北邮信通院通信电子电路第2章高频放大电路.ppt

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1、第二章：高频放大电路,信息与通信工程学院,内容提要,内容提要,简单谐振回路的功能,高频电路中的元器件,小信号谐振放大电路的结构、原理及其用途,大信号谐振放大电路的结构、原理及其用途,倍频电路,宽带高频功率放大电路,高频电路中的无源元件(一),第一节：高频电路中的元器件,电阻的高频等效电路,：电阻,：分布电容,：引线电感,在高频情况下，电阻将可能呈现出电容或电感等电抗的性质；且频率越高，这一高频特性表现越明显,电阻的高频特性与制作电阻的材料、电阻的封装形式和尺寸大小有密切关系,高频电路中的无源元件(二),第一节：高频电路中的元器件,电容的高频等效电路,当工作频率很高时，感抗可能超过容抗，此时的电

2、容将等效为一个电感,在设计去耦滤波电路时，可将一个大容量的电容和一个小容量的电容并联在一起使用,高频电路中的无源元件(三),第一节：高频电路中的元器件,电感的高频等效电路,在中、短波频段，可以将实际电感视为理想电感和电阻串联,进入超短波频段后，应考虑电阻的趋肤效应和与电感相并联的等效电容,品质因数：电路中某一回路或支路中无功功率与有功功率之比,电感的品质因数：,高频电路中的有源器件(一),第一节：高频电路中的元器件,二极管,在高频电路中，二极管主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换电路中，工作在较低的电平,当二极管工作在高频时，其PN结电容不能忽略,利用二极管的电容效应，可以制成变容二极管

3、,PIN二极管：,结构特点,适用于几十兆Hz到几千兆赫频段,高频等效电阻受正向直流电流的控制,高频电路中的有源器件(二),第一节：高频电路中的元器件,高频晶体管主要有两大类型：,作为小信号放大的高频小功率管，主要要求是高增益和低噪声,对于高频功率放大管来说，除了增益以外，还要求在高频时能够有较大的输出功率,谐振回路的作用,第二节：谐振回路的基本特性,谐振回路的作用：,阻抗变换,滤除信号中的无用分量，保留信号中的有用分量，起滤波器的作用,例1：收音机中的滤波电路（模拟带通电路）,例2：信号与系统里，抽样信号恢复时的低通滤波器,在移相网络、相频变换网络中使用,选频网络的分类,选频网络,由LC组成的

4、谐振电路,单谐振回路,耦合谐振回路,各种滤波器,LC集中滤波器,石英晶体滤波器,陶瓷滤波器,声表面波滤波器,单谐振回路：单谐振回路是指由一个电感和一个电容组成的谐振回路。若可通过电感串、并联以及电容串、并联变换将电路转换为一个电感和一个电容的谐振回路，也算作单谐振回路,第二节：谐振回路的基本特性,LC简单并联谐振回路的基本特性(一),工程中一般满足,电路结构说明,第二节：谐振回路的基本特性,LC简单并联谐振回路的基本特性(二),空载回路电压：,：并联谐振回路的空载品质因数,第二节：谐振回路的基本特性,电路出现谐振，此时：,为并联谐振回路的谐振角频率,LC简单并联谐振回路的基本特性(三),电感和

5、电容上的电流均为信号源电流的 倍，但相位相反，故并联谐振也被称为电流谐振,第二节：谐振回路的基本特性,LC简单并联谐振回路的基本特性(四),LC并联回路的阻抗频率特性：,第二节：谐振回路的基本特性,所谓容性或感性特性是指相移特性,可用相移特性来实现移相网络,LC简单串联谐振回路的基本特性(一),谐振时：,串联谐振回路的固有谐振角频率：,电路结构说明,第二节：谐振回路的基本特性,LC简单串联谐振回路的基本特性(二),空载回路电流：,回路谐振时的感抗(或容抗)值与回路的损耗电阻之比即为回路的品质因数Q,第二节：谐振回路的基本特性,LC简单串联谐振回路的基本特性(三),实际回路中：,电感和电容上的电

