發(fā)射通道電路課件

通信電子電路

第4章發(fā)射通道電路4.1概述4.2C類功率放大器4.3直流饋電電路和匹配電路4.4C類射頻功率放大器的倍頻功能4.5高效率射頻功率放大器通信電子電路

第4章發(fā)射通道電路4.1概述4.6射頻功率放大器的實(shí)用電路4.7集成射頻功放組件及其應(yīng)用4.8功率合成技術(shù)本章小結(jié)4.6射頻功率放大器的實(shí)用電路4.1概述信源基帶放大調(diào)制RFLO倍頻射頻功放匹配網(wǎng)絡(luò)射頻直接調(diào)制發(fā)射系統(tǒng)框圖4.1概述信源基帶放大調(diào)制RF倍頻射頻功放匹配網(wǎng)絡(luò)射頻直發(fā)射系統(tǒng)的任務(wù)：將包含信息的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻大功率的已調(diào)信號(hào)，然后由天線發(fā)射出去。本章涉及的內(nèi)容是：射頻功率放大器、匹配電路及C類倍頻器射頻功放的主要指標(biāo)：輸出功率、效率、功耗、激勵(lì)電平、失真等射頻功放特點(diǎn)：工作頻率高，相對(duì)頻帶窄，負(fù)載為選頻電路發(fā)射系統(tǒng)的任務(wù)：將包含信息的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻大功率的已調(diào)信4.2C類功率放大器4.2.1基本概念及電路構(gòu)成一、基本概念發(fā)射系統(tǒng)中為什么使用高頻功率放大器？

高頻振蕩器所產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)的功率較小，不能滿足發(fā)射功率的要求，所以在發(fā)射之前要經(jīng)過(guò)功率放大后才能獲得足夠的輸出功率。4.2C類功率放大器4.2.1基本概念及電路構(gòu)成一、基高頻諧振功放和低頻諧振功放的異同低頻功放高頻功放約1000約1工作種類A（甲）、B（乙）、AB（甲乙）C（丙）負(fù)載電阻或變壓器選頻（LC）回路共同點(diǎn)要求輸出功率大、效率高高頻諧振功放和低頻諧振功放的異同低頻功放高頻功放約1000約高頻諧振功放的分類1）按照高頻功率放大器的工作頻帶的范圍

窄帶高頻功率放大器：諧振回路作負(fù)載

寬帶高頻功率放大器：非選頻負(fù)載2）按照信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)晶體管的導(dǎo)通狀況（導(dǎo)通角）A（甲）：B（乙）：C（丙）：

其中C類功放的輸出功率和效率最高負(fù)載無(wú)調(diào)諧（純阻）時(shí)輸出電壓波形負(fù)載為選頻回路時(shí)輸出電壓波形高頻諧振功放的分類1）按照高頻功率放大器的工作頻帶的范圍3）按照晶體管的等效作用劃分

晶體管等效為一個(gè)受控電流源：A、B、C類

電子器件工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)：D、E類3）按照晶體管的等效作用劃分二、電路構(gòu)成（a）原理電路二、電路構(gòu)成（a）原理電路（b）等效電路（b）等效電路電路的組成部分：

功率放大管

輸入回路和輸出諧振回路

集電極電源和基極偏置電路基極電流

和集電極電流

特點(diǎn)：

均為一系列高頻尖頂余弦脈沖波形諧振回路負(fù)載的作用：

濾除中的諧波分量

阻抗變換與匹配電路的組成部分：4.2.2工作原理及性能指標(biāo)一、晶體管特性曲線的折線化及其解析式輸入特性轉(zhuǎn)移特性輸出特性

為發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓

為轉(zhuǎn)移特性的斜率由轉(zhuǎn)移特性得：4.2.2工作原理及性能指標(biāo)一、晶體管特性曲線的折線化及其二、集電極電流在原理圖中，設(shè)基極輸入為：則基射極間有效電壓為：二、集電極電流在原理圖中，設(shè)基極輸入為：則基射極間有效電壓為集電極電流波形集電極電流波形輸入電壓波形集電極電流波形輸出電壓波形（諧振負(fù)載）集電極電壓波形輸入電壓波形集電極電流波形輸出電壓波形（諧振負(fù)載）集電極電壓若：晶體管截止，集電極電流若：發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，集電極電流將上式代入得：當(dāng)（導(dǎo)通角）時(shí)，得：為晶體管導(dǎo)通角若：晶體管截止，集電極電流若：發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，集電極電流將上式代將上述ic表達(dá)式整理后可得：當(dāng)時(shí)，得：最終得到ic的解析表達(dá)式：將上述ic表達(dá)式整理后可得：當(dāng)時(shí)將上式展開(kāi)為傅里葉級(jí)數(shù)：為脈沖的直流分量為基波分量為各次諧波分量將上式展開(kāi)為傅里葉級(jí)數(shù)：為脈沖的直流分量為基波分量記作：記作：

、…稱作尖頂余弦脈沖的分解系數(shù)波形系數(shù)：、…稱作尖頂Θ取0~180度分解系數(shù)與波形系數(shù)曲線Θ取0~180度分解系數(shù)與波形系數(shù)曲線由分解系數(shù)與波形系數(shù)曲線圖得出的幾點(diǎn)結(jié)論：1）導(dǎo)通角↑，↑，↑

影響直流工作點(diǎn)，不同，電路的直流靜態(tài)

工作點(diǎn)將會(huì)不同，功率放大器將會(huì)工作A、B、C

類。2），此時(shí)，輸出功率將達(dá)到最大值。3）當(dāng)時(shí)，達(dá)最大值；

當(dāng)時(shí)，達(dá)最大值。由分解系數(shù)與波形系數(shù)曲線圖得出的幾點(diǎn)結(jié)論：1）導(dǎo)通角三、高頻功率放大器的功率和效率分析集電極直流電源

提供的直流輸入功率：集電極輸出功率：集電極損耗的功率：三、高頻功率放大器的功率和效率分析集電極直流電源集電極效率：稱為集電極電壓利用系數(shù)當(dāng)時(shí)，，電壓利用系數(shù)最大集電極效率：稱為集電極電壓利用系數(shù)當(dāng)幾點(diǎn)結(jié)論：1）集電極效率受和共同制約；2）↓，↑，↑，極端情況，達(dá)

到最大，若，，但；3）增大和的值是提高高頻功放效率的措施；4）增加，可提高輸出功率；5）與的增大是矛盾的；6）時(shí)，最大，輸出功率最大，但較小，集電極效率僅為64%左右；

7）為了兼顧功率與效率，通常取

。幾點(diǎn)結(jié)論：4.2.3高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性方程

在考慮了負(fù)載的反作用后，所獲得的

、

與

的關(guān)系曲線叫做動(dòng)態(tài)特性（曲線）由原理圖可得出高頻功放外部電路輸入輸出端的電壓方程為：晶體管在放大區(qū)的折線方程為：（1）（2）（3）4.2.3高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性方程由原理圖可將式（1）代入式（3）可得：由式（2）得到：（4）（5）將式（5）代入式（4）得：（6）將式（1）代入式（3）可得：由式（2）得到：（4）（5）將式式（6）稱為放大區(qū)動(dòng)態(tài)特性曲線方程式中：表示動(dòng)態(tài)特性曲線的斜率表示動(dòng)態(tài)特性曲線在軸上的截距式（6）稱為放大區(qū)動(dòng)態(tài)特性曲線方程表示動(dòng)態(tài)特性曲線的斜率表示動(dòng)態(tài)特性曲線的畫(huà)法動(dòng)態(tài)特性曲線的畫(huà)法二、諧振功率放大器的工作狀態(tài)高頻諧振功率放大器根據(jù)集電極電流是否進(jìn)入飽和區(qū)可以分為欠壓、臨界和過(guò)壓三種狀態(tài)二、諧振功率放大器的工作狀態(tài)三種工作狀態(tài)的電流電壓波形三種工作狀態(tài)的電流電壓波形1）欠壓狀態(tài)，A點(diǎn)落在輸出特性放大區(qū)

