高頻電子電路

高頻電子線路任課：謝勝Tel:QQ:9144867981第4章高頻功率放大器與功率合成技術(shù)4.1概述：4.2高頻功率放大器的分析4.3高頻功率放大器的組成

4.4D類功率放大器4.5寬帶高頻功率放大器返回休息1休息2一定要徹底吃透電路性質(zhì)：非線性放大器種類：丙類、丁類基礎(chǔ)知識(shí)：折線分析法（將曲線近似看成若干首尾相接的線段連接而成的折線）4.6功率合成器2（1）高頻功率放大器的種類諧振功率放大器（學(xué)習(xí)重點(diǎn)）特點(diǎn)是負(fù)載是一個(gè)諧振回路，功率放大增益可以很大，一般用于末級(jí)；不易于自動(dòng)調(diào)諧。寬帶功率放大器（了解即可）特點(diǎn)是負(fù)載是傳輸線變壓器，可在很寬的頻帶內(nèi)對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行功率放大；功率增益有限，一般用于中小功率級(jí)。3（2）高頻（諧振）功率放大器的應(yīng)用場(chǎng)合從圖中可見，高頻功放是無線發(fā)射機(jī)的重要組成部分無線發(fā)射機(jī)無線接收機(jī)4（3）高頻（諧振）功放與低頻功放的區(qū)別低頻功放高頻功放工作頻率音頻射頻應(yīng)用場(chǎng)合接收機(jī)末端發(fā)射機(jī)末端負(fù)載純電阻LC諧振回路放大器類型甲類或乙類丙類、丁類5高頻功放與高頻小信號(hào)放大器的比較高頻小信號(hào)放大器高頻功放電路性質(zhì)線性非線性應(yīng)用場(chǎng)合發(fā)射機(jī)送給功放的信號(hào)接收機(jī)天線送來的信號(hào)發(fā)射機(jī)末端放大器類型甲類丙、丁類集電極輸出波形與輸入信號(hào)一致余弦脈沖設(shè)計(jì)的目的信號(hào)波形放大、傳輸將電源的能量盡可能以信號(hào)的形式輸出最關(guān)心的指標(biāo)電壓增益效率6（4）分析高頻功放時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)本節(jié)的理論完全可用于對(duì)電子管高頻功放的分析和計(jì)算；對(duì)于工作在中高頻的晶體管功放，本節(jié)的理論基本可以使用，但會(huì)有一定的誤差；但對(duì)于工作在甚高頻的晶體管功放，本節(jié)的理論將會(huì)有很大的誤差，這是由于晶體管的物理結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的高頻特性不理想造成的，但本節(jié)的理論仍然對(duì)功放的設(shè)計(jì)有定性的指導(dǎo)作用。7（5）高頻功放的主要技術(shù)指標(biāo)主要指標(biāo)：輸出功率效率（將電源能量轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)能量的能力）工程指標(biāo)諧波場(chǎng)強(qiáng)2ω0的場(chǎng)強(qiáng)與ω0的場(chǎng)強(qiáng)之比小于萬分之二在發(fā)射機(jī)1km處2ω0的場(chǎng)強(qiáng)小于50(uV/m)諧波功率（小于25mW）84.2諧振功率放大器工作原理1獲得高效率所需要的條件（1）為什么諧振功率放大器要處于丙類？不難看出，設(shè)法降低Pc可以提高功放的效率9Pc與ic和Vc的關(guān)系+Vc-icPc的瞬時(shí)功率為ic和Vc的乘積10甲類、乙類、丙類放大器的演示可見丙類放大器的Pc最小，效率最高11（2）諧振功放的基本電路為什么必須以LC回路作為負(fù)載？首先，為了提高功放效率，在基極回路加入了反向偏置電壓VBB，從而使放大器處于丙類。因此集電極輸出的波形不再是余弦信號(hào)，而是余弦脈沖12ECICEOuCEiCO??Q???Q休息1休息2?截止區(qū)飽和區(qū)13余弦脈沖可以看作是多個(gè)頻率分量的疊加ωticωtωtωt14通過LC回路,濾去無用分量，只留下Icm1cosωt分量15回路失諧可能造成什么后果?從輸出信號(hào)和三極管兩個(gè)角度來分析對(duì)輸出來說，如果LC回路失諧，相當(dāng)于濾波器的中心頻率偏移，會(huì)使有用頻率幅度降低，而使無用頻率得到放大，從而使輸出波形產(chǎn)生失真；對(duì)三極管來說，如果LC回路失諧，根據(jù)第一章知識(shí)，則LC的導(dǎo)納變大（阻抗變?。?，使回路電流增大，而且電壓集中在三極管上，三極管可能由于功率過大而燒毀。16補(bǔ)充：折線分析法vBiC近似為vBiC17iC的近似表達(dá)式此折線可以表示為18用折線分析法分析大輸入信號(hào)vBiCttiC

