duì)1CI及及oP的的調(diào)調(diào)制制作作用用，故故集集電電極極調(diào)調(diào)幅幅電

36、電路路應(yīng)應(yīng)工工作作在在過(guò)過(guò)壓壓區(qū)區(qū)。 t icEC欠壓區(qū)欠壓區(qū)過(guò)壓區(qū)過(guò)壓區(qū)臨界區(qū)臨界區(qū)EC欠壓區(qū)欠壓區(qū)過(guò)壓區(qū)過(guò)壓區(qū)臨界區(qū)臨界區(qū)Ic1IcoPDPOPC第3章 高頻功率放大電路 (2) UBB變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響基極調(diào)制特性?；鶚O調(diào)制特性。 若若UCC、R和和Ubm固定固定, 輸出電壓振幅輸出電壓振幅Ucm隨基極偏壓隨基極偏壓UBB變化的規(guī)律被稱(chēng)為基極調(diào)制特性。變化的規(guī)律被稱(chēng)為基極調(diào)制特性。 由于由于UBB和和ub是以串聯(lián)迭加方式處于功放的輸入回路是以串聯(lián)迭加方式處于功放的輸入回路, 所所以以UBB的變化與的變化與ub的振幅的振幅Ubm的變化對(duì)輸出電流的變化對(duì)輸出

37、電流iC和輸出電壓和輸出電壓振幅振幅Ucm的影響是類(lèi)似的的影響是類(lèi)似的, 可以將圖可以將圖3.2.9和圖和圖3.2.8(b)進(jìn)行對(duì)照進(jìn)行對(duì)照分析。分析。 基極調(diào)制的目的是使基極調(diào)制的目的是使Ucm隨隨UBB的變化規(guī)律而變化的變化規(guī)律而變化, 所以所以功放應(yīng)工作在欠壓狀態(tài)功放應(yīng)工作在欠壓狀態(tài), 才能使才能使UBB對(duì)對(duì)Ucm有有控制作用?？刂谱饔?。 第3章 高頻功率放大電路高頻功率放大器的調(diào)制特性高頻功率放大器的調(diào)制特性2. 基基極極調(diào)調(diào)制制特特性性 tUUubmBBBE cos 注注意意：如如果果要要實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)BBU對(duì)對(duì)輸輸出出電電流流1CI的的有有效效調(diào)調(diào)制制，要要求求功功放放應(yīng)應(yīng)工工作作在在欠

38、欠壓壓區(qū)區(qū)。 進(jìn)入過(guò)壓狀態(tài)后，隨著進(jìn)入過(guò)壓狀態(tài)后，隨著UBB向正值方向增大，集電極脈沖電流的寬向正值方向增大，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)的和相應(yīng)的Ucm增增大得十分緩慢大得十分緩慢 UcmIcoIcml臨界臨界UBB過(guò)壓過(guò)壓欠壓欠壓O-UBB2uBEicuBEmax1uBEmax2-UBB3ub-UBB1uBEmax3UBZict飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū) 當(dāng)當(dāng)Ubm固定，固定，UBB自負(fù)值向正值方向增自負(fù)值向正值方向增大時(shí)，集電極脈沖電流大時(shí)，集電極脈沖電流ic的導(dǎo)通角的導(dǎo)通角c增大，增大

39、，從從而集電極脈沖電流而集電極脈沖電流ic的幅度和寬度均增大，的幅度和寬度均增大，狀態(tài)由欠壓區(qū)進(jìn)入過(guò)壓區(qū)。狀態(tài)由欠壓區(qū)進(jìn)入過(guò)壓區(qū)。 1C 2C 3C 第3章 高頻功率放大電路 4. 小結(jié)小結(jié) 根據(jù)以上對(duì)丙類(lèi)諧振功放的性能分析根據(jù)以上對(duì)丙類(lèi)諧振功放的性能分析, 可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論: (1) 若對(duì)等幅信號(hào)進(jìn)行功率放大若對(duì)等幅信號(hào)進(jìn)行功率放大, 應(yīng)使功放工作在臨界狀態(tài)應(yīng)使功放工作在臨界狀態(tài), 此時(shí)輸出功率最大此時(shí)輸出功率最大, 效率也接近最大。比如對(duì)第效率也接近最大。比如對(duì)第7章將介紹的調(diào)章將介紹的調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行功率放大。頻信號(hào)進(jìn)行功率放大。 (2) 若對(duì)非等幅信號(hào)進(jìn)行功率放大若對(duì)非