波形為尖頂余弦脈沖2）臨界狀態(tài)，動(dòng)態(tài)特性曲線與臨界飽和線，以及

對(duì)應(yīng)的靜態(tài)特性曲線，三線相交于一點(diǎn)波形仍然為尖頂余弦脈沖

輸出功率達(dá)到最大值

臨界狀態(tài)所需的集電極負(fù)載電阻稱為最佳負(fù)載電阻，以

表示1）欠壓狀態(tài)，A點(diǎn)落在輸出特性放大區(qū)3）過(guò)壓狀態(tài)，動(dòng)態(tài)特性曲線與

所對(duì)應(yīng)的靜態(tài)特性

曲線的交點(diǎn)將沿臨界飽和線向下移動(dòng)，交點(diǎn)位于飽和區(qū)

集電極電流沿臨界飽和線下降，

的波形頂部出現(xiàn)凹陷

輸出功率減小，但效率會(huì)有所提高，并且在弱過(guò)壓狀態(tài)效率

達(dá)到最大值3）過(guò)壓狀態(tài)，動(dòng)態(tài)特性曲線與所對(duì)應(yīng)的靜態(tài)特性三、諧振功放的負(fù)載特性、和保持不變，負(fù)載變化時(shí)，放大器的電流和、電壓、功率、和以及效率隨之變化的特性。三、諧振功放的負(fù)載特性負(fù)載特性曲線欠壓狀態(tài)下，可將放大器視為恒流源；過(guò)壓狀態(tài)下，可將放大器視為恒壓源。負(fù)載特性曲線欠壓狀態(tài)下，可將放大器視為恒流源；四、放大特性、和保持不變，改變輸入激勵(lì)電壓振幅，放大器的電流和、電壓、功率、和以及效率隨之變化的特性。四、放大特性Icm1放大特性Icm1放大特性Ubm工作在欠壓狀態(tài)下，基極激勵(lì)電壓的變化能有效地控制負(fù)載上輸出電壓，功率的變化Ubm工作在欠壓狀態(tài)下，基極激勵(lì)電壓的變1.集電極調(diào)制特性、和保持不變，改變集電極偏置電壓的值，放大器的電流和、電壓、功率、和以及效率隨之變化的特性。五、調(diào)制特性1.集電極調(diào)制特性五、調(diào)制特性發(fā)射通道電路課件在過(guò)壓狀態(tài)下，集電極電源電壓的變化能有效地控制負(fù)載上輸出電壓的變化。集電極調(diào)幅運(yùn)用在此狀態(tài)。（b）在過(guò)壓狀態(tài)下，集電極電源電壓的變化能有效地控制負(fù)載上輸出電壓（c）（c）2.基極調(diào)制特性、和保持不變，改變基極偏置電壓的值，放大器的電流和、電壓、功率、和以及效率隨之變化的特性。2.基極調(diào)制特性在欠壓狀態(tài)下，基極偏置電壓的變化能有效地控制負(fù)載上輸出電壓的變化。基極調(diào)幅運(yùn)用在此狀態(tài)。在欠壓狀態(tài)下，基極偏置電壓的變化能有效地控制負(fù)載上輸出電壓的臨界狀態(tài)：

最大，

較高，為最佳工作狀態(tài)，常用于發(fā)射機(jī)末級(jí)。過(guò)壓狀態(tài)：輸出電壓基本不變，弱過(guò)壓時(shí)

最高，但下降，常用于發(fā)射機(jī)中間級(jí)和集電極調(diào)幅電路中。欠壓狀態(tài)：

較小，

較低，

大，輸出電壓不穩(wěn)定，使用較少，但可用于基極調(diào)幅電路中。

注意：負(fù)載短路很危險(xiǎn)，此時(shí)

為0，最大，超出晶體管安全工作范圍，容易燒毀管子。小結(jié)臨界狀態(tài)：最大，較高，為最佳工作狀態(tài)，常用于六、調(diào)諧特性

實(shí)際電路在調(diào)試過(guò)程中，負(fù)載是一個(gè)電抗

，當(dāng)改變回路電容

時(shí)，功放的外部電流

、

和電壓

等隨

變化的特性稱為調(diào)諧特性。六、調(diào)諧特性Ucm1Icm1高頻功放的調(diào)諧特性工程中可以利用

或

出現(xiàn)的最小值，或者利用

出現(xiàn)的最大值來(lái)指示功率放大器的調(diào)諧。Ucm1Icm1高頻功放的調(diào)諧特性工程中可以利用注意：1）高頻功率放大器應(yīng)經(jīng)常保持在諧振狀態(tài)，以防止晶體管過(guò)熱而損壞。2）為使功率放大器安全而有效地工作，在諧振功率放大器調(diào)試過(guò)程中，首先要進(jìn)行調(diào)諧，使集電極回路諧振于工作頻率，然后是調(diào)整。注意：4.3直流饋電電路和匹配電路4.3.1直流饋電電路直流饋電電路的三條構(gòu)成原則（1）對(duì)直流：電源

不能被短路，直流電流分量

必須有通路，以保證

能加到集電極（2）對(duì)基波（高頻）：負(fù)載電壓

不能被短路，電流

也必須有通路（即不能開(kāi)路），以保證回路有高頻輸出功率（3）高頻電流不能通過(guò)直流電源（但直流可以通過(guò)交流回路），以免產(chǎn)生寄生耦合與高頻損耗，因此管外電路對(duì)于高次諧波

來(lái)說(shuō)，應(yīng)該盡可能地接近于短路4.3直流饋電電路和匹配電路4.3.1直流饋電電路直流（a）直流

（b）高頻基波

（c）高次諧波集電極電路對(duì)不同頻率電流的等效電路（a）直流一、集電極饋電電路

分為串饋和并饋

串聯(lián)饋電：就是功率管、負(fù)載回路和直流電源三部分在物理上是串聯(lián)連接的。

并聯(lián)饋電：將上述三部分并聯(lián)。一、集電極饋電電路（a）串聯(lián)饋電（b）并聯(lián)饋電集電極饋電電路（a）串聯(lián)饋電

兩種饋電方式有相同的直流通路，

都能全部加到集電極上，不同的僅僅是LC負(fù)載回路的接入方式。兩種饋電方式有相同的直流通路，都二、基極饋電電路

分為串饋和并饋

對(duì)基極饋電電路的要求

在交流通道，信號(hào)電壓要有效地加到基極和發(fā)射極之間，而不被其他元件旁路或損耗

在直流通道，偏置電壓

要有效地加到基極和發(fā)射極之間，而不被其他元件旁路二、基極饋電電路

（a）串饋電路（b）并饋電路基極饋電電路（a）串饋電路自給偏壓的方法來(lái)產(chǎn)生基極偏置自給偏壓的方法來(lái)產(chǎn)生基極偏置自生偏置產(chǎn)生的條件：1）存在非線性導(dǎo)電現(xiàn)象；2）有儲(chǔ)能元件（如電容）；3）儲(chǔ)能元件的放電時(shí)間常數(shù)足夠大。注意：自生反偏的大小將隨輸入信號(hào)大小變化，輸入大，反偏就大，具有穩(wěn)定輸出地效果，要消除反偏只要破壞以上條件之一即可。自生偏置產(chǎn)生的條件：574.3.2匹配電路為什么需要匹配電路？能夠獲得最大輸出功率時(shí)的負(fù)載為最佳負(fù)載。匹配電路可使實(shí)際負(fù)載與最佳負(fù)載匹配，使放大器傳輸?shù)截?fù)載的功率最大。4.3.2匹配電路為什么需要匹配電路？高頻功率放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)高頻功率放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)匹配電路的要求（1）使負(fù)載阻抗與放大器所需要的最佳阻抗匹配，起到匹配網(wǎng)絡(luò)的作用。（2）抑制工作頻率范圍以外的不需要的頻率分量，即它具有良好的濾波作用。（3）在有幾個(gè)電子器件同時(shí)輸出功率的情況下，保證它們都能有效地將功率傳送到公共負(fù)載，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。對(duì)匹配電路的要求一、串、并聯(lián)阻抗變換一、串、并聯(lián)阻抗變換式中品質(zhì)因數(shù)：或解得：式中品質(zhì)因數(shù)：或解得：二、三種不同形式的匹配網(wǎng)絡(luò)

主要有三種基本連接方式：L型、π型和T型1.L型匹配網(wǎng)絡(luò)（a）（c）二、三種不同形式的匹配網(wǎng)絡(luò)1.L型匹配網(wǎng)絡(luò)（a）圖（a）中：其中：圖（a）中：其中：

