高考理科綜合試題上海卷ppt課件

1、單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器第第 1 章功率電子線路章功率電子線路第第 2 2 章諧振功率放大器章諧振功率放大器單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器第第 1 章功率電子線路章功率電子線路1.1功率電子線路概述功率電子線路概述1.2功率放大器的電路組成和任務(wù)特性功率放大器的電路組成和任務(wù)特性單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器第第 1 1 章章 功率電子線路功率電子線路1.1功率電子線路概述功率電子線路概述1.1.1功率放大器功率放大器1.1.2電源變換電路電源變換電路單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器1.1功率電子線路概述功率電子線路概述 作用：高效地實(shí)現(xiàn)能量

2、變換和控制。作用：高效地實(shí)現(xiàn)能量變換和控制。 種類：種類： (1)(1)功率放大電路功率放大電路特點(diǎn)：放大特點(diǎn)：放大用途：通訊、音像等電子設(shè)備。用途：通訊、音像等電子設(shè)備。 (2)電源變換電路電源變換電路特點(diǎn)：能量變換特點(diǎn)：能量變換用途：電源設(shè)備、電子系統(tǒng)、工業(yè)控制等。用途：電源設(shè)備、電子系統(tǒng)、工業(yè)控制等。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器1.1.1功率放大器功率放大器特點(diǎn)：任務(wù)在大信號(hào)形狀。特點(diǎn)：任務(wù)在大信號(hào)形狀。一、功率放大器的性能要求一、功率放大器的性能要求 平安。輸出功率大，管子在極限條件下運(yùn)用。平安。輸出功率大，管子在極限條件下運(yùn)用。 高效率。高效率。 C 集電極效率集電極效

3、率(Collector Efficiency) C Co oo oD Do oC CPPPPP Po 輸出信號(hào)功率輸出信號(hào)功率 ；PD 電源提供的功率；電源提供的功率； PC 管耗管耗 (Power Dissipation)/集電極耗散功率；集電極耗散功率； Po 一定，一定，C 越高，越高，PD 越小越小 PC 小，小， 既可選既可選 PCM 小的管子，以降低費(fèi)用，也節(jié)省能源。小的管子，以降低費(fèi)用，也節(jié)省能源。 失真小。失真小。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器雖然功率增益也是重要的性能目的，但平安、高效和雖然功率增益也是重要的性能目的，但平安、高效和小失真更重要，前者可以經(jīng)過(guò)添加前

4、置級(jí)禰補(bǔ)。小失真更重要，前者可以經(jīng)過(guò)添加前置級(jí)禰補(bǔ)。 二、功率管的運(yùn)用特點(diǎn)二、功率管的運(yùn)用特點(diǎn)1功率管的運(yùn)用形狀功率管的運(yùn)用形狀根據(jù)功率管在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間的不同，功率管運(yùn)用形狀可分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等多種。 甲類：功率管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通甲類：功率管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通 ，c = c = 。 乙類：功率管僅在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，乙類：功率管僅在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，c = c = /2 /2。 甲乙類：管子在大于半個(gè)周期小于一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，甲乙類：管子在大于半個(gè)周期小于一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通， /2 c 。 丙類：功率管在小于半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，丙類：功率管在小于半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，c c /2/2。 功率管

5、運(yùn)用形狀通?？窟x擇靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。功率管運(yùn)用形狀通?？窟x擇靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器根據(jù)以下曲線說(shuō)出功率管的運(yùn)用形狀：根據(jù)以下曲線說(shuō)出功率管的運(yùn)用形狀：圖圖 111各種運(yùn)用形狀下的輸出電流波形各種運(yùn)用形狀下的輸出電流波形2不同運(yùn)用形狀下的不同運(yùn)用形狀下的 C管子的運(yùn)用形狀不同，相應(yīng)的管子的運(yùn)用形狀不同，相應(yīng)的 Cmax 也不同。也不同。 CooCPPP 減小減小 PC 可提高可提高 C。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器假設(shè)集電極瞬時(shí)電流和電壓分別為假設(shè)集電極瞬時(shí)電流和電壓分別為 iC 和和 vCE，那么，那么 PC 為為 20CECCd21tvi

6、P 討論：假設(shè)減少討論：假設(shè)減少 PC，那么要減少，那么要減少 iC vCE 方法 1：由甲類 甲乙類 乙類 丙類，即減小管子在信號(hào)周期內(nèi)的導(dǎo)通(增大 iC = 0)的時(shí)間。 方法方法 2：管子運(yùn)用于開(kāi)關(guān)形狀：管子運(yùn)用于開(kāi)關(guān)形狀(又稱丁類又稱丁類)，即一周期內(nèi)，即一周期內(nèi)半飽和半截止。半飽和半截止。飽和時(shí)，飽和時(shí)，vCE VCE (sat) 很小很小 PC 很??；很??；截止時(shí)，截止時(shí)，iC 很小，很小，iC vCE 也很小也很小 PC 很小。很小。 總之：為提高 C，管運(yùn)用形狀可取乙類、丙類或丁類。但集電極電流波形失真嚴(yán)重，電路需采取特定措施(見(jiàn) 1.2 節(jié))。單元四單元四 高頻功率放大器高頻

7、功率放大器1.1.2電源變換電路電源變換電路按變換方式不同：按變換方式不同： (1)整流器(Rectifier)：交流電-直流電。運(yùn)用：電子設(shè)備供電。 (2)直流-直流變換器(DC-DC Converter)：直流電-直流電。運(yùn)用：開(kāi)關(guān)電源。 (3)逆變器(Inverter)：直流電-交流電。運(yùn)用：不延續(xù)電源、變頻電源。 (4) 交流-交流變換器(AC-AC Converter)：交流電-交流電。運(yùn)用：變壓等。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器第第 2 2 章諧振功率放大器章諧振功率放大器2.1諧振功率放大器的任務(wù)原理諧振功率放大器的任務(wù)原理2.2諧振功率放大器的性能特點(diǎn)諧振功率放大

8、器的性能特點(diǎn)2.3諧振功率放大器電路諧振功率放大器電路2.4高頻功率放大器高頻功率放大器單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器概述概述1 1、運(yùn)用高頻功率放大器的目的、運(yùn)用高頻功率放大器的目的 放大高頻大信號(hào)使發(fā)射機(jī)末級(jí)獲得足夠大的發(fā)射功率。放大高頻大信號(hào)使發(fā)射機(jī)末級(jí)獲得足夠大的發(fā)射功率。2 2、高頻功率信號(hào)放大器運(yùn)用中需求處理的兩個(gè)、高頻功率信號(hào)放大器運(yùn)用中需求處理的兩個(gè) 問(wèn)題問(wèn)題高效率輸出高效率輸出高功率輸出高功率輸出 高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點(diǎn)高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點(diǎn)都是輸出功率大和效率高。都是輸出功率大和效率高。聯(lián)想對(duì)比：聯(lián)想對(duì)比：?jiǎn)卧膯卧?高頻功

