高頻電子線路(第二版)課件第三章

1、1第3章 高頻諧振放大器 3.1 高頻小信號放大器 3.2 高頻功率放大器的原理和特性 3.3 高頻功率放大器的高頻效應(yīng) 3.4 高頻功率放大器的實際線路 3.5 高頻功放、 功率合成與射頻模塊放大器 23.1 高頻小信號放大器 一、概述一、概述 1、定義、定義：高頻小信號放大器的功能就是放大各種無：高頻小信號放大器的功能就是放大各種無線電設(shè)備中的高頻小信號。此處的線電設(shè)備中的高頻小信號。此處的“小信號小信號”是指輸入是指輸入信號的電平較低，信號的電平較低，放大器工作在它的線性范圍放大器工作在它的線性范圍。 2、高頻小信號放大器的分類、高頻小信號放大器的分類： (1) 按放大器的按放大器的頻帶

2、寬度頻帶寬度來分：窄帶放大器和寬帶來分：窄帶放大器和寬帶放大器。放大器。 (2) 按按有源器件有源器件來分：分立元件高頻小信號放大器來分：分立元件高頻小信號放大器和集成放大器。和集成放大器。3 3、高頻小信號放大器的主要要求、高頻小信號放大器的主要要求 (1) 高增益，即要求放大器的放大量要高。一般可達高增益，即要求放大器的放大量要高。一般可達80100dB； (2) 頻率選擇性要好；頻率選擇性要好； (3) 工作穩(wěn)定可靠。工作穩(wěn)定可靠。二、二、高頻小信號諧振放大器的工作原理 圖圖3-1(a)是一典型的高頻小信號諧振放大器的實際線路。是一典型的高頻小信號諧振放大器的實際線路。其中：其中：Cb、

3、Ce為高頻旁路電容；為高頻旁路電容；Rb1 、 Rb2 、 Re為偏置電阻。為偏置電阻。圖圖3-1(b)為其交流等效電路，為其交流等效電路，有抽頭的諧振回路有抽頭的諧振回路為放大器的為放大器的負載，完成負載，完成阻抗匹配和選頻功能阻抗匹配和選頻功能。放大器。放大器工作在甲工作在甲(A)類狀類狀態(tài)態(tài)。4RL2L3C14VRb1Rb2CbReCe(a)55RL2LC5V(b)431 圖 3-1 高頻小信號諧振放大器 (a) 實際線路; (b) 交流等效電路 6二、放大器性能分析 1晶體管的高頻等效電路晶體管的高頻等效電路 要分析和說明高頻調(diào)諧放大器的性能，首先必須考慮晶體要分析和說明高頻調(diào)諧放大器

4、的性能，首先必須考慮晶體管在高頻時的等效電路。圖管在高頻時的等效電路。圖3-2(a)是晶體管在高頻運用時的是晶體管在高頻運用時的混混等效電路等效電路,它它反映了晶體管中的物理過程反映了晶體管中的物理過程, 也是分析晶體也是分析晶體管高頻時的基本等效電路。管高頻時的基本等效電路。 rbbUbe.CgmUbe.Ycebeceb(a)C圖 3-2 晶體三極管等效電路混等效電路7 直接使用晶體管的混直接使用晶體管的混等效電路分析放大器的性能很等效電路分析放大器的性能很不方便，通常在不方便，通常在低頻時采用低頻時采用h參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路，而在，而在高頻時，高頻時，一般采用一般采用Y參數(shù)等效電路參數(shù)

5、等效電路。晶體管的。晶體管的Y參數(shù)等效電路如圖參數(shù)等效電路如圖3-2(b)所示。所示。Ube.Yoebece(b)YieYreUce.YfeUbeUce. 圖 3-2 晶體三極管等效電路 Y參數(shù)等效電路8其中：其中： Yie輸出端交流短路時的輸出端交流短路時的輸入導(dǎo)納輸入導(dǎo)納 Yoe輸入端交流短路時的輸入端交流短路時的輸出導(dǎo)納輸出導(dǎo)納 Yfe輸出端交流短路時的輸出端交流短路時的正向傳輸導(dǎo)納正向傳輸導(dǎo)納 Yre輸入端交流短路時的輸入端交流短路時的反向傳輸導(dǎo)納反向傳輸導(dǎo)納9 在忽略在忽略rbe及滿足及滿足CC的條件下的條件下, Y參數(shù)與混參數(shù)與混參數(shù)之間參數(shù)之間的關(guān)系為的關(guān)系為：bburebbmf

