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1、为天线等效电,、,放大器（,4.2 谐振功率放大器的原理与应用,4.2.1 谐振功率放大器 （Resonate Power Amplifier）的工作原理,一谐振功率放大器的工作原理分析,图4.2.1(a)(b)分别为发送设备的中间放大级和末级,4.2.1,路),(c)为相应的原理电路。,图4.2.1 丙类谐振放大器的电路组成,按工作状态分为,电路是以谐振系统作匹配网络（负载）。,1电路的基本组成,电路中各元件作用：,L、C组成并联谐振回路，作为集电极负载回路（或匹配网络），该回路又称为槽路，负载回路既可以实现选频滤波的功能，又实现阻抗匹配；,4.2.1,放大后的信号通过变压器耦合到负载,上(
2、图(a)或通过天线(图（b)向空间辐射。,回路的谐振总电阻。,图（c）中的 为L、C,图4.2.1 丙类谐振放大器的电路组成 （放大器工作原理动画）,称为晶体管的导通电压。,4.2.1,2电路特点：,余弦脉冲；, 谐振回路做负载。其作用是：阻抗匹配，选出余弦脉冲中的基波分量,二工作原理：,所以电路工作在丙类状态。,4.2.1,图4.2.1 丙类谐振放大器的电路组成,电路的工作波形如图 4.2.2所示。晶体管的集电极电流,脉冲。,均为周期性余弦脉冲，均可以展开为傅立叶级数。,4.2.1,（集电极电流电压图解法分析动画）,其中,量、基波分量、以及各高次谐波分量的振幅。,4.2.1,的关系曲线。,图
3、4.2.3给出了导通角与各分解系数,由图可清楚地看到各次谐波分量随导通角,变化的趋,势。谐波次数越高，振幅就越小。因此，在谐振功率放大器中只需研究直流功率与基波功率。,见附录二。,图4.2.3 余弦脉冲分解系数曲线 （余弦脉冲分解系数曲线动画）,输出，即：,4.2.1,式中,结论：丙类谐振功率放大器，流过晶体管的各极电流均为余弦脉冲，但利用谐振回路的选频作用，其输出电压仍能反映输入电压的变化规律，即输出信号基本上是不失真的余弦信号，实现线性放大的功能。,图4.2.4 谐振功率放大器的各极电压、电流波形,4.2.1,丙类谐振功率放大器的电流、电压波形如图7.2.4所示。,（高频工作时晶体管电压电
4、流波形动画）,二谐振功率放大器的质量指标,在保证功放管安全工作的条件下，在允许失真的范围内，高效率地输出足够大的信号功率，因此，高频功率放大器的主要技术指标有：,1电源电压提供的直流输入功率,4.2.1,对功率放大器的要求是：,2输出高频交流功率,3集电极损耗功率,根据能量守恒定律，集电极损耗功率应为,4集电极效率,4.2.2,4.2.2 谐振功率放大器的近似分析方法,一近似分析方法,近似分析方法（又称为准静态分析法），所作的近似如下：,近似一：谐振回路具有理想的选频滤波特性，其上只能产生基波电压，而其它分量的电压均可忽略。因而，尽管集电极电流为脉冲波，但是集电极电压却是余弦的。,同理，放大器
5、输入端也接有谐振回路，因而，尽管基极电流为脉冲波，但是加到基极上的电压却是余弦波，它们可分别表示为,近似二：功率管的特性用输入和输出静态特性曲线表示，其高频效应可忽略。,根据,和设定的,，便可确定所需的集电极谐振回路,的谐振总电阻,值,4.2.2,时，可先设定四个电量 、 、 、 的数值，并将按,在上述两个近似条件下，分析谐振功率放大器性能,间隔给定不同的数值（例如 ）则 和 便是确定的数值，如图4.2.5（a）所示。,图4.2.5 谐振功率放大器的近似分析方法,为工作路，负载线)，它是指输入信号的一个周期内，由管子的集电极电流 与集电极电压 共同决定的动态,点的运动轨迹。,动态线(Dynam
6、ic Line）：,动态点的连线称为谐振功率放大器的动态线(又称,这是区别于乙类放大器之处。,（2）在输入信号变化一周的过程中，由晶体管的集电极电流,ABCDCBA轨迹移动。即动态线是条曲线，管子经历了导通截止导通的过程。,4.2.2,从图示的动态线可以看出以下几点：,（谐振功率放大器的近似分析方法动画）,，则在选择功放管时，应保证集电极与发射极间,4.2.2,的击穿电压,。,（4）丙类放大器是非线性放大器，不适合放大振幅变化的已调信号。如图4.2.6所示。显然，当幅度变化时，电流导通角,不同，造成输出电流的基波分量,与输入电压的包络不成,正比，产生了失真。,图4.2.6 调幅波（AM）通过丙
