高頻調(diào)諧功率放大器課件

1、概述2、功率放大器的工作原理

3、功率放大器的動(dòng)態(tài)分析

4、功率放大器的實(shí)際電路5、寬帶功率放大器第4章高頻功率放大器

①提高放大器的輸出功率與效率，應(yīng)該從哪幾方面入手？②為什么低頻功率放大器不能夠工作于丙類？而高頻功率放大器則可以工作于丙類工作狀態(tài)？③為什么丙類工作狀態(tài)能獲得高的輸出效率？④丙類放大器為什么一定要采用調(diào)諧回路作為集電極（陽(yáng)極）負(fù)載？回路為什么一定要調(diào)諧到諧振狀態(tài)？回路失諧將產(chǎn)生什么結(jié)果？思考如下幾個(gè)問(wèn)題：⑤如何保證高頻功放電路工作于丙類工作狀態(tài)？⑥高頻功率放大器和高頻小信號(hào)放大器的異、同⑦高頻功率放大器和低頻小信號(hào)放大器的異、同⑧諧振功率放大器中，欠壓、臨界、過(guò)壓三種工作狀態(tài)根據(jù)什么來(lái)劃分的？它們各有什么特點(diǎn)？4.2高頻功率放大器概述

為了使發(fā)射機(jī)末級(jí)獲得足夠大的發(fā)射功率，必須采用高頻功率放大器。它是發(fā)射設(shè)備的重要組成部分。功率放大電路是一種以“輸出較大功率為目的”的放大電路。ABQ

功率三角形②“不失真”地輸出所需要信號(hào)功率因而由器件特性非線性引起的非線性失真也就越大。所以必須采取必要措施減少失真。輸出功率

注意：確切的說(shuō)，失真在允許范圍內(nèi)，即允許輕微非線性波形失真

要想Po大，應(yīng)使Vom

和Iom都要大。③

高效率

功率放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)“能量轉(zhuǎn)換器”，是在輸入信號(hào)地作用下，將直流電源的直流功率“轉(zhuǎn)換為”輸出信號(hào)功率。可節(jié)約能源越大當(dāng)給定Po時(shí)所需的就越小相應(yīng)地也就越小(幾乎減少一半)可見(jiàn)：提高效率是十分重要的，是功率放大器的一個(gè)重要研究方向。④

功率增益。（和上述三個(gè)要求相比，卻是第二位的）3.功率管的運(yùn)用特性

在功率放大中，往往選擇“靜態(tài)工作點(diǎn)”，使功率管運(yùn)用在特性的不同區(qū)段上，實(shí)現(xiàn)甲類、乙類、甲乙類、丙類等不同運(yùn)用狀態(tài)，為了進(jìn)一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。具體可按照“電流通角”的不同來(lái)劃分。（注意理解為什么選丙類狀態(tài)？）特點(diǎn):在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi),晶體管都是導(dǎo)通的特點(diǎn):在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi),晶體管都是導(dǎo)通的●甲類（A類）●乙類（B類）●甲乙類（AB類）●丙類（C類）●管子的運(yùn)用狀態(tài)不同，相應(yīng)的最大集電極效率也就不同當(dāng)Po一定時(shí)，減少要減少，提高的方法：①減少當(dāng)隨著導(dǎo)通時(shí)間的減少，效率逐漸提高②使管子運(yùn)用在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。如：丁類效率逐步提高結(jié)論：在功率放大器中，管子的運(yùn)用狀態(tài)從甲類轉(zhuǎn)向乙類、丙類或開(kāi)關(guān)狀態(tài)的丁類，目的都是為了高效率的輸出所需的功率。

不過(guò)，這些高效率的運(yùn)用狀態(tài)將使集電極電流波形嚴(yán)重失真，都需要在電路中采用“特定的措施”。

丙類(C類)放大器的效率最高，但是波形失真也最嚴(yán)重。4.效率與失真矛盾的解決ωlowhigh3ωnω2ω0因“工作頻率”與“相對(duì)頻寬”不同,

使得兩者“負(fù)載網(wǎng)絡(luò)”和“工作狀態(tài)”也不同!（注意理解）●共同之處：都要求輸出功率大和效率高●不同之處：非線性(大信號(hào))諧振與非諧振5.諧振（高頻）功放與非諧振（低頻）功放的比較兩者工作頻率與相對(duì)頻寬不同低頻功率：工作頻率低,但相對(duì)頻帶寬度很寬。采用無(wú)調(diào)諧負(fù)載，如:電阻、變壓器（為什么不能夠采用調(diào)諧負(fù)載？）高：工作頻率高（由幾百KHZ一直到幾百、幾千甚至幾萬(wàn)MHZ）,但相對(duì)頻帶窄。