6、压均为信号源电压的 倍，但相位相反，故串联谐振也被称为电压谐振,第二节：谐振回路的基本特性,LC简单串联谐振回路的基本特性(四),LC串联回路的阻抗频率特性,第二节：谐振回路的基本特性,串、并联谐振回路的特性对比,第二节：谐振回路的基本特性,关于谐振和Q值的进一步说明,谐振时，信号源和回路电抗元件不交换能量，而是电感与电容相互交换能量，即电容的无功功率等于电感的无功功率,以并联谐振电路为例：,第二节：谐振回路的基本特性,特性阻抗的定义,：特性阻抗,则串联谐振电路中：,并联谐振电路中：,故信号源内阻较高时，采用并联谐振回路较易获得高Q值；信号源内阻较低时则反之,第二节：谐振回路的基本特性,令,例

7、,第二节：谐振回路的基本特性,下图所示高Q电路中，电感的损耗电阻，试计算谐振回路总的品质因数 和回路两端电压,谐振电路的选频作用及高Q值的影响,当谐振频率固定时，Q值的变化有什么影响？,计算不同频率下的阻抗归一化表达式：,第二节：谐振回路的基本特性,实际谐振电路的品质因数,考虑信号源内阻与负载电阻的电路：,有载品质因数：,使用部分接入并联谐振回路的原因及原理,第二节：谐振回路的基本特性,自耦变压器耦合连接,当电路发生谐振时，若电路满足高Q值条件：,利用电源提供的功率不变的概念，可得：,设接入系数,第二节：谐振回路的基本特性,电容分压耦合连接,使用与自耦变压器耦合连接相同的方法，可得,此时接入系

8、数,其它变量的推广如下：,第二节：谐振回路的基本特性,例：部分接入的计算,求：,第二节：谐振回路的基本特性,例,第二节：谐振回路的基本特性,下图为一电容抽头式并联谐振回路，若线圈的损耗电阻 很小，试证明分别由bc、ac或ab端看去的谐振频率是相同的，且在谐振时有：,综述,第三节：小信号谐振放大电路,小信号谐振放大电路广泛应用于通信、广播、电视、雷达等接收系统中，主要起选频、放大作用,通常是指负载具有谐振特性(或选频特性)的放大电路。其作用是：从接收到的有用信号和大量干扰信号的混合产物中，选择出一个具有一定带宽的有用信号并且加以放大，同时有效地抑制其它的无用信号(称为干扰信号)，也就是说它既能选

9、频，又能放大,由于输入信号小，工作于甲类放大状态，可用微变等效电路法进行分析,小信号谐振放大电路的技术指标,理想谐振放大电路及实际谐振放大电路的幅频特性曲线,谐振增益,通频带,窄带谐振放大电路的两种定义,选择性,矩形系数,稳定性,噪声系数及其意义,第三节：小信号谐振放大电路,小信号谐振放大电路的组成方法,方法一：将单级谐振放大电路级联起来，构成多级放大电路，称作分散选频放大电路,方法二：用集成宽带放大电路和具有相应选频特性的窄带滤波器构成谐振放大电路，称作集中选频放大电路,第三节：小信号谐振放大电路,单调谐回路谐振放大电路(一),：一般失谐,注意：结电容的影响已被忽略,第三节：小信号谐振放大电

10、路,：回路谐振角频率,：回路有载品质因数,分析步骤：,画出放大电路的交流通路,将晶体管用其高频等效电路替代,利用高Q电路的简化计算方法进行电路的化简,计算回路的各种参数,单调谐回路谐振放大电路(二),第三节：小信号谐振放大电路,故当通过改变电阻来改变 值时，谐振增益与 成正比,在实际电路设计时，通常不需要对小信号谐振放大电路做详细的定量计算，其原因包括：,内反馈的影响,计算的繁琐性,分布参数的影响,LC谐振回路的选频特性(一),第三节：小信号谐振放大电路,在分析小信号谐振放大电路的选频特性时，通常认为其选频特性主要取决于LC谐振回路的选频特性,归一化后的幅频特性和相频特性：,LC谐振回路的选频