7、类放大器,7.2.2,二丙类谐振功率放大器的工作状态,图4.2.7 谐振功率放大器的工作状态,4.2.2,见图4.2.2。,的交点确定。,图4.2.7 谐振功率放大器的工作状态,临界线：放大管输出特性曲线上由放大区进入饱和区的点称为临界点。,或,4.2.2,临界点的连线为临界线，临界线上满足，cb端的PN结导通,vBE到达最大值后，就再也不会增加了,（1）欠压（Undervoltage）状态,4.2.2,图4.2.7 谐振功率放大器的工作状态,（2）临界（Critical）状态,对应的集电极电流脉冲波形如图4.2.7（b）中曲线所示，仍然是尖顶的余弦脉冲。,4.2.2,工作状态称为临界状态。,
8、图7.2.7 谐振功率放大器的工作状态,（3）过压（Overvoltage）状态,4.2.2,如图4.2.7（a）所示的动态线。,（ 对应的点）转折，这种工作状态称为过压状 态。,对应的集电极电流脉冲波形如图4.2.7（b）中曲线所示，是顶部凹陷的电流脉冲，E点对应电流脉冲的,图4.2.7 谐振功率放大器的工作状态,波形才会,电流脉冲出现凹陷是由于集电极负载性质造成的。它的负载是具有选频作用的LC并联谐振回路，其上只能产生基波余弦电压，因而只有沿动态线画出的,出现中间凹陷。,4.2.2,图4.2.7 谐振功率放大器的工作状态,4.2.3 谐振功率放大器的外部特性,由谐振功率放大器的原理分析知：
9、,所以，当晶体管确定后，放大器的工作状态及,也就唯一地确定了。,4.2.3,一负载特性,对工作状态的影响：,同时电路的工作状态经历了从欠压状态到临界状态又到过压状态的变化。,图4.2.8 负载变化对电流脉冲的影响,4.2.3,（Re变化时ic波形波形动画）,图4.2.9 负载特性,结论：在临界状态：,佳状态；发射机末级。,4.2.3,负载特性曲线（对功率、效率的影响）,（放大器的负载特性动画）,增大。所以，一般不用，但基极调幅电路工作于欠压状态。,二放大特性,4.2.3, 对工作状态的影响,而增大，放大器的工作状态经历从欠压区、临界状态、最后到过压区的变化过程，导致集电极电流导通角,和高度都随
10、之增大。如图4.2.10所示。,（Vbm变化对工作状态的影响动画）, 放大特性曲线：,图4.2.11 放大特性曲线,4.2.3,（放大特性动画）, 应用： 作为线性放大器和振幅限幅器。如图4.2.12所示。,图4.2.12 放大特性的应用,4.2.3,（线性放大器和振幅限幅器的作用动画）,三调制特性,特性，后者称为基极调制特性。,4.2.3, 集电极调制特性,的变化使静态工作点左右平移，从而使欠压区内的动态线左右平移，动态线的斜率不变，于是工作状态在欠压，临界，过压中转换。,（改变对工作状态的影响动画）,图4.2.13 集电极调制特性,减小，但是并非线性关系。,4.2.3,（集电极调制特性动画
11、）,E应用：使电路工作在过压状态，就可以起到振幅调制作用。,集电极调幅电路及其工作波形,4.2.3,（集电极调幅电路动画）,状态经历从欠压区、临界状态、最后到过压区的变化过程，导致集电极电流导通角,以及电流脉冲最大值,4.2.3, 基极调制特性：,（VBB变化对工作状态的影响动画）,图4.2.14 基极调制特性，图中过压和欠压位置颠倒了，课本正确,（基极调制特性动画）,D调制特性：,类似的。调制特性曲线如图4.2.14(b)所示，显然，在过压区无法完善调制，在欠压区可以实现调制。,（基极调幅电路动画）,(2) 若对非等幅信号进行功率放大, 应使功放工作在欠压状态, 但线性较差。若采用甲类或乙类工作, 则线性较好。,4.2.3,(1) 若对等幅信号进行功率放大, 应使功放工作在临界状态, 此时输出功率最大, 效率也接近最大。,根据以上对丙类谐振功放的性能分析, 可得以下几点结论:,动态线斜率, 对功放的各项性能指标关系很大, 在分析和设计功放时应重视负载特性。,的变化范围内工作在欠压状态；若调制信号加在集电极电压上, 功放应工作在过压状态，且应保持放大器必须在,的变化范围内工作在过压状态。,(3) 丙类谐振功放在进行功率放大的同时, 也可进行振幅调制。若调制信号加在基极偏压上, 功放应工作在欠压状态，且应保持放大器必须在,