9、率放大器高頻功率放大器3 3、諧振功率放大器與小信號(hào)諧振放大器的異同之處、諧振功率放大器與小信號(hào)諧振放大器的異同之處一樣之處：它們放大的信號(hào)均為高頻信號(hào)，而且放大器的一樣之處：它們放大的信號(hào)均為高頻信號(hào)，而且放大器的負(fù)負(fù) 載均為諧振回路。載均為諧振回路。不同之處：為鼓勵(lì)信號(hào)幅度大小不同；放大器任務(wù)點(diǎn)不同；不同之處：為鼓勵(lì)信號(hào)幅度大小不同；放大器任務(wù)點(diǎn)不同； 晶體管動(dòng)態(tài)范圍不同。晶體管動(dòng)態(tài)范圍不同。icebtooictVBZ諧振功率放大器諧振功率放大器波形圖波形圖小信號(hào)諧振放大器小信號(hào)諧振放大器波形圖波形圖icQebtooict單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器icQebtooict小信

10、號(hào)諧振放大器小信號(hào)諧振放大器波形圖波形圖 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器icebtooictVBZ諧振功率放大器諧振功率放大器波形圖波形圖單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器4 4、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同共同之處共同之處:都要求輸出功率大和效率高。都要求輸出功率大和效率高。 功率放大器本質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，把電源供應(yīng)的功率放大器本質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，把電源供應(yīng)的直流能量轉(zhuǎn)化為交流能量，能量轉(zhuǎn)換的才干即為功率放大直流能量轉(zhuǎn)化為交流能量，能量轉(zhuǎn)換的才干即為功率放大器的效率。器的效率。 諧振功率放大器通常用來(lái)放大窄帶高頻信

11、號(hào)諧振功率放大器通常用來(lái)放大窄帶高頻信號(hào)( (信號(hào)的通信號(hào)的通帶寬度只需其中心頻率的帶寬度只需其中心頻率的1%1%或更小或更小) )，其任務(wù)形狀通常選為，其任務(wù)形狀通常選為丙類任務(wù)形狀丙類任務(wù)形狀( (c c9090) )，為了不失真的放大信號(hào)，它的，為了不失真的放大信號(hào)，它的負(fù)載必需是諧振回路。負(fù)載必需是諧振回路。 非諧振放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放非諧振放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。低頻功率放大器的負(fù)載為無(wú)調(diào)諧負(fù)載，任務(wù)在甲類或大器。低頻功率放大器的負(fù)載為無(wú)調(diào)諧負(fù)載，任務(wù)在甲類或乙類任務(wù)形狀；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負(fù)載。乙類任務(wù)形狀；寬帶高頻功率放

12、大器以寬帶傳輸線為負(fù)載。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器任務(wù)形狀任務(wù)形狀 功率放大器普通分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等任功率放大器普通分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等任務(wù)方式，為了進(jìn)一步提高任務(wù)效率還提出了丁類與戊類放務(wù)方式，為了進(jìn)一步提高任務(wù)效率還提出了丁類與戊類放大器。大器。表 2-1 不同工作狀態(tài)時(shí)放大器的特點(diǎn)工作狀態(tài)半導(dǎo)通角理想效率負(fù) 載應(yīng) 用甲類c=18050%電阻低頻乙類c=9078.5%推挽，回路低頻，高頻甲乙類90c18050%78.5%推挽低頻丙類c9078.5%選頻回路高頻丁類開(kāi)關(guān)狀態(tài)90%100%選頻回路高頻諧振功率放大器通常任務(wù)于丙類任務(wù)形狀，屬于非線性電路諧振

13、功率放大器通常任務(wù)于丙類任務(wù)形狀，屬于非線性電路功率放大器的主要技術(shù)目的是輸出功率與效率功率放大器的主要技術(shù)目的是輸出功率與效率單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器第第 2 2 章章 諧振功率放大器諧振功率放大器諧振功放：一種用諧振系統(tǒng)作為匹配網(wǎng)絡(luò)的功率放大諧振功放：一種用諧振系統(tǒng)作為匹配網(wǎng)絡(luò)的功率放大器。器。 圖圖 2-2-1(a)諧振功率放大器諧振功率放大器原理電路原理電路 特點(diǎn)：負(fù)載匹配網(wǎng)絡(luò)為諧振系統(tǒng)特點(diǎn)：負(fù)載匹配網(wǎng)絡(luò)為諧振系統(tǒng)運(yùn)用形狀：丙類運(yùn)用形狀：丙類( (或丁類、乙類或丁類、乙類) )用途：對(duì)載波或已調(diào)波進(jìn)展功率放大用途：對(duì)載波或已調(diào)波進(jìn)展功率放大 種類：丙類諧振功放種類：丙

14、類諧振功放 丁類、戊類諧振功放丁類、戊類諧振功放 倍頻器倍頻器 本章內(nèi)容：任務(wù)原理、性能分析、本章內(nèi)容：任務(wù)原理、性能分析、電路。電路。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器第第 2 2 章諧振功率放大器章諧振功率放大器2.1諧振功率放大器的任務(wù)原理諧振功率放大器的任務(wù)原理2.1.1丙類諧振功率放大器丙類諧振功率放大器2.1.2丁類和戊類諧振功率放大器丁類和戊類諧振功率放大器2.1.3倍頻器倍頻器單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2.1.1丙類諧振功率放大器丙類諧振功率放大器1電路組成電路組成 圖圖 211諧振功率放大器原理電路諧振功率放大器原理電路ZL 外接負(fù)載，呈外接負(fù)載，呈

15、阻抗性，用阻抗性，用 CL 與與 RL 串聯(lián)等串聯(lián)等效電路表示。效電路表示。Lr 和和 Cr 匹配匹配網(wǎng)絡(luò)，與網(wǎng)絡(luò)，與 ZL 組成并聯(lián)諧組成并聯(lián)諧振回路。調(diào)理振回路。調(diào)理 Cr 使回路使回路諧振在輸入信號(hào)頻率。諧振在輸入信號(hào)頻率。 VBB 基極偏置電壓，使功率管基極偏置電壓，使功率管 Q 點(diǎn)設(shè)在截止區(qū)，點(diǎn)設(shè)在截止區(qū)，以實(shí)現(xiàn)丙類任務(wù)。以實(shí)現(xiàn)丙類任務(wù)。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2集電極電流集電極電流 iC 圖圖 212輸入輸入vb(t) = Vbmcos st 據(jù)據(jù)vBE = VBB + vb(t) = VBB + vbmcos st由靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性由靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性(iC-vBE)，得