11、特性(二),第三节：小信号谐振放大电路,注意当频率偏离谐振频率时：,幅频特性的衰减速率及其与Q值的关系,相频特性的相移特性及其与Q值的关系,LC谐振回路的选频特性(三),第三节：小信号谐振放大电路,在截止频率附近，有：,可见增大回路的品质因数能够提高谐振增益，但与保持一定的通频带宽度相互矛盾,LC谐振回路的选频特性(四),第三节：小信号谐振放大电路,即单谐振回路的矩形系数D是一个定值，与回路参数无关,LC谐振回路的选频特性：例(一),第三节：小信号谐振放大电路,下图为某放大器输出回路的交流通路，设该电路为高 值回路，若信号的中心频率为，电容,试计算线圈的电感值,若线圈的无载品质因数为，试计算此

12、时的回路3dB带宽,若放大器所需的带宽为2MHz，则应在回路上并联多大的电阻才能满足这一要求？,LC谐振回路的选频特性：例(二),第三节：小信号谐振放大电路,下图为某放大器输出回路的交流通路，设该电路为高 值回路，若信号的中心频率为，电容,若线圈的无载品质因数为，试计算此时的回路3dB带宽,若放大器所需的带宽为2MHz，则应在回路上并联多大的电阻才能满足这一要求？,空载时回路的品质因数等于电感的无载品质因数，故：,LC谐振回路的选频特性：例(三),第三节：小信号谐振放大电路,下图为某放大器输出回路的交流通路，设该电路为高 值回路，若信号的中心频率为，电容,若放大器所需的带宽为2MHz，则应在回

13、路上并联多大的电阻才能满足这一要求？,回路的特性阻抗为：,空载时将串联损耗电阻等效为并联时的取值为：,LC谐振回路的选频特性：例(四),第三节：小信号谐振放大电路,下图为某放大器输出回路的交流通路，设该电路为高 值回路，若信号的中心频率为，电容,若放大器所需的带宽为2MHz，则应在回路上并联多大的电阻才能满足这一要求？,加入负载电阻 之后的有载品质因数为：,又由于,且 不变，故,多级谐振放大电路的放大性能和选频特性,设把各级完全相同的n级单调谐回路谐振放大电路级联起来，则：,：3dB带宽缩减系数,单调谐回路的矛盾：通频带和增益,第三节：小信号谐振放大电路,双参差调谐放大电路(一),若 与 取值

14、恰当，使其中一级放大电路幅频特性上升段与另一级放大电路幅频特性下降段相互补充，则合成曲线更接近矩形的平坦特性,结构：把 级放大电路中每两级作为一组。设共有 组()，每组中的两级放大电路均有相同的电路结构和性能，只是把其中一级调谐在 上，另一级调谐在 上,第三节：小信号谐振放大电路,双参差调谐放大电路(二),第三节：小信号谐振放大电路,三参差调谐放大电路,以三级放大电路为一组，选择各级合适的调谐频率和等效品质因数，就可得到更接近矩形的幅频特性曲线，使通频带更宽，其分析方法与双参差调谐放大电路相同,调整较为困难，一般用于通频带较宽的调谐放大电路中，如电视接收机的图像中频放大电路,第三节：小信号谐振

15、放大电路,双调谐回路谐振放大电路,第三节：小信号谐振放大电路,集中选频的小信号谐振放大电路概述,分散选频谐振放大电路的缺点：,集中选频的小信号谐振放大电路由宽带线性放大电路和集中选择性滤波器构成：,晶体管输入输出阻抗变化的影响,晶体管结电容的影响,安装调整麻烦，不适合大量生产和不易集成化,第三节：小信号谐振放大电路,陶瓷滤波器,由锆钛酸铅压电陶瓷材料(简称PZT)制成,压电效应的含义,等效电路图及各器件含义,三端陶瓷滤波器及其特点：,第三节：小信号谐振放大电路,声表面波滤波器(SAWF),特点：体积小、重量轻、工作频率高，尤其适合于高频、超高频工作。通频带宽，频响曲线一致性好，制造简单,声表面