采用選頻網(wǎng)絡(luò)做負(fù)載（為什么不能夠采用無(wú)調(diào)諧負(fù)載？）兩種放大器的工作狀態(tài)不同低頻功率：可選甲類、甲乙類、乙類（限于推挽電路）高頻功率：一般選丙類如：低頻（音頻）:20Hz～20kHz如：AM廣播信號(hào):535kHz～1605kHz，BW=10kHz相對(duì)頻寬6.功放設(shè)計(jì)中各方面的折中關(guān)系

減小失真（線性度）

管子的保護(hù)

提高輸出功率

提高效率（1）丙類導(dǎo)通角<180o，何時(shí)最優(yōu)？遺留問(wèn)題：（2）放大、臨界、飽和，何處最優(yōu)？1、電路組成諧振功率放大器的基本電路(1)晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰康倪^(guò)程中起“開(kāi)關(guān)”控制作用。(2)諧振回路LC是晶體管的負(fù)載采用抽頭接入(3)VBB是基極偏置，為負(fù)偏壓，故電路工作在丙類工作狀態(tài)（注意理解）§4.3諧振功率放大器的工作原理設(shè)輸入信號(hào)電壓:

①則加到發(fā)射結(jié)的有效電壓為:ubUBZUBBIcmaxuBEtibtictuCEuctECUcmUbm②當(dāng)（特點(diǎn)：脈沖形狀）③對(duì)用付里葉級(jí)數(shù)分解為：

④

ic經(jīng)LC并聯(lián)諧振回路后，此回路對(duì)基波產(chǎn)生諧振，呈純電阻RP（最大值），而對(duì)其它諧波失諧阻抗很低，可視短路。因而回路選出基波電壓而濾除各次諧波電壓。從而使得回路兩端的電壓仍然是正弦波形。

⑤晶體管集電極的輸出電壓：

2、工作原理——定性分析（注意“電流、電壓關(guān)系”）t

w

或電壓

電流

o

V

BZ

V

CC

V

－

BB

V

bm

V

cm

v

bE

max

q

i

C

i

c

max

c

i

C

v

BE

v

CE

v

CE

v

CE

min特點(diǎn)：1.利用諧振回路的選頻作用，將失真的集電極脈沖電流變換成不失真的余弦電壓輸出。2.

iC

脈沖最大時(shí)，vCE最小。3、如何減小集電極耗散功率Pc

？晶體管集電極平均耗散功率：可見(jiàn)使ic在vCE最低的時(shí)候才能通過(guò)，那么，集電極耗散功率自然會(huì)大為減小。效率就提高。而且導(dǎo)通角和vCEmin越小，Pc越??；故：要想獲得高的集電極效率，諧振功率放大器的集電極電流應(yīng)該是脈沖狀。導(dǎo)通角小于180，處于丙類工作狀態(tài)。4.如果失諧，則損耗快速增加！轉(zhuǎn)移特性曲線折線化放大區(qū)飽和區(qū)輸出特性曲線折線化

C臨界線②臨界線方程為

：

ic=gcrvCEgcr為臨界線的斜率①轉(zhuǎn)移特性方程可寫為：

ic=gc(vBE–VBZ)(vBE＞VBZ)gc-轉(zhuǎn)移特性方程的斜率，稱為跨導(dǎo)uBEicgCUBZ①和②是折線近似法的基礎(chǔ)，應(yīng)很好地掌握。為什么采用折線法？1、由于功率放大器工作在大信號(hào)狀態(tài)下，如果考慮晶體管的非線性特性，將使計(jì)算變得復(fù)雜。2、采用折線近似分析法，利用折線段來(lái)”代替“晶體管的實(shí)際特性曲線”，就可以用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)解析式來(lái)表征特性曲線，使工程計(jì)算變得簡(jiǎn)單。折線分析法的主要步驟：

1、測(cè)出晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線ic-vBE及輸出特性曲線ic-vCE，并將這兩組曲線作理想折線化處理。