16、集電極，得集電極電流電流 iC 波形：脈寬小于半個(gè)周期的波形：脈寬小于半個(gè)周期的脈沖序列。傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)脈沖序列。傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi) tItIIisc2msc1m0CCcos2cos 為平均分量、基波分量和各次諧波分量之和。為平均分量、基波分量和各次諧波分量之和。3輸出電壓輸出電壓 vo (1)對(duì)基波分量對(duì)基波分量阻抗最大，為諧振電阻阻抗最大，為諧振電阻 Re(諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，因此對(duì)率上，因此對(duì) iC 中的基波分量呈現(xiàn)的阻抗最大，且為純電中的基波分量呈現(xiàn)的阻抗最大，且為純電阻阻)。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器在高在高 Q 回路中，其回路中，其 R

17、e 近似為近似為L(zhǎng)trL2r20eRCLRLR 式中，式中，LrLrtCCCCC 回路總電容回路總電容 trs01CL 回路諧振角頻率回路諧振角頻率Lr0eRLQ 回路有載質(zhì)量因數(shù)回路有載質(zhì)量因數(shù)(2)對(duì)非基波分量對(duì)非基波分量阻抗很小阻抗很小(諧振回路對(duì)諧振回路對(duì) iC 中的其他分量呈現(xiàn)的中的其他分量呈現(xiàn)的)，產(chǎn)生，產(chǎn)生的電壓均可忽略。的電壓均可忽略。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器既然僅有由基波分量產(chǎn)生的電壓既然僅有由基波分量產(chǎn)生的電壓 vc 輸出，負(fù)載獲得的輸出，負(fù)載獲得的信號(hào)功率不失真。信號(hào)功率不失真。 因此，丙類諧振功率放大器諧振回路的功能：因此，丙類諧振功率放大器諧振回路的

18、功能： 選頻：利用諧振回路的選頻作用，可將失真的集電極電流脈沖變換為不失真的輸出電壓。 阻抗匹配：調(diào)理阻抗匹配：調(diào)理 Lr 和和 Cr ，諧振回路將含有電抗分，諧振回路將含有電抗分量的外接負(fù)載變換為諧振電阻量的外接負(fù)載變換為諧振電阻 Re，并阻抗匹配。，并阻抗匹配。 所以，諧振功率所以，諧振功率放大器中，諧振回路放大器中，諧振回路起到選頻和匹配負(fù)載起到選頻和匹配負(fù)載的雙重作用。的雙重作用。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器4功率特性分析功率特性分析 (1)(1)丙類功放的問(wèn)題丙類功放的問(wèn)題 圖圖 213脈沖寬度變化的表示圖脈沖寬度變化的表示圖假設(shè)提高假設(shè)提高 C，管子導(dǎo)通角，管子導(dǎo)通

19、角 c 應(yīng)繼續(xù)減??；但引起應(yīng)繼續(xù)減??；但引起 iC 中基波中基波分量分量 Icm1 減小，導(dǎo)致輸出功率減減小，導(dǎo)致輸出功率減小。小。 (2)(2)處理方法處理方法 VBB 負(fù)向增大負(fù)向增大(c 減減小小)同時(shí)，提高輸入鼓勵(lì)電同時(shí)，提高輸入鼓勵(lì)電壓壓 Vbm，以維持輸出功率，以維持輸出功率不變。但需警惕管發(fā)射結(jié)不變。但需警惕管發(fā)射結(jié)反向擊穿。反向擊穿。為進(jìn)一步提高效率，可采用開(kāi)關(guān)任務(wù)的丁類、戊類諧為進(jìn)一步提高效率，可采用開(kāi)關(guān)任務(wù)的丁類、戊類諧振功率放大器。振功率放大器。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2.1.2丁類和戊類諧振功率放大器丁類和戊類諧振功率放大器1丁類諧振功率放大器丁類諧振

20、功率放大器 (1)(1)電路電路 Tr 二次側(cè)兩繞組一樣，極性相反。二次側(cè)兩繞組一樣，極性相反。T1 和和 T2 特性配對(duì)，為同型管。特性配對(duì)，為同型管。(2)(2)原理原理 假設(shè)假設(shè) vi 足夠大，那么足夠大，那么vi 0 時(shí)，時(shí)，T2 飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，T1 截止，截止，vA2 = VCE(sat)A 點(diǎn)最大振幅值：點(diǎn)最大振幅值： vA = vA1 vA2 = VCC 2VCE(sat)單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器加到串聯(lián)諧振回路，假設(shè)諧振回路任務(wù)在輸入信號(hào)角頻率上，可近似以為輸出電流 iL 是角頻率為 的余弦波，RL 上獲得不失真輸出功率。 (3) (3) 討論討論 VC

21、E(sat)小，管耗小，放大器的效率高小，管耗小，放大器的效率高 (90% 以上以上) ； 因結(jié)電容、分布電容等影響，實(shí)踐波形不理想，使因結(jié)電容、分布電容等影響，實(shí)踐波形不理想，使管耗增大，丁類功放效率受限。管耗增大，丁類功放效率受限。 2戊類放大器戊類放大器 為了抑制這個(gè)缺陷，在開(kāi)關(guān)為了抑制這個(gè)缺陷，在開(kāi)關(guān)任務(wù)的根底上采用一個(gè)特殊設(shè)計(jì)任務(wù)的根底上采用一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的集電極回路，保證的集電極回路，保證 vCE 為最為最小值的一段期間內(nèi)，才有集電極小值的一段期間內(nèi)，才有集電極電流流通電流流通戊類放大器。戊類放大器。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器3實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法 (1)(1)晶體管倍

22、頻器晶體管倍頻器 倍頻次數(shù)不能太高，普通為二倍或三倍頻。緣由：倍頻次數(shù)不能太高，普通為二倍或三倍頻。緣由： 效率。集電極電流脈沖中包含的諧波分量的幅度隨效率。集電極電流脈沖中包含的諧波分量的幅度隨著著 n 的添加而迅速減小。倍頻次數(shù)過(guò)高，倍頻器的輸出功的添加而迅速減小。倍頻次數(shù)過(guò)高，倍頻器的輸出功率和效率就會(huì)過(guò)低。率和效率就會(huì)過(guò)低。 濾波。諧振回路需濾除高于 n 和低于n 的各次分量。低于 n 的分量幅度較大，濾除較難。倍頻次數(shù)越高，對(duì)諧振回路提出的濾波要求越苛刻，不易實(shí)現(xiàn)。 (2)變?nèi)荻O管、階躍二極管構(gòu)成參量倍頻器，適用于變?nèi)荻O管、階躍二極管構(gòu)成參量倍頻器，適用于倍頻次數(shù)較高時(shí)。倍頻次數(shù)