16、波滤波器的结构及信号传递过程：,声表面波滤波器的中心频率与通频带等性能决定于压电晶体及在其表面形成的叉指换能器的指条数目、疏密和长度等结构参数,第三节：小信号谐振放大电路,集成宽带放大电路实例,第三节：小信号谐振放大电路,集成宽带放大电路大多数是由差分放大电路和能够展宽频带的组合电路构成的，例如共射-共基放大电路、共集-共基放大电路等,运算放大器AD818,集中选频谐振放大电路的构成方法,第三节：小信号谐振放大电路,关于选择性滤波器和宽带集成放大电路的位置考虑,关于电源的去耦滤波要求,为避免低频时产生自激，可在各功能模块之间使用电容进行耦合，降低低频增益，从而避免低频自激,不使用反馈类型的集成

17、宽带放大电路的原因,其它,第三节：小信号谐振放大电路,元器件的集成化趋势越来越明显,在某些电路中，对相频特性的要求也是重要指标之一,谐振放大电路的简单比较(一),单调谐放大电路,通频带较窄、选择性差，带宽和选择性矛盾突出。级数增加时总通频带变窄较块，而选择性提高又不明显。结构简单，调整方便，在要求不高的场合经常使用,双调谐放大电路,具有较好的选择性和较宽的通频带，但制作和调整比较复杂,双参差调谐放大电路,与双调谐放大电路性能大体相同。由单调谐放大电路参差而成，因而制作较简单，但级数多，要求调整精确,三参差调谐放大电路,仅在要求通频带较宽的情况下使用,第三节：小信号谐振放大电路,谐振放大电路的简

18、单比较(二),分散选频放大电路,分别由单谐振、双谐振或参差调谐放大电路级联后组成，其电路特点如上所示,集中选频放大电路,采用了集成电路和集中选择性滤波器，体积小、可靠性高、稳定性能好、耗电少，而且减少了选频器件和放大器件的相互影响。此外，调整简单，通频带和选择性容易控制以满足要求，有利于生产的程序化,第三节：小信号谐振放大电路,概述(一),高频功率放大电路和低频功率放大电路的共同点：,都要求效率高、输出功率大,但是，由于工作频率相差很大且相对频宽不同，因而负载网络和工作状态也不同,高频功率放大电路主要用于发射机的末级和中间级，可在信号获得足够的高频功率后送到天线上辐射出去；也用于电子仪器中做末

19、级功率放大电路,高转换效率的作用举例,使用谐振电路作为匹配网络,常用于放大窄带高频信号,第四节：谐振功率放大电路,概述(二),第四节：谐振功率放大电路,半导角,甲类,理想效率,开关状态,负载,电阻,应用,乙类,甲乙类,丙类,丁类,电阻,电阻,选频回路,选频回路,低频,低频，高频,低频,高频,高频,注意半导角的概念,概述(三),第四节：谐振功率放大电路,提高效率的原因：,器件损耗的功率等于其端电压与流过器件电流的乘积在一个周期内的平均值,在输出相同功率的条件下，通过减小器件每周期内的导通时间(即半导角)，从而减小了器件所消耗的功率,减小失真的方法：,乙类放大电路使用推挽放大，甲乙类还可以消除交越