2、作出動(dòng)態(tài)特性曲線。

3、根據(jù)激勵(lì)電壓vb的大小在已知理想特性曲線上畫出對(duì)應(yīng)電流脈沖ic和輸出電壓vc的波形。

4、求出ic的各次諧波分量Ic0、Ic1、Ic2……由給定的負(fù)載諧振阻抗的大小，即可求得放大器的輸出電壓、輸出功率、直流供給功率、效率等指標(biāo)。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。

vBEic?-UBB?-UBZvbic?VbmgCIcmaxicωtθcθcic1ic2ic3IcoIcmax它完全取決于脈沖高度icmax與通角c。③

諧振功率放大器的功率關(guān)系和效率

功率放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)“能量轉(zhuǎn)換器”，是在輸入信號(hào)地作用下，將直流電源的直流功率“轉(zhuǎn)換為”交流輸出信號(hào)功率。為了效率高，希望各分量具有如下的等效電路為：IcoVCCIc1CLIcnIcoECIc1CLIcn

1、直流分量除晶體管的內(nèi)阻外，只通過(guò)直流電壓源,避免管外電路消耗電源功率

直流電壓源供給的直流功率2、由于負(fù)載LC回路對(duì)基頻諧振，呈純電阻，只有基波分量（Icm1）與基頻電壓才能產(chǎn)生輸出功率?；芈房晌〉幕l功率（集電極輸出的交流功率）為：3、高次諧波處于失諧狀態(tài)，阻抗很小，相應(yīng)的輸出電壓很小可不記②在諧波功率放大器中只研究直流電壓源的功率、基波輸出功率及其效率①

為了保證各分量具有上述等效電路，就需要“合適的直流饋電線路”來(lái)實(shí)現(xiàn)。（即后面要講的饋電線路的所應(yīng)該遵守的基本組成原則）特點(diǎn)：③有一部分功率以熱能的形式消耗在集電極上，成為集電極耗散功率。為了表示晶體管放大器的轉(zhuǎn)換能力引入集電極效率ηc

根據(jù)能量守衡定理：故集電極效率：高頻功放的功率關(guān)系(整理)

Vcm：回路兩端的基頻電壓

Icm1：基頻電流

Rp：

回路的諧振阻抗

因此，丙類諧振功率放大器提高效率c的途徑為：

1、減小c角；

2、使LC回路諧振在信號(hào)的基頻上，即ic的最大值應(yīng)對(duì)應(yīng)vcE的最小值。當(dāng)晶體管允許的耗散功率一定時(shí)，尖頂脈沖的分解系數(shù)

當(dāng)c≈120時(shí)，Icm1/icmax達(dá)到最大值。在Icmax與負(fù)載阻抗Rp為某定值的情況下，輸出功率將達(dá)到最大值。這樣看來(lái)，取c=120應(yīng)該是最佳通角了。但此時(shí)放大器處于甲級(jí)工作狀態(tài)效率太低。注意：波形系數(shù)由曲線可知：極端情況c=0時(shí)，此時(shí)若=1，c可達(dá)100%。

當(dāng)然此狀態(tài)是不能用的，因?yàn)樾孰m最高，但ic=0，沒(méi)有輸出功率。因此，為了兼顧功率與效率，最佳通角取70左右。補(bǔ)充1：諧振功率放大器的功率關(guān)系（表述2）P=：直流電源供給的直流功率；Po：晶體管集電極輸出的功率（交流輸出信號(hào)功率）Pc：晶體管（集電極）耗散功率；集電極效率：（損耗）（損耗）PL：負(fù)載RL上獲得的功率；PT：諧振回路（槽路）損耗功率；只討論前一種表述Vcm：集電極回路交流輸出電壓（不是LC回路兩端的電壓）補(bǔ)充2——回路的諧振阻抗

Icm1：基頻電流Rp：LC回路的諧振阻抗設(shè)回路的參數(shù)為：L、C、損耗電阻為R特別注意：Rp指“折算到晶體管的集電極—發(fā)射機(jī)之間的阻抗”，并不是回來(lái)本身的阻抗先把負(fù)載RL折算到回路兩端，再折算到“晶體管的集電極—發(fā)射極”之間Vcm：集電極回路交流輸出電壓

(注意極性，上負(fù)下正)Rp：LC回路的諧振阻抗（不是LC回路兩端的電壓）注意：Rp指“折算到晶體管的集電極—發(fā)射機(jī)之間的阻抗”，并不是回來(lái)本身的阻抗諧振時(shí)，折算后4.4高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)分析

