第四章 高频功率放大器知识讲解

四、高频功放的分析方法
❖ 图解法：利用电子器件的特性曲线来分析它 的工作状态
❖ 解析近似分析法：把电子器件的特性曲线用 某些近似解析式来表示——最常用的是折线 法
五、高频功放中用作放大的有源期间
❖ 晶体管：千瓦级以下 ❖ 电子管：千瓦级以上
六、高频功放管的主要技术指标
❖ 输出功率大 ❖ 效率高 ❖ 谐波分量尽量小
临界线方程: ic gcruce
或：
g cr
ic u ce
1、晶体管特性的折线化
ic与激励电压的关系:
ic
g 0
ube Vbz
u be V bz (放大) V be V bz （截止)
2、谐振功率放大器的工作状态分析
❖ 1）动态特性的定义：
❖ 动态特性曲线是在晶体管输出特性和转移特性上 画出谐振功率放大器瞬时工作点的轨迹。
及谐波分量 • LC谐振回路两端
电压波形 • 晶体管集电极和
发射极之间的瞬 时电压波形
3、功率与效率
❖ 放大器的输出功率：
P o1 2Ic1m U cm 1 2Ic1m 2Rp1 2U R cpm 2
❖ 集电极直流供给功率：
PD CVCC Ico
❖ 集电极效率：
P o 1Ic 1 m U cm 1 P DC 2V CIC co 2
用一条或几条(组成折线)来代替，这样就可以用简 单的数字解释或来代表电子器件的特性曲线。
❖ 优点: 物理概念清楚，计算比较简单，而概括性的
理论分析、工程近似估算已满足要求。
❖ 缺点: 精度较低。
二、电路性能的分析
2、工作原理（余弦脉冲分解）：
设输入ui为一余弦信号: ui ubU bm cots
Vcc、Vbb、Ub不变，Rp < Recr
1.
= Recr
> Recr
欠压状态 临界状态 过压状态
RP变化对集电极余弦脉冲的影响
2、负载特性曲线:
❖欠压区Ic1、—I临co、界U线c内~ RpR关p系:Ic1Ico常数
临界—过压区 Rp Ic1Ico Uc恒定
❖ Rp < Rcer欠压区，放大区近似恒流源 ❖ Rp > Rcer过压区，放大区近似恒压源
§4.2 谐振功率放大器分析
❖ 4.2.1 谐振功率放大器的工作原理： ❖ 一、获得高效率所需要的条件：
P P~Pc
❖ 能量转换效率： P~ P~
P P~ Pc
❖ 或写成：

P~ 1 Pc
谐振功率放大器的原理电路
电路说明：
三极管V在工作时应处于丙类工作状态，只有小部分
时间导通。LC谐振回路起到滤波和匹配作用。基极电
源VBB应小于死区电压以保证晶体管工作于丙类状态， 一般VBB略小于0。集电极电压VCC是功率放大器的能 量来源。
三种工作状态：
半导通角 半导通角 半导通角
1800 ，为甲类工作状态
900 ，为乙类工作状态 900 ，为丙类工作状态
二、电路性能的分析
❖ 1、采用的分析方法——准线性的折线近似分析法： ❖ 将电子器件特性曲线理想化，即将每一条特性曲线
2、工作原理（余弦脉冲分解）：
考虑LC谐振回路对各次谐波的作用不同得：
u C Ic1 R P m co t s U cm co ts
因而： u C E V C C u C V C C U cm co ts
见下页：
波形分析：
波形分析： • 三极管输入特性 • 基极脉冲电流及
谐波分量 • 集电极脉冲电流
1 2 ( () ) 1 2g 1 ()
4、导通角的选择
❖ 1）等幅波功率放大 ❖ 2）调幅波功率放大 ❖ 3）n次谐波倍频
4.2.2 谐振功率放大器的工作状态 分析
❖ 一、谐振功率放大器的工作状态分析 ❖ 1、晶体管特性的折线化
g cr
ic u ce
临界线: 左边饱和区，过压状态
右边放大区，欠压状态
❖ 式中:
gd
g Ub Uc
Vo VcU c bVU bU bbcVbU z c
3、动态特性直线的作法:
❖ 两点确定一直线的方法
❖
令ic=0，则uce=Vo，得B点
❖ 令ωt=π/2，ube=Vbb，uce=Vcc 得Q点
❖ 连接B、Q点，并延长与临界线相交于A点
整体动态特性
4）谐振功率放大器的动态负载电阻
❖ 2）放大区动态特性方程:
❖ ube = Vbb + Ubcosωt
(1)
❖ uce = Vcc – Uccosωt
(2)
❖ ic = g(ube – Vbz)
(3)
❖ 由(2)式变换代入(1)式可得： ubeVbbUbVccUcuce
❖ 再代入上(3)式得:
❖ ic = gd(uce – Vo)
第四章、高频功率 放大器与功率 合成技术
主要内容：
➢ 丙类谐振功放的特点 ➢ 丙类谐振功放的工作原理 ➢ 丙类谐振功放的性能分析——折线近似方法 ❖ 丙类谐振功放的动态特性和负载特性。 ❖ 丙类谐振功放的直流馈电线路。 ❖ 丙类谐振功放的级间匹配问题(匹配网络) ➢ 丁类高频功率放大电路简介 ➢ 宽带高频功率放大器简介
❖ 动态负载电阻可用动态线斜率的倒数求得 ❖ 动态负载电阻既与导通角有关，又与谐振电
阻有关 ❖ 动态负载电阻一般不等于负载电阻
二、谐振功率放大器的3种工作状
态——高频功率放大器的负载特
性
负载特性: 即放大器Vcc、Vbb、Ub-定时，负载电阻 改变引起Ico、Ic1和Po、η变化的特性。
1、 3种工作状态
则三极管的外部特性：u B E V B B u i V B B U bc mo t s
u CE V CC U cm cots
因为管子只在小半周期内导通，因而iB为脉冲电流。
放大后的iC也为脉冲电流。根据傅氏级数展开得：
i C I c I 0 cc 1t m o I cc 2 s 2 m t o I c s c n n m t o
§4.1 概述
❖ 一、作用与应用：
❖ 作用: 高频功率放大器的作用实际上是把电源的
直流能量转换成高频交流能量。
❖ 应用：发射机发射无线电波
❖
高频加热、高频换流、微波功率源
❖ 二、高频功放的特点：
❖ 特点: 高频、大功率、高效率，电路属非线性
2.与小信号谐振放大器比较
❖ 相同点： ❖ 放大的信号均为高频信号 ❖ 放大器的负载均为谐振回路 ❖ 不同点： ❖ 激励信号幅度大小不同 ❖ 谐振网络的作用不同 ❖ 工作状态不同