20、失真,丙类放大电路通过使用谐振放大电路作为负载来消除失真,一般使用丙类功率放大电路来放大载波信号或已调波窄带信号,谐振功率放大电路的构成,选频,阻抗变换,第四节：谐振功率放大电路,偏置电路及工作点的说明,谐振回路的作用：,丙类谐振功率放大电路的电压电流波形,第四节：谐振功率放大电路,输出功率及效率,集电极输出基波功率：,集电极电源提供的直流功率：,的含义,的含义,集电极耗散功率：,集电极效率：,第四节：谐振功率放大电路,折线法简介,使用折线分析法的原因及其含义,第四节：谐振功率放大电路,集电极余弦电流脉冲 的分析(一),对 做傅立叶展开可得直流分量、基波及各高次谐波的分解系数：,第四节：谐振功

21、率放大电路,集电极余弦电流脉冲 的分析(二),谐波次数越高，振幅越小,对应某次谐波，有一相对应的角 使 为最大,对应某次谐波，有一相对应的角 使 为零,随 变化的曲线及其含义,相位关系,关于输出功率与效率之间矛盾的讨论,基波的电压增益和输入电阻？,第四节：谐振功率放大电路,调谐功放的动态分析(一),交流负载线的确定过程,负载电阻对电路参数的影响,第四节：谐振功率放大电路,调谐功放的动态分析(二),丙类放大电路的动态负载电阻：,即丙类谐振放大电路的动态负载电阻不但与回路的谐振电阻有关，还与半导角有关,第四节：谐振功率放大电路,谐振电阻 对集电极电流 的影响,第四节：谐振功率放大电路,负载特性曲线

22、,第四节：谐振功率放大电路,谐振放大电路在三种工作状态下的特性,临界状态下：,第四节：谐振功率放大电路,三种工作状态的优缺点,欠压状态,可视为恒流源。但输出功率与效率都较低，且集电极耗散功率大，输出电压不够稳定，因此较少使用。晶体管基极调幅常采用这种状态,过压状态,强过压时效率较高，但输出电压的非线性失真不可忽略，一般不使用这种状态。常常令功放电路的激励级工作在弱过压状态，此时可将放大电路视为恒压源,临界状态,输出功率最大，效率较高，是最佳工作状态。调谐功率放大电路的输出级及发射机末级大多工作在临界状态,第四节：谐振功率放大电路,高频功率放大电路的调制特性,第四节：谐振功率放大电路,基极调制特

23、性,通过改变基极偏置电压进行调制,基极调幅电路应工作在欠压区,集电极调制特性,通过改变集电极偏置电压进行调制,集电极调幅电路应工作在过压区,集电极直流馈电电路(一),直流馈电电路的作用、基本要求、组成部分及分类,对高频扼流圈 的要求：对信号频率的感抗很大，接近开路,对电源滤波电容 的要求：容抗很小，接近短路,目的：为了避免信号电流通过直流电源的耦合造成电路工作不稳定,电路结构说明,第四节：谐振功率放大电路,集电极直流馈电电路(二),对高频扼流圈 的要求：对信号频率的感抗很大，接近开路,串、并馈方式的优缺点请自行阅读课本,对隔直电容、电源滤波电容 的要求：容抗很小，接近短路,确定扼流圈和电容的数

24、值的原则：高频扼流圈应对高频信号具有“扼制”作用，旁路电容对高频具有“短路”作用,电路结构说明,第四节：谐振功率放大电路,基极直流馈电电路,关于自给偏压的说明：,随输入信号电压振幅而变化,只能得到负偏压，从而不能应用于甲类、甲乙类、乙类电路中,第四节：谐振功率放大电路,输出匹配网络的作用(一),第四节：谐振功率放大电路,高效率地传送能量,要求回路效率接近于1,插损：,滤除高次谐波分量,滤波度：,小信号谐振电路与丙类谐振功放对滤波度要求的区别,关于滤波度与回路效率的矛盾,输出匹配网络的作用(二),第四节：谐振功率放大电路,阻抗变换,谐振功率放大电路的集电极必须接有匹配负载从而能够高效率地输出最大