（b）（d）圖（b）中：其中：（b）發(fā)射通道電路課件2.π型匹配網(wǎng)絡(luò)π型匹配網(wǎng)絡(luò)指三個(gè)電抗接成“π”型結(jié)構(gòu)的匹配網(wǎng)絡(luò)，其中兩個(gè)支路是同性電抗，另一個(gè)支路則是異型電抗（a）（b）2.π型匹配網(wǎng)絡(luò)（a）（b）元件設(shè)計(jì)關(guān)系式：元件設(shè)計(jì)關(guān)系式：3.T型匹配網(wǎng)絡(luò)T型匹配網(wǎng)絡(luò)指三個(gè)電抗接成“T”字型結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)串聯(lián)支路為同性電抗，一個(gè)并聯(lián)支路為異型電抗（a）

（b）3.T型匹配網(wǎng)絡(luò)（a）T型匹配網(wǎng)絡(luò)可以看成兩個(gè)L型網(wǎng)絡(luò)串接組成（a）

（b）T型網(wǎng)絡(luò)的分解T型匹配網(wǎng)絡(luò)可以看成兩個(gè)L型網(wǎng)絡(luò)串接組成（a）對(duì)圖（a）網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖（a）網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖（b）網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖（b）網(wǎng)絡(luò)4.4C類射頻功率放大器的倍頻功能

如果集電極回路不是調(diào)諧于基波，而是調(diào)諧于輸入信號(hào)頻率的n次諧波上，輸出諧振回路就只有

的n次諧波分量產(chǎn)生的高頻電壓，而其他頻率分量產(chǎn)生的電壓均可忽略，因而在諧振阻抗

上可得到頻率為輸入信號(hào)頻率n倍的輸出信號(hào)功率。4.4C類射頻功率放大器的倍頻功能如果二次諧波倍頻器諧振回路的阻抗特性曲線二次諧波倍頻器諧振回路的阻抗特性曲線余弦尖頂脈沖的諧波分量：取最佳導(dǎo)通角使輸出電流最大：則則n次倍頻器的輸出功率為：余弦尖頂脈沖的諧波分量：取最佳導(dǎo)通角使輸出電流其中n次倍頻器的效率為：其中結(jié)論：n次諧波倍頻器的輸出功率正比于n次諧波的分解系數(shù)其中n次倍頻器的效率為：其中結(jié)論：n次諧波倍頻器的輸出功率正注意：（1）倍頻器雖然處在發(fā)射機(jī)的中間級(jí)位置，但它很少工作于過(guò)壓狀態(tài)，一般工作于欠壓狀態(tài)。（2）三極管倍頻器的倍頻次數(shù)一般只限于二倍頻或三倍頻

原因有三：1）n越大，最佳導(dǎo)通角

越小

，若還要保持

不變時(shí)，其所需的反向偏置與高頻激勵(lì)電壓振幅就要很大，這時(shí)很容易發(fā)生發(fā)射結(jié)擊穿。2）倍頻次數(shù)越高，倍頻器對(duì)輸出諧振回路提出的濾波要求就越高，因而難以實(shí)現(xiàn)。3）倍頻次數(shù)過(guò)高，三極管倍頻器的輸出功率和效率就會(huì)過(guò)低。注意：4.5高效率射頻功率放大器A、B、C類放大器采用減小電流導(dǎo)通角

的方法，來(lái)提高放大器的效率，但是的減小是有限度的。

在晶體管導(dǎo)通期間，雖然ic≠0，可以通過(guò)使集射極間電壓

或很小，可使管耗

或減小

，來(lái)提高效率。

高效率的射頻功率放大器分為兩種：D（?。╊悺（戊）類4.5高效率射頻功率放大器A、B、C類放大4.5.1D類高頻功率放大器D類功率放大器的晶體管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)：

導(dǎo)通時(shí)，管子進(jìn)入飽和區(qū)，器件內(nèi)阻接近于零；

截止時(shí)，電流為零，器件內(nèi)阻接近于無(wú)窮大。

這樣就使集電極耗散功率大大減小，功放的效率大大提高，理想情況下效率可達(dá)100%。4.5.1D類高頻功率放大器（a）電壓開(kāi)關(guān)型（a）電壓開(kāi)關(guān)型電壓開(kāi)關(guān)型等效電路電壓開(kāi)關(guān)型等效電路（b）電流開(kāi)關(guān)型（b）電流開(kāi)關(guān)型實(shí)際上，考慮到管子結(jié)電容和電路分布電容等的影響，管子從導(dǎo)通到截止或者從截止到導(dǎo)通都需要經(jīng)歷一段過(guò)渡時(shí)間。因而

不是理想的方波，而是存在上升沿和下降沿，轉(zhuǎn)換期間存在一定的電壓和電流，使管耗增加，效率降低，并限制其實(shí)際應(yīng)用中上限頻率的提高。D類功率放大器的電流電壓波形實(shí)際上，考慮到管子結(jié)電容和電路分布電容等的影響，管子從導(dǎo)通到放大器輸出到負(fù)載上的功率為：電源供給功率為：集電極效率為：放大器輸出到負(fù)載上的功率為：電源供給功率為：集電極效率為：與C類功放相比，D類特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）高次諧波輸出小。因?yàn)榉讲ㄐ盘?hào)中，諧波分量只有奇數(shù)次。（2）效率高。缺點(diǎn)：工作頻率受限制。因?yàn)轭l率較高時(shí)，須考慮開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間，功耗隨頻率增高而增加，失去了其優(yōu)勢(shì)。與C類功放相比，D類特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：工作頻率受限制。因?yàn)轭l4.5.2E類高頻功率放大器當(dāng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通（或斷開(kāi)）的瞬間，只有當(dāng)器件的電壓（或電流）降為零后，才能導(dǎo)通（或斷開(kāi)）。4.5.2E類高頻功率放大器當(dāng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通（或斷開(kāi)）的瞬間，只E類功放減小功耗的方法：（1）功率管截止時(shí)，使集電極電壓

的上升沿延遲到集電極電流

為零以后才開(kāi)始；（2）功率管導(dǎo)通時(shí)，迫使

以后，才出現(xiàn)

脈沖。E類功放減小功耗的方法：注意：1）D類、E類功放管都是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)頻率受器件發(fā)展的限制，因此其工作頻率受限。2）D類功放和E類功放的輸出信號(hào)幅度與輸入信號(hào)幅度沒(méi)有線性關(guān)系，所以不能放大調(diào)幅信號(hào)。注意：4.6射頻功率放大器的實(shí)用電路4.6.135W線性功率放大器4.6射頻功率放大器的實(shí)用電路4.6.135W線性功率放大4.6.225W高頻功率放大電路4.6.225W高頻功率放大電路4.7集成射頻功放組件及其應(yīng)用

集成射頻功放組件是在微波集成電路基礎(chǔ)上，用表面貼片封裝工藝將多級(jí)功率放大器高密度組合裝配在微帶基片上，再封裝而構(gòu)成的功率模塊電路。

在VHF和UHF頻段，已經(jīng)出現(xiàn)了一些集成高頻功率放大器件，如日本三菱公司的M57704系列、美國(guó)Motorola公司的MHW系列。4.7集成射頻功放組件及其應(yīng)用集成射頻功放型號(hào)電源電壓典型值（V）輸出功率（W）最小功率增益（dB）效率（%）最大控制電壓（V）頻率范圍（MHz）內(nèi)部放大器級(jí)數(shù)輸入/輸出阻抗（Ω）MHW1057.55.037407.068～88350MHW607-17.57.038.5407.0136～150350MHW7046.03.034.8386.0440～470450MHW707-17.57.038.5407.0403～440450MHW803-17.52.033374.0820～850450MHW804-17.54.036323.75800～870550MHW9037.23.535.4403890～915450MHW91412.51441.5353890～915550Motorola公司MHW系列部分功放器件電特性

型號(hào)電源電壓典型值（V）輸出功率（W）最小功率增益（dB）效

MHW105外形圖MHW105外形圖

M57704內(nèi)部電路圖M57704內(nèi)部電路圖

M57704H典型應(yīng)用電路M57704H典型應(yīng)用電路GSM寬帶射頻功放電路在射頻集成功率組件電路中，功放電路的輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)常用微帶結(jié)構(gòu)GSM寬帶射頻功放電路在射頻集成功率組件電路中，功放電路的輸

