第三章高頻功率放大電路

第3章高頻功率放大電路3.1概述3.2丙類諧振功率放大電路3.3寬帶高頻功率放大電路與功率合成電路3.4集成高頻功率放大電路及應用簡介本章重點：

1、諧振功率放大器的工作原理

2、諧振功率放大器性能指標計算

用于發(fā)射機的中間級和末級用作功率放大，對它的要求是輸出較大的功率并具有較高的效率。3.1概述一、高頻功率放大器在無線電發(fā)射機中的位置按晶體管導通情況分甲類(A類)：集電極電流導通角=180o乙類（B類）：集電極電流導通角=90o丙類（C類）：集電極電流導通角<90o，放大等幅載波及已調波

二、分類按負載分諧振功率放大器的特點：為了放大窄帶高頻信號，其工作狀態(tài)通常選為丙類工作狀態(tài)，為了不失真放大信號，它的負載必須為諧振回路。用折線來表示非線性曲線可以使計算簡化，而且也能反映出特性曲線的基本特點，在強信號作用下，即非線性元件在大幅度的電壓和電流的情況，采用這種近似方法是比較合適的

但是，折線化的近似方法是很粗糙的，它完全忽略了曲線微小逐漸的的變化，在某些場合下這種微小變化具有十分重要的意義時，比如信號較小且非線性元件又工作在特性曲線的彎曲部分時，這種方法產生誤差太大，不能采用該方法。補充：折線分析法1、用折線分析法研究正弦信號在非線性元件上的作用2、尖頂余弦脈沖i(t)是一個以T=2/為周期的周期函數，可以用傅立葉級數展開研究……3、余弦脈沖電流分解系數各頻率成分中，除電流峰值imax外，其余均為流通角的函數，通常稱它們?yōu)橛嘞颐}沖電流分解系數……4、余弦脈沖電流分解系數圖2.01.0余弦脈沖分解系數表21可以看出，當一定時，各次諧波可在特定流通角處取得最大值?；ㄗ畲笾党霈F在=120處。三次諧波最大值出現在=40。n次諧波取最大值時的流通角為：二次諧波最大值出現在=60。例：如果某個非線性器件的伏安特性可用折線表示，其中，=1V，g=10mA/V?，F加偏置電壓為VB=-1V，輸入余弦信號的幅值Vim=4V，計算電流中的直流、基波和二倍頻分量幅值。查表：3.2諧振功率放大器的工作原理1、電路的基本組成一、諧振功率放大器的工作原理分析是集電極直流電源電壓，是基極偏置電壓；

L、C組成并聯(lián)諧振回路，作為集電極負載回路，負載回路既可以實現選頻濾波的功能，又實現阻抗匹配；輸入信號（又稱為激勵信號）經變壓器耦合到晶體管的輸入端得到；放大后的信號通過變壓器耦合到負載。

晶體管在將供電電源的直流能量轉變?yōu)榻涣髂芰康倪^程中起開關控制作用;當時為丙類狀態(tài)。稱為晶體管的導通電壓。7.2.1放大器的工作狀態(tài)由偏置電壓的大小決定2．電路特點：①電路工作在丙類狀態(tài),高，流過晶體管的電流為余弦脈沖；②諧振回路做負載，且調諧于輸入信號相同頻率上。其作用是：阻抗匹配，選出余弦脈沖中的基波分量。3、工作原理：，且若激勵電壓所以電路工作在丙類狀態(tài)。7.2.1

電路的工作波形如下圖所示。晶體管的集電極電流為周期性的余弦脈沖(采用折線分析法)?？梢哉归_為傅立葉級數。7.2.1其中式中，、、、…、分別為集電極電流的直流分量、基波分量、以及各高次諧波分量的振幅。7.2.1……的傅立葉級數展開式為其中，、、…、為余弦脈沖分解系數顯然，只要知道電流脈沖的最大值和導通角、就可以計算、、…、。輸出，即：當回路諧振于時，在回路兩端得到的最大7.2.1式中R∑為諧振回路等效總電阻結論：丙類諧振功率放大器，流過晶體管的各極電流均為余弦脈沖，但利用諧振回路的選頻作用，其輸出電壓仍能反映輸入電壓的變化規(guī)律，即輸出信號基本上是不失真的余弦信號，實現線性放大的功能。諧振功率放大器的各極電壓、電流波形

7.2.1丙類諧振功率放大器的電流、電壓波形如下圖所示。二、輸出功率與效率

在諧振功率放大器中，由于其靜態(tài)工作點選擇在集電極電流為零的情況，因而消除了靜態(tài)功耗，提高了工作效率。

如何進一步提高效率，則是需要研究的問題。這涉及如何合理地利用好晶體管轉移特性的非線性。

諧振功放的效率定義為：

輸出信號功率為：

Ic1m:集電極電流中的基波分量幅度因此得：

:輸出電壓的幅度PD：集電極電源提供的直流功率Po：諧振功放輸出交流功率

電源提供的功率是：它等于電源電壓和集電極電流中直流分量的乘積。（C類功放的靜態(tài)工作點電流為零）

可得諧振功率放大器的效率表示式為：

其中：稱為集電極電壓利用系數為集電極耗散功率如何提高C類功率放大器的效率提高電壓利用系數選擇合適的流通角提高R∑值減小的值,icmax不變增大對前級Vbm的要求可能擊穿放大管例題1：在丙類諧振功率放大器中,若iCmax=10mA,又Vcc=10V,且Vcm與Vcc近似相等，求：當θ為60°時的輸出功率以及集電極效率。其中：α0(60°)=0.218,α1(60°)=0.39mW89.4%

例題2：解：查表得例題3解：諧振功率放大器與低頻功率放大器的異同點相同點：1、都要求輸出功率大和效率高；2、激勵信號幅度均為大信號。不同點：1、工作頻率與相對頻寬不同；2、放大器的負載不同；3、放大器的工作狀態(tài)不同。諧振功率放大器與小信號諧振放大器的異同點相同點：1、放大的信號均為高頻信號；2、放大器的負載均為諧振回路。不同點：1、激勵信號幅度大小不同；2、放大器的工作點不同；晶體管動態(tài)范圍不同。

2.丙類諧振功放效率高的原因在于導通角θ小,也就是晶體管導通時間短,集電極功耗減小。但導通角θ越小,將導致輸出功率越小。所以選擇合適的θ角,是丙類諧振功放在兼顧效率和輸出功率兩個指標時的一個重要考慮。7.6章末小結

1．高頻功率放大電路可以工作在甲類、乙類或丙類狀態(tài)。相比之下,丙類諧振功放的輸出功率雖不及甲類乙類大,但效率高,節(jié)約能源,所以是高頻功放中經常選用的一種電路形式。3．諧振功放屬于窄帶功放。1、A類功率放大器的流通角應