——Rp、vb、VCC、VBB對(duì)工作狀態(tài)的影響●電流、電壓關(guān)系●功率、效率關(guān)系①集電極效率ηc和輸出功率Po是否能最佳實(shí)現(xiàn)②高頻放大器的工作狀態(tài)①功放中外部電路參數(shù)負(fù)載阻抗Rp即：取決于②偏置電壓

VBB③激勵(lì)電壓Vbm④供電電壓VCC等4個(gè)參量具體如下：③放大特性②調(diào)制特性：集電極調(diào)制特性和基極調(diào)制特性①負(fù)載特性●工作狀態(tài)和的關(guān)系

即：如果VCC、VBB、vb3個(gè)參變量不變，則放大器的工作狀態(tài)就由負(fù)載電阻Rp決定。此時(shí)，放大器的電流、輸出電壓、功率、效率等隨Rp而變化的特性，就叫做放大器的負(fù)載特性。

下面分析四個(gè)參數(shù)Rp和電壓VCC、VBB、Vbm的變化對(duì)工作狀態(tài)的影響（即諧振功放的動(dòng)態(tài)特性），從而闡明各種工作狀態(tài)的特點(diǎn)，為工作狀態(tài)的調(diào)整提供參考（很有實(shí)踐意義）。討論時(shí)應(yīng)借助于動(dòng)態(tài)特性。在討論負(fù)載特性等之前，應(yīng)先討論動(dòng)態(tài)特性。一、諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性

晶體管的靜態(tài)特性是在集電極電路內(nèi)沒(méi)有負(fù)載阻抗的條件下獲得的。如：維持基極電壓vBE不變，改變集電極電壓vCE

，就可求出ic–vCE轉(zhuǎn)移特性曲線輸出特性曲線族維持集電極電壓vCE不變，改變基極電壓vBE

，就可求出ic–vBE

所謂動(dòng)態(tài)特性（是和靜態(tài)特性相對(duì)應(yīng)而言的）在考慮了負(fù)載的反作用后，所獲得的vCE、vBE與ic的關(guān)系曲線就叫做動(dòng)態(tài)特性。既：。有兩種表現(xiàn)形式。又叫“負(fù)載線或工作路”，等價(jià)于低頻中的負(fù)載線。它的斜率和負(fù)載阻抗有關(guān)。又叫“轉(zhuǎn)移特性”，和靜態(tài)時(shí)幾乎重合

如果集電極電路有負(fù)載阻抗，則當(dāng)改變vBE使ic變化時(shí)，由于負(fù)載上有電壓降，就必然同時(shí)引起vCE的變化。

注意：由于晶體管特性曲線實(shí)際上不是直線，因此，實(shí)際的動(dòng)態(tài)特性曲線也不是直線。以下將證明：當(dāng)晶體管靜態(tài)特性曲線理想化為折現(xiàn)，而且放大器工作于負(fù)載回路諧振狀態(tài)（即負(fù)載為純電阻）時(shí)，動(dòng)態(tài)特性曲線也是一條直線。uBEicgCUBZ+ub-CLEC-UBB+uc1-icRp+uCE-+uBE_

動(dòng)態(tài)特性曲線的斜率為負(fù)值，它的物理意義是：從負(fù)載方面看來(lái)，放大器相當(dāng)于一個(gè)負(fù)電阻，亦即它相當(dāng)于交流電能發(fā)生器，可以輸出電能至負(fù)載。uceicUo?A?BOEC?QUcmucmingdubemax

圖中直線AB為“欠壓狀態(tài)”的動(dòng)態(tài)特性。（其它狀態(tài)時(shí)，見(jiàn)后）ic–vCE坐標(biāo)平面上的動(dòng)態(tài)特性曲線的作法與相應(yīng)的ic波形

(3)由動(dòng)態(tài)特性曲線求集電極電流ic脈沖波形

作出動(dòng)態(tài)線后，由它和輸出特性曲線的相應(yīng)交點(diǎn)，即可求出對(duì)應(yīng)各種不同wt值的ic值，給出相應(yīng)的ic脈沖波形。BQ段表示電流截止期內(nèi)的動(dòng)態(tài)線，同虛線表示2、在丙類諧振放大器中，根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)，晶體管工作“是否有部分時(shí)間進(jìn)入飽和區(qū)”，可將其分為欠壓、過(guò)壓和臨界三種工作狀態(tài)。二、高頻功放的工作狀態(tài)1、在放大器中，根據(jù)晶體管工作是否進(jìn)入截止區(qū)和進(jìn)入截止區(qū)的時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)短，即根據(jù)晶體管的“導(dǎo)通角”的不同，分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作狀態(tài)。ic三種工作狀態(tài)集電極電流脈沖形狀①欠壓②臨界③過(guò)壓3、三種工作狀態(tài)的特點(diǎn)及各集電極電流脈沖形狀如下：ictubUBZUBBuBEtUbm欠壓過(guò)壓ucuCEtEC臨界①欠壓工作狀態(tài)：