6、ebbmbboebbierCjCjYrCjgYrCjgrCjCjYrCjCjY1111 (3-1)(3-2) (3-3) (3-4) 10特別說明特別說明： (1) Y參數(shù)不僅與晶體管的靜態(tài)工作點有關(guān)，而且與工作參數(shù)不僅與晶體管的靜態(tài)工作點有關(guān)，而且與工作頻率有關(guān)，不過當(dāng)放大器工作在窄帶時，頻率有關(guān)，不過當(dāng)放大器工作在窄帶時，Y參數(shù)變化不大，參數(shù)變化不大，可近似看作常數(shù)；可近似看作常數(shù)； (2) 在以后如沒有特別說明，高頻小信號放大器都是工作在以后如沒有特別說明，高頻小信號放大器都是工作在窄帶，晶體管一律用在窄帶，晶體管一律用Y參數(shù)等效。參數(shù)等效。 由圖由圖3-2可以得到晶體管可以得到晶體管Y

7、參數(shù)等效電路的參數(shù)等效電路的Y參數(shù)方程參數(shù)方程為：為：coebfeccrebiebUYUYIUYUYI(3-5a) (3-5b) 11 2 放大器的性能參數(shù)放大器的性能參數(shù) 根據(jù)圖3-1可以畫出其高頻等效電路如圖3-3所示。忽略忽略管子內(nèi)部的反饋管子內(nèi)部的反饋, 即令即令Yre =0, 由圖由圖3-3可得：可得：cLcbSSbUYIUYII(3-6a) ISYSUb.Ib.YieUc.YreUc.YfeUb.Ic.YLYoe.圖 3-3 圖3-1高頻小信號放大器的高頻等效電路 (3-6b) 12(3) 輸出導(dǎo)納輸出導(dǎo)納YoieSfereoeIccoYYYYYUIYS0 (3-9) 利用式(3-

8、6)和晶體管的Y參數(shù)方程(3-5)式，聯(lián)立可求出放大器的相關(guān)參數(shù)。 (1) 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)K(2) 輸入導(dǎo)納輸入導(dǎo)納Yi (3- 7) (3-8) fecoeLbYUKYYU ferebiieoeLbY YIYYYYU13四、四、高頻諧振放大器的穩(wěn)定性 1放大器的穩(wěn)定性放大器的穩(wěn)定性 (1) 穩(wěn)定性的引入穩(wěn)定性的引入：前面分析了高頻小信號放大器的性能，：前面分析了高頻小信號放大器的性能，但由于晶體管內(nèi)部存在集基間電容但由于晶體管內(nèi)部存在集基間電容Cbc的反饋，或者通過的反饋，或者通過Y參參數(shù)的反向傳輸導(dǎo)納數(shù)的反向傳輸導(dǎo)納Yre的反饋，使放大器存在不穩(wěn)定的問題。的反饋，使放大器存在不穩(wěn)

9、定的問題。 (4) 通頻帶通頻帶B 0.707與矩形系數(shù)與矩形系數(shù)K 0.1 由于圖3-1為一單調(diào)諧放大器，通頻帶B 0.707為：LoQfB707. 0(3-10) 其矩形系數(shù)B 0.1仍為9.95。 14 (2) 定性分析定性分析 下面分析由于反向傳輸導(dǎo)納下面分析由于反向傳輸導(dǎo)納Yre的反饋引起的不穩(wěn)定。的反饋引起的不穩(wěn)定。假設(shè)：假設(shè)：反向傳輸導(dǎo)納反向傳輸導(dǎo)納Yre引入的輸入導(dǎo)納引入的輸入導(dǎo)納, 記為記為Yir。忽略。忽略Rbb的的影響影響, 則由式則由式(3-3)、 (3- 4)有：有： femYg考慮諧振頻率考慮諧振頻率0附近情況附近情況, 有：有：reuYj C recirbY UY

