北京郵電大學(xué)《通信電子電路》第2章-高頻放大電路(3)-唐恬

1、通信電子電路高頻放大電路(3)北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院唐 恬2009-2010學(xué)年第2學(xué)期2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)2本次教學(xué)內(nèi)容2.4 諧振功率放大電路總結(jié)2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)3本次教學(xué)重點2.4節(jié)也很重點。關(guān)鍵在于理解概念、結(jié)論和示意圖，而不是死記公式2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)4預(yù)備知識正弦信號截斷后的頻域變化可見正弦信號被截斷后產(chǎn)生了諸多新的頻率分量，包括直流、二次諧波、三次諧波等等。隨著截斷長度的不同，可能正好導(dǎo)致某次諧波不會產(chǎn)生。注意這里的正弦信號頻譜用的是復(fù)信號頻譜，而

2、正弦信號時域波形畫的又是實信號。這么做在理論上是錯誤的，這里這么做只是為了分析時更簡單、直觀。2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)52.4 諧振功率放大電路綜述(1)半導(dǎo)角理想效率負(fù)載應(yīng)用甲類180o50%電阻低頻甲乙類90o180o50%78.5%電阻低頻乙類90o78.5%電阻低頻、高頻丙類78.5%選頻回路高頻丁類開關(guān)狀態(tài)90%100%選頻回路高頻2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)62.4 諧振功率放大電路綜述(2)高頻功率放大電路和低頻功率放大電路的共同點：要求效率高、輸出功率大由于工作頻率相差很大且相對頻寬不同，因而負(fù)載網(wǎng)絡(luò)和工作狀態(tài)

3、也不同，對于高頻功放：使用諧振系統(tǒng)作為匹配網(wǎng)絡(luò)常用于放大窄帶高頻信號高頻功率放大電路主要用于發(fā)射機的末級和中間級，可在信號獲得足夠的高頻功率后送到天線上輻射出去；也用于電子儀器中做末級功率放大電路2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)72.4.1 諧振功率放大電路丙類功放電路的構(gòu)成及其電流、電壓波形偏置電路的說明諧振回路的作用選頻阻抗變換2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)82.4.1 諧振功率放大電路丙類功放電路的構(gòu)成及其電流、電壓波形再注意幾個知識點ic的傅立葉分解（請對照之前預(yù)備知識的講解）：導(dǎo)通角、半導(dǎo)角諧振回路對諧波分量的濾波特性：200

4、9-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)92.4.1 諧振功率放大電路輸出功率及效率的表達式集電極輸出基波功率P0:其中是集電極電壓利用系數(shù)， 1是余弦脈沖基波分解系數(shù)直流功率PDC：集電極耗散功率：集電極效率c：2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)102.4.1 諧振功率放大電路折線法為什么使用折線法電路工作在大信號狀態(tài)，不能采用小信號等效電路電路工作在高頻，無法套用低頻簡化分析方法非線性分析過于繁瑣后續(xù)將使用折線法分析：集電極電流脈沖ic調(diào)諧放大電路的晶體管集電極動態(tài)特性2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)112.4.1 折線法

5、集電極余弦電流脈沖ic的分析2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)122.4.1 集電極電流各次諧波分解系數(shù)曲線及其特點(1)對ic(t)進行級數(shù)展開可得：諧波次數(shù)越高，振幅越小對應(yīng)某次諧波，有一相應(yīng)使為最大對應(yīng)某次諧波，有一相應(yīng)使為零0的諧波初相相反2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)132.4.1 集電極電流各次諧波分解系數(shù)曲線及其特點(2)可見越小，效率越高效率與輸出功率的矛盾通常選擇在70o80o之間，也即丙類功放2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)142.4.1 折線法調(diào)諧功率放大電路的動態(tài)分析(1)怎樣確定電路的

6、動態(tài)負(fù)載電阻Rc？尋找vce與ic的關(guān)系式畫交流負(fù)載線，然后由交流負(fù)載線斜率的負(fù)倒數(shù)確定Rc代入左式有： 可得兩特殊點： A： B：2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)152.4.1 折線法調(diào)諧功率放大電路的動態(tài)分析(2)由圖可得丙類放大電路的動態(tài)負(fù)載電阻：可見Rc由和R同時決定2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)162.4.2 電路參數(shù)對諧振功率放大電路性能的影響(1)諧振電阻R對集電極電流ic的影響設(shè)諧振放大電路的VBB和Vim不變（即晶體管最大基極電流和半導(dǎo)角不變）， Vcc也不變，則Rc的變化完全由R決定。隨著R的加大有右圖： 2009-