根據(jù)丙類諧振功率放大器的工作原理和電壓、電流關(guān)系可知：uBEmax和uCEmin出現(xiàn)在同一時(shí)刻所以只要當(dāng)uCEmin

比較大（大于uBEmax）定義：把這種在整個(gè)周期內(nèi)都不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)而只循環(huán)工作在放大、截止區(qū)的工作狀態(tài)稱為欠壓工作狀態(tài)。特點(diǎn)：①在整個(gè)周期內(nèi)，晶體管工作不進(jìn)入飽和區(qū)；②集電極電流波形為“尖頂余弦脈沖”；③交流輸出電壓較低且變化較大；由于uCEmin=VCC-Ucm,可見(jiàn)，輸出電壓Ucm

越小，uCEmin就越大，晶體管工作就越不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)晶體管在整個(gè)周期內(nèi)都不會(huì)進(jìn)入飽。②

臨界狀態(tài)：當(dāng)增大Ucm,UCEmin就會(huì)減少，可使放大器在uCE=uCEmin

時(shí)有uBEmax=uCEmin，即晶體管剛好工作在放大區(qū)和飽和區(qū)之間的臨界點(diǎn)上。特點(diǎn)：①晶體管剛剛進(jìn)入飽和區(qū)的邊緣

②是欠壓和過(guò)壓狀態(tài)的分界點(diǎn)

③集電極電流“仍為尖頂余弦脈沖”定義：把這種剛好工作在放大區(qū)和飽和區(qū)之間的臨界點(diǎn)上的工作狀態(tài)稱為臨界工作狀態(tài)。晶體管仍只循環(huán)工作在放大、截止區(qū)。③過(guò)壓狀態(tài)：因?yàn)樵陲柡蛥^(qū)，晶體管集電結(jié)被加上正向電壓,UBE的增加對(duì)iC的影響很小，而iC卻隨UCE的下降迅速減少，所以使得集電極電流脈沖頂部產(chǎn)生下凹現(xiàn)象。當(dāng)Ucm越大，UCEmin越小，脈沖凹陷越深，脈沖的高度越小。特點(diǎn)：①晶體管在整個(gè)周期內(nèi)有部分時(shí)間進(jìn)入飽和區(qū)；②交流輸出電壓較高且變化不大;②集電極電流脈沖頂部產(chǎn)生下凹現(xiàn)象。由于諧振功率放大器的負(fù)載是諧振回路，有可能產(chǎn)生較大的Ucm，則UCEmin

很?。ㄐ∮赨CE(sat)），致使晶體管在wt=0附近，因UCE很小，而進(jìn)入飽和區(qū)。定義：把這種在整個(gè)周期內(nèi)有部分時(shí)間進(jìn)入飽和區(qū)的工作狀態(tài)稱為過(guò)壓工作狀態(tài)。晶體管循環(huán)工作在截止、放大、飽和區(qū)

由前可知道，管子集電極電壓在之間變化，其最低點(diǎn)為，當(dāng)很低時(shí)，管子工作就進(jìn)入飽和區(qū)。所以根據(jù)的大小，就可以判斷放大器處于什么工作狀態(tài)：4、欠壓、過(guò)壓和臨界三種工作狀態(tài)判別方法：當(dāng)，欠壓工作狀態(tài)；當(dāng)，臨界工作狀態(tài)；當(dāng)，過(guò)壓工作狀態(tài)；5、動(dòng)態(tài)特性曲線和負(fù)載RP的關(guān)系