10、 UccpfebpUI ZY U Z其中其中Zp為有載時并聯(lián)諧振回路阻抗為有載時并聯(lián)諧振回路阻抗, 根據(jù)第二章根據(jù)第二章(2-9)式，設(shè)式，設(shè)回路有載諧振阻抗為回路有載諧振阻抗為RL=1/ GL，有：，有： (3-11a) (3-11b) (3-11c) (3-11d) 150000(12)(12)umumirLLLLjC gC gYjGj QGj Q 并將并將Yoe歸入諧振回路負載中，歸入諧振回路負載中，則諧振回路總導(dǎo)納諧振回路總導(dǎo)納為： 由上述式(3-11a)(3-11d)可得：00112(12)LpLLLRZj QGj Q01(12)oeLLLpYYGj QZrefebprecirref

11、epbbY Y U ZY UYY Y ZUU故 (3-11) 16由上式可得上式可得：當(dāng)當(dāng)回路諧振時回路諧振時，Yir為一電容為一電容（由反向傳輸導(dǎo)納引入的輸入（由反向傳輸導(dǎo)納引入的輸入導(dǎo)納）；導(dǎo)納）；當(dāng)當(dāng) 0時，時， Yir的電導(dǎo)為正，是負反饋的電導(dǎo)為正，是負反饋。(1) 當(dāng)當(dāng) 0 時，時， Yir的電導(dǎo)為負，是正反饋的電導(dǎo)為負，是正反饋，將導(dǎo)致放大器不，將導(dǎo)致放大器不穩(wěn)定。穩(wěn)定。正反饋使放大倍數(shù)增大負反饋使放大倍數(shù)下降17 2. 提高放大器穩(wěn)定性的方法提高放大器穩(wěn)定性的方法（1）中和法）中和法 圖圖3-5(a)是利用中和電容是利用中和電容Cn的中和電路。的中和電路。 為了抵消為了抵消Yre

12、的的反饋反饋, 從集電極回路取一與從集電極回路取一與 反相的電壓反相的電壓 , 通過通過Cn反饋到輸反饋到輸入端。根據(jù)電橋平衡有：入端。根據(jù)電橋平衡有：1122nb cb cLNCCCLNcUnU則則中和條件中和條件為為 (3-12) 02010011b cnjLjLjCjC18N2N1CeCnCb1EcUn.Uc.(a)CbV中和電容19L1L2Uc.CnUo.EcV2(b)V1 圖 3-5 中和電路(a) 原理電路; (b) 某收音機實際電路中和電容20V1V2YSYLYi YieYo YobYfbYrbYib 圖 3-6 共發(fā)共基電路（2）失配法）失配法 失配法失配法是通過是通過增大放大

13、器的負載導(dǎo)納，使輸出電路失配，增大放大器的負載導(dǎo)納，使輸出電路失配，以降低輸出電壓，從而減少對輸入端的影響以降低輸出電壓，從而減少對輸入端的影響。因此失配法是用。因此失配法是用犧牲電路增益來換取電路的穩(wěn)定。共發(fā)犧牲電路增益來換取電路的穩(wěn)定。共發(fā)共基電路是典型的失共基電路是典型的失配法應(yīng)用。配法應(yīng)用。21DR3R1R4R2G2G1S EcuoCSRSV 圖 3-7 雙柵場效應(yīng)管調(diào)諧放大器 22（3）減少放大器的電磁耦合）減少放大器的電磁耦合 前面討論放大器的穩(wěn)定性，是從放大器內(nèi)部來看的，實前面討論放大器的穩(wěn)定性，是從放大器內(nèi)部來看的，實際上還應(yīng)考慮由于外部原因造成的不穩(wěn)定，而電磁耦合是引際上還應(yīng)

