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1、2.1 概述,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.3 高频功率放大器的动态分析,2.4 高频功率放大器的实用电路,第2章 高频调谐功率放大器,2.1 概述,在高频范围内，为了获得足够的高频输出功率，必须采用高频功率放大器，这是发送设备的重要组成部分。,1.低频功放与高频功放的异同点,（1）共同点,输出功率大,效率高,（2）区别,低频功放,高频功放,工作频率低（20020000Hz）相对频带宽度很宽采用电阻或变压器作负载一般工作在甲、乙、甲乙类,工作频率高相对频带宽度窄采用选频网络作负载工作在丙类状态不能用线性模型来分析，一般采用图解法或折线法分析,高频调谐功率放大器,2.功率放大器工作状态的
2、分类,2.1 概述,（按电流导通角分类）,A类（甲类）：导通角，晶体管始终工作在线性放大区；,AB类（甲乙类）：导通角，Q点设在放大区内但接近截止区；,Q点设在放大区中部,B类（乙类）：导通角，Q点设在截止区边缘；,C类（丙类）：导通角，Q点设在截止区内；,D类（丁类）、E类（戊类）工作于开关状态。,3.晶体管的静态特性曲线,（1）输入特性曲线,（2）转移特性曲线,（3）输出特性曲线,常用,A类：，Q点位于放大区,C类：，,一族曲线,横轴为,横轴为,B类：，,2.2 高频功率放大器的工作原理,2.2.1 工作原理分析,1.电路结构,从电路结构上看，它由四部分组成：,（3）晶体管是高频大功率晶体
3、管，能承受高电压、大电流，而且，一般发射结反偏。,（1）直流偏置电路，其中基极偏置电路：为晶体管发射结提供负偏压，使放大器工作于C类状态。,（2）输入回路：提供所需的信号电压。,（4）输出回路：由LC谐振回路组成，具有选频和阻抗匹配的作用。,2.工作原理,则加到晶体管基极、发射极之间的有效电压为,+uBE _,设输入的交流信号为,由晶体管的转移特性曲线有：,ub,时，截止且,（1）集电极电流,时，导通且有,有,仿真,2.工作原理,（1）集电极电流,当 时，有,ub,当 时，有,即,代入上式有,尖顶余弦脉冲,（1）集电极电流,周期性的尖顶余弦脉冲,对集电极电流 进行傅立叶级数展开有：,其中各系数
4、分别为：,尖顶余弦脉冲的分解系数,ic,（2）集电极输出电压,设高频功放输出端的LC谐振回路谐振于输入信号频率即基波频率，谐振电阻为，则此回路对 中基波电流呈纯电阻，而对其他谐波失谐阻抗很小，因此回路选出基波电流，滤除其余各次谐波。,故集电极输出电压为,ic,iC频谱,故LC回路两端的电压为,仿真,（3）电压、电流波形图,2.2.2 高频功放的功率和效率,（1）集电极直流电源 提供的直流功率,（2）集电极输出回路得到的高频交流功率,（3）集电极功耗,（4）集电极回路的能量转换效率,集电极电压利用系数,波形系数,查图2.5,重点,讨论：,提高功率效率的两个措施：和,提高 的措施：,矛盾,兼顾两者
5、，最佳导通角,2.2.3 D类和E类功率放大器简介,1.D类功率放大器,D类功放有电压开关型和电流开关型两种基本电路，电压开关型D类功放是已推广应用的电路。,ui,ub1,ub2,uL,uA,ub1和ub2是由ui通过变压器T1产生的两个极性相反的输入激励电压。,ui正半周：VT1管饱和导通，VT2管截止，电源EC对电容C充电，电容上的电压很快充至（EC-UCES1）值，A点对地的电压uA=（EC-UCES1）。,ui负半周：VT1管截止，VT2管饱和导通。VT2管的直流电源由电容C上充的电荷供给，uA=UCES20。,D类功的晶体管工作于开关状态：导通时，管子进入饱和区，其内阻接近于0；截止
6、时，电流为零，内阻接近于无穷大。,（1）D类功放的原理分析,因此uA近似为矩形波电压，幅值为（EC-2UCES）。若L、C和RL串联谐振回路调谐在输入信号的角频率上，且回路的Q值足够高，则通过回路的电流ic1或ic2是角频率为的余弦波，RL上可得相对输入信号不失真的输出功率。,尽管每管饱和导通时的电流很大，但相应的管压降很小，这样，每管的管耗就很小，放大器的效率也就很高。,（2）输出功率及效率的计算,uA为矩形方波，傅里叶级数展开后可求得其基波分量的振幅为：,VT1管电流ic1(或VT2管电流ic2)的直流电流为：,uA的基波分量为相应电流为,放大器的输出功率为：,电源供给的直流功率：,即,故
7、效率为：,实际晶体管的饱和压降不可能为零，又考虑到管子结电容、电路分布电容的影响（使管压降波形uA有一定上升沿和下降沿），从而使D类功放的效率小于100，典型值大于90。,2.E类功放,D类功放:由两个晶体管组成；E类功放：由单个晶体管组成。,E类功放中的晶体管工作于开关状态，而且当开关导通（或断开）的瞬间，只有当器件的电压（或电流）降为零后，才能导通（或截止）。这就避免了在开关转换瞬间内的器件功耗，从而克服了D类功放的缺点。,2.2.4 丙类倍频器,定义：倍频器指输出信号频率是输入信号频率的整数倍。,在无线电发射机中常采用倍频器，其目的是降低振荡器频率，提高振荡器的稳定度。,常用的倍频器：,
8、丙类倍频器：利用丙类放大器脉冲电流的谐波获得倍频。,参量倍频器：利用结电容电压变化的非线性来获得倍频。,2.2.4 丙类倍频器,1.电路结构,已知丙类功放集电极电流 为尖顶余弦脉冲，且,+uce-,-uc2+,-Ec+,晶体管倍频器与高频功放的电路基本相同。唯一不同之处是其集电极回路对输入信号的某次谐波频率调谐。,若集电极回路调谐于n次谐波，则回路对基波和其他谐波阻抗很小，而对n次谐波阻抗达到最大值，且呈电阻性。因此回路输出电压是n次谐波，故起到了倍频作用。,已知丙类功放集电极电流 为尖顶余弦脉冲，且,2.说明：（1）丙类倍频器一般只限于二、三倍频的应用。（n损耗）,（2）在作倍频器应用时，为了使输出最大，一般选使 最大的导通角，其值为,记住,仿真,已知丙类功放集电极电流 为尖顶余弦脉冲，且,3.功率和效率,（1）集电极直流电源 提供的直流功率,（2）集电极输出回路得到的高频交流功率,（3）集电极功耗,（4）集电极回路的能量转换效率,【说明】,丙类倍频器不适合对调幅信号进行倍频，可以对窄带FM、PM信号进行倍频。,倍频次数高时，采用变容二极管、阶跃二极管构成的参量倍频器，其倍频次数达几十倍以上。锁相环可以做成几百倍的倍频器。,