及由之確定對(duì)應(yīng)的工作狀態(tài)、各集電極電流脈沖形狀

uceicUo?gduBEic?-UBB?UBZubicgCUbm?ubemaxicmaxuceicEC?QuceminUcesgd?ubemax???uceminubemaxgcr?過(guò)壓區(qū)臨界區(qū)欠壓區(qū)icuce三、高頻功率放大器的負(fù)載特性PoRp欠壓區(qū)過(guò)壓區(qū)臨界區(qū)Rp欠壓區(qū)過(guò)壓區(qū)臨界區(qū)Ic1IcoPDPcubemaxUc1欠壓區(qū)臨界區(qū)過(guò)壓區(qū)①欠壓狀態(tài):幾乎不變；功放相當(dāng)于一個(gè)恒流源；

Vcm變化，Po較小，ηc低，Pc較大；②過(guò)壓狀態(tài):電壓幾乎不變，相當(dāng)于一個(gè)恒壓源;

Icm1變化；

ηc可達(dá)最高,但Po較?。恢虚g放大級(jí)③臨界狀態(tài):輸出功率Po最大，效率ηc也較高，可以說(shuō)是“最佳工作狀態(tài)”，常選此狀態(tài)為末級(jí)功放輸出狀態(tài)。四、高頻功率放大器的調(diào)制特性

uceicubemax?QEC??QEC?QEC????icEC欠壓區(qū)過(guò)壓區(qū)臨界區(qū)EC欠壓區(qū)過(guò)壓區(qū)臨界區(qū)Ic1IcoPDPOPC當(dāng)Vbm、RP、UBB動(dòng)不變時(shí)，動(dòng)態(tài)特性曲線與VCC的關(guān)系

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

UcmIcoIcml臨界UBB過(guò)壓欠壓O-UBB2uBEicuBEmax1uBEmax2-UBB3ub-UBB1uBEmax3UBZict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(shí)，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(guò)壓區(qū)。

五、高頻功率放大器的放大特性u(píng)BEicuBEmax1uBEmax2ub-UBBuBEmax3UBZict飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)UcmIcmlIcoUbm過(guò)壓臨界欠壓OOωticOωticUbm增大OωticωtOictUbm線性功率放大器tUcmUbmUcm振幅限幅器UcmtUbmUcm

固定UBB、增大Ubm和固定Ubm、增大UBB的情況類似，它們都使基極輸入電壓uBEmax隨之增大，對(duì)應(yīng)的集電極脈沖電流ic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。

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反映輸入信號(hào)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)。

當(dāng)諧振功率放大器用作振幅限幅器時(shí)，放大器必須在Ubm變化的范圍內(nèi)工作在過(guò)壓狀態(tài)。例4-1諧振功率放大器輸出功率Po已測(cè)出，在電路參數(shù)不變時(shí)，為提高Po采用提高Vbm的辦法。但效果不明顯，試分析原因，并指出為了達(dá)到Po明顯提高的目的，可采用什么措施?負(fù)載特性曲線

采用提高Vbm提高Po效果不明顯說(shuō)明放大器工作在過(guò)壓工作狀態(tài)，為了達(dá)到Po明顯提高的目的可以減小Rp或增加Vcc。4.5高頻功率放大器的實(shí)際電路

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；交流匹配網(wǎng)絡(luò)：將交流功率信號(hào)有效地傳輸。一、直流饋電電路IcoECIc1CLIcn1、饋電線路的基本組成原則LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTICO直流通路ICOECLCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTIC1交流通路Ic1LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTICn交流通路ICniC頻譜LC回路阻抗特性LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VT（1）常用的集電極饋電電路有串饋和并饋電路兩種。2、集電極饋電電路

無(wú)論是串饋還是并饋都必須滿足外部電路方程：輸出回路滿足

：

vcE=VCC–Vcmcost

優(yōu)點(diǎn)：在并饋電路中，信號(hào)回路兩端均處于直流地電位，即零電位。對(duì)高頻而言，回路的一端又直接接地，因此回路安裝比較方便，調(diào)諧電容C上無(wú)高壓，安全可靠；缺點(diǎn):在并饋電路中，LC處于高頻高電位上，它對(duì)地的分布電容較大，將會(huì)直接影響回路諧振頻率的穩(wěn)定性；串聯(lián)電路的特點(diǎn)正好與并饋電路相反。(2)串并饋直流供電路的優(yōu)缺點(diǎn)CBLBLBLBCERBReVTVTVTCBCBCB1LBLLCCVTVTEBEB3、基極饋電線路IBOUBBIBOIeo+UBB-輸入回路滿足：vBE=–VBB+Vbmcost二、高頻功放的耦合回路RiRoR'LR'S功率放大器輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸出匹配網(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)載的功率最大，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傳送功率到公共負(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):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):是用以輸出功率至天線或其他負(fù)載L1C1C2L2CARAr1IAMr'r1C1L1C1R'pL1IK