14、考慮由于外部原因造成的不穩(wěn)定，而電磁耦合是引起外部寄生反饋的主要因素，因此抑制和減少電磁耦合是提起外部寄生反饋的主要因素，因此抑制和減少電磁耦合是提高放大器穩(wěn)定性的重要途徑。高放大器穩(wěn)定性的重要途徑。 放大器中的放大器中的電磁耦合途徑主要電磁耦合途徑主要有：有： A、電容性耦合；、電容性耦合； B、電感性耦合；、電感性耦合； C、公共電阻耦合；、公共電阻耦合； D、輻射耦合、輻射耦合nU23五、五、多級諧振放大器 1多級單調(diào)諧放大器多級單調(diào)諧放大器 假設(shè)多級單調(diào)諧放大器的諧振頻率相同假設(shè)多級單調(diào)諧放大器的諧振頻率相同, 均為信號的中心均為信號的中心頻率，且各級放大器的電壓放大倍數(shù)分別為頻率，且

15、各級放大器的電壓放大倍數(shù)分別為K01、 K02、 K0n,則總的則總的電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)為：為：nKKKK002010 (3-13) 211a(3-14) 2/2)1 (nna(3-15) 由第二章可知，由第二章可知，單調(diào)諧放大器的歸一化頻率特性單調(diào)諧放大器的歸一化頻率特性為：為：則有則有n的回路的的回路的多級單調(diào)諧放大器的歸一化頻率特性多級單調(diào)諧放大器的歸一化頻率特性為：為：242. 多級雙調(diào)諧放大器多級雙調(diào)諧放大器 表32 多級雙調(diào)諧放大器的帶寬和矩形系數(shù)2/4)41 (nna(3-16) 253. 參差調(diào)諧放大器參差調(diào)諧放大器 參差調(diào)諧的概念參差調(diào)諧的概念： 圖圖3-8是采用單調(diào)諧

16、回路和雙調(diào)諧回路組成的參差調(diào)諧是采用單調(diào)諧回路和雙調(diào)諧回路組成的參差調(diào)諧放大器的頻率特性。放大器的頻率特性。 圖圖3-9示出了一彩色電視機高頻頭的調(diào)諧放大器的簡化示出了一彩色電視機高頻頭的調(diào)諧放大器的簡化電路。電路。 2627C2C1AGCG2G1DVSEcC3 圖 3-9電視機高頻放大器的簡化電路 28六、六、 高頻集成放大器 1、高頻集成放大器的分類、高頻集成放大器的分類 高頻集成放大器高頻集成放大器分為以下兩類分為以下兩類: (1) 一種一種是非選頻的高頻集成放大器是非選頻的高頻集成放大器, 主要用于某些不主要用于某些不需要選頻功能的設(shè)備中需要選頻功能的設(shè)備中, 通常以電阻或?qū)拵Ц哳l變壓

17、器作通常以電阻或?qū)拵Ц哳l變壓器作負載；負載； (2) 另一種是選頻放大器另一種是選頻放大器, 用于需要有選頻功能的場合用于需要有選頻功能的場合, 如接收機的中放就是它的典型應(yīng)用。如接收機的中放就是它的典型應(yīng)用。 通常為了滿足高增益放大器的選頻要求，集成選頻通常為了滿足高增益放大器的選頻要求，集成選頻放大器一般采用集中濾波器作為選頻電路。放大器一般采用集中濾波器作為選頻電路。29 2、高頻集成放大器與集中濾波器的接法、高頻集成放大器與集中濾波器的接法 (1) 集中選頻濾波器集中選頻濾波器接于寬帶集成放大器的后面接于寬帶集成放大器的后面 在圖在圖3-10(a)中中, 集中選頻濾波器接于寬帶集成放大

18、器集中選頻濾波器接于寬帶集成放大器的后面，這是一種常見接法。的后面，這是一種常見接法。 該接法需注意的問題為該接法需注意的問題為：集成放大器與集中濾波器：集成放大器與集中濾波器之間的之間的阻抗匹配問題阻抗匹配問題，這包括，這包括兩重含義兩重含義：其一其一是從放大器是從放大器輸出上看，阻抗匹配表示放大器有較大的功率增益輸出上看，阻抗匹配表示放大器有較大的功率增益；其二其二是從濾波器的輸入端看，要求信號源的阻抗與濾波器的輸是從濾波器的輸入端看，要求信號源的阻抗與濾波器的輸入阻抗，方能得到預(yù)期得頻率特性。入阻抗，方能得到預(yù)期得頻率特性。 (2) 集中選頻濾波器集中選頻濾波器接于寬帶集成放大器的前面接

