高频功率放大器4
高频功率放大器(4)
放大器的负载为并联谐振回路，其谐振频率ω0 等于谐振频率ωs时，回路对ωs呈现出一个大 的谐振阻抗，为纯电阻RP（即谐振电阻）。
RP
02L2
RL
L cRL
基波分量在回路上产生电压，对直流分量和谐波分量呈小阻抗，仅为基波 分量的百分之几，故输出很小，可认为回路上仅有由基波分量产生的电压v c，其它频率成分信号均被虑除，从而在负载上得到不失真的信号电压
n
2
1 0.0333
Zp (n2 1)Q (4 1) 20 30
| ZP3 |
n
3
3 0.01875
Zp (n2 1)Q (9 1) 20 160
| ZP4 |
n
4
1 0.01333
Zp (n2 1)Q (16 1) 20 75
| ZP5 |
n
5
1 0.0104
Zp (n2 1)Q (25 1) 20 96
8、丙类功率放大器的计算
vCE VCC VC1M cosc t VCC Ic1M RP cosC t vO VC1M cosc t Ic1M RP cosC t
iC ICM ( 0 ( ) 1( )cos C t 2 ( )cos 2C t )
iO IC1M cosc t ICM1( )cosC t
c
po pD
po po pc
不失真：输出信号功率大，相应动态电流、电压就大，因而器件非线 性特性引起的非线性失真就大。实用中常采用负反馈等措施减小失真， 同时限制输出功率，使失真在允许范围内。
二、功率管的运用特性
导通时间
运
用
高频4高频功率放大器.课件.ppt
若临界线的斜率为gcr，则临界线方程可写为 ic=gcrvCE 注：过压、欠压从电压利用系数的角度理解。
晶体管的静态转移特性理想化后可用交横轴于VBZ的一条 直线来表示(VBZ为截止偏压)。
转移特性方程：ic =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ)
或电压 电流
Vcm vCE vCE VCC Vcm cos t
iC
iC Vcm cost
ic max o c
VBZ
VCC
v CE
min
－VBB
vbE max
t
Vbm vBE
v BE VBB Vbm cos t
1. iC 与vBE同相，与vCE反相； 2. iC 脉冲最大时，vCE最小；
由右图可以得到：
100 20 40 60 80 120 160180 c
时=1，c可达100%，但输 出功率为零；
尖顶脉冲的分解系数
n
1 0
因此，为了兼顾功率与
1
效率，最佳通角取70左右。0.5
0.4
2.0
0
0.3
另：60时二次谐波分 0.2 1.0
1 0 2
量最大，40时三次谐波分 0.1
3
140
量最大，作为倍频器设计 0
不同之处：为激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同； 晶体管动态范围不同。
ic
ic
ic
ic
Q
o
eb o
t
小信号谐振放大器 波形图
t
o
eb o
t
VBZ
谐振功率放大器 波形图
t
ic
高频功率放大器
返回
上午9时 19分 12 退出
4.2 谐振功率放大器分析
4.2.1 晶体管特性曲线的理想化及其解析式 4.2.2 集电极余弦电流脉冲的分解 4.2.3 高频功率放大器的工作状态分析
返回
上午9时 19分 13 退出
4.2.1 晶体管特性曲线的理想化及其解析式
在工程上，对于工作频率不是很高的谐振功率放大器 的分析、计算，通常采用准线性的折线分析法。 准线性放大是指仅考察集电级输出电流中的基波分量 在负载两端产生输出电压的放大作用。 折线近似分析法(简称折线法)，这是一种图解法与数 学解析分析相折中的办法，指用几条直线来代替晶体 管的实际特征曲线，然后用简单的数学解析式写出它 们的表示式。缺点是准确度低，但计算比较简单，易 于进行概括性的理论分析。
上午9时 19分
这就是集电极余弦脉冲电流随时间变化的解析式。它取 决于脉冲高度iCmax和半导通角c 。 返回 18 退出
iC I c0 I c1m cosωt I c 2m cos2ωt I cnm cosnt .2.11) (4