23、較高時(shí)。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2.1.3倍頻器倍頻器1概念概念倍頻器倍頻器(Frequency Multiplier)：將輸入信號(hào)的頻率倍：將輸入信號(hào)的頻率倍增增 n 倍的電路。倍的電路。2原理原理 在丙類諧振放大器中，將輸出諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率的 n 次諧波上，那么輸出諧振回路上僅有 iC 中的 n 次諧波分量產(chǎn)生的高頻電壓，而其他分量產(chǎn)生的電壓均可忽略，因此 RL 上得到了頻率為輸入信號(hào)頻率 n 倍的輸出信號(hào)功率。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器第第 2 2 章諧振功率放大器章諧振功率放大器2.2諧振功率放大器的性能特點(diǎn)諧振功率放大器的性能特點(diǎn)2.2

24、.1近似分析方法近似分析方法2.2.2欠壓、臨界和過(guò)壓形狀欠壓、臨界和過(guò)壓形狀2.2.3四個(gè)電壓量對(duì)性能影響的定性討論四個(gè)電壓量對(duì)性能影響的定性討論單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2.2.1近似分析方法近似分析方法非諧振功放非諧振功放丙類諧振功放丙類諧振功放集電極負(fù)載集電極負(fù)載純電阻純電阻諧振回路，含電抗元件諧振回路，含電抗元件求功率性能求功率性能圖解法圖解法準(zhǔn)靜態(tài)分析法準(zhǔn)靜態(tài)分析法要要 點(diǎn)點(diǎn)求負(fù)載線求負(fù)載線求動(dòng)態(tài)線求動(dòng)態(tài)線 1運(yùn)用條件運(yùn)用條件兩假設(shè)兩假設(shè) 諧振回路濾波特性理想，即雖然集電極、基極電流諧振回路濾波特性理想，即雖然集電極、基極電流為脈沖波，但兩回路只產(chǎn)生基波為脈沖波，但

25、兩回路只產(chǎn)生基波(余弦余弦)電壓，其他分量的電壓，其他分量的電壓均可忽略。有電壓均可忽略。有單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器tVVvtVVv coscoscmCCCEbmBBBE 功率管特性用輸入和輸出靜態(tài)特性曲線表示，其參變量采用 vBE(而不是通常的 iB) 。 2分析步驟分析步驟 圖圖 221諧振功率放大器的近似分析方法諧振功率放大器的近似分析方法(b) 求動(dòng)態(tài)點(diǎn)，畫(huà)波形；求動(dòng)態(tài)點(diǎn)，畫(huà)波形； 連動(dòng)態(tài)線，畫(huà)連動(dòng)態(tài)線，畫(huà) iC 波形；波形； 圖解積分求分量；圖解積分求分量； 計(jì)算功率性能。計(jì)算功率性能。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器 (1)求動(dòng)態(tài)點(diǎn)，畫(huà)波形圖圖 221諧

26、振功率放大器的近似分析方法諧振功率放大器的近似分析方法(a)設(shè)定設(shè)定 VBB、Vbm、VCC、Vcm ，將，將 t 按等間隔按等間隔( t = 0， 15， 30， ) 給給定數(shù)值，由定數(shù)值，由便可確定便可確定 vBE 和和 vCE (圖圖 a)。tVVvtVVv coscoscmCCCEbmBBBE 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器(2)(2)連動(dòng)態(tài)線，畫(huà)連動(dòng)態(tài)線，畫(huà) iC iC 波形：波形：圖圖 221諧振功率放大器的近似分析方法諧振功率放大器的近似分析方法(b)根據(jù) vBE 和vCE 值，在輸出特 性 曲 線 上 ( 以 vBE 為參變量)找對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)，畫(huà)動(dòng)態(tài)線(動(dòng)態(tài)點(diǎn)的連線

27、)，由此可確定 iC 的波形。 不到不到 VCC，由，由于導(dǎo)通角小于于導(dǎo)通角小于 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器(3) (3) 圖解積分求得分量圖解積分求得分量 IC0 IC0 和和 Ic1m Ic1m諧振電阻c1mcme/ IVR (4) (4) 計(jì)算功率性能計(jì)算功率性能DoCoDCm1Ccmo0CCCD/2/PPPPPIVPIVP 四變量 VBB、Vbm、VCC、Vcm 不同，iC 的波形和數(shù)值就不同，由此求得的 Re 及相應(yīng)的功率性能就不同。應(yīng)了解四變量的影響。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2.2.2欠壓、臨界和過(guò)壓形狀欠壓、臨界和過(guò)壓形狀1當(dāng)當(dāng) VBB、Vbm、

28、VCC 不變，不變， Vcm 由小變大，動(dòng)態(tài)由小變大，動(dòng)態(tài)點(diǎn)左移點(diǎn)左移 欠壓形狀Vcm 的取值，使所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)均處在放大區(qū)。 臨界形狀Vcm 增大，使 t = 0 所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn) A處在臨界點(diǎn)，iCmax 略微減小。 過(guò)壓形狀過(guò)壓形狀Vcm 繼續(xù)增大，使繼續(xù)增大，使 A( t = 0)動(dòng)態(tài)點(diǎn)處在飽和區(qū)，動(dòng)態(tài)點(diǎn)處在飽和區(qū)，iC 迅速迅速減小，電流脈沖出現(xiàn)凹陷，減小，電流脈沖出現(xiàn)凹陷，Vcm 增大，凹陷加深。增大，凹陷加深。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2 iC 的平均分量的平均分量 IC0 與基波分量與基波分量 Ic1m tiI d21C0C ttiI dcos1Cc1m iC 脈

29、沖越寬，高度越高，IC0 和 Ic1m 就越大。假設(shè)出現(xiàn)凹陷，那么凹陷越深，IC0 和 Ic1m 就越小。由此可求功率性能由此可求功率性能DoCoDCm1Ccmo0CCCD/ 2/ PPPPPIVPIVP 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2.2.3四個(gè)電壓量對(duì)性能影響的定性討論四個(gè)電壓量對(duì)性能影響的定性討論一、負(fù)載特性一、負(fù)載特性 1定義定義指指 VBB、Vbm 和和 VCC 一定，放大器性能隨一定，放大器性能隨 Re 的變的變化特性。化特性。 2特性特性 Re 的添加勢(shì)必將引起的添加勢(shì)必將引起 Vcm 增大增大(Vcm = ReIcm)Re Vcm vCEmin 功放欠壓 過(guò)壓 i