介于放大器與天線回路之間的L1C1回路就叫做中介并聯(lián)諧振回路。RA、CA分別代表天線的幅射電阻與等效電容；

L2、C2為天線回路的調(diào)諧元件。它們的作用是使天線回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，以使天線回路的電流IA達(dá)到最大值，亦即使天線幅射功率達(dá)到最大。

從集電極向右方看去可以等效為一個(gè)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。1.輸出匹配電路

(1)復(fù)合輸出回路（并聯(lián)諧振回路型的匹配電路）

RpRp

最常見(jiàn)的輸出回路之一。

當(dāng)天線回路調(diào)諧在串聯(lián)諧振狀態(tài)時(shí)，它反映到L1C1中介回路的等效電阻為

設(shè)初級(jí)回路的接入系數(shù)為p，則晶體管輸出回路的等效負(fù)載為：r'r1C1L1C1R'pL1IKRpL1C1C2L2CARAr1IAMRpL1C1中介回路的等效諧振阻抗為

QL為有載品質(zhì)因素，

改變互感系數(shù)M和接入系數(shù)p就可以在不影響回路調(diào)諧的情況下。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。

耦合越緊，即互感M越大，則反映等效電阻越大，回路的等效阻抗也就下降越多。

為了使器件的輸出功率絕大部分能送到負(fù)載RA上就希望：r>>r1

衡量回路傳輸能力優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，通常以“中介回路的傳輸效率k（簡(jiǎn)稱中介回路效率）代表。ηk：中介回路的傳輸效率。L1C1C2L2CARAr1IAMRp如果

：

r'r1C1L1C1R'pL1IKRp

要想回路的傳輸效率高，則空載Qo越大越好，有載QL越小越好，也就是說(shuō)，中介回路本身的損耗越小越好

但從要求回路濾波作用良好來(lái)考慮，則QL值又應(yīng)該足夠大。從兼顧這兩方面出發(fā)，QL值一般不應(yīng)小于10。在功率很大的放大器中，QL也有低到10以下的。

注意：由于高頻功率放大器工作在非線性(丙類)工作時(shí)，放大器的內(nèi)阻變動(dòng)劇烈：導(dǎo)通時(shí)，內(nèi)阻很小；截止時(shí)內(nèi)阻近于無(wú)窮大。因此輸出電阻不是常數(shù)。所謂線性電路的阻抗匹配(負(fù)載阻抗與電源內(nèi)阻相等)概念也就失去了意義。

高頻調(diào)諧功率放大器的阻抗匹配就是在給定的電路條件下，改變負(fù)載回路的可調(diào)元件，將負(fù)載阻抗ZL轉(zhuǎn)換成放大管所要求的最佳負(fù)載阻抗Rp，使管子送出的功率P0能盡可能多的饋至負(fù)載。這就叫做達(dá)到了匹配狀態(tài)，或簡(jiǎn)稱匹配。

在大功率輸出級(jí)，T型、Π型等濾波型的匹配網(wǎng)絡(luò)就得到了廣泛的應(yīng)用。圖中R2代表終端(負(fù)載)電阻，R1代表由R2折合到左端的等效電阻，故接線用虛線表示。(2)濾波器型的匹配網(wǎng)絡(luò)

2、級(jí)間耦合網(wǎng)絡(luò)

由于末級(jí)和中間級(jí)的電平和負(fù)載狀態(tài)不同，因此對(duì)它們的要求也有差別。對(duì)于輸出回路，應(yīng)力求輸出功率大，效率高。由于天線阻抗（RA與CA）在正常情況下是不變的，故可以使它與集電極回路匹配，使末級(jí)工作于臨界狀態(tài)，以獲得最大的輸出功率。這時(shí)，回路的傳輸效率也很高。對(duì)于中間級(jí)而言，最主要的是應(yīng)該保證它的電壓輸出穩(wěn)定，以供給下級(jí)功放穩(wěn)定的激勵(lì)電壓，而效率則降為次要問(wèn)題。多級(jí)功放中間級(jí)的一個(gè)很大問(wèn)題是后級(jí)放大器的輸入阻抗是變化的，是隨激勵(lì)電壓的大小及管子本身的工作狀態(tài)變化而變化的。這個(gè)變化反映到前級(jí)回路，會(huì)使前級(jí)放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化。此時(shí)，若前級(jí)原來(lái)工作在欠壓狀態(tài)，則由于負(fù)載的變化，其輸出電壓將不穩(wěn)定。