19、于寬帶集成放大器的前面 圖圖3-10(b)是集中選頻濾波器接于寬帶集成放大器的前是集中選頻濾波器接于寬帶集成放大器的前面的一種接法。面的一種接法。 30(a)(b)前 置放大器集 中濾波器寬 帶放大器寬 帶放大器集 中濾波器圖3-10 集中選頻放大器組成框圖31 圖圖 3-11示出了示出了Mini Circuits公司生產(chǎn)的一集成放大器公司生產(chǎn)的一集成放大器MRA8的應(yīng)用電路，的應(yīng)用電路， MRA8是硅單片放大器是硅單片放大器, 其主要指標(biāo)其主要指標(biāo)見表見表3-3。 A2C2L1L2A1C1MRA8ui5050uoC3R1R2220 14W220 14W15MRA8C4圖 3-11 集成選頻放

20、大器應(yīng)用舉例 32333.2 高頻功率放大器的原理和特性 高頻功率放大器的高頻功率放大器的主要功能主要功能是是放大高頻信號放大高頻信號, 并且并且以以高效輸出大功率為目的高效輸出大功率為目的, 它它主要應(yīng)用于各種無線電發(fā)射機主要應(yīng)用于各種無線電發(fā)射機中。中。 一、高頻功率放大器概述一、高頻功率放大器概述 1、高頻功放管的類型、高頻功放管的類型 電子管電子管：主要：主要用于輸出功率在幾百瓦以上用于輸出功率在幾百瓦以上的場合；的場合； 高頻大功率高頻大功率晶體管晶體管和和場效應(yīng)管場效應(yīng)管：主要用于輸出功率：主要用于輸出功率在在幾百瓦以下幾百瓦以下的場合。的場合。34 2、功率放大器工作狀態(tài)功率放大

21、器工作狀態(tài) A(甲甲)類類：其理想效率為：其理想效率為50%； B(乙乙)類類：其理想效率為：其理想效率為78.5%； AB(甲乙甲乙)類類：其理想效率為：其理想效率為50%78.5%； C (丙丙)類類：高頻非線性功率放大器：高頻非線性功率放大器 E 類類：開關(guān)型高頻功率放大器：開關(guān)型高頻功率放大器 S類類：開關(guān)型高頻功率放大器：開關(guān)型高頻功率放大器 其中：其中：A類、類、B類和類和AB類主要用于低頻功率放大器類主要用于低頻功率放大器，而，而C類、類、E類和類和S類一般只用于高頻功率放大器類一般只用于高頻功率放大器。35 3、高頻功率放大器的特點、高頻功率放大器的特點 我們知道我們知道低頻功

22、率放大器低頻功率放大器的工作頻率低，的工作頻率低，相對頻帶寬相對頻帶寬度很大度很大；如一般工作在；如一般工作在2020000Hz，高端頻率與低端頻率，高端頻率與低端頻率相差相差1000倍。倍。 對于對于高頻功率放大器高頻功率放大器：工作頻率高，相對頻帶寬度很工作頻率高，相對頻帶寬度很小??；例如調(diào)幅廣播的帶寬為；例如調(diào)幅廣播的帶寬為9kHz，若中心頻率取，若中心頻率取900kHz，則相對頻帶寬度僅為則相對頻帶寬度僅為1。因此高頻功率放大器為了達到對。因此高頻功率放大器為了達到對選擇性（頻帶）的要求，選擇性（頻帶）的要求，一般采用調(diào)諧放大器一般采用調(diào)諧放大器。 由于高頻功放要求高頻工作、高效率，因