30、C 波形出現(xiàn)凹陷。據(jù)此可以畫(huà)出據(jù)此可以畫(huà)出 Ic0 和和 Ic1m 隨隨 Re 變化的特性。變化的特性。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器3 Vcm、Po、PD、PC、C 隨隨 Re 變化變化的曲線的曲線圖圖 2-2-4負(fù)載特性負(fù)載特性 Vcm = ReIc1m ， Po = VcmIc1m/2 PD = VCCIC0 ， PC = PDPo C = Po/ PD單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器3討論討論(1) 欠壓區(qū)欠壓區(qū)e2c1mRI Re ，iC 脈沖高度略有減小，相應(yīng)的脈沖高度略有減小，相應(yīng)的 IC0、Ic1m 也略也略有減小，因此有減小，因此 Vcm(= ReIc

31、1m)和和 Po( )近似線性增大，近似線性增大，而而 PD(= VCCIC0)略有減小，略有減小，C 增大，增大，PC 減小。減小。(2)過(guò)壓區(qū)Re ，電流脈沖高度減小，凹陷加深，相應(yīng)的 IC0、Ic1m 減小，結(jié)果使 Vcm 略有添加，Po、PD 減小，且 Po 比 PD 減小的慢，從而 C 略有添加，PC 略有減小。(3)匹配負(fù)載 ReoptRe = Reopt 時(shí)，管子任務(wù)在臨界形狀， Po 最大， C 較大，PC 較小，放大器性能接近最正確。此時(shí)的 Re 稱為諧振功放的匹配負(fù)載。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器3討論討論(3)匹配負(fù)載 ReoptRe = Reopt 時(shí)，

32、管子任務(wù)在臨界形狀， Po 最大， C 較大，PC 較小，放大器性能接近最正確。此時(shí)的 Re 稱為諧振功放的匹配負(fù)載。 o2CE(sat)CCo2cmeopt)(2121PVVPVR 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器二、調(diào)制特性二、調(diào)制特性 圖圖 225集電極調(diào)制特性集電極調(diào)制特性兩種調(diào)制特性：集電極調(diào)制和基極調(diào)制特性。兩種調(diào)制特性：集電極調(diào)制和基極調(diào)制特性。 1集電極調(diào)制特性集電極調(diào)制特性 (1)含義VBB、Vbm 和 Re一定，放大器性能隨 VCC 變化的特性。(2)(2)調(diào)制特性調(diào)制特性 欠壓形狀：隨 VCC 減小，集電極電流脈沖高度略有減小，因此 IC0 和 Ic1m 也將略

33、有減小，Vcm(= ReIc1m)也略有減小。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器 過(guò)壓形狀：隨 VCC 減小，集電極電流脈沖的高度降低，凹深加深，因此 IC0、Ic1m、Vcm 將迅速減小。 (3) (3) 集電極調(diào)幅原理電路集電極調(diào)幅原理電路 圖中：圖中： tVtvcbmbcos)( 載波載波tVv cosm 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)ttVtvccmo)cos()( 為諧振回路上的輸出電壓。為諧振回路上的輸出電壓。 與諧振功放區(qū)別：集電極回路接入調(diào)制信號(hào)電壓。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器圖圖 227集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路令令 VCC(t) = VCC0 + v (t)

34、作為放大器的等效集電極電作為放大器的等效集電極電源電壓。假設(shè)要求源電壓。假設(shè)要求 Vcm(t) 按按 VCC(t) 的規(guī)律變換，根據(jù)集的規(guī)律變換，根據(jù)集電極調(diào)制特性，放大器必需在電極調(diào)制特性，放大器必需在 VCC(t) 的變化范圍內(nèi)任務(wù)在的變化范圍內(nèi)任務(wù)在過(guò)壓形狀。過(guò)壓形狀。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2基極調(diào)制特性基極調(diào)制特性 圖圖 226基極調(diào)制特性基極調(diào)制特性(1)含義Vbm、VCC、Re 一定，放大器性能隨 VBB 變化的特性。 (2)(2)調(diào)制特性調(diào)制特性當(dāng)當(dāng) Vbm 一定，一定，VBB ，iC寬度、高度寬度、高度 ， IC0 Ic1m 、Vcm ，VCEmin ，放

35、大器欠壓，放大器欠壓 過(guò)壓。過(guò)壓。過(guò)壓后，隨過(guò)壓后，隨 VBB，iC 寬寬度、高度度、高度 ，凹陷加深，凹陷加深，IC0 和和 Ic1m、Vcm 均添加緩慢，均添加緩慢，可以為近似不變?？梢詾榻撇蛔儭卧膯卧?高頻功率放大器高頻功率放大器(3)(3)基極調(diào)幅原理電路基極調(diào)幅原理電路 圖圖 228基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路)()(BB0BBtvVtV 基極偏置電壓基極偏置電壓 使使 Vcm 按按 VBB(t) 的規(guī)律變化，放大器任務(wù)在欠壓形狀。的規(guī)律變化，放大器任務(wù)在欠壓形狀。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器三、放大特性三、放大特性圖圖 229放大特性放大特性1含義當(dāng)當(dāng) VBB、V

36、CC 和和 Re 一一定，放大器性能隨定，放大器性能隨 Vbm 變化變化的特性。的特性。2特性特性固定固定 VBB，增大，增大 Vbm 與與上述固定上述固定 Vbm 增大增大 VBB 的情的情況類似，它們都使況類似，它們都使 iC 的寬度的寬度和高度增大，放大器由欠壓進(jìn)和高度增大，放大器由欠壓進(jìn)入過(guò)壓，圖入過(guò)壓，圖 229(a)。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器(1)(1)諧振功放作為線性功放諧振功放作為線性功放圖圖 2210 (a) 線性功率放大器的作用線性功率放大器的作用為了使輸出信號(hào)振幅 Vcm 反映輸入信號(hào) Vbm 的變化，放大器必需在 Vbm 變化范圍內(nèi)任務(wù)在欠壓形狀。單元

37、四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器(2) (2) 諧振功放作為振幅限幅器諧振功放作為振幅限幅器(Amplitude Limiter)(Amplitude Limiter)圖圖 2210 (b) 振幅限幅器的作用振幅限幅器的作用作用：將 Vbm 在較大范圍內(nèi)的變化轉(zhuǎn)換為振幅恒定的輸出信號(hào)。 特點(diǎn)：根據(jù)放大特性，放大器必需在 Vbm 的變化范圍內(nèi)任務(wù)在過(guò)壓形狀，或 Vbm 的最小值應(yīng)大于臨界形狀對(duì)應(yīng)的 Vbm 限幅門(mén)限電壓。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器假設(shè)增大 Re，Po 減小，放大器實(shí)踐任務(wù)在過(guò)壓形狀，可增大 VCC(同時(shí)，適當(dāng)增大 Re 或 Vbm 或 VBB)，需留意管子