在功放集成組件中，除了功放電路微帶結(jié)構(gòu)和功率管貼片安裝外，其他元件幾乎都采用平面集中元件，常用的平面集中元件有平面電容、平面電感和平面電阻等。在功放集成組件中，除了功放電路微帶結(jié)構(gòu)和功4.8功率合成技術(shù)4.8.1傳輸線變壓器寬帶高頻功率放大電路采用非調(diào)諧寬帶網(wǎng)絡(luò)作為匹配網(wǎng)絡(luò),能在很寬的頻帶范圍內(nèi)獲得線性放大。最常見(jiàn)的寬帶高頻功率放大器是利用寬帶變壓器作耦合電路的放大器。寬帶變壓器有兩種形式：1）利用普通變壓器的原理，只是采用高頻磁芯（短波）2）利用傳輸線原理與變壓器原理二者結(jié)合的傳輸線變壓器

現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢(shì)之一：在寬波段工作范圍內(nèi)能采用自動(dòng)調(diào)諧技術(shù)，以便于迅速轉(zhuǎn)換工作頻率。為滿足上述要求，可以在發(fā)射機(jī)的中間各級(jí)采用寬帶高頻功率放大器。4.8功率合成技術(shù)4.8.1傳輸線變壓器由于寬帶放大器沒(méi)有選頻作用，輸出信號(hào)中諧波干擾較大，故一般只工作于非線性失真較小的A類或AB類，不適宜工作在B類或C類。對(duì)寬帶放大器的主要要求：通頻帶要寬，失真要小，放大倍數(shù)要大由于寬帶放大器沒(méi)有選頻作用，輸出信號(hào)中諧波干擾較大，故一般只一、傳輸線變壓器的工作原理傳輸線：是指連接信號(hào)源和負(fù)載的兩根導(dǎo)線，在低頻工作時(shí)（信號(hào)波長(zhǎng)?導(dǎo)線長(zhǎng)度），傳輸線就是二根普通的連接線；而在高頻工作時(shí)（信號(hào)波長(zhǎng)與導(dǎo)線長(zhǎng)度可以比擬），二根導(dǎo)線上的固有分布電感和線間分布電容的影響就不能忽略。此時(shí)，在輸入和輸出端之間，通過(guò)導(dǎo)線的電流和線間的電壓無(wú)論在幅度和相位上都是不同的。一、傳輸線變壓器的工作原理

傳輸線變壓器是基于傳輸線原理和變壓器原理二者相結(jié)合而產(chǎn)生的一種耦合元件。它是將傳輸線(雙絞線、帶狀線或同軸線等)繞在高導(dǎo)磁率的高頻磁芯上構(gòu)成的,以傳輸線方式與變壓器方式同時(shí)進(jìn)行能量傳輸。具有傳輸線和變壓器兩種工作方式。傳輸線變壓器是基于傳輸線原理和變壓器原理二（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）傳輸線形式原理電路（c）普通變壓器的原理電路（d）傳輸線變壓器等效電路1：1傳輸線變壓器（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）傳輸線形式原理電路（c）普通變壓器的原

作為傳輸線變壓器，1、4（或2、3）兩端必須同時(shí)接地。

傳輸線變壓器與普通變壓器在傳輸能量的方式上是不同的。

普通變壓器信號(hào)電壓加于初級(jí)繞組的1、2端，使初級(jí)線圈有電流流過(guò)，通過(guò)磁力線在次級(jí)（3、4端）感應(yīng)出相應(yīng)的交變電壓，將能量由初級(jí)傳遞到負(fù)載。而傳輸線變壓器的信號(hào)電壓卻主要加于1、3端，能量在兩導(dǎo)線間的介質(zhì)中傳輸，自輸入端到達(dá)輸出端。也就是說(shuō)加于負(fù)載兩端的電壓不是次級(jí)感應(yīng)電壓，而是傳輸線的終端電壓。作為傳輸線變壓器，1、4（或2、3）兩端必須注意：1）傳輸線變壓器中，線間分布電容不是影響高頻能量傳輸?shù)牟焕蛩?，反而是電磁能轉(zhuǎn)換的必不可少的條件，即電磁波賴以傳播的重要因素。2）電磁波主要是在導(dǎo)線間介質(zhì)中傳播的，因此，磁芯的鐵磁損耗對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懸簿痛鬄闇p小。傳輸線變壓器的最高工作頻率就可以有很大提高，從而實(shí)現(xiàn)寬頻帶傳輸。注意：二、傳輸線變壓器的特性

傳輸線變壓器具有良好的頻率特性是由它的傳輸線工作模式?jīng)Q定的。1）傳輸線變壓器的兩種工作方式分別在不同的頻段起作用：

在高頻率時(shí)，傳輸線模式起主要作用，此時(shí)初次級(jí)之間的能量傳輸主要依靠線圈之間分布電容的耦合作用

在低頻率時(shí)，變壓器模式起主要作用，初次級(jí)之間的能量傳輸主要依靠線圈的磁耦合作用二、傳輸線變壓器的特性1）傳輸線變壓器的兩種工作方式分別在不2）對(duì)于理想的、無(wú)損耗的傳輸線，其特性阻抗是一個(gè)與頻率無(wú)關(guān)的電阻：3）無(wú)損耗和終端匹配（）的傳輸線，在傳輸線的任一位置處的電壓和電流幅度處處相等，方向相反，電流產(chǎn)生的磁通只存在于兩導(dǎo)線間，并且具有無(wú)限寬的工作頻帶（上限頻率無(wú)限大，下限頻率為零）。2）對(duì)于理想的、無(wú)損耗的傳輸線，其特性阻抗是一個(gè)與頻率無(wú)關(guān)的4）當(dāng)傳輸線終端不匹配時(shí)，即

，輸入阻抗

不再是純電阻，而是與頻率有關(guān)的復(fù)阻抗，傳輸線上限頻率受到了限制，而下限頻率仍為零。5）為擴(kuò)展上限頻率，首先要求

盡可能接近

，即終端盡可能接近匹配；其次盡可能縮短傳輸線長(zhǎng)度l。工程上要求

，

是上限頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。6）由于傳輸線變壓器又具有變壓器結(jié)構(gòu)，而普通變壓器上、下限頻率的擴(kuò)展方法是相互制約的?？偨Y(jié)：傳輸線變壓器是依靠傳輸線傳送能量的一種寬帶匹配元件，它的上限頻率取決于傳輸線的長(zhǎng)度及其與終端的失配程度；下限頻率取決于初級(jí)繞組線圈的電感量，擴(kuò)展上限頻率和擴(kuò)展下限頻率是矛盾的。4）當(dāng)傳輸線終端不匹配時(shí)，即，輸入三、傳輸線變壓器的應(yīng)用1.高頻導(dǎo)相器

三、傳輸線變壓器的應(yīng)用1.高頻導(dǎo)相器2.不平衡、平衡變換器(a)平衡-不平衡

（b）不平衡-平衡2.不平衡、平衡變換器(a)平衡-不平衡3.阻抗變換器

傳輸線變壓器可以實(shí)現(xiàn)某些特定阻抗比的變換，1：4與4：1阻抗比的傳輸線變壓器是最常用的寬帶阻抗變換器。3.阻抗變換器

（a）（b）（c）1：4阻抗變換傳輸線變壓器（a）

（d）（e）（f）4：1阻抗變換傳輸線變壓器（d）還可以構(gòu)成1：9、1：16…1：（n+1）2的傳輸線變壓器。若將上述電路的輸入端、輸出端互換（即信號(hào)源與負(fù)載互換），相應(yīng)變?yōu)?：1、16：1…的傳輸線變壓器，工作原理相同。還可以構(gòu)成1：9、1：16…1：（n+1）2的傳輸線變壓器。4.8.2功率合成與分配功率合成技術(shù)：當(dāng)需要輸出的功率超過(guò)單個(gè)晶體管的輸出功率時(shí)，將多個(gè)晶體管放大后的輸出功率疊加。功率分配技術(shù)：將某一高頻信號(hào)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)均勻地、互不影響地同時(shí)分配給幾個(gè)獨(dú)立的負(fù)載，每個(gè)負(fù)載得到相同的功率，其上的電壓（或電流）相位相同或相反。合成與分配是同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，只是把兩者的信號(hào)源與負(fù)載的位置相互對(duì)調(diào)。4.8.2功率合成與分配功率合成技術(shù)：當(dāng)需要輸出的功率超過(guò)單功率合成器原理方框圖功率合成器原理方框圖一、魔T網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