25、功率,与线性网络中阻抗匹配概念的区别：,线性网络中的阻抗匹配为共轭匹配,丙类谐振放大电路中的阻抗匹配是满足负载电抗和信号源输出电抗大小相等、符号相反，以保证放大器输出端总阻抗为纯电阻的匹配,串并联阻抗的相互转换,串、并联电路结构互换前后，电路的品质因数和元件的电抗性质保持一致,可与并联谐振回路中的变换关系做对照,第四节：谐振功率放大电路,应注意Q的取值不同,L型匹配网络的阻抗变换特性(一),阻抗转换思路简介,第四节：谐振功率放大电路,L型匹配网络的阻抗变换特性(二),注意本匹配网络只能将低阻抗变换为高阻抗,第四节：谐振功率放大电路,电路结构说明,型匹配网络的阻抗变换特性(一),匹配网络结构简介

26、,阻抗转换思路简介,可由 确定,第四节：谐振功率放大电路,型匹配网络的阻抗变换特性(二),考虑到功放管输出电容 后的分析,第四节：谐振功率放大电路,T型网络的计算公式,分析方法与前几个网络的相同,第四节：谐振功率放大电路,谐振功率放大电路举例,基极采用自给偏置电路,放大电路的输入端采用T型匹配,集电极采用串馈电路及 型匹配网络,第四节：谐振功率放大电路,谐振功率放大电路的注意事项,谐振功率放大电路的调谐和调配,在按照设计电路安装之后还要经过调谐使负载回路达到谐振；同时对匹配网络进行调配，使回路谐振阻抗等于功放所需的最佳负载阻抗,此时需要深入了解其工作特性得到理论上的指导，更需要有丰富的经验,高

27、频和大注入效应的影响,这些因素会导致放大电路的功率增益、最大输出功率和效率的急剧下降,第四节：谐振功率放大电路,概述(一),第五节：倍频电路,倍频电路的功能：使输出信号频率等于输入信号频率的整数倍，可用在发射机或其它电子设备的中间级,采用倍频电路的目的：,降低发射机的主控振荡频率,输入与输出信号频率不同，可削弱前后级寄生耦合，提高发射机的稳定性,在调频和调相系统中，使用倍频电路可以加大信号的频偏或相偏，增大调制深度,在频率合成器中，可以用来产生等于主频各次谐波的频率源,概述(二),又称为丙类倍频电路，适用于工作频率几十兆赫的电路,利用晶体管的非线性电阻效应，把正弦波变为正弦脉冲，再用选频回路将

28、其某次谐波选出，完成倍频作用,利用PN结电容的非线性变化，得到输入信号的谐波,参量倍频电路，适用于工作频率高于100MHz的情况,均需利用非线性器件对输入信号进行非线性变换，再用谐振回路滤波，从中取出所需的输出信号,第五节：倍频电路,倍频电路及其工作原理,集电极负载调谐在输入信号频率的n次谐波上,导通角的大小根据倍频电路的倍频次数n来决定,一般工作在欠压和临界状态，很少工作在过压状态,第五节：倍频电路,输出功率及效率的分析,当n增大时对相邻频差、输出功率和效率的考虑,倍频电路的级联运用,第五节：倍频电路,宽带高频功率放大电路简介,第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,丙类谐振功率放大电路

29、以谐振回路作为负载，仅适用于固定频率或频率变化很小的高频设备,宽带高频功率放大电路以非调谐宽带网络作为输出匹配网络，可以在很宽的范围内改变工作频率(最高能够同时覆盖几个倍频程的频带宽度)，而不需要重新调谐,该类型电路只能工作在甲类或甲乙类,该类型电路的效率较低、输出功率较小，因此在大功率输出时需要采用功率合成技术,传输线简介(一),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,加电后，导线间会产生电场而储存电能，导线周围会产生磁场而储存磁能,导线上的串联电阻会消耗能量；导线间的漏电等效为并联电导,分布参数电路,左图中的传输线为无损耗的,传输线简介(二),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术