38、平安。 實(shí)踐上放大器的任務(wù)形狀除了改動(dòng) Re 外還可以根據(jù)實(shí)踐情況經(jīng)過(guò)改動(dòng) VCC、Vbm、VBB 來(lái)判別，不過(guò)改動(dòng) Re 較普遍，但不論改動(dòng)哪個(gè)量都必需保證回路諧振在任務(wù)頻率上。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器四、四個(gè)特性在調(diào)試中的運(yùn)用四、四個(gè)特性在調(diào)試中的運(yùn)用 在調(diào)試諧振功放時(shí)，上述四個(gè)特性非常有用。在調(diào)試諧振功放時(shí)，上述四個(gè)特性非常有用。 例如，設(shè)一個(gè)丙類諧振功率放大器，設(shè)計(jì)在臨界形狀，假設(shè)制造出后，Po 和 C 均不能到達(dá)要求，那么應(yīng)如何進(jìn)展調(diào)整。 Po 達(dá)不到要求，闡明放大器沒(méi)在臨界。假設(shè)增大 Re 能使 Po 增大，那么根據(jù)負(fù)載特性，斷定放大器任務(wù)在欠壓形狀，此時(shí)分別增

39、大 Re、Vbm 和 VBB 或同時(shí)或兩兩增大均可使放大器由欠壓進(jìn)入臨界。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器第第 2 2 章諧振功率放大器章諧振功率放大器2.3諧振功率放大器電路諧振功率放大器電路2.3.1直流饋電電路直流饋電電路2.3.2濾波匹配網(wǎng)絡(luò)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)2.3.3諧振功率放大器電路諧振功率放大器電路單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器諧振功放管外電路：諧振功放管外電路： 直流饋電電路直流饋電電路 濾波匹配網(wǎng)絡(luò)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)2.3.1直流饋電電路直流饋電電路思索要素：濾波匹配網(wǎng)絡(luò)安裝方便；饋電電路(Power Supply Circuit)對(duì)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的影響。直流饋電電

40、路分為直流饋電電路分為串饋串饋并饋并饋1串饋與并饋串饋與并饋(1)串饋三者(直流電源 VCC、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和功率管)在電路方式上為串接的饋電方式。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器 (a) (a)圖圖 231 231集電極直流饋電電集電極直流饋電電路路cCCCEvVv LC高頻扼流圈，與高頻扼流圈，與 CC 構(gòu)構(gòu)成電源濾波電路。成電源濾波電路。在信號(hào)頻率上 LC 的感抗很大，接近開(kāi)路；CC 的容抗很小，接近短路，防止信號(hào)電流經(jīng)過(guò)直流電源而產(chǎn)生級(jí)間反響，呵斥任務(wù)不穩(wěn)定。(2)并饋三者(直流電源 VCC、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和功率管)在電路方式上為并接的饋電方式。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻

41、功率放大器 (b) (b)圖圖 231 231集電極直流饋電電集電極直流饋電電路路LC 高頻扼流圈；高頻扼流圈；CC1 隔直電容；隔直電容；CC2 電源濾波電容。電源濾波電容。在信號(hào)頻率上，LC 感抗很大，接近開(kāi)路，CC1、CC2 的容抗很小，接近短路。雖然電源與濾波匹配網(wǎng)絡(luò)在方式上是并聯(lián)的，但濾波匹配網(wǎng)絡(luò)兩端電壓 vc (t) 直接反映在 LC 上，因此vCE = VCC + vc。與串饋電路一樣。與串饋電路一樣。(3)(3)串饋與并饋的比較串饋與并饋的比較一樣點(diǎn)：兩種饋電方式，一樣點(diǎn)：兩種饋電方式，VCC 都能全部加到集電極上。都能全部加到集電極上。不同點(diǎn)：濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的接入方式。不同點(diǎn)：

42、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的接入方式。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器(a) (b)(a) (b)圖圖 231 231集電極直流饋電電路集電極直流饋電電路 串饋：濾波匹配網(wǎng)絡(luò)處于直流高電位上，網(wǎng)絡(luò)元件不能直接接地。 并饋： CC1 隔直流，匹配網(wǎng)絡(luò)處于直流地電位上，網(wǎng)絡(luò)元件可直接接地，安裝比串饋方便。但 LC 和 CC1 與匹配網(wǎng)絡(luò)相并聯(lián)，它們的分布參數(shù)影響網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2基極偏置電路基極偏置電路(1)作用為放大電路提供適宜的偏置電壓，使功率管任務(wù)在丙類。(2)(2)常用類型常用類型三種。三種。圖圖 232基極偏置電路基極偏置電路單元四單元四 高頻功率放大器高

43、頻功率放大器 圖 232(a)，基極偏置電壓由 VCC 經(jīng)過(guò) RB1 和 RB2 分壓提供，為保證丙類任務(wù)，其值應(yīng)小于功率管的導(dǎo)通電壓。 圖圖 232 (b)、(c)，自給偏置電路。，自給偏置電路。圖 232 (b)偏置電路：LB、RB、CB1。RB ：產(chǎn)生壓降，提供自偏電壓；LB ：防止 RB、CB1 對(duì)輸入濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的旁路影響。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器3自給偏置電路自給偏置電路ibi2i1(1)(1)自給偏壓自給偏壓 IB0 IB0 的產(chǎn)生的產(chǎn)生圖 232 (b)，vb 0 ib 0，為脈沖電流，可分解為 IB0、Ib1m、Ib2m 、由基爾霍夫定律由基爾霍夫定律ib

44、= i1 + i2i2 通路有高扼圈 LB，僅直流電流可以經(jīng)過(guò)， ib 中的直流分量為 IB0，故 i2 為 IB0。(2)自給偏置Vb(t) = 0， VBE = 0；Vb(t) 由小至大 IB0 隨之增大 VBE = IB0RB 負(fù)向增大。自給偏置效應(yīng)：這種偏置電壓隨輸入信號(hào)電壓振幅而自給偏置效應(yīng)：這種偏置電壓隨輸入信號(hào)電壓振幅而變化的效應(yīng)。變化的效應(yīng)。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器(3) (3) 自給偏置電路的作用自給偏置電路的作用 用于載波功放，可以在輸入信號(hào)振幅變化時(shí)起到自動(dòng)穩(wěn)定輸出電壓振幅的作用。 用于正弦波振蕩器，可以穩(wěn)定振蕩幅度。用于正弦波振蕩器，可以穩(wěn)定振蕩幅度。