為了達(dá)到保證送給下級(jí)以穩(wěn)定激勵(lì)電壓的目的，對(duì)于中間級(jí)應(yīng)采取如下措施：

1)使中間級(jí)放大器工作于過(guò)壓狀態(tài)，使它近似為一個(gè)恒壓源。

2)降低級(jí)間耦合回路的效率。回路效率降低后，其本身的損耗加大。這樣下級(jí)輸入阻抗的變化相對(duì)于回路本身的損耗而言就不顯得重要了。中間級(jí)耦合回路的效率一般為k=0.1-0.5，平均在0.3上下。也就是說(shuō)，中間級(jí)的輸出功率應(yīng)為后一級(jí)所需激勵(lì)功率的3-10倍。例題例1、試說(shuō)明高頻放大器（在臨界狀態(tài)）寧可偏向過(guò)壓狀態(tài)而不偏向欠壓狀態(tài)的原因？

負(fù)載特性曲線

答：在過(guò)壓PC下降,而在欠壓PC上升,容易燒毀管子例2

、坦克的天線（負(fù)載）碰地或碰到裝甲車殼會(huì)帶來(lái)什么結(jié)果？答：坦克碰地或碰到裝甲車殼會(huì)帶來(lái)如下結(jié)果：（1）據(jù)負(fù)載特性，當(dāng)時(shí)，工作狀態(tài)將變化到欠壓狀態(tài)；

（2）此時(shí)晶體管工作不安全，因?yàn)榧眲≡黾印?/p>

負(fù)載特性曲線

例3、若丙類諧振功率放大器工作在臨界狀態(tài):（1）當(dāng)增大集電極電源電壓其它參數(shù)不便，試問(wèn)高頻功放的工作狀態(tài)如何變化？（2）當(dāng)增大激勵(lì)信號(hào)振幅時(shí)，其它參數(shù)保持不變，則高頻功放的工作狀態(tài)如何變化？答：(1)由臨界狀態(tài)進(jìn)入欠壓狀態(tài)(2)由臨界狀態(tài)進(jìn)入過(guò)壓狀態(tài)知識(shí)點(diǎn)：高頻功率放大器的集電極調(diào)制特性

知識(shí)點(diǎn)：高頻功率放大器的放大特性例4.

諧振功率放大器輸出功率Po已測(cè)出，在電路參數(shù)不變時(shí)，為提高Po采用提高Vbm的辦法。但效果不明顯，試分析原因，并指出為了達(dá)到Po明顯提高的目的，可采用什么措施?負(fù)載特性曲線

采用提高Vbm提高Po效果不明顯說(shuō)明放大器工作在過(guò)壓工作狀態(tài)，為了達(dá)到Po明顯提高的目的可以減小Rp或增加Vcc。本章小結(jié)高頻功率放大器的性能要求：安全、“不失真”、高效率。主要技術(shù)指標(biāo)是輸出高功率與高效率。為了獲得高的輸出功率與效率，應(yīng)采用丙類工作狀態(tài)。允許采用丙類工作狀態(tài)的先決條件，則是“允許采用調(diào)諧回路做負(fù)載”提高放大器的輸出功率與效率，應(yīng)該從哪幾方面入手？

為什么在丙類工作時(shí)，就能獲得高的輸出功率與效率？

丙類放大器為什么一定要采用調(diào)諧回路作為集電極（陽(yáng)極）負(fù)載？回路為什么一定要調(diào)諧到諧振狀態(tài)？回路失諧將產(chǎn)生什么結(jié)果？為保證晶體管能工作在丙類工作狀態(tài)，給晶體管基極加一“負(fù)偏壓”思考思考思考一、概述

為什么低頻功率放大器不能夠工作于丙類？而高頻功率放大器則可以工作于丙類工作狀態(tài)？丙類放大器的效率高，但是波形失真也嚴(yán)重，如何解決？分析方法——折線近似法分析法二、高頻功率放大器的工作原理1、電路結(jié)構(gòu)VBB是基極偏置，為負(fù)偏壓，保證電路工作在丙類工作狀態(tài)●放大高頻大信號(hào),●屬于非線性工作狀態(tài)；