直流分量、 基波及各次 谐波的幅值
high
上午9时 19分
丙类(C类)放大器的效率最高，但是波形失真也最 严重。 8 退出
3. 高频功率放大器与小信号谐振放大器
高频小信号谐振放大器与谐振功率放大器的区别： ① 工作状态分别为：小信号-甲类，大信号-丙类。也 就是说，除了输入信号幅度不同外，晶体管的工作点 和晶体管动态范围都不相同。 高频功放常采用效率较高的丙类工作状态，因
在功率放大器中，往往选择静态工作点，使功率管 运用在特性的不同区段上，实现甲类、乙类、甲乙类、 丙类等不同运行状态。 根据正弦波激励下整个周期内的导通情况，可分为 四个工作状态：
第3章高频功率放大器
(n 1)
为余弦电流脉冲分解系数； 0 ( c )为直流分量分解系数； 1 ( c )为基波分量分解系数； n ( c )为n谐波分量分解系数。
第3章 高频功率放大器
为余弦电流脉冲分解系数； 0 ( c )为直流分量分解系数； 1 ( c )为基波分量分解系数； n ( c )为n谐波分量分解系数。
第3章 高频功率放大器
三、功率和效率
u BE VBB U bm cos t uCE VCC U cm cos t
直流输入功率：P 交流输出功率：
2 1 1 2 1 U cm P I c1mU cm I c1m R p o 2 2 2 Rp 集电极损耗功率： P P P c o 效率： Po 1 U cm I c1m 1 1 ( c ) 1 g1 ( c ) P 2 VCC I c 0 2 0 ( c ) 2 （ :电压利用系数， 1 ( c )：波形系数） g
第3章 高频功率放大器
2、iC两参数: I CM 、c
U BZ VBB cos c U bm 此式表明： 当U BZ、V BB和U bm已知时可确定 半通角 c或通角， c为全通角。 2
c 1800 为甲类放大； c 900 为乙类放大； c 900 为丙类放大。
第3章 高频功率放大器
功放的种类：甲类、乙类、丙类
第3章 高频功率放大器
第二节 丙类（C类）高频功率放大器工作原理 一、基本电路及其特点
特点： 1)VBB 0, 基极 提高效率
负偏压, 丙类功放
2)负载为LC回路
第3章 高频功率放大器
上图是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理 线路, 除电源和偏置电路外, 它是由晶体管、 谐振回路 和输入回路三部分组成的。其中： 晶体管：常采用NPN高频大功率晶体管，其特征 频率fT高 。 静态工作状态：一般在C类，即基极偏置为负值； 输入信号：输入信号为大信号，可达1～2V，甚至 更大。 工作状态：晶体管工作在截止和导通(线性放大)两 种状态，基极电流和集电极电流均为高频脉冲电流。 放大器的负载：用带抽头的LC并联谐振回路作负 载，可以起到选频和阻抗变换两方面的作用。
高频功率放大器简介
高频功率放大器简介
高频功率放大器，又称射频功率放大器，是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器大多工作于丙类。
但丙类放大器的电流波形失真太大，因而只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。
一、高频放大器的特点
1. 采用谐振网络作负载。
2. 一般工作在丙类或乙类状态。
3. 工作频率和相对通频带相差很大。
4. 技术指标要求输出功率大、效率高。
二、高频功率放大器的技术指标
主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）等。
这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。
高频功率放大器
3.1 谐振功率放大器
(2)晶体管输出电流、电压波形
当基极输入一余弦高频信号ui=ubm cos( ωt)时，基极与发 射极之间的电压为
(3. 1)
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3.1 谐振功率放大器