利用1：4傳輸線變壓器組成的魔T網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)功率合成與分配功能（a）傳輸線變壓器形式

（b）變壓器形式1：4傳輸線變壓器組成的魔T網(wǎng)絡(luò)一、魔T網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（a）傳輸線變壓器形式（a）A、B端反相激勵(lì)

（b）變壓器形式電路反相功率合成（a）A、B端反相激勵(lì)（a）同相功率分配（b）反相功率分配功率分配單元（a）同相功率分配（b）反相功率分配功率分配單元用混合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的功率合成與分配器，其各端口存在確定的關(guān)系，稱為魔T混合網(wǎng)絡(luò)。如下圖：C端的功率被同相分配到AB端，為同相功率分配；AB端功率合成從C端輸出；D端功率被反向分配到AB端，為反相功率分配；ABCD0°0°0°180°用混合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的功率合成與分配器，其各端口存在確定的關(guān)系，稱二、功率合成電路實(shí)例反相功率合成電路反相功率合成器的優(yōu)點(diǎn)是：輸出沒(méi)有偶次諧波，輸入電阻比單邊工作時(shí)高，因而引線電感的影響減小。二、功率合成電路實(shí)例反相功率合成電路反相功率合成器的優(yōu)點(diǎn)是：本章小結(jié)介紹并分析發(fā)射系統(tǒng)中的兩個(gè)重要的功能電路——射頻功率放大器和匹配濾波網(wǎng)絡(luò)，有關(guān)功率合成技術(shù)也做了相應(yīng)的介紹1）掌握C類功率放大器的工作原理，外部特性，負(fù)載特性和倍頻特性。2）掌握L型、π型和T型三種類型的匹配濾波網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成和參數(shù)設(shè)計(jì)。3）理解高效率射頻功率放大器的設(shè)計(jì)思路。4）了解射頻功放組件。5）掌握傳輸線變壓器工作原理及其應(yīng)用，理解功率合成與分配技術(shù)。本章小結(jié)介紹并分析發(fā)射系統(tǒng)中的兩個(gè)重要的功能電路——射頻功率知識(shí)要點(diǎn)總結(jié)：（1）A、B、C類放大器對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通角分別是

、

和小于

，通過(guò)減小導(dǎo)通角來(lái)提高放大器的效率。但從A→B→C類，放大器的功率增益降低。C類功率放大器雖然有很高的效率，但它的高效率（

）和大的輸出功率（

）不可能同時(shí)取得，也就是說(shuō)它不可能達(dá)到“滿輸出功率的效率”（efficiencyatfulloutputpower）。（2）在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，C類放大器只在導(dǎo)通角

的2倍時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通。C類放大器的集電極電流

是脈沖，因此在集電極必須設(shè)置LC選頻回路，以保證輸出所需頻率的功率。知識(shí)要點(diǎn)總結(jié)：（1）A、B、C類放大器對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通角分別是（3）C類諧振功率放大器效率高的原因在于導(dǎo)通角

小，也就是晶體管導(dǎo)通時(shí)間短，集電極的功耗小。導(dǎo)通角

越小，將導(dǎo)致輸出功率越小。因此要兼顧效率與輸出功率來(lái)選擇合適的導(dǎo)通角

。（4）C類功率放大器的三種工作狀態(tài)，分別是欠壓、過(guò)壓和臨界狀態(tài)。工作在不同狀態(tài)下，將對(duì)放大器性能產(chǎn)生不同影響，臨界狀態(tài)是諧振功率放大器理想的工作狀態(tài)。（5）C類功率放大器可以實(shí)現(xiàn)倍頻和調(diào)幅功能。作倍頻器時(shí)，倍頻次數(shù)不宜過(guò)高，一般為二倍頻或三倍頻?；鶚O調(diào)幅功率放大器應(yīng)工作在欠壓區(qū)，集電極調(diào)幅功率放大器應(yīng)工作在過(guò)壓區(qū)。（3）C類諧振功率放大器效率高的原因在于導(dǎo)通角小，也就是晶（6）C類功率放大器的饋電電路為功率放大器提供直流偏置，具體分為基極饋電和集電極饋電，又各自有串饋和并饋兩種形式。C類功率放大器的基極偏壓為負(fù)偏壓，常采用自給偏壓來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)偏壓。（7）匹配電路主要實(shí)現(xiàn)阻抗變換與濾波，主要有三種基本連接方式：L型、π型和T型。C類功率放大器中，廣泛應(yīng)用LC諧振回路來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧和阻抗匹配。（8）D類、E類功率放大器功率管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，以盡量降低管耗的辦法，來(lái)提高功率放大器的效率，但工作頻率受限。（9）寬帶高頻功放采用非調(diào)諧方式，工作在A類狀態(tài)，采用具有寬頻帶特性的傳輸線變壓器進(jìn)行阻抗匹配，并利用功率合成技術(shù)增大輸出功率。（6）C類功率放大器的饋電電路為功率放大器提供直流偏置，具體（10）由傳輸線變壓器構(gòu)成的魔T網(wǎng)絡(luò)既可用于功率分配，又可用于功率合成。魔T網(wǎng)絡(luò)各臂的阻抗必須嚴(yán)格匹配，這樣才能保證它的平均分配、信號(hào)源輸出額定功率以及各臂間的隔離特性。帶有魔T網(wǎng)絡(luò)的功率合成電路是一種寬帶線性放大器。（10）由傳輸線變壓器構(gòu)成的魔T網(wǎng)絡(luò)既可用于功率分配，又可用通信電子電路

第4章發(fā)射通道電路4.1概述4.2C類功率放大器4.3直流饋電電路和匹配電路4.4C類射頻功率放大器的倍頻功能4.5高效率射頻功率放大器通信電子電路

第4章發(fā)射通道電路4.1概述4.6射頻功率放大器的實(shí)用電路4.7集成射頻功放組件及其應(yīng)用4.8功率合成技術(shù)本章小結(jié)4.6射頻功率放大器的實(shí)用電路4.1概述信源基帶放大調(diào)制RFLO倍頻射頻功放匹配網(wǎng)絡(luò)射頻直接調(diào)制發(fā)射系統(tǒng)框圖4.1概述信源基帶放大調(diào)制RF倍頻射頻功放匹配網(wǎng)絡(luò)射頻直發(fā)射系統(tǒng)的任務(wù)：將包含信息的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻大功率的已調(diào)信號(hào)，然后由天線發(fā)射出去。本章涉及的內(nèi)容是：射頻功率放大器、匹配電路及C類倍頻器射頻功放的主要指標(biāo)：輸出功率、效率、功耗、激勵(lì)電平、失真等射頻功放特點(diǎn)：工作頻率高，相對(duì)頻帶窄，負(fù)載為選頻電路發(fā)射系統(tǒng)的任務(wù)：將包含信息的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻大功率的已調(diào)信4.2C類功率放大器4.2.1基本概念及電路構(gòu)成一、基本概念發(fā)射系統(tǒng)中為什么使用高頻功率放大器？

高頻振蕩器所產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)的功率較小，不能滿足發(fā)射功率的要求，所以在發(fā)射之前要經(jīng)過(guò)功率放大后才能獲得足夠的輸出功率。4.2C類功率放大器4.2.1基本概念及電路構(gòu)成一、基高頻諧振功放和低頻諧振功放的異同低頻功放高頻功放約1000約1工作種類A（甲）、B（乙）、AB（甲乙）C（丙）負(fù)載電阻或變壓器選頻（LC）回路共同點(diǎn)要求輸出功率大、效率高高頻諧振功放和低頻諧振功放的異同低頻功放高頻功放約1000約高頻諧振功放的分類1）按照高頻功率放大器的工作頻帶的范圍

窄帶高頻功率放大器：諧振回路作負(fù)載

寬帶高頻功率放大器：非選頻負(fù)載2）按照信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)晶體管的導(dǎo)通狀況（導(dǎo)通角）A（甲）：B（乙）：C（丙）：

其中C類功放的輸出功率和效率最高負(fù)載無(wú)調(diào)諧（純阻）時(shí)輸出電壓波形負(fù)載為選頻回路時(shí)輸出電壓波形高頻諧振功放的分類1）按照高頻功率放大器的工作頻帶的范圍3）按照晶體管的等效作用劃分