30、,单位线长的分布电感,单位线长的分布电容,理想无损耗传输线的特性阻抗为：,在无损传输线上传输的电压波和电流波只有相位的变化，而振幅保持不变,传输线特性阻抗的大小取决于传输线的结构尺寸和线间填充介质的特性，与线长无关,传输线的阻抗匹配,第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,无损耗且终端匹配的传输线具有无限宽的工作频带,失配后传输线的上限频率有限，下限频率为零,在工程上，当 时，可近似认为传输线上各个位置上的电压均相等且通过传输线各个位置上的电流也都相等,特殊情况下的传输线,第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,当 或传输线长取不同值时，从源端向负载端看过去的特性会有所变化,可作为阻抗

31、变换器而使用,若输出端开路或短路,传输线变压器的结构,第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,与普通变压器相比较，具有极宽的工作频带,传输线变压器的结构及特点：,将传输线绕在磁环上而构成,磁环具有高磁导率,传输线可以采用同轴电缆，也可以采用双绞线或带状线,线圈I的两个端子为1和2，线圈II的两个端子为3和4,1和3为同名端,传输线变压器的传递能量的方式,第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,普通变压器依靠两个线圈之间的磁耦合实现，线圈之间的漏电感和匝间分布电容会限制其上限工作频率,传输线变压器中分布参数是电磁波赖以传输的重要因素；且由于电磁波主要是在导线间的介质中传播，从而磁芯的铁损

32、耗对信号传输的影响也就大为减少,因此，传输线变压器的最高工作频率得到了很大的提高，从而可以实现宽带传输的目的,传输线变压器中磁环的作用,第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,低频时，分布电容和电感中的储能作用很差,在加上磁环后可以作为变压器模式而工作,高频时，变压器两线圈之间的漏电感影响将会增大,使用传输线工作模式来分析，仍然可以完成所需功能,故传输线变压器在高频段和低频段时传输能量的方式不同,传输线变压器中的励磁电流,第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,由于端电压 也加在1-2端上，故会在该1-2端电感上产生励磁电流，即相当于信号源提供的电流变为,在上限频率附近一次绕组电感呈现

33、的感抗极大，可以忽略,随着频率的降低，一次绕组电感呈现的感抗变小，增加，使 在 上的压降增大，导致 上输出的电压减小,故传输线变压器的下限工作频率受到一次绕组电感的限制。为降低其下限工作频率，可采用具有高磁导率的高频磁环,几种常用的传输线变压器(一),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,实现1:1平衡与不平衡转换的传输线变压器,平衡与不平衡的含义,两种转换的示意图,若某一信号源(负载)两端与地之间的电压大小相等、极性相反，就被称为平衡信号源(负载),传输线也有类似定义,可根据信号源、负载是否为平衡而选择传输线是否为平衡,几种常用的传输线变压器(二),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合

34、成技术,阻抗变换器,4:1传输线变压器的工作原理,要求传输线的特性阻抗为：,1:4传输线变压器的工作原理,要求传输线的特性阻抗为：,传输线变压器(例),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,试求以下各图的阻抗变换关系 以及相应的传输线特性阻抗 表达式,传输线变压器(例：续),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,故有：,每个传输线变压器的特性阻抗均为：,传输线变压器(例：续),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,故有：,Tr1的特性阻抗为：,Tr2的特性阻抗为：,宽带功率放大电路实例,第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,两放大管均工作于甲类,Tr1、Tr2、Tr3实

35、现级间耦合,各级的电压负反馈支路可以降低每级的输出阻抗，改善频响以及大信号放大时的线性,集电极供电电路说明,功率的合成与分配(一),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,所谓功率合成是指利用多个功率放大电路同时对输入信号进行放大，然后采用合成技术将各个输出功率相加，得到一个总的输出功率,所谓功率分配是指将某一高频信号的功率均匀地、互不影响地同时分配各几个独立的负载，使每一个负载都获得功率相等、相位相同(或相反)的分信号,并联电路或推挽电路的缺陷：各管的工作状态相互牵制,功率合成和功率分配网络具有良好的隔离作用和宽带特性,功率的合成与分配(二),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,