其波形如图3一3(a)所示，当ube的瞬时值大于晶体管的导通电 压UBZ时，晶体管导通，产生基极脉冲电流，由转移特性可 得集电极流过的电流或也为脉冲波形，如图3一3 (b)所示。将
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3.1 谐振功率放大器
2.工作原理 谐振高频功率放大器的发射结在UBB的作用下处于负偏压
状态，当无输入信号电压时，晶体管处于截止状态，集电极 电流ic = 0。当输入信号为ui=ubm cos( ωt)时，基极与发射极 之间的电压为ube =UBB +ubm cos(ω t )。为分析电路的工作波 形，先对晶体管的特性曲线进行折线化处理，处理后分析与 计算大大简化，但误差也大，所以实际电路工作时需要调整。
流电阻很小，也可近似认为短路。这样，脉冲形状的集电极
电流ic经谐振回路时，只有基波电流才产生电压降，因而LC 谐振回路两端输出不失真的高频信号电压uc。
(3. 3)
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3.1 谐振功率放大器
式中Ucm=ReIc1m，为基波电压幅度，所以晶体管的输出电 压为
其波形如图3一3(c)所示。
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3.1 谐振功率放大器
(1)特性曲线的折线化 对高频谐振功率放大器进行精确计算是十分困难的，为了
研究谐振功率放大器的输出功率、管耗、效率，并指出一个 大概的变化规律，可采用近似估算的方法，即对特性曲线进 行折线化处理:忽略高频效应，晶体管按照低频特性分析;忽 略基区宽变效应，输出特性水平、平行且等间隔，如图3-2 (a) 所示;忽略管子结电容和载流子基区渡跃时间;忽略穿透电流， 截止区ICEO = 0。
高频功率放大器
《高频电子线路》在无线通信中的应用——高频功率放大器高频功率放大器是通信系统中发送设备的重要组成部分。
在无线通信的射频系统中，处理的都是小信号，因此需要对信号进行放大处理，为了获得大功率高频信号，必须采用高频功率放大器。
高频放大器按工作频率的带宽，可以分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。
窄带高频功率放大器以LC并联谐振回路作负载又称谐振功率放大器。
宽带高频功率放大器以传输线变压器为负载，又称非谐振功率放大器。
高频功率放大器放大高频正弦信号或高频已调波（窄带）信号，也可以用于发射机的末极，将高频已调信号进行功率放大，满足发送功率的要求，然后经天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器的主要功能是用小功率的高频输入信号控制高频功率放大器将直流电源的能量转化为大功率高频能量输出，主要用于各种无线电发送设备中，要求输出功率大和效率高。
高频功率放大器采用谐振回路作负载，解决了大功率放大时的效率、失真、阻抗变换等问题。
高频功率放大器有源器件有晶体管和真空管，分为甲、乙、甲乙、丙、丁戊几类，高频功率放大器通常工作于丙类，下面主要介绍丙类谐振功率放大器。
对功率放大器，在大信号条件下，丙类工作状态可获得较大功率、较高效率；用谐振回路做负载可以使输出波形不失真。
谐振功率放大器的集电极负载是一个高品质因素的LC并联振荡回路，如果选取谐振角频率ω0等于输入信号的角频率ω，那么，尽管在集电极电流脉冲中含有丰富的高次谐波分量，但由于并联谐振回路的选频滤波作用，振荡回路两端的电压可近似认为只有基波电压。
高频功率放大器的主要参数：PD=Vcc*IC0=直流电源供给的直流功率PO=1/2(Vcm*Ic1m)=交流输出信号功率PC=PD-PO=集电极耗散功率集电极效率ηC=PO/PD PD=PO+PC1.丙类谐振功率放大器工作原理丙类谐振功率放大器原理电路2.丙谐振功率放大器的电路组成主要器件：晶体管，直流电源，偏置电阻，电容，电感。
第4章-高频功率放大器-综合综述
c c
ic
costd (t )
1
I cma x(
c