7、2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)172.4.2 電路參數(shù)對諧振功率放大電路性能的影響(2)負(fù)載特性使電路處于臨界狀態(tài)的R值稱為諧振放大電路的匹配負(fù)載（或最佳負(fù)載），用Ropt表示 2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)182.4.2 電路參數(shù)對諧振功率放大電路性能的影響(3)三種狀態(tài)的優(yōu)缺點欠壓：可視為恒流源。但輸出功率與效率都較低，且集電極耗散功率大，輸出電壓不夠穩(wěn)定，因此較少使用。晶體管基極調(diào)幅常采用這種狀態(tài)過壓：強過壓時效率較高，但輸出電壓的非線性失真不可忽略，一般不使用這種狀態(tài)。常常令功放電路的激勵級工作在弱過壓狀態(tài)，此時可將放大電路視為恒壓源臨

8、界：輸出功率最大，效率較高，是最佳工作狀態(tài)。調(diào)諧功率放大電路的輸出級及發(fā)射機末級大多工作在臨界狀態(tài)2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)192.4.2 電路參數(shù)對諧振功率放大電路性能的影響(4)高頻功率放大電路的調(diào)制特性基極調(diào)制：改變VBB時，電流、電壓等參數(shù)變化集電極調(diào)制：改變Vcc時，電流、電壓等參數(shù)變化又稱高電平調(diào)制，能夠一次性完成放大和調(diào)制基極調(diào)制可由圖2.4.2分析集電極調(diào)制可由圖2.4.6和式2.4.16分析2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)202.4.3 諧振功放的直流饋電電路和匹配網(wǎng)絡(luò)直流饋電電路(1)集電極串饋和并饋電路：對扼流

9、線圈：對信號頻率的感抗很大，接近開路對濾波電容：容抗很小，接近短路目的： 避免信號電流通過直流電源的耦合造成電路工作不穩(wěn)定2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)212.4.3 諧振功放的直流饋電電路和匹配網(wǎng)絡(luò)直流饋電電路(2)基極饋電電路注意“自給偏壓效應(yīng)”：偏置電壓隨輸入信號電壓振幅變化的現(xiàn)象自給偏壓只能得到負(fù)偏壓，不適用于甲類、甲乙類、乙類放大2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)222.4.3 諧振功放的直流饋電電路和匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò)高效傳送能量匹配網(wǎng)絡(luò)的效率：匹配網(wǎng)絡(luò)的插損：濾除高次諧波分量：濾波度：濾波度和回路效率的矛盾：高濾波度-高Q電路

10、，丙類放大電路負(fù)載消耗功率高-難于實現(xiàn)高Q，一定要實現(xiàn)高Q-多節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)-插損增加=效率降低2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)232.4.3 諧振功放的直流饋電電路和匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗變換(1)匹配網(wǎng)絡(luò)的功能之一阻抗變換串、并聯(lián)阻抗的相互轉(zhuǎn)換：串、并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)互換前后，電路的品質(zhì)因數(shù)和元件的電抗性質(zhì)保持一致2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)242.4.3 諧振功放的直流饋電電路和匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗變換(2)L型匹配網(wǎng)絡(luò)2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)252.4.3 諧振功放的直流饋電電路和匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗變換(3)L型匹配網(wǎng)絡(luò)的計

11、算公式：確定放大電路需要的Rc后：注意網(wǎng)絡(luò)的適用情況：串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)適用RcRL,并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)反之圖2.4.14中，(b)、(d)濾波效果比(a)、(c)差2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)262.4.3 諧振功放的直流饋電電路和匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗變換(4)L型網(wǎng)絡(luò)不適用于阻抗變換較小的情況，因為會影響Q值，此時可以利用型匹配網(wǎng)絡(luò)：由Rc、RL、QL1可以確定Xp1、Xp2和Xs考慮放大管輸出電容的計算類似2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)272.4.3 諧振功放的直流饋電電路和匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗變換(5)T型匹配網(wǎng)絡(luò)的計算公式分析方法與前幾個網(wǎng)絡(luò)相同2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)282.4.4 諧振功率放大電路舉例基極采用自給偏置電路放大電路的輸入端采用T型匹配集電極采用串饋電路及型匹配網(wǎng)絡(luò)2009-2010學(xué)年第2學(xué)期通信電子電路高頻放大電路(3)292.4.4 諧振功率放大電路舉例一些注意事項諧振功率放大電路的調(diào)諧與調(diào)配在按照設(shè)計電路安裝之后還要經(jīng)過調(diào)諧使負(fù)載回路達到諧振；同時對匹配網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)配，使回路諧振阻抗等于功放所需的最佳負(fù)載阻抗此時需要深入了解其工作特性得到理論上的指導(dǎo)，更需要有豐富的經(jīng)驗高頻和大注入效應(yīng)的影響這些因素會導(dǎo)致放大電路的功率增益、最大輸出功率和效率的急劇下降2009-2010學(xué)年第2