第3章 高频谐振放大器

YreY fe YS Yie
(3 ─ 9)
Uc
第3章 高频谐振放大器
(4) 通频带B 0.707与矩形系数K 0.1
通频带B 0.707：
B0.707
fo QL
(3 ─ 10)
矩形系数K 0.1 =9.95
第3章 高频谐振放大器
3.1.3高频谐振放大器的稳定性
1． 放大器的稳定性（stability）
a
n
(3 ─ 13)
1 1 2
2 n / 2
(3 ─ 14)
a (1 )
(3 ─ 15)
第3章 高频谐振放大器
2. 多级双调谐放大器: 各级采用同样的双调谐回路， 选择临界耦合状态。其归一化频率特性：
a (1
n

4
4
)
n / 2
(3 ─ 16)
3. 参差调谐放大器 参差调谐放大器： 单调谐回路和双调谐回 路组成的参差调谐放大器，其各级频率不同。 获得大带宽和更好的频率特性。
(3 ─ 5b)

第3章 高频谐振放大器
2． 放大器的性能参数
放大器的高频等效电路：信号源IS表示，内导 纳由YS表示，负载由Y`L表示。 令Yre =0, 可得：

I b I S YS U b (3 ─ 6a) I c YL U c

(3 ─ 6b)
第3章 高频谐振放大器
高低频功率放大器的异同点：
相同点：都要求输出功率大，效率高。 不同点：工作频率和相对带宽不同，故负载和工作 状态也不相同。 无线通信系统的基本组成
第3章 高频谐振放大器
3.2.1工作原理
高频功率放大器的原理线路：由晶体管、 谐振
回路和输入回路三部分组成的。
输入回路：高频小信号放大器的输出。
反馈（feedback）：晶体管集基间电容C 就是Yre带来的反馈。
b′c，也
2． 解决办法:
中 和 法 (neutralization process) 和 失 配 法 (mismatch process )。
第3章 高频谐振放大器
中和法： 利用输入和输出端附加一个中和电
路抵消Yre的反馈。
第3章 高频谐振放大器
2． 高频功放的能量关系
输出功率P1：
1 1 2 1 U c2 P I c1Uc I c1 RL 1 2 2 2 RL
(3 ─ 22)
集电极电源供给的直流输入功率P0：
P I c 0 Ec 0
(3─ 23)
损耗功率Pc：
P P P c 0 1
晶体管：高频大功率管，承受高电压和大电流。
谐振回路：作为负载，完成信号选择和阻抗匹
配，从而完成功率的转换和放大。
第3章 高频谐振放大器
1．电流、 电压波形
输入信号：
ub U b cost
基极回路电压： E U cost ube b b 通角 ：集电极电流出现一半的角度。
第3章 高频谐振放大器
3.1.5 高频集成放大器
高频集成放大器有两类:
非选频的高频集成放大器。 选频放大器。
第3章 高频谐振放大器
3.2 高频功率放大器的 原理和特性
功率放大的实质 (power amplifier) ：在输入信号
的控制下，电源直流功率转换成高频功率。
两个最关心的参数：输出功率和转换效率。
所以负载采用选频网络，如各种谐振回路。
高频小信号放大器工作于晶体 高频谐振放大器
主要质量指标：
增益(gain)：需要增益高，一般靠多级放大器实现。
选择性(selectivity)：要好。用品质因数Q和矩形系
数k0.1
稳定性(stability)：可靠。不要产生自激。 内部噪声尽量小。
重 点 难 点


高频功率放大器的工作原理、分析方法以及外部特性。
高频放大器的工作原理、外部特性以及实际线路。
难点：
第3章 高频谐振放大器
3.1 高频小信号放大器
高频放大器与低频放大器的主要区别：
低频放大器：工作频率低，但是工作带宽很宽。所
以负载为无调谐负载，如电阻、有铁心的变压器。
高频放大器：工作频率高，但工作带宽相对很窄。
为保证电路功放正常工作，则必须满足以下条件：
基级回路电压：ube＝Eb+ub。 集电级回路电压：uce＝Ec－uc。
保证各自正常的直流分量通路和基波（交流）通路 。
高频信号不要流入直流电源，以免造成高频功率的损耗。
旁路电容Cb：隔直通交，提供交流通路。扼流圈Lb: 通直隔交，提供直流通路，扼制高频交流。 直流馈电线路：集电极馈电线路和基极馈电线路。
第3章 高频谐振放大器
集电极馈电线路(collector feed circuit)：
串联馈电线路：晶体管、 电源、 谐振回路串联连接。
并联馈电线路：晶体管、 电源、 谐振回路并联连接。
基极馈电线路(base feed circuit)

基极馈电线路：串联和并联。
自给偏压;
组合偏压;
（ modulation characteristic）
1) 基极调制特性：改变Eb 。结论与振幅特性同。
2) 集电极调制特性 ：改变Ec 。
功放动态特性随Ec左右平移，其状态随着Ec由小变大而由
过压状态过渡到欠压状态。（动态特性曲线）
调制应用：振幅调制
（功放电路图）
基极调制工作在欠压状态。 集电极调制工作在过压状态。
作为恒流源。
过压状态：Ic1和Ic0迅速下降，而Uc缓慢增加，
可作为恒压源。往往用于发射机的中间级。
第3章 高频谐振放大器
2．高频功放的振幅（放大）特性
振幅特性（amplitude
characteristic）
：只改变激
励电压Ub ,而负载电阻RL 、偏置电压Ec和Eb不变，则高 频功放电流、 电压功率及效率η变化的特性。 振幅特性
3.1.2 放大器性能分析
1． 晶体管的高频等效电路
晶体管物理参数模型和网络参数模型 （见板书） 其等效电路：混Π等效电路和Y参数等效电路
第3章 高频谐振放大器
Y参数方程：
I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe U c