sinc cosc 1 cosc
)
I cma x 1
c
1
Icmn 2
c c
ic
cosntd (t)
2
ic
ma
x
sinnc cosc c cos nc n n2 1 1 cosc
s i n c
)
Icmax n
3、谐振功放与小信号谐振放大器
相同之处：放大的信号均为高频信号，负载均为谐振回路。
不同之处：激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同； 晶体管动态范围不同。
ic
ic
ic
ic
Q
o
eb o
t
小信号谐振放大器 波形图
t
o
eb o
t
VBZ
谐振功率放大器 波形图
t
ic
ic
Q
o
eb o
t
小信号谐振放大器 波形图
(2) 作 A 点:
c
令 t 0 o
A
:
uubcee
uc min ub ma x
EC U
UCm BB Ubm
连接 Q、A 两点即得动态特性曲线。
继续
思考1：如何列写高频功放的动态特性方程？ 思考2：如何画出高频功放的动态特性曲线？
高频功率放大器的负载特性 高频功放ic的工• 作状态ic： icmax
窄带谐振放大器
有源器件 丙类
谐振回路
继续
问：
（1） 丙类导通角<90o，何时最优？ （2） 放大、临界、饱和，何处最优？
继续
4.2 谐振功率放大器分析
高频功率放大器
高频功率放大器
高频功率放大器是指能够放大高频信号的功率的放大器。
在无线通信、雷达、医学诊断等领域，需要对高频信号进行放大，因此高频功率放大器具有重要的应用价值。
高频功率放大器通常采用半导体器件如晶体管、场效应管等作为放大元件。
不同的放大器结构和电路设计可以用于不同的频率范围和功率要求。
在设计高频功率放大器时，需要考虑以下几个关键因素：
1. 频率响应：要保证放大器在所需的频率范围内具有良好的增益和相位特性，以确保信号的准确放大。
2. 功率输出：放大器应能够提供所需的输出功率，以满足系统的功率要求。
3. 效率：高频功率放大器的效率越高，其在转换输入功率为输出功率时损耗的能量越少。
4. 线性度：在大功率输出时，要保持放大器的线性度，以避免失真和干扰。
5. 稳定性：放大器应具有良好的稳定性，以避免产生震荡或变换输出。
6. 抗干扰性：高频功率放大器应能够抵抗外部干扰，保持信号的纯净性。
高频功率放大器在无线通信系统中扮演着重要的角色，能够增强信号传输的距离和可靠性，提高信号的质量和覆盖范围。
第四章高频功率放大器
P0
P＝
P0
P0＋PC
集电极效率：
可见，提高效率ηc的关键是减小集电极耗散功率Pc。
集电极耗散功率PC的计算式为：
可见，减小Pc的方法有三种： 减小半流通角θc。 在2 θc内，iC最大时，vCE最小。 在2 θc内之外， 虽然vCE最大，但iC＝0。
由谐振功率放大器中各部分电压与电流的波形可知，iC于vCE正好满足上述几个条件。此即丙类谐振功率放大器效率高的原因。
（2）过压状态：集电极最大点电流正好位于临界线左方饱和区。 此时，c较高（弱过压状态最高)；负载阻抗变化时，vCE 基本不变；用于发射机中间级。
（3）欠压状态：集电极最大点电流正好位于临界线右放大区。 Po较小； c较低；PC大；输出电压不稳定；很少采用， 基极调幅电路工作于此状态。
解：1.根据右图可求 根据
，可求得
∴ 晶体管安全工作
4. 求交流电压的振幅
5. 求各功率与效率
∴ 晶体管安全工作
6. 激励（输入）功率
例4. 3 某高频功率放大器工作在临界状态，已知其工作频率f＝520MHz，电源电压VCC=25v，集电极电压利用系数ξ=0.8，输入激励信号电压的幅度Vbm =6v，回路谐振阻抗RP=50Ω，放大器的效率ηC＝75％。求(1) Vcm 、Icm1、输出功率Po、集电极直流能源P＝及集电极功耗PC. (2) 当激励电压Vbm增加时，放大器过渡到何种工作状态？当负载阻抗Rp增 加时，放大器由临界状态过渡到何种工作状态？
§4.1 概述
§4.2 谐振功率放大器的工作原理
由上堂课折线化分析法可知：
由于晶体管基极偏置电压为负值，在输入信号的一个周期内，晶体管的导通时间小于半个周期。因此，工作于丙类工作状态。晶体管的集电极电流是一个脉冲电流串，产生了严重的非线性失真。