40、等幅信號(hào)進(jìn)行功率放大, 應(yīng)使功放工作在欠壓狀應(yīng)使功放工作在欠壓狀態(tài)態(tài), 但線性較差。若采用甲類(lèi)或乙類(lèi)工作但線性較差。若采用甲類(lèi)或乙類(lèi)工作, 則線性較好。比如對(duì)則線性較好。比如對(duì)第第6章將介紹的調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行功率放大。章將介紹的調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行功率放大。 第3章 高頻功率放大電路 (3) 丙類(lèi)諧振功放在進(jìn)行功率放大的同時(shí)丙類(lèi)諧振功放在進(jìn)行功率放大的同時(shí), 也可進(jìn)行振幅也可進(jìn)行振幅調(diào)制。若調(diào)制信號(hào)加在基極偏壓上調(diào)制。若調(diào)制信號(hào)加在基極偏壓上, 功放應(yīng)工作在欠壓狀態(tài)；功放應(yīng)工作在欠壓狀態(tài)； 若調(diào)制信號(hào)加在集電極電壓上若調(diào)制信號(hào)加在集電極電壓上, 功放應(yīng)工作在過(guò)壓狀態(tài)。功放應(yīng)工作在過(guò)壓狀態(tài)。 (4) 回路等

41、效總電阻回路等效總電阻R直接影響功放在欠壓區(qū)內(nèi)的動(dòng)態(tài)線直接影響功放在欠壓區(qū)內(nèi)的動(dòng)態(tài)線斜率斜率, 對(duì)功放的各項(xiàng)性能指標(biāo)關(guān)系很大對(duì)功放的各項(xiàng)性能指標(biāo)關(guān)系很大, 在分析和設(shè)計(jì)功放時(shí)在分析和設(shè)計(jì)功放時(shí)應(yīng)重視負(fù)載特性。應(yīng)重視負(fù)載特性。第3章 高頻功率放大電路 例例3.2 某高頻功放工作在臨界狀態(tài), 已知UCC=18V, gcr=0.6 AV, =60, R=100, 求輸出功率Po、直流功率PD和集電極效率c。 解解： 由式(3.2.14)可求得:Rd=1(60)(1-cos 60)100=19 Sd191g由圖3.2.6可以寫(xiě)出以下關(guān)系式:故crdCCcrcmggUgU)cos1 ()1 ()(Cos

42、UgUUgIcmdcmcccrCm第3章 高頻功率放大電路AggUgUgIcrdCCcrCCcrCm45. 0)cos1 (WRIPCmo46. 110038. 045. 021)(2122212WUIPCCCmD78. 11822. 045. 0)(0%8278. 146. 1DocPP所以第3章 高頻功率放大電路 【例例3.3】 已知一諧振功放工作在欠壓狀態(tài)，如果要將它調(diào)已知一諧振功放工作在欠壓狀態(tài)，如果要將它調(diào)整到臨界狀態(tài)，需要改變哪些參數(shù)？不同調(diào)整方法所得到的輸整到臨界狀態(tài)，需要改變哪些參數(shù)？不同調(diào)整方法所得到的輸出功率出功率Po是否相同？為什么？是否相同？為什么？ 解：解： 可以有四