45、 假設(shè)用于線性功率放大器，會(huì)使放大器偏離乙類任務(wù)，呵斥輸出信號(hào)失真，該當(dāng)防止。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2.3.2濾波匹配網(wǎng)絡(luò)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)1位置對(duì)交流通路而言，濾波匹配網(wǎng)絡(luò)(Filter-Matched Network)介于功率管 T 和外接負(fù)載 RL 之間。2對(duì)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的要求對(duì)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的要求( 2 + 1 條條)(1)變換變換將外接負(fù)載將外接負(fù)載 RL 變換為放大管所要求的負(fù)載變換為放大管所要求的負(fù)載 Re，以保，以保證放大器高效率地輸出所需功率。證放大器高效率地輸出所需功率。圖圖 233基極偏置電路基極偏置電路(2)濾波充分濾除不需求的高次諧波分量，以保證在外接負(fù)載

46、上輸出所需基波功率(在倍頻器中為所需的倍頻功率)。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器諧波抑制度諧波抑制度 Hn：工程上表示濾波性能好壞的參數(shù)。：工程上表示濾波性能好壞的參數(shù)。設(shè)設(shè) IL1m 和和 ILnm 分別為經(jīng)過(guò)外接負(fù)載電流中基波和分別為經(jīng)過(guò)外接負(fù)載電流中基波和 n 次諧波分量的振幅，相應(yīng)的基波和次諧波分量的振幅，相應(yīng)的基波和 n 次諧波功率分別為次諧波功率分別為 PL 和和 PLn，那么對(duì)，那么對(duì) n 次諧波的諧波抑制度定義為次諧波的諧波抑制度定義為L(zhǎng)1mmLLLlg20lg10IIPPHnnn Hn 越小，網(wǎng)絡(luò)對(duì) n 次諧波的抑制才干越強(qiáng)。通常n 選 2，即對(duì)二次諧波的抑制度。

47、(3)高效高效將功率管給出的信號(hào)功率將功率管給出的信號(hào)功率 Po 高效地傳送到外接負(fù)載高效地傳送到外接負(fù)載上，即要求網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率上，即要求網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率 K = PL/ Po 接近接近 1。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器3討論討論 (1)(1)諧波抑制度諧波抑制度 Hn Hn 和和 K K 間的矛盾間的矛盾 在實(shí)踐濾波匹配網(wǎng)絡(luò)中，提高 Hn，就會(huì)犧牲傳輸效率 K，反之亦然。 (2)(2)闡明闡明 圖圖 234LC 諧振回路諧振回路如圖如圖 234 所示，所示，L 和和 C 為濾波網(wǎng)絡(luò)為濾波網(wǎng)絡(luò)(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱 L 型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò))，rL 為為 L 中的固有損耗電阻，中的固有損耗電阻，R

48、L 為外接負(fù)載電阻。令為外接負(fù)載電阻。令L00rLQ 為回路固有質(zhì)量因數(shù)，在高為回路固有質(zhì)量因數(shù)，在高 Q 條件下，它的有載質(zhì)量因數(shù)條件下，它的有載質(zhì)量因數(shù) )(LLL0LL0eRrrQRrLQ 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器)(LLL0LL0eRrrQRrLQ 顯然，當(dāng) Q0 一定時(shí)， RL 越大于 rL，相應(yīng)的 K 就越大。但 RL 越大，Qe 越小，回路諧振曲線越平坦，對(duì)諧波的抑制才干就越差。 (3)(3)諧振功放匹配濾波網(wǎng)絡(luò)的根本方式諧振功放匹配濾波網(wǎng)絡(luò)的根本方式LC 并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路LC 串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器詳細(xì)電路方

49、式有多種。詳細(xì)電路方式有多種。作用：阻抗匹配、選頻濾波。作用：阻抗匹配、選頻濾波。不論方式有何不同，均可由串不論方式有何不同，均可由串-并聯(lián)阻抗變換公式將并聯(lián)阻抗變換公式將其等效為上述兩種根本網(wǎng)絡(luò)的組合。其等效為上述兩種根本網(wǎng)絡(luò)的組合。常用濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造、組成元件的表達(dá)式參閱教常用濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造、組成元件的表達(dá)式參閱教材表材表 2-3-1(p101)。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器4串、并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式串、并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式 假設(shè)將一個(gè)由電抗和電阻相串接的電路與相并接的電路等效轉(zhuǎn)換，根據(jù)等效原理，令兩者的端導(dǎo)納相等，即即 ssppj1j11XRXR 由此得由此得(1) (1)

50、 串轉(zhuǎn)并公式串轉(zhuǎn)并公式 )1(2ess2s2spQRRXRR ssps2e2ss2s2sp)1(XRRXQRXXRX 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器(2)(2)并轉(zhuǎn)串公式并轉(zhuǎn)串公式 2eps1QRR ppssXRRX (3)(3)闡明闡明 式中，式中，ppsseXRRXQ Xp 和和 Xs 為實(shí)數(shù)為實(shí)數(shù) 電容：電容： XC 1 電感：電感： XL = L 上述各式闡明，Qe 取定后，Rp 和 Rs，Xp 和 Xs 之間可以相互轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換前后的電抗性質(zhì)不變( Xs 和 Xp 有一樣的正負(fù)號(hào))。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器5濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì) 在諧振功

51、率放大器中，為了提高傳輸效率，回路的有在諧振功率放大器中，為了提高傳輸效率，回路的有載質(zhì)量因數(shù)都較小，普通在載質(zhì)量因數(shù)都較小，普通在 10 以下。思索到諧波抑制度，以下。思索到諧波抑制度，常用的濾波匹配網(wǎng)絡(luò)除了上述最簡(jiǎn)單的常用的濾波匹配網(wǎng)絡(luò)除了上述最簡(jiǎn)單的 L 型外，更多的是型外，更多的是由三個(gè)電抗元件組成的由三個(gè)電抗元件組成的 、T 型以及由它們組成的多級(jí)混型以及由它們組成的多級(jí)混合網(wǎng)絡(luò)。下面就引見(jiàn)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗變換特性。合網(wǎng)絡(luò)。下面就引見(jiàn)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗變換特性。 假設(shè)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的固有損耗電阻為零，即回路傳輸效率趨近于 1，外接負(fù)載電阻為 RL，要求與 Re 和 C0 的串接或并接

52、阻抗相匹配，C0 為功率管的分布電容。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器利用串、并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式，就可以導(dǎo)出各種濾波匹利用串、并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式，就可以導(dǎo)出各種濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的元件表達(dá)式。配網(wǎng)絡(luò)的元件表達(dá)式。圖圖 237基極偏置電路基極偏置電路例例 1 1：圖：圖 2-3-7(a) 2-3-7(a)為為 T T 型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，要求與型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，要求與 Re Re 和和 C0 C0 串接阻抗匹配，求各元件表達(dá)式。串接阻抗匹配，求各元件表達(dá)式。 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器111/LCCXXX 解：將解：將 T 型網(wǎng)絡(luò)分割成兩個(gè)串接的型網(wǎng)絡(luò)分割成兩個(gè)串接的 L 型網(wǎng)絡(luò)，圖型