23、而由于高頻功放要求高頻工作、高效率，因而工作在高工作在高頻狀態(tài)和大信號非線性狀態(tài)是其主要特點頻狀態(tài)和大信號非線性狀態(tài)是其主要特點。 36二、工作原理 圖圖3-12是一個采用晶體管的高頻功率放大器的原理線路是一個采用晶體管的高頻功率放大器的原理線路, 除電源和偏置電路外除電源和偏置電路外, 它是由它是由晶體管晶體管、 諧振回路諧振回路和和輸入回路輸入回路三部分組成的。其中：三部分組成的。其中： 晶體管晶體管：常采用：常采用NPN高頻大功率晶體管，其特征頻率高頻大功率晶體管，其特征頻率fT高高 。 靜態(tài)工作狀態(tài)靜態(tài)工作狀態(tài)：一般在：一般在C類，即基極偏置為負值；類，即基極偏置為負值； 輸入信號輸入

24、信號：輸入信號為大信號，可達：輸入信號為大信號，可達12V，甚至更大。，甚至更大。 工作狀態(tài)工作狀態(tài)：晶體管工作在截止和導(dǎo)通：晶體管工作在截止和導(dǎo)通(線性放大線性放大)兩種狀兩種狀態(tài)，基極電流和集電極電流均為高頻脈沖電流。態(tài)，基極電流和集電極電流均為高頻脈沖電流。 放大器的負載放大器的負載：用帶抽頭的：用帶抽頭的LC并聯(lián)諧振回路作負載，可并聯(lián)諧振回路作負載，可以起到選頻和阻抗變換兩方面的作用。以起到選頻和阻抗變換兩方面的作用。37ucCRLuceubeubEbEcu ()ibicV圖 3-12 晶體管高頻功率放大器的原理線路 BBUCCU38 1電流、 電壓波形 設(shè)輸入信號為 coscosbb

25、beBBbuUtuUUt則由圖3-12得基極回路電壓為：(3-17) 周期性脈沖可以分解成直流、周期性脈沖可以分解成直流、 基波基波(信號頻率分量信號頻率分量)和各次諧波分量和各次諧波分量, 即： tnItIIicnccoccoscos1(3-18) 式中39) 1()()coscos1)(1(cossin2cossin2)()cos1 (cossin)()cos1 (cossinmax2max1maxmax10maxmaxnainnnnniIaiiIaiiIncccncccccco (3-19b) (3-19a) (3-19c) 4041其中其中稱為導(dǎo)通角稱為導(dǎo)通角，0()、 1()、 n(

26、)分別稱為余弦脈沖的分別稱為余弦脈沖的直流、直流、 基波、基波、 n次諧波的分解系數(shù)次諧波的分解系數(shù), 數(shù)值見附錄。數(shù)值見附錄。 由圖由圖3-12可以看出，可以看出，放大器的負載為并聯(lián)諧振回路，當(dāng)放大器的負載為并聯(lián)諧振回路，當(dāng)諧振頻率諧振頻率0等于激勵信號頻率等于激勵信號頻率時，回路對時，回路對頻率呈現(xiàn)一頻率呈現(xiàn)一大諧振電阻大諧振電阻RL，因此式，因此式(3-18)中基波分量在回路上產(chǎn)生電壓，中基波分量在回路上產(chǎn)生電壓，而對遠離而對遠離的直流和諧波分量的直流和諧波分量22、33等呈現(xiàn)很小的阻抗，等呈現(xiàn)很小的阻抗，因而這些頻率成分的輸出很小，幾乎為零，可以忽略。故回因而這些頻率成分的輸出很小，幾

27、乎為零，可以忽略。故回路輸出電壓為路輸出電壓為：1coscosoccLcuuI RtUtcosCEccocccuUuUUt(3-20)(3-20)(3-21)(3-21)晶體管的晶體管的集電極電壓集電極電壓為：為：4243 圖圖3-14給出了放大器各點信號的波形圖。給出了放大器各點信號的波形圖。 由圖可以看出，當(dāng)集電極回路調(diào)諧時，由圖可以看出，當(dāng)集電極回路調(diào)諧時，Ubemax、 ICmax、 UCEmin是同一時刻出現(xiàn)的，導(dǎo)通角是同一時刻出現(xiàn)的，導(dǎo)通角越小，越小， i iC越集中在越集中在UCEmin附近，故耗損越小，效率越高。附近，故耗損越小，效率越高。 另外，我們也可根據(jù)集電極電流的導(dǎo)通角