晶體管等效為一個(gè)受控電流源：A、B、C類

電子器件工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)：D、E類3）按照晶體管的等效作用劃分二、電路構(gòu)成（a）原理電路二、電路構(gòu)成（a）原理電路（b）等效電路（b）等效電路電路的組成部分：

功率放大管

輸入回路和輸出諧振回路

集電極電源和基極偏置電路基極電流

和集電極電流

特點(diǎn)：

均為一系列高頻尖頂余弦脈沖波形諧振回路負(fù)載的作用：

濾除中的諧波分量

阻抗變換與匹配電路的組成部分：4.2.2工作原理及性能指標(biāo)一、晶體管特性曲線的折線化及其解析式輸入特性轉(zhuǎn)移特性輸出特性

為發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓

為轉(zhuǎn)移特性的斜率由轉(zhuǎn)移特性得：4.2.2工作原理及性能指標(biāo)一、晶體管特性曲線的折線化及其二、集電極電流在原理圖中，設(shè)基極輸入為：則基射極間有效電壓為：二、集電極電流在原理圖中，設(shè)基極輸入為：則基射極間有效電壓為集電極電流波形集電極電流波形輸入電壓波形集電極電流波形輸出電壓波形（諧振負(fù)載）集電極電壓波形輸入電壓波形集電極電流波形輸出電壓波形（諧振負(fù)載）集電極電壓若：晶體管截止，集電極電流若：發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，集電極電流將上式代入得：當(dāng)（導(dǎo)通角）時(shí)，得：為晶體管導(dǎo)通角若：晶體管截止，集電極電流若：發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，集電極電流將上式代將上述ic表達(dá)式整理后可得：當(dāng)時(shí)，得：最終得到ic的解析表達(dá)式：將上述ic表達(dá)式整理后可得：當(dāng)時(shí)將上式展開(kāi)為傅里葉級(jí)數(shù)：為脈沖的直流分量為基波分量為各次諧波分量將上式展開(kāi)為傅里葉級(jí)數(shù)：為脈沖的直流分量為基波分量記作：記作：

、…稱作尖頂余弦脈沖的分解系數(shù)波形系數(shù)：、…稱作尖頂Θ取0~180度分解系數(shù)與波形系數(shù)曲線Θ取0~180度分解系數(shù)與波形系數(shù)曲線由分解系數(shù)與波形系數(shù)曲線圖得出的幾點(diǎn)結(jié)論：1）導(dǎo)通角↑，↑，↑

影響直流工作點(diǎn)，不同，電路的直流靜態(tài)

工作點(diǎn)將會(huì)不同，功率放大器將會(huì)工作A、B、C

類。2），此時(shí)，輸出功率將達(dá)到最大值。3）當(dāng)時(shí)，達(dá)最大值；

當(dāng)時(shí)，達(dá)最大值。由分解系數(shù)與波形系數(shù)曲線圖得出的幾點(diǎn)結(jié)論：1）導(dǎo)通角三、高頻功率放大器的功率和效率分析集電極直流電源

提供的直流輸入功率：集電極輸出功率：集電極損耗的功率：三、高頻功率放大器的功率和效率分析集電極直流電源集電極效率：稱為集電極電壓利用系數(shù)當(dāng)時(shí)，，電壓利用系數(shù)最大集電極效率：稱為集電極電壓利用系數(shù)當(dāng)幾點(diǎn)結(jié)論：1）集電極效率受和共同制約；2）↓，↑，↑，極端情況，達(dá)

到最大，若，，但；3）增大和的值是提高高頻功放效率的措施；4）增加，可提高輸出功率；5）與的增大是矛盾的；6）時(shí)，最大，輸出功率最大，但較小，集電極效率僅為64%左右；

7）為了兼顧功率與效率，通常取

。幾點(diǎn)結(jié)論：4.2.3高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性方程

在考慮了負(fù)載的反作用后，所獲得的

、

與

的關(guān)系曲線叫做動(dòng)態(tài)特性（曲線）由原理圖可得出高頻功放外部電路輸入輸出端的電壓方程為：晶體管在放大區(qū)的折線方程為：（1）（2）（3）4.2.3高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性一、動(dòng)態(tài)特性方程由原理圖可將式（1）代入式（3）可得：由式（2）得到：（4）（5）將式（5）代入式（4）得：（6）將式（1）代入式（3）可得：由式（2）得到：（4）（5）將式式（6）稱為放大區(qū)動(dòng)態(tài)特性曲線方程式中：表示動(dòng)態(tài)特性曲線的斜率表示動(dòng)態(tài)特性曲線在軸上的截距式（6）稱為放大區(qū)動(dòng)態(tài)特性曲線方程表示動(dòng)態(tài)特性曲線的斜率表示動(dòng)態(tài)特性曲線的畫(huà)法動(dòng)態(tài)特性曲線的畫(huà)法二、諧振功率放大器的工作狀態(tài)高頻諧振功率放大器根據(jù)集電極電流是否進(jìn)入飽和區(qū)可以分為欠壓、臨界和過(guò)壓三種狀態(tài)二、諧振功率放大器的工作狀態(tài)三種工作狀態(tài)的電流電壓波形三種工作狀態(tài)的電流電壓波形1）欠壓狀態(tài)，A點(diǎn)落在輸出特性放大區(qū)

波形為尖頂余弦脈沖2）臨界狀態(tài)，動(dòng)態(tài)特性曲線與臨界飽和線，以及

對(duì)應(yīng)的靜態(tài)特性曲線，三線相交于一點(diǎn)波形仍然為尖頂余弦脈沖

輸出功率達(dá)到最大值

臨界狀態(tài)所需的集電極負(fù)載電阻稱為最佳負(fù)載電阻，以

表示1）欠壓狀態(tài)，A點(diǎn)落在輸出特性放大區(qū)3）過(guò)壓狀態(tài)，動(dòng)態(tài)特性曲線與

所對(duì)應(yīng)的靜態(tài)特性

曲線的交點(diǎn)將沿臨界飽和線向下移動(dòng)，交點(diǎn)位于飽和區(qū)

集電極電流沿臨界飽和線下降，

的波形頂部出現(xiàn)凹陷

輸出功率減小，但效率會(huì)有所提高，并且在弱過(guò)壓狀態(tài)效率

達(dá)到最大值3）過(guò)壓狀態(tài)，動(dòng)態(tài)特性曲線與所對(duì)應(yīng)的靜態(tài)特性三、諧振功放的負(fù)載特性、和保持不變，負(fù)載變化時(shí)，放大器的電流和、電壓、功率、和以及效率隨之變化的特性。三、諧振功放的負(fù)載特性負(fù)載特性曲線欠壓狀態(tài)下，可將放大器視為恒流源；過(guò)壓狀態(tài)下，可將放大器視為恒壓源。負(fù)載特性曲線欠壓狀態(tài)下，可將放大器視為恒流源；四、放大特性、和保持不變，改變輸入激勵(lì)電壓振幅，放大器的電流和、電壓、功率、和以及效率隨之變化的特性。四、放大特性Icm1放大特性Icm1放大特性Ubm工作在欠壓狀態(tài)下，基極激勵(lì)電壓的變化能有效地控制負(fù)載上輸出電壓，功率的變化Ubm工作在欠壓狀態(tài)下，基極激勵(lì)電壓的變1.集電極調(diào)制特性、和保持不變，改變集電極偏置電壓的值，放大器的電流和、電壓、功率、和以及效率隨之變化的特性。五、調(diào)制特性1.集電極調(diào)制特性五、調(diào)制特性發(fā)射通道電路課件在過(guò)壓狀態(tài)下，集電極電源電壓的變化能有效地控制負(fù)載上輸出電壓的變化。集電極調(diào)幅運(yùn)用在此狀態(tài)。（b）在過(guò)壓狀態(tài)下，集電極電源電壓的變化能有效地控制負(fù)載上輸出電壓（c）（c）2.基極調(diào)制特性、和保持不變，改變基極偏置電壓的值，放大器的電流和、電壓、功率、和以及效率隨之變化的特性。2.基極調(diào)制特性在欠壓狀態(tài)下，基極偏置電壓的變化能有效地控制負(fù)載上輸出電壓的變化?；鶚O調(diào)幅運(yùn)用在此狀態(tài)。在欠壓狀態(tài)下，基極偏置電壓的變化能有效地控制負(fù)載上輸出電壓的臨界狀態(tài)：