43、種調(diào)整方法。設(shè)原輸出功率為可以有四種調(diào)整方法。設(shè)原輸出功率為Po0，原放大原放大區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)線及其延長(zhǎng)線為區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)線及其延長(zhǎng)線為AQ1，四種方法得到的輸出功率分別四種方法得到的輸出功率分別為為Po1、Po2、Po3、Po4。 （1） 增大負(fù)載增大負(fù)載R，則放大區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)線斜率減小，則放大區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)線斜率減小，Q點(diǎn)不變，點(diǎn)不變， 仍為仍為Q1，動(dòng)態(tài)線及其延長(zhǎng)線為動(dòng)態(tài)線及其延長(zhǎng)線為BQ1。根據(jù)圖根據(jù)圖3.2.7負(fù)載特性，負(fù)載特性，Ucm和和Po將增大，所以將增大，所以Po1Po0。 第3章 高頻功率放大電路 （2） 減小減小UCC，則動(dòng)態(tài)線平行左移，則動(dòng)態(tài)線平行左移，R不變，動(dòng)態(tài)線及其不變，動(dòng)態(tài)線及其延長(zhǎng)

44、線為延長(zhǎng)線為BQ2。根據(jù)圖根據(jù)圖3.2.10集電極調(diào)制特性，集電極調(diào)制特性，Ucm略減小，略減小，Po略有減小，所以略有減小，所以Po2Po0。 （3） 增大增大UBB，則動(dòng)態(tài)線平行上移，則動(dòng)態(tài)線平行上移， R 不變，不變，Q點(diǎn)上移，點(diǎn)上移， 動(dòng)動(dòng)態(tài)線及其延長(zhǎng)線為態(tài)線及其延長(zhǎng)線為CQ3。根據(jù)圖根據(jù)圖3.2.9基極調(diào)制特性，基極調(diào)制特性， Ucm增大，增大， Po將增大，所以將增大，所以Po3Po0。 （4） 增大增大Ubm，則動(dòng)態(tài)線從則動(dòng)態(tài)線從A延長(zhǎng)到延長(zhǎng)到D， R不變，不變，Q點(diǎn)不變，點(diǎn)不變， 根據(jù)圖根據(jù)圖3.2.8放大特性，放大特性，Ucm和和Po均增大，所以均增大，所以Po4Po0。 第

45、3章 高頻功率放大電路 從圖例從圖例3.2.11可見(jiàn)，（可見(jiàn)，（4）的）的Ucm略大于（略大于（3）的）的Ucm，而（而（3）和（和（4）的）的R相同，故相同，故Po4Po3。另外，（另外，（1）的）的Ucm 略大于略大于（3）、（）、（4）的）的Ucm ，但（但（1）的）的R大于（大于（3）、（）、（4）的）的R ， 所以，所以， Po1的功率大小取決于的功率大小取決于R增大的程度。若采用方法（增大的程度。若采用方法（1）時(shí)時(shí)R增大較多，增大較多， 使使Po1Po3，則有則有Po4Po3Po1Po2。 第3章 高頻功率放大電路圖3.2.11 例3.3圖 第3章 高頻功率放大電路一一 直直流流

46、饋饋電電線線路路根根據(jù)據(jù)直直流流電電源源連連接接方方式式的的不不同同，可可分分為為：串串聯(lián)聯(lián)饋饋電電線線路路：直直流流電電源源、匹匹配配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和和晶晶體體管管三三者者形形成成串串聯(lián)聯(lián)連連接接的的方方式式。并并聯(lián)聯(lián)饋饋電電線線路路：直直流流電電源源、匹匹配配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和和晶晶體體管管三三者者形形成成并并聯(lián)聯(lián)連連接接的的方方式式。tUUutUUucmCCCEbmBBBEcos,cos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：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(jí)提供合適的偏置；直流饋電線路：為晶體管各級(jí)提供合適的偏置；交流匹配網(wǎng)絡(luò)：將交

47、流功率信號(hào)有效地傳輸。交流匹配網(wǎng)絡(luò)：將交流功率信號(hào)有效地傳輸。3.2.3直流饋電線路與匹配網(wǎng)絡(luò)直流饋電線路與匹配網(wǎng)絡(luò)第3章 高頻功率放大電路1 集集電電極極饋饋電電電電路路：（1） 集集電電極極饋饋電電電電路路的的組組成成原原則則： ci的的直直流流分分量量COI除除晶晶體體 管管的的內(nèi)內(nèi)阻阻外外，應(yīng)應(yīng)予予以以短短路路， 以以保保證證CE全全部部加加在在集集電電極極 上上，避避免免管管外外電電路路消消耗耗電電源源 功功率率，即即CCODEIP ci的的 基基 波波 分分 量量1CI只只 應(yīng)應(yīng) 在在 負(fù)負(fù) 載載 回回 路路 上上 產(chǎn)產(chǎn) 生生 電電 壓壓 降降 ， 其其 余余 部部 分分 電電 路

