電子教案-高頻電子教案(第三版)-高頻電子教案(第三版)-33-電子課件

3.4丁類諧振功率放大器與丙類倍頻器3.4.1丁類諧振功率放大器1.提高晶體管放大器集電極效率的途徑減小PC的途徑減小積分區(qū)間(但

小Po也小)減小iC與uCE乘積減小iC與uCE乘積的思路：三極管工作在飽和區(qū)：三極管工作在截止區(qū)：丁類工作狀態(tài)：三極管工作在開關狀態(tài)（飽和

截止）效率可達100%LC串聯(lián)諧振2.丁類放大器原理ui

>0,V1飽和導通，V2截止+ui–+ub1––ub2++uo–RLCALiC1iC2+VCCV1V1uA=VCC–UCE(sat)ui

<0,V2飽和導通，V1截止uA=UCE(sat)

tuAOVCCUCE(sat)

tiC1O

tiC2O

tuoOio3.4.2丙類倍頻器倍頻器功能:輸出信號頻率是輸入信號的整數(shù)倍。實現(xiàn)方法:將諧振回路調(diào)諧在二次或三次諧波頻率上。電路：+ui–+uo–C1LBL1L2C2C3L3+–VCCLCCCL1、C1構(gòu)成串聯(lián)諧振，fL2、C2構(gòu)成串聯(lián)諧振，L3、C3構(gòu)成并聯(lián)諧振，2f3f陷波器基波和二次諧波對地短路3.5功率合成技術功率合成：理想功率合成：1.無損失地合成各功放電路的輸出功率；2.各功放電路之間互不影響；3.具有寬頻帶特性。多個功率放大器共同向負載提供大功率信號。一、傳輸線變壓器的工作原理3.5.1傳輸線變壓器由傳輸線繞在高導磁率低損耗磁環(huán)構(gòu)成。1.傳輸線：兩根緊靠的平行線、扭絞線、同軸線特點：無耗傳輸(高頻)信號流過兩條線的電流大小相等，相位相同無耗傳輸?shù)臈l件：阻抗匹配(傳輸線特性阻抗Zc=

Rs=RL)傳輸線長度l<

min

/8最小工作波長2.1:1傳輸線變壓器的結(jié)構(gòu)RLRSus4123+

–等效Rsus13+

–RL24+

–+

–u1u2i1i2i1i2Zi無耗傳輸：匹配條件：因磁芯中磁場抵消，故無耗相當于1:1的變壓器Rs1+

–RL234us+

–u1+

–u2變壓器上限頻率只幾十MHz，傳輸線變壓器達上千MHz變壓器頻率覆蓋系數(shù)只有幾百傳輸線變壓器可達1043.影響上、下限頻率的因素fH取決于傳輸線長度l，l越短，fH越高；fL取決于激磁電流i0的大小，因為i0造成電流分配不均勻，應采用高導磁率磁環(huán)。4.平衡和不平衡電路的轉(zhuǎn)換不平衡—平衡轉(zhuǎn)換平衡—不平衡轉(zhuǎn)換Rsus13+

–24+

–+

–Rsus13+

–RL24Rsus+

–+

–uu+

–ii+u–+u–ii二、阻抗變換器1.4:1阻抗變換器RLRSus4123+

–Rsus13+

–RL24+

–+

–uuRiii2i傳輸線特性阻抗：2.1:4阻抗變換器Rsus13+

–RL24+

–+

–uuii2iRiRiRL+

–u+

–u+

–u+

–u+

–u+

–uiiiiiii題3—10（a）3.5.2功率合成和分配網(wǎng)絡H1H4A1H2H3A2A2A4HHA2AAPiPoR功率合成的原理框圖A—10W單元放大器H—功率合成和分配網(wǎng)絡R—平衡電阻5W10W5W5W10W5W5W10W10W20W20W40W一、功率合成網(wǎng)絡Rd+

–+

–ududRausaA+

–+

–uaRbusb+

–ubBRcCDDTr1Tr2功率源A功率源BTr2—平衡-不平衡變換Tr1—混合網(wǎng)絡itRc—平衡電阻Rd—合成器負載itiaibididicud/2+

–ud/2+

–ia=id+i

tib=id

–

i

tic=2i

tid

=(ia+i

b)/2ic=ia

–

i

bit

=(ia

–

i

b)/2若ua=ub,

則ia=ibit=0,

ic=0,id=ia=

ibud=ua–(–

ub)=2ua=2ub

Pd=Pa+

Pb

(D端功率合成)Rc上:Pc=0每個功率源的等效負載：實現(xiàn)阻抗匹配，使：

Ra=Rb

=Rd

/22.若ua=–

ub則ia=–

ib

,Pc=Pa+

Pb(C端功率合成)id=0,

ic=2ia=2ib,同相合成實現(xiàn)阻抗匹配，使：Ra=

Rb

=2RcRd+

–+

–ududRsusaA+

–+

–uaRsusb+

–ubBRcCDDTr1Tr2功率源A功率源Bititiaibididicud/2+

–ud/2+

–3.若ua

ub若Rc=Rd/4，則

ua=iaRd

/2,僅由功率源A決定，不受B影響。同理,

ub

僅由功率源B決定,不受A影響。也可在C、D端輸入功率，在A或B端獲得合成功率。二、功率分配網(wǎng)絡idRd+

–+

–ududRaA

–+RcucBRbCDDTr1Tr2ititiaibidicuc—輸入信號Ra

、Rb—分配器負載ia=it

–

id

ib=i

t+idic=2i

tud=idRd=iaRa–

ibRb

idRd

=(it

–

id)Ra–(it+id)Rb

當Ra=Rb

=R時:id=0,ia=ib

=

it

=

ic/2Ra、Rb等于并聯(lián)：RL

=

Ra//Rb

=

R

/

2D端未獲得功率，A、B端各獲得一半功率欲獲得最大功率輸出，要求功率源內(nèi)阻Rc

=

RL=

R

/

21.同相功率分配網(wǎng)絡2.反相功率分配網(wǎng)絡idRd+

–+

–ududRaA

–+RcucBRbCDDTr1Tr2ititiaibidicRa=

Rb

=R當信號從D端輸入時，C端未獲得功率，A、B端獲得等值反相功率，同理可證明：阻抗匹配功率放大功率合成功率分配3.5.3功率合成電路應用舉例+

–ui25

25

AADDBBCCTr2Tr1Tr3Tr4Tr5T