28、來劃分功放另外，我們也可根據(jù)集電極電流的導(dǎo)通角來劃分功放的工作類型：的工作類型：當(dāng)當(dāng)180180o o時時，為，為A類；類； 當(dāng)當(dāng)90o o 180180o o時時，為，為AB類；類； 當(dāng)當(dāng)90 uCES 。 (2) 過壓狀態(tài)過壓狀態(tài)： 當(dāng)功放的激勵足夠大時，功放的最高工作功放的最高工作狀態(tài)將進入飽和區(qū)，即動特性的狀態(tài)將進入飽和區(qū)，即動特性的A點在飽和區(qū)的工作狀態(tài)，點在飽和區(qū)的工作狀態(tài)，稱為過壓狀態(tài)。如圖稱為過壓狀態(tài)。如圖(3-17)所示。所示。 過壓狀態(tài)功放的特點過壓狀態(tài)功放的特點：功放的工作點將在截止區(qū)、線性功放的工作點將在截止區(qū)、線性放大區(qū)和飽和區(qū)三個區(qū)內(nèi)變化；功放的集電極電流為頂部凹放

29、大區(qū)和飽和區(qū)三個區(qū)內(nèi)變化；功放的集電極電流為頂部凹陷的余弦脈沖；功放的效率將隨著陷的余弦脈沖；功放的效率將隨著Uc的進一步增大而降低，的進一步增大而降低，在這種狀態(tài)下，由于導(dǎo)通角過大導(dǎo)致波形系數(shù)較??；有在這種狀態(tài)下，由于導(dǎo)通角過大導(dǎo)致波形系數(shù)較??；有UCEmin R RLCRLCR，故選擇L-II型。且串聯(lián)支路用電感，并聯(lián)支路用電容。 根據(jù)（3-33b）式，回路的品質(zhì)因素為： 其它見教材。213LCRRQR 80 圖圖3-29是一超短波輸出放大器的實際電路是一超短波輸出放大器的實際電路, 它工作它工作于固定頻率。于固定頻率。 3DA21CCbVC1L1L2C222.5 V圖 3-29 一超短波

30、輸出放大器的實際電路 L2是為抵消天線的容抗而設(shè)立的C1、C2、L2構(gòu)成型匹配網(wǎng)絡(luò)81 2耦合回路耦合回路 圖圖3-30是一短波發(fā)射機的輸出放大器，是一短波發(fā)射機的輸出放大器， 它采用它采用互感耦互感耦合回路作輸出電路合回路作輸出電路, 多波段工作。（多波段工作。（簡單分析教材圖簡單分析教材圖3-34) V1CbC1L1L2C2KL324 VM 圖3-33 短波輸出放大器的實際線路1:4傳輸線變壓器82三、高頻功放的推挽連接線路三、高頻功放的推挽連接線路 在高頻功放中，不論是輸出級還是中間級，有時會在高頻功放中，不論是輸出級還是中間級，有時會用到推挽連接線路用到推挽連接線路，其，其主要目的主要

31、目的是為了是為了提高輸出功率提高輸出功率，工作原理與低頻功放類似工作原理與低頻功放類似。此處不再祥述。此處不再祥述。83四、高頻功放的實際線路舉例四、高頻功放的實際線路舉例 圖圖3-38(a)是是工作頻率為工作頻率為50 MHz的晶體管諧振功率放的晶體管諧振功率放大電路大電路, 它向它向50 外接負載提供外接負載提供25W功率功率, 功率增益達功率增益達7 dB。 VL2Ec13.5 VLbC1C214150pF50 90400 pFL1L332250 pF32250 pFC3C450 (a)84C5VR1100k50 530 pFL1533pF15 pFC4R2110 kEGEDC615 p