最大，

較高，為最佳工作狀態(tài)，常用于發(fā)射機(jī)末級(jí)。過(guò)壓狀態(tài)：輸出電壓基本不變，弱過(guò)壓時(shí)

最高，但下降，常用于發(fā)射機(jī)中間級(jí)和集電極調(diào)幅電路中。欠壓狀態(tài)：

較小，

較低，

大，輸出電壓不穩(wěn)定，使用較少，但可用于基極調(diào)幅電路中。

注意：負(fù)載短路很危險(xiǎn)，此時(shí)

為0，最大，超出晶體管安全工作范圍，容易燒毀管子。小結(jié)臨界狀態(tài)：最大，較高，為最佳工作狀態(tài)，常用于六、調(diào)諧特性

實(shí)際電路在調(diào)試過(guò)程中，負(fù)載是一個(gè)電抗

，當(dāng)改變回路電容

時(shí)，功放的外部電流

、

和電壓

等隨

變化的特性稱為調(diào)諧特性。六、調(diào)諧特性Ucm1Icm1高頻功放的調(diào)諧特性工程中可以利用

或

出現(xiàn)的最小值，或者利用

出現(xiàn)的最大值來(lái)指示功率放大器的調(diào)諧。Ucm1Icm1高頻功放的調(diào)諧特性工程中可以利用注意：1）高頻功率放大器應(yīng)經(jīng)常保持在諧振狀態(tài)，以防止晶體管過(guò)熱而損壞。2）為使功率放大器安全而有效地工作，在諧振功率放大器調(diào)試過(guò)程中，首先要進(jìn)行調(diào)諧，使集電極回路諧振于工作頻率，然后是調(diào)整。注意：4.3直流饋電電路和匹配電路4.3.1直流饋電電路直流饋電電路的三條構(gòu)成原則（1）對(duì)直流：電源

不能被短路，直流電流分量

必須有通路，以保證

能加到集電極（2）對(duì)基波（高頻）：負(fù)載電壓

不能被短路，電流

也必須有通路（即不能開(kāi)路），以保證回路有高頻輸出功率（3）高頻電流不能通過(guò)直流電源（但直流可以通過(guò)交流回路），以免產(chǎn)生寄生耦合與高頻損耗，因此管外電路對(duì)于高次諧波

來(lái)說(shuō)，應(yīng)該盡可能地接近于短路4.3直流饋電電路和匹配電路4.3.1直流饋電電路直流（a）直流

（b）高頻基波

（c）高次諧波集電極電路對(duì)不同頻率電流的等效電路（a）直流一、集電極饋電電路

分為串饋和并饋

串聯(lián)饋電：就是功率管、負(fù)載回路和直流電源三部分在物理上是串聯(lián)連接的。

并聯(lián)饋電：將上述三部分并聯(lián)。一、集電極饋電電路（a）串聯(lián)饋電（b）并聯(lián)饋電集電極饋電電路（a）串聯(lián)饋電

兩種饋電方式有相同的直流通路，

都能全部加到集電極上，不同的僅僅是LC負(fù)載回路的接入方式。兩種饋電方式有相同的直流通路，都二、基極饋電電路

分為串饋和并饋

對(duì)基極饋電電路的要求

在交流通道，信號(hào)電壓要有效地加到基極和發(fā)射極之間，而不被其他元件旁路或損耗

在直流通道，偏置電壓

要有效地加到基極和發(fā)射極之間，而不被其他元件旁路二、基極饋電電路

（a）串饋電路（b）并饋電路基極饋電電路（a）串饋電路自給偏壓的方法來(lái)產(chǎn)生基極偏置自給偏壓的方法來(lái)產(chǎn)生基極偏置自生偏置產(chǎn)生的條件：1）存在非線性導(dǎo)電現(xiàn)象；2）有儲(chǔ)能元件（如電容）；3）儲(chǔ)能元件的放電時(shí)間常數(shù)足夠大。注意：自生反偏的大小將隨輸入信號(hào)大小變化，輸入大，反偏就大，具有穩(wěn)定輸出地效果，要消除反偏只要破壞以上條件之一即可。自生偏置產(chǎn)生的條件：1824.3.2匹配電路為什么需要匹配電路？能夠獲得最大輸出功率時(shí)的負(fù)載為最佳負(fù)載。匹配電路可使實(shí)際負(fù)載與最佳負(fù)載匹配，使放大器傳輸?shù)截?fù)載的功率最大。4.3.2匹配電路為什么需要匹配電路？高頻功率放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)高頻功率放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)匹配電路的要求（1）使負(fù)載阻抗與放大器所需要的最佳阻抗匹配，起到匹配網(wǎng)絡(luò)的作用。（2）抑制工作頻率范圍以外的不需要的頻率分量，即它具有良好的濾波作用。（3）在有幾個(gè)電子器件同時(shí)輸出功率的情況下，保證它們都能有效地將功率傳送到公共負(fù)載，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。對(duì)匹配電路的要求一、串、并聯(lián)阻抗變換一、串、并聯(lián)阻抗變換式中品質(zhì)因數(shù)：或解得：式中品質(zhì)因數(shù)：或解得：二、三種不同形式的匹配網(wǎng)絡(luò)

主要有三種基本連接方式：L型、π型和T型1.L型匹配網(wǎng)絡(luò)（a）（c）二、三種不同形式的匹配網(wǎng)絡(luò)1.L型匹配網(wǎng)絡(luò)（a）圖（a）中：其中：圖（a）中：其中：

（b）（d）圖（b）中：其中：（b）發(fā)射通道電路課件2.π型匹配網(wǎng)絡(luò)π型匹配網(wǎng)絡(luò)指三個(gè)電抗接成“π”型結(jié)構(gòu)的匹配網(wǎng)絡(luò)，其中兩個(gè)支路是同性電抗，另一個(gè)支路則是異型電抗（a）（b）2.π型匹配網(wǎng)絡(luò)（a）（b）元件設(shè)計(jì)關(guān)系式：元件設(shè)計(jì)關(guān)系式：3.T型匹配網(wǎng)絡(luò)T型匹配網(wǎng)絡(luò)指三個(gè)電抗接成“T”字型結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)串聯(lián)支路為同性電抗，一個(gè)并聯(lián)支路為異型電抗（a）

（b）3.T型匹配網(wǎng)絡(luò)（a）T型匹配網(wǎng)絡(luò)可以看成兩個(gè)L型網(wǎng)絡(luò)串接組成（a）

（b）T型網(wǎng)絡(luò)的分解T型匹配網(wǎng)絡(luò)可以看成兩個(gè)L型網(wǎng)絡(luò)串接組成（a）對(duì)圖（a）網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖（a）網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖（b）網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖（b）網(wǎng)絡(luò)4.4C類射頻功率放大器的倍頻功能

如果集電極回路不是調(diào)諧于基波，而是調(diào)諧于輸入信號(hào)頻率的n次諧波上，輸出諧振回路就只有

的n次諧波分量產(chǎn)生的高頻電壓，而其他頻率分量產(chǎn)生的電壓均可忽略，因而在諧振阻抗

上可得到頻率為輸入信號(hào)頻率n倍的輸出信號(hào)功率。4.4C類射頻功率放大器的倍頻功能如果二次諧波倍頻器諧振回路的阻抗特性曲線二次諧波倍頻器諧振回路的阻抗特性曲線余弦尖頂脈沖的諧波分量：取最佳導(dǎo)通角使輸出電流最大：則則n次倍頻器的輸出功率為：余弦尖頂脈沖的諧波分量：取最佳導(dǎo)通角使輸出電流其中n次倍頻器的效率為：其中結(jié)論：n次諧波倍頻器的輸出功率正比于n次諧波的分解系數(shù)其中n次倍頻器的效率為：其中結(jié)論：n次諧波倍頻器的輸出功率正注意：（1）倍頻器雖然處在發(fā)射機(jī)的中間級(jí)位置，但它很少工作于過(guò)壓狀態(tài)，一般工作于欠壓狀態(tài)。（2）三極管倍頻器的倍頻次數(shù)一般只限于二倍頻或三倍頻

原因有三：1）n越大，最佳導(dǎo)通角

越小

，若還要保持

不變時(shí)，其所需的反向偏置與高頻激勵(lì)電壓振幅就要很大，這時(shí)很容易發(fā)生發(fā)射結(jié)擊穿。2）倍頻次數(shù)越高，倍頻器對(duì)輸出諧振回路提出的濾波要求就越高，因而難以實(shí)現(xiàn)。3）倍頻次數(shù)過(guò)高，三極管倍頻器的輸出功率和效率就會(huì)過(guò)低。注意：4.5高效率射頻功率放大器A、B、C類放大器采用減小電流導(dǎo)通角