48、路 對(duì)對(duì)1CI應(yīng)應(yīng) 短短 路路 。 ci的的 高高 次次 諧諧 波波 分分 量量CnI 不不 應(yīng)應(yīng) 消消 耗耗 功功 率率 ， 因因 此此CnI對(duì)對(duì) 晶晶 體體 管管 外外 的的 電電 路路 應(yīng)應(yīng) 盡盡 可可 能能 短短 路路 。 IcoECIc1CLIcn第3章 高頻功率放大電路LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VT（2） 常常用用的的集集電電極極串串饋饋和和并并饋饋電電路路如如下下圖圖所所示示：cL高高頻頻扼扼流流圈圈：通通直直流流阻阻交交流流 cC：高高頻頻旁旁路路電電容容：通通交交流流隔隔直直流流 c1C：隔隔直直電電容容：通通交交流流隔隔直直流流 以以上上兩兩個(gè)個(gè)

49、電電路路勻勻滿滿足足： tUEucCce cos1 ICO直流通路直流通路ICOECLCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTIC1交流通路交流通路Ic1LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTICn交流通路交流通路ICniC頻譜頻譜 2 30LC回路阻抗特性回路阻抗特性LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VT第3章 高頻功率放大電路串聯(lián)饋電方式的優(yōu)點(diǎn)是串聯(lián)饋電方式的優(yōu)點(diǎn)是Lc和和Cc處于高頻地電位處于高頻地電位, 它們對(duì)地的它們對(duì)地的分布電容不會(huì)影響回路的諧振頻率分布電容不會(huì)影響回路的諧振頻率, 缺點(diǎn)是電容器缺點(diǎn)是電容器C的動(dòng)片不能的動(dòng)片不

50、能直接接地直接接地, 安裝調(diào)整不方便。而并聯(lián)饋電方式的優(yōu)缺點(diǎn)正好相反。安裝調(diào)整不方便。而并聯(lián)饋電方式的優(yōu)缺點(diǎn)正好相反。由于由于Lc和和Cc1不處于高頻地電位不處于高頻地電位, 它們對(duì)地的分布電容直接影響它們對(duì)地的分布電容直接影響回路的諧振頻率回路的諧振頻率, 但回路處于直流地電位但回路處于直流地電位, L、C元件可接地元件可接地, 故故安裝調(diào)整方便。安裝調(diào)整方便。 ucLA UCCUCCCCcucLC UCCCc2Lc BCc1UCCUCC(a)(b)LcC第3章 高頻功率放大電路CBLBLBLBCERBReVTVTVTCBCBCB1LBLLCCVTVTEBEB2 基極饋電線路基極饋電線路對(duì)對(duì)

51、基基級(jí)級(jí)饋饋電電線線路路來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)，也也有有串串聯(lián)聯(lián)和和并并聯(lián)聯(lián)兩兩種種形形式式。在在實(shí)實(shí)際際應(yīng)應(yīng)用用中中，由由于于基基極極饋饋電電電電路路中中采采用用單單獨(dú)獨(dú)電電源源BBU不不方方便便，通通常常采采用用自自給給偏偏壓壓的的方方式式提提供供基基極極偏偏置置。 (1) 利利用用基基極極回回路路直直流流BOI產(chǎn)產(chǎn)生生偏偏壓壓bBOBBRIU IBOIBO(3) 利利用用射射極極電電流流eoI在在eR上上產(chǎn)產(chǎn)生生偏偏壓壓eeoBBRIU ，而而且且這這種種電電路路能能自自動(dòng)動(dòng)維維持持放放大大器器的的工工作作穩(wěn)穩(wěn)定定。 Ieo +UBB - +UBB -第3章 高頻功率放大電路 (2) 基極饋電線路。