32、FL3C8C7533 pF533 pF50 (b)C1C2C3L2 圖 3-38 高頻功放實際線路(a) 50 MHz諧振功放電路; (b) 175 MHz諧振功放電路85 3.5 高頻功放、功率合成與射頻高頻功放、功率合成與射頻模塊放大器模塊放大器 一、一、 D類高頻功率放大器 1. 電流開關(guān)型電流開關(guān)型D類放大器類放大器 圖圖3-39是是電流開關(guān)型電流開關(guān)型D類放大器類放大器的原理線路和波形圖，的原理線路和波形圖， 線路通過高頻變壓器線路通過高頻變壓器T1, 使晶體管使晶體管V1、 V2獲得反向的方獲得反向的方波激勵電壓。波激勵電壓。 86ccescesmcescesmEuuUtdutuU

33、)(2cos)(122 由此可得 )()(2)(2cesccesmmcescescmuEuUUuuEU 集電極回路兩端的高頻電壓有效值為集電極回路兩端的高頻電壓峰值為 (3-46) (3-47) 87CALRLT2ic1ic2V1V20T1ic1t0(b)ic2t0(c)uce1t0(d )ucesuce2t0(e)ucesuAt0( f )UMUM uces 3/2 /2/2 3/2(a)Ec 圖 3-39 電流開關(guān)型D類放大器 的線路和波形 UCC88 V1(V2)的集電極電流為振幅等于的集電極電流為振幅等于Ic0的矩形的矩形, 它的基頻它的基頻分量振幅等于分量振幅等于(2/)Ic0。 V

34、1、 V2的的ic1、 ic2中的基頻分量電中的基頻分量電流在集電極回路阻抗流在集電極回路阻抗RL(考慮了負載考慮了負載RL的反射電阻的反射電阻)兩端兩端產(chǎn)生的基頻電壓振幅為：產(chǎn)生的基頻電壓振幅為：222212()()221()22cmcoLcmcocccesLLcmcccesLLUIRUIUuRRUPUuRR將式(3-35)代入式(3-37), 得輸出功率為輸出功率為 輸入功率為輸入功率為 (3-51) (3-50) (3-49) 892020110()2()2100%100%cccocccescLccccescesLcccesccPU IUuERPPPUuuRUuPPU 集電極損耗功率為

35、(3-54) (3-53) (3-52) 2電壓開關(guān)型電壓開關(guān)型D類放大器類放大器 圖3-40為一互補電壓開關(guān)型D類功放的線路及電流電壓波形。兩個同型(NPN)管串聯(lián), 集電極加有恒定的直流電壓Ec。 90ic2iLL0C0RLV2uce2uce1V1T1Ec(a)ic1iLL0C0RLEcS(b)uce291uce2 tEc02iL t0ic1 t0ic1maxic2 t0(c)圖 3-40 電壓開關(guān)型D類功放的線路及波形 92 由圖可見由圖可見, 因因ic1、ic2都是半波余弦脈沖都是半波余弦脈沖(=90), 所以兩管的直流電壓和負載電流分別為所以兩管的直流電壓和負載電流分別為:max0m

36、axmax11cccocccoccoiEIEPiIiI兩管的直流輸入功率為 負載上的基波電壓UL等于uce2方波脈沖中的基波電壓分量。 對uce2分解可得93max0max022212sin1ccLLLLccLLLccLiEIURPPiEIUPEttdEU負載上的功率為 可見 此時匹配的負載電阻為 (3-55) (3-56) 94二、 E類高頻功率放大器類高頻功率放大器 根據(jù)前面分析可知根據(jù)前面分析可知D類開關(guān)型高頻功放總是由兩個功放類開關(guān)型高頻功放總是由兩個功放管組成管組成，而，而E類開關(guān)型高頻功放則是單管工作在開關(guān)狀態(tài)類開關(guān)型高頻功放則是單管工作在開關(guān)狀態(tài)。 E類高頻功率放大器的電路如圖類高頻功率放大器的電路如圖4-41所示。所示。 其工作過程為（略）：其工作過程為（略）：95三、功率合成器 功率合成器功率合成器, 就是就是采用多個高頻晶體管采用多個高頻晶體管, 使它們產(chǎn)生使它們產(chǎn)生的高頻功率在一個公共負載上相加的高頻功率在一個公共負載上相加。一個理想的功率合。一個理想的功率合成器應(yīng)滿足：成器應(yīng)滿足： (1) N個同類型的放大器，它