36、常用的功率合成器以传输线变压器为基础构成,功率合成电路(一),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,电路结构说明,若在A端和B端分别接入需要合成的两个功率放大器，则在C端(或D端)就能获得两者合成的功率,同相功率合成,功率合成电路(二),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,反相功率合成,功率合成电路(三),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,混合网络的隔离作用,此时任一功率放大器的工作状态变化不会影响其它功率放大器的工作状态，即A端与B端互为隔离端,混合网络的隔离条件,需要注意的是在一管开路故障情况下，传输线变压器将不能以传输线模式工作,通常取：,同相功率分配电路(一),

37、第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,电路结构说明,即D端没有获得功率，而A端和B端获得同相等值功率,同相功率分配电路(二),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,当 时，功率分配器的两个输出端也是相互隔离的,的作用是使网络在平衡受到破坏时，保证没有改变的一端负载上所获得的功率不受影响，另一端由于负载变化而产生的功率减小量转移到 上,反相功率分配电路(一),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,电路结构说明,即C端没有获得功率，而A端和B端获得反相等值功率,功率分配电路中，当 时，功率放大器的输出功率就不能均等地分配到 和 上,反相功率分配电路(二),第六节：宽带高频功率放大

38、电路和功率合成技术,当功率分配器的两个负载之一损坏时，并不能像功率合成器那样保持信号源的负载电阻不变；但由于传输线变压器的接入，电路所受影响比普通推挽电路或并联电路要小,魔T混合网络,第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,连接弧线表示功率流向,弧线旁的角度表示弧线连接的两端口的相位差,图形的识别方法：,连接示例：,作为同相功率合成电路时，若两功率自A、B端输入，则C端必然是合成端，而D端必然是平衡端,作为功率分配电路时，如C端输入功率，则A、B端是同相输出端，D端是隔离端；若D端输入功率，则A、B端是反相输出端，C端是隔离端,功率合成与分配电路举例(一),第六节：宽带高频功率放大电路和功

39、率合成技术,电视公用天线原理方框图,功率合成与分配电路举例(二),第六节：宽带高频功率放大电路和功率合成技术,宽带功率合成电路,丁类功率放大电路简介(一),丙类功放的缺点,可通过减小半导角来提高效率，但会降低输出功率,为提高输出功率，则需加大激励电压，但可能造成击穿,丁类功放的优势,丁类功放电路通常工作于开关状态：当管子导通时进入饱和状态，从而管压降非常小；当管子截止时，管压降为最大,第四节：谐振功率放大电路,采用这种方式可大大减小集电极功耗，从而提高功放电路的效率，理想时可达100%,由于管子工作在开关状态而产生的失真，可采用接入谐振回路的方法减小,丁类功率放大电路简介(二),第四节：谐振功

40、率放大电路,晶体管丁类放大电路由两个晶体管组成，它们轮流导电来完成功率放大任务,控制晶体管工作于开关状态的激励电压波形可能是正弦波，也可以是方波。其幅度应足够大，从而能使管子导通时进入饱和状态,晶体管丁类放大器可以分为电流开关型和电压开关型两种电路,丁类功率放大电路简介(三),第四节：谐振功率放大电路,丁类功放的优点,效率高，典型值可超过90%,由于为两管工作，输出中最低谐波是三次的，故谐波输出较小,丁类功放的缺点,在开关转换瞬间，器件功耗将随着开关频率的上升而加大，因此频率上限受到限制,在开关转换瞬间，晶体管可能同时导电或同时断开，就可能由于二次击穿作用使晶体管损坏,小结,小结,LC谐振回路,作用,串并联谐振电路及其对偶关系,阻抗、特性阻抗、谐振频率、带宽等参数,高频小信号谐振放大电路,分散选频：单级、多级、参差,集中选频：宽带放大、集中选频滤波器,高频谐振功率放大电路,丙类工作,基本结构,半导角,性能参数,折线分析法,负载的影响,供电电路及阻抗匹配网络,