52、基極饋電也有串饋與并饋兩種形式, 但對(duì)于丙類(lèi)諧振功放, 通常采用自給偏壓方式。在無(wú)輸入信號(hào)時(shí), 自給偏壓電路的偏置為零。 隨著輸入信號(hào)的逐漸增大, 加在晶體管be結(jié)之間的偏置電壓向負(fù)值方向增大。由此可見(jiàn), 乙類(lèi)功放不能采用自給偏壓方式。第3章 高頻功率放大電路2 .匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò)高高頻頻功功放放都都要要采采用用一一定定的的耦耦合合回回路路，以以使使輸輸出出功功率率能能有有效效地地傳傳輸輸?shù)降截?fù)負(fù)載載（下下級(jí)級(jí)輸輸入入回回路路或或天天線線回回路路） ，一一般般說(shuō)說(shuō)來(lái)來(lái)，放放大大器器與與負(fù)負(fù)載載之之間間的的耦耦合合可可采采用用下下圖圖所所示示的的四四端端網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)來(lái)來(lái)表表示示。這這個(gè)個(gè)四四端端網(wǎng)網(wǎng)

53、絡(luò)絡(luò)應(yīng)應(yīng)完完成成的的任任務(wù)務(wù)是是：RiRoRLRS功功 率率放大器放大器輸入輸入匹配匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)輸出輸出匹配匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)RLRSuS (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)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)載的功率最大載的功率最大，即它起著匹配網(wǎng)絡(luò)的作用。，即它起著匹配網(wǎng)絡(luò)的作用。 (2) 抑制工作頻率范圍以外的不需要頻率，即它抑制工作頻率范圍以外的不需要頻率，即它有良好的濾波作用。有良好的濾波作用。 (3) 在有幾個(gè)電子器件同時(shí)輸出功率的情況下，保證它們都在有幾個(gè)電子器件同時(shí)輸出功率的情況下，保證它們都能有效地傳送能有效地傳送功率到

54、公共負(fù)載功率到公共負(fù)載，同時(shí)又盡可能地使這幾個(gè)電子器件，同時(shí)又盡可能地使這幾個(gè)電子器件彼此隔離，互不影響彼此隔離，互不影響。 輸入匹配網(wǎng)絡(luò)或級(jí)間耦合網(wǎng)絡(luò)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)或級(jí)間耦合網(wǎng)絡(luò): :是用以與下級(jí)放大器的輸入端相連接是用以與下級(jí)放大器的輸入端相連接輸出匹配網(wǎng)絡(luò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò): :是用以輸出功率至天線或其他負(fù)載是用以輸出功率至天線或其他負(fù)載第3章 高頻功率放大電路為了衡量輸出匹配網(wǎng)絡(luò)上的功率損耗，可以定義回路效率為oLnPP（3.2.16）其中，PL、Po分別是負(fù)載上得到的功率和功放的輸出功率第3章 高頻功率放大電路 例例3.4 分析圖例3.2.14所示工作頻率為175 MHz的兩級(jí)諧振功率放大電路的組成及元器件參數(shù)。 圖3.2.14 例3.4圖第3章 高頻功率放大電路 高頻大功率晶體管的等效電路與用作小信號(hào)放大的高頻小高頻大功率晶體管的等效電路與用作小信號(hào)放大的高頻小功率晶體管的等效電路不一樣，比較復(fù)雜。工作在高頻段時(shí)，功率晶體管的等效電路不一樣，比較復(fù)雜。工作在高頻段時(shí)， 功放管的輸入電容可以忽略，僅考慮輸入電阻即可；而輸出電功放管的輸入電容可以忽略，僅考慮輸入電阻即可；而輸出電阻很大，可以忽略，只需要考慮輸出電容。在設(shè)計(jì)匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí)阻很大，可以忽略，只需要考慮輸出電容。在設(shè)計(jì)匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。應(yīng)注意這一點(diǎn)。 其中第