53、網(wǎng)絡(luò)，圖中中 。再對(duì)這兩個(gè)再對(duì)這兩個(gè) L 型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展分析。型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展分析。在后一個(gè)在后一個(gè) L 型網(wǎng)絡(luò)中，將型網(wǎng)絡(luò)中，將 XC2 和和 RL 的串接阻抗轉(zhuǎn)的串接阻抗轉(zhuǎn)換為換為 Xp2 和和 Rp2 的并接阻抗，分別取值為的并接阻抗，分別取值為)1(2e2Lp2QRR e2p22Lp2p2QRXRRXC ( (留意留意 XC2 XC2 含負(fù)號(hào)含負(fù)號(hào)) ) 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器(b)圖圖 237基極偏置電路基極偏置電路0p21 XXL令令 ，回路并聯(lián)諧振，那么，回路并聯(lián)諧振，那么 L 型網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)的諧振電阻為絡(luò)呈現(xiàn)的諧振電阻為)1(2e2Lp2eQRRR 其中，其中，L2e

54、2/ RXQC 且網(wǎng)絡(luò)元件的表達(dá)式為且網(wǎng)絡(luò)元件的表達(dá)式為 XC2 = - Qe2RL，e2p2p21/QRXXL 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器再來(lái)分析前一個(gè)再來(lái)分析前一個(gè) L型網(wǎng)絡(luò)，它的負(fù)載電阻型網(wǎng)絡(luò)，它的負(fù)載電阻為為 。將和。將和的并接阻抗轉(zhuǎn)換為的并接阻抗轉(zhuǎn)換為 Xs1 和和 Rs1 的串接阻抗，分的串接阻抗，分別為別為eR 1CX eR 2e1es11QRR s1e11e1s1s1RQXRRXC 1ee1/CXRQ 0s110 XXXLC其中。令，回路串其中。令，回路串聯(lián)諧振，那么聯(lián)諧振，那么 L 型網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)的諧振電阻型網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)的諧振電阻2e12e2L2e1es1e111QQ

55、RQRRR 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器 1)1(2e1Lee2 QRRQ或，或，由于由于 Qe2 為正實(shí)數(shù)，因此為正實(shí)數(shù)，因此L2e1e)1(RQR 根號(hào)內(nèi)的值應(yīng)大于零，故根號(hào)內(nèi)的值應(yīng)大于零，故有有相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)元件的表達(dá)式為相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)元件的表達(dá)式為e1e1/QRXC ee1s1e1s101RQRQXXXCL 所以，假設(shè)知所以，假設(shè)知 Re、C0 與與 RL，并選定，并選定 Qe1，那么，那么 T 型網(wǎng)絡(luò)的各元件值由以下各式確定型網(wǎng)絡(luò)的各元件值由以下各式確定單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器0ee11CLXRQX L2ARXC AQBQBABABQBXXXLCC e1e1e11

56、11)/()/()/)(/(/式中，式中，1)1(2e1Le QRRA)1(2e1eQRB 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器討論：該網(wǎng)絡(luò)僅適用于討論：該網(wǎng)絡(luò)僅適用于 的 匹 配 要的 匹 配 要求。但由于求。但由于 Re 越接近越接近 RL，A 越趨近越趨近 Qe1，XC1 就越就越大，相應(yīng)大，相應(yīng) C1 就越小，而過(guò)就越小，而過(guò)小的小的 C1，在實(shí)際上是難以，在實(shí)際上是難以實(shí)現(xiàn)的，故此處，實(shí)現(xiàn)的，故此處，Re 不易不易接近接近 RL。 )1/(2e1LeQRR 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器 例 2：圖 2-3-8 示 型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，要求與 Re、C0 的并接阻抗匹配

57、，求各元件表達(dá)式。 圖圖 238 形濾波匹配電路形濾波匹配電路解：首先取解：首先取 XL1 + XC0 = 0，L1 和和 C0 并聯(lián)諧振，網(wǎng)并聯(lián)諧振，網(wǎng)絡(luò)得到簡(jiǎn)化，然后將絡(luò)得到簡(jiǎn)化，然后將 XL2 用虛線分成兩個(gè)串聯(lián)電感，即用虛線分成兩個(gè)串聯(lián)電感，即222LLLXXX 在由與在由與 XC2 組成的組成的 L 型網(wǎng)絡(luò)中，它的負(fù)載為型網(wǎng)絡(luò)中，它的負(fù)載為 RL，現(xiàn)將現(xiàn)將 XC2 與與 RL 并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換為串聯(lián)阻抗并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換為串聯(lián)阻抗 Xs2 和和 Rs2。并。并令令，網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)諧振。，網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)諧振。2LX 0s22 XXL單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器結(jié)果是網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)的諧振電阻為結(jié)果是網(wǎng)

58、絡(luò)呈現(xiàn)的諧振電阻為22eLs2e1QRRR 且且e2Ls2Le2QRXRRXC Le22Le2RQXRRXCL 單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器eR 021 LCXX在由在由 XC1 和和 組成的網(wǎng)絡(luò)中，它的負(fù)載為組成的網(wǎng)絡(luò)中，它的負(fù)載為 ，現(xiàn)，現(xiàn)令令，回路串聯(lián)諧振，因此，回路串聯(lián)諧振，因此 2LX 22eLee1QRRR 或或 eeLe2RRRQ 由于由于 Qe2 恒為正實(shí)數(shù)，故有恒為正實(shí)數(shù)，故有 RL Re單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器e1e1/ RXQC ee10RQXC ee112RQXXCL 設(shè)，那么設(shè)，那么 ， ，假設(shè)知假設(shè)知 Re、C0 和和 RL，并選定，并選定 Qe1 ，那么網(wǎng)絡(luò)元件值由以，那么網(wǎng)絡(luò)元件值由以下各式確定下各式確定01CLXX ee11RQXC eLeL2RRRRXC 2Le12CCLXRRXX 該網(wǎng)絡(luò)適用于該網(wǎng)絡(luò)適用于 RL Re 的匹配要求。的匹配要求。單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器2.3.3諧振功率放大器電路諧振功率放大器電路 1電路(p102 103)2分析分析 直流饋電直流饋電(集電極、基極集電極、基極)電路，元件作用電路，元件作用 濾波、匹配網(wǎng)絡(luò)濾波、匹配網(wǎng)絡(luò)(輸入、輸出輸入、輸出)單元四單元四 高頻功率放大器高頻功率放大器第第 2 2 章諧振功率放大器章諧振功率放大器2.4高頻功率放大