(3 ─ 5a)
曲线。
结论：
欠压状态：电流Ic1和Ic0 、电压Uc随着Ub增加而增加。
但是不是线性的，怎么保证呢？ 要保证线性，则必须使功放工作于乙类状 态的欠压状态
第3章 高频谐振放大器
过压状态： Ic1和Ic0 以及Uc随着Ub增加
略有增加。恒压区，用于等幅放大。
第3章 高频谐振放大器
3. 高频功放的调制特性
α0(θ)、 α1(θ)、 αn(θ)分别称为余弦脉冲的直流、 基波、 n次谐波的分解系数。
第3章 高频谐振放大器
谐振输出回路电压： 原理线路
uo uc I c1RL cost Uc cost
集电极电压：
uce Ec uo Ec Uc cost
C类高频功放电流和电压
主要性能指标：
(1) 电 压 放 大倍数K： (2) 输 入 导 纳 Yi: (3) 输 出 导 纳 Yo:
Y fe Uc K Ub Yoe YL `
YreY fe Ib Yi Yie Ub Yoe YL `

(3─ 7)
(3 ─ 8)
Yo
Ic
I S 0
Yoe
第3章 高频谐振放大器
第3章 高频谐振放大器
3.1 高频小信号放大器 3.2 高频功率放大器的原理和特性 3.3 高频功率放大器的高频效应 3.4 高频功率放大器的实际线路
第3章 高频谐振放大器
学 习 目 的
熟练掌握高频小信号放大器的电路组成与分
析方法以及性能参数。 理解掌握高频功率放大器的电路组成、工作原理、分 析方法、外部特性。 掌握高频功率放大器实际线路和阻抗变换。 重点： 高频小信号放大器的工作原理与性能参数计算。
(3─ 24)
第3章 高频谐振放大器
集电极效率η (collector efficiency)：
P 1 I c1 U c 1 1 P0 2 I c 0 Ec 2

I c1 ( ) 1 I c0 0 ( ) Uc Ec
(3 ─ 25)
： 波形系数 (waveform factor) ： 利用系数(utilization
第3章 高频谐振放大器
3.1.1 高频小信号谐振放大器的工作原理
典型的高频小信号谐振放大器的实际线路。 组成：直流偏直电路和交流等效电路。Cb和Ce旁
路电容。
交流等效电路：输入级、放大级、输出级。放大
级由晶体管承担；输出级由抽头并联谐振回路做负
载，实现阻抗匹配和选频滤波功能。
第3章 高频谐振放大器
原理线路
第3章 高频谐振放大器
C(丙)类工作下的集电极电流的波形。基极 电流ib，集电极电流ic都是周期性脉冲。
周期性脉冲可以分解成直流、 基波(信号频
率分量)和各次谐波分量：
ic I co I c1 cost I cn cosnt
第3章 高频谐振放大器
第3章 高频谐振放大器
4. 高频功放的调谐特性 调谐特性 （tune
characteristic） ：调整谐振
回路中电容C的大小，功放外部电流 Ic1
和Ic0 、电压Uc变化特性。
失谐时：电流增加，电压减少。可通过Ic0 是
否最小来判断是否处于谐振状态。
第3章 高频谐振放大器
3.4 高频功率放大器的实际线路

factor )
输出功率P1和集电极损耗功率Pc之间的关系：
P 1 P c 1 1
(3 ─ 26)
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提高效率的办法：提高利用系数和波形系数。 通角的选择：650－750之间。 激励功率：
1 Pd I b1U b 2
(3 ─ 27)
高频功放的功率放大倍数：
Ec和Eb不变，则高频功放电流、 电压、 功率及效率η变
化的特性。 随着RL 的增加，功放从欠压状态过渡到临界 状态再过渡到过压状态。
第3章 高频谐振放大器
结论：
临界状态：其效率和功率取得最佳值，其临 界电阻为最佳电阻RLcr ；用于发射机的末级。 欠压状态：Ic1和Ic0缓慢减少，而Uc增加，可
Kp P 1 P d
(3 ─ 28) (3 ─ 29)
P K p 10Lg 1 (dB) Pd
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3.2.2 高频谐振功率放大器的工作状态 1． 高频功放的动特性 动特性： 晶体管集电极电流ic 与电极电压(ube 或uce)的关系曲线, 在ic～uce或ic～ube坐标系统 中是一条曲线。 2． 高频功放的工作状态 高频谐振功率放大器三种状态 ：欠压、 临界 和过压。
零偏压。
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3.4.2 输出匹配网络
匹配网路(matching circuit): 功率放大器的级与
级之间或者放大级与负载之间的四端网路（双端口
失配法： 增加负载导纳，使输出电路失配，
从而使输出减小，那么反馈影响也就变小。
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3.1.4 多级谐振放大器
1．多级单调谐放大器 多级单调谐放大器的谐振频率相同, 均为信号 的中心频率。 总的电压放大倍数： K0 K01K02 K0n 其归一化频率特性：
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3.2.3 高频功放的外部特性
外部特性： 负载电阻RL 、激励电压Ub、偏置电
压Ec和Eb发生变化时，高频功放电流ic、 电压UC、 功率P及效率η变化的特性
1．高频功放的负载特性（ load characteristic ）
负载特性：只改变负载电阻RL, 而激励电压Ub、偏置电压
sin cos I co ic max ic maxa0 ( ) (1 cos ) (3 ─ 19a) sin cos I c1 ic max ic maxa1 ( ) (1 cos ) (3 ─ 19b) (3 ─ 19c) 2 sin n cos 2n sin cosn I cn ic max ic maxan ( ) ( n 1) 2 n ( n 1)(1 cos cos )