19電流余弦脈沖ic的表達(dá)式iCtvB考慮在流通角內(nèi)Vbm代入vB20cosθc的表達(dá)式iCtvBVbm21電流最大值iCmax的表達(dá)式tiC

iCmax恰好為cosθc22（3）電路圖中各變量關(guān)系及波形分析分析第一步：輸入信號(hào)有反向偏置電壓，從而輸出為余弦脈沖vBEiCtiC

t23分析第二步：把集電極余弦電流脈沖看成一系列電流源的疊加等效為了分析更清晰，先假設(shè)沒有抽頭由于LC的選頻作用24分析第三步：VCC減去vo得到集電極電壓vCtvC25分析第四步：把輸入信號(hào)，集電極電流，集電極電壓對(duì)齊畫出26分析第五步：把輸入信號(hào)，集電極電流，集電極電壓畫到同一個(gè)坐標(biāo)中（從圖中可以讀出很多關(guān)系）例如可以看出，iC最大值iCmax的時(shí)候vC最小值vCmin27（4）對(duì)2個(gè)問題的解釋問題一（可能會(huì)引起同學(xué)們困惑的問題）為什么ic的波形時(shí)有時(shí)無,而輸出的波形vo卻能是連續(xù)的?問題二（有的題目已知條件不給θc,而解題中又需要θc

）半流通角θc通常取多大比較合適?28問題一：為什么ic的波形時(shí)有時(shí)無,而輸出的波形vo卻能是連續(xù)的?如果能從頻譜的角度來理解最好，即ic是有很多余弦分量相加而成的，經(jīng)過濾波器將其他分量濾除，剩下的自然是一個(gè)基頻余弦分量Icm1cosωt另外一種理解方法是：LC具有儲(chǔ)能作用，當(dāng)ic為0時(shí)，由于C上電壓不能突變，所以在LC之間來回充放電，可以用自行車飛輪或一個(gè)單擺來比喻。29問題二：半流通角θc通常多大合適?如果θc取值過大，趨向甲類放大器，則效率太低；如果θc取值過小，效率雖然提高了，但輸出功率的絕對(duì)值太?。ㄒ?yàn)閕c脈沖太低）；這是一對(duì)矛盾，根據(jù)實(shí)驗(yàn)折中，人們通常取302.功率關(guān)系余弦電流脈沖ic可分解為付立葉級(jí)數(shù)：31tvC323功率放大器的折線分析法1）晶體管特性曲線理想化及表達(dá)式

折線法是將電子器件的特性曲線理想化，用一組折線代替晶體管靜態(tài)特性曲線后進(jìn)行分析和計(jì)算的方法。

對(duì)諧振功率放大器進(jìn)行分析計(jì)算，關(guān)鍵在于求出電流的直流分量Ic0和基頻分量Icm1。332）集電極余弦脈沖電流ic分解iC

t在折線分析法中我們已經(jīng)得到可知它為cosθc可知它為iCmax34集電極余弦脈沖電流iC分解35集電極余弦脈沖電流iC分解同理可得其中：要求掌握不要求掌握36θc對(duì)高頻諧振功放效率的影響余弦脈沖的分解系數(shù)37θc對(duì)高頻諧振功放效率的影響余弦脈沖的分解系數(shù)38VT1VT2T1LCRLECCC4.4D類功率放大器簡介

1.D類功率放大器的原理分析

D類功率放大器有電壓開關(guān)型和電流開關(guān)型兩種基本電路，電壓開關(guān)型D類功率放大器是已推廣應(yīng)用的電路

uiub1ub2ic1ic2uLuAub1和ub2是由ui通過變壓器T1產(chǎn)生的兩個(gè)極性相反的輸入激勵(lì)電壓

ui正半周時(shí)VT1管飽和導(dǎo)通，VT2管截止，電源EC對(duì)電容C充電，電容上的電壓很快充至（EC-UCES1）值，A點(diǎn)對(duì)地的電壓uA=（EC-UCES1）。

ui負(fù)半周時(shí)VT2管飽和導(dǎo)通，VT1管截止。VT2管的直流電源由電容C上充的電荷供給，uA=UCES2≈0

uA近似為矩形波電壓，幅值為（EC-2UCES）。若L、C和RL串聯(lián)諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)的角頻率ω上，且回路的Q值足夠高，則通過回路的電流ic1或ic