的方法，來(lái)提高放大器的效率，但是的減小是有限度的。

在晶體管導(dǎo)通期間，雖然ic≠0，可以通過(guò)使集射極間電壓

或很小，可使管耗

或減小

，來(lái)提高效率。

高效率的射頻功率放大器分為兩種：D（?。╊悺（戊）類4.5高效率射頻功率放大器A、B、C類放大4.5.1D類高頻功率放大器D類功率放大器的晶體管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)：

導(dǎo)通時(shí)，管子進(jìn)入飽和區(qū)，器件內(nèi)阻接近于零；

截止時(shí)，電流為零，器件內(nèi)阻接近于無(wú)窮大。

這樣就使集電極耗散功率大大減小，功放的效率大大提高，理想情況下效率可達(dá)100%。4.5.1D類高頻功率放大器（a）電壓開(kāi)關(guān)型（a）電壓開(kāi)關(guān)型電壓開(kāi)關(guān)型等效電路電壓開(kāi)關(guān)型等效電路（b）電流開(kāi)關(guān)型（b）電流開(kāi)關(guān)型實(shí)際上，考慮到管子結(jié)電容和電路分布電容等的影響，管子從導(dǎo)通到截止或者從截止到導(dǎo)通都需要經(jīng)歷一段過(guò)渡時(shí)間。因而

不是理想的方波，而是存在上升沿和下降沿，轉(zhuǎn)換期間存在一定的電壓和電流，使管耗增加，效率降低，并限制其實(shí)際應(yīng)用中上限頻率的提高。D類功率放大器的電流電壓波形實(shí)際上，考慮到管子結(jié)電容和電路分布電容等的影響，管子從導(dǎo)通到放大器輸出到負(fù)載上的功率為：電源供給功率為：集電極效率為：放大器輸出到負(fù)載上的功率為：電源供給功率為：集電極效率為：與C類功放相比，D類特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）高次諧波輸出小。因?yàn)榉讲ㄐ盘?hào)中，諧波分量只有奇數(shù)次。（2）效率高。缺點(diǎn)：工作頻率受限制。因?yàn)轭l率較高時(shí)，須考慮開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間，功耗隨頻率增高而增加，失去了其優(yōu)勢(shì)。與C類功放相比，D類特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：工作頻率受限制。因?yàn)轭l4.5.2E類高頻功率放大器當(dāng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通（或斷開(kāi)）的瞬間，只有當(dāng)器件的電壓（或電流）降為零后，才能導(dǎo)通（或斷開(kāi)）。4.5.2E類高頻功率放大器當(dāng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通（或斷開(kāi)）的瞬間，只E類功放減小功耗的方法：（1）功率管截止時(shí)，使集電極電壓

的上升沿延遲到集電極電流

為零以后才開(kāi)始；（2）功率管導(dǎo)通時(shí)，迫使

以后，才出現(xiàn)

脈沖。E類功放減小功耗的方法：注意：1）D類、E類功放管都是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)頻率受器件發(fā)展的限制，因此其工作頻率受限。2）D類功放和E類功放的輸出信號(hào)幅度與輸入信號(hào)幅度沒(méi)有線性關(guān)系，所以不能放大調(diào)幅信號(hào)。注意：4.6射頻功率放大器的實(shí)用電路4.6.135W線性功率放大器4.6射頻功率放大器的實(shí)用電路4.6.135W線性功率放大4.6.225W高頻功率放大電路4.6.225W高頻功率放大電路4.7集成射頻功放組件及其應(yīng)用

集成射頻功放組件是在微波集成電路基礎(chǔ)上，用表面貼片封裝工藝將多級(jí)功率放大器高密度組合裝配在微帶基片上，再封裝而構(gòu)成的功率模塊電路。

在VHF和UHF頻段，已經(jīng)出現(xiàn)了一些集成高頻功率放大器件，如日本三菱公司的M57704系列、美國(guó)Motorola公司的MHW系列。4.7集成射頻功放組件及其應(yīng)用集成射頻功放型號(hào)電源電壓典型值（V）輸出功率（W）最小功率增益（dB）效率（%）最大控制電壓（V）頻率范圍（MHz）內(nèi)部放大器級(jí)數(shù)輸入/輸出阻抗（Ω）MHW1057.55.037407.068～88350MHW607-17.57.038.5407.0136～150350MHW7046.03.034.8386.0440～470450MHW707-17.57.038.5407.0403～440450MHW803-17.52.033374.0820～850450MHW804-17.54.036323.75800～870550MHW9037.23.535.4403890～915450MHW91412.51441.5353890～915550Motorola公司MHW系列部分功放器件電特性

型號(hào)電源電壓典型值（V）輸出功率（W）最小功率增益（dB）效

MHW105外形圖MHW105外形圖

M57704內(nèi)部電路圖M57704內(nèi)部電路圖

M57704H典型應(yīng)用電路M57704H典型應(yīng)用電路GSM寬帶射頻功放電路在射頻集成功率組件電路中，功放電路的輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)常用微帶結(jié)構(gòu)GSM寬帶射頻功放電路在射頻集成功率組件電路中，功放電路的輸

在功放集成組件中，除了功放電路微帶結(jié)構(gòu)和功率管貼片安裝外，其他元件幾乎都采用平面集中元件，常用的平面集中元件有平面電容、平面電感和平面電阻等。在功放集成組件中，除了功放電路微帶結(jié)構(gòu)和功4.8功率合成技術(shù)4.8.1傳輸線變壓器寬帶高頻功率放大電路采用非調(diào)諧寬帶網(wǎng)絡(luò)作為匹配網(wǎng)絡(luò),能在很寬的頻帶范圍內(nèi)獲得線性放大。最常見(jiàn)的寬帶高頻功率放大器是利用寬帶變壓器作耦合電路的放大器。寬帶變壓器有兩種形式：1）利用普通變壓器的原理，只是采用高頻磁芯（短波）2）利用傳輸線原理與變壓器原理二者結(jié)合的傳輸線變壓器

現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢(shì)之一：在寬波段工作范圍內(nèi)能采用自動(dòng)調(diào)諧技術(shù)，以便于迅速轉(zhuǎn)換工作頻率。為滿足上述要求，可以在發(fā)射機(jī)的中間各級(jí)采用寬帶高頻功率放大器。4.8功率合成技術(shù)4.8.1傳輸線變壓器由于寬帶放大器沒(méi)有選頻作用，輸出信號(hào)中諧波干擾較大，故一般只工作于非線性失真較小的A類或AB類，不適宜工作在B類或C類。對(duì)寬帶放大器的主要要求：通頻帶要寬，失真要小，放大倍數(shù)要大由于寬帶放大器沒(méi)有選頻作用，輸出信號(hào)中諧波干擾較大，故一般只一、傳輸線變壓器的工作原理傳輸線：是指連接信號(hào)源和負(fù)載的兩根導(dǎo)線，在低頻工作時(shí)（信號(hào)波長(zhǎng)?導(dǎo)線長(zhǎng)度），傳輸線就是二根普通的連接線；而在高頻工作時(shí)（信號(hào)波長(zhǎng)與導(dǎo)線長(zhǎng)度可以比擬），二根導(dǎo)線上的固有分布電感和線間分布電容的影響就不能忽略。此時(shí)，在輸入和輸出端之間，通過(guò)導(dǎo)線的電流和線間的電壓無(wú)論在幅度和相位上都是不同的。一、傳輸線變壓器的工作原理

傳輸線變壓器是基于傳輸線原理和變壓器原理二者相結(jié)合而產(chǎn)生的一種耦合元件。它是將傳輸線(雙絞線、帶狀線或同軸線等)繞在高導(dǎo)磁率的高頻磁芯上構(gòu)成的,以傳輸線方式與變壓器方式同時(shí)進(jìn)行能量傳輸。具有傳輸線和變壓器兩種工作方式。傳輸線變壓器是基于傳輸線原理和變壓器原理二（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）傳輸線形式原理電路（c）普通變壓器的原理電路（d）傳輸線變壓器等效電路1：1傳輸線變壓器（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）傳輸線形式原理電路（c）普通變壓器的原