第章高频功率放大器
第一章高频功率放大器概述高频功率放大器是一种专用放大器，主要用于放大高频信号以改善信号传输和处理的效果。
高频信号在传输过程中容易受到噪声和信号衰减等影响，因此需要使用高质量的放大器来解决这些问题。
高频功率放大器通常用于广播、通信、雷达和医学设备等领域。
在这些应用场合中，高频信号需要被放大到足够高的水平以保证其正常工作。
然而高频信号的放大并不是一件简单的事情，因为高频信号具有特别的特性，需要专门的技术和设备才能处理。
第二章高频功率放大器的原理高频功率放大器的工作原理类似于普通放大器，但它需要更多的细节和技巧。
以下是高频功率放大器的工作原理。
2.1 放大器基本原理放大器的基本原理是将输入信号增加到一个可控范围内的输出信号。
在高频功率放大器中，输入信号是原始高频信号，输出信号是经过放大和处理后的高频信号。
在放大器中，晶体管是主要的放大器元件，因为它们以高速工作，且具有稳定的放大特性。
2.2 高频功率放大器的原理高频功率放大器的原理类似于普通放大器的原理，主要包括功率放大和线性放大两种模式。
功率放大模式将输入信号的强度直接放大到最大，保证输出信号的功率尽可能大。
这种模式下的放大器通常用于发射机和雷达等应用场合。
线性放大模式将输入信号的强度放大到一个可以被处理的范围内，以保持输出信号的线性特性。
这种模式下的放大器通常用于接收机和信号处理器等领域。
第三章高频功率放大器的性能指标高频功率放大器的性能指标是衡量其性能和质量的标准，以下是几个常见的指标：3.1 频率响应频率响应表示放大器对于不同频率的输入信号的响应能力，它直接影响着信号的传输和处理效果。
3.2 增益增益表示输出信号与输入信号之间的增加比例，越高的增益意味着越大的信号输出。
3.3 噪声系数噪声系数是指输入信号和输出信号之间的信噪比，噪声越小，信噪比越高，放大器的效果就越好。
3.4 带宽带宽是指在特定的频率范围内，放大器能够保持其放大性能的能力，带宽越宽，放大器的应用范围就越广。
lin4高频功率放大器
适用场景选择
通信系统
LIN4高频功率放大器适用于需要高线性度和宽频带的通信系统， 如蜂窝移动通信、卫星通信和微波通信等。
雷达系统
在雷达探测和跟踪领域，LIN4高频功率放大器能够提供高功率的 发射信号，提高雷达的探测距离和分辨率。
电子战系统
在电子战领域，LIN4高频功率放大器可用于产生干扰信号，对敌 方通信和雷达系统进行干扰和欺骗。
02
LIN4高频功率放大器设计与实现
电路设计
01
02
03
输入级设计
采用共射极放大电路，以 实现高输入阻抗、低输出 阻抗和高电压放大倍数。
输出级设计
采用功率输出电路，以实 现高输出电压、大输出电 流和低失真。
偏置电路设计
为各级电路提供稳定的工 作点，减小温度对放大器 性能的影响。
元器件选择与匹配
特点
LIN4高频功率放大器具有高效率、高 线性度、宽频带、高输出功率等特点 ，能够满足各种复杂的应用需求。
工作原理
工作原理
LIN4高频功率放大器通过使用晶 体管或管芯等器件，将输入信号 进行放大，产生足够功率的输出 信号。
放大方式
LIN4高频功率放大器采用线性放 大或非线性放大方式，根据实际 应用需求选择合适的放大方式。
线性度
线性度描述了LIN4高频功率放大器在非线性区域的工作状态 。良好的线性度可以减少信号失真，确保输出信号质量，避 免对邻近频道的干扰。
失真
失真是指LIN4高频功率放大器处理信号时出现的波形畸变。 失真可能由多种因素引起，如非线性、温度变化或元件老化 。失真不仅影响信号质量，还可能导致通信系统性能下降。
数字控制技术
数字控制技术的应用使得LIN4高频功率放大器的 性能更加稳定，同时能够实现远程控制和智能化 管理。
第四章 高频功率放大器要点
Po、P~、Pc、η ~ Rp关系
Rp 小→大 状态: 欠压 → 临界 → 过压 P~ 小→大→小 Po 大 → 小 → 更小 Pc 大 → 小 → 更小 η 小→大→大→略 降
P~在临界有最大值、选放大器在临界状态
三种工作状态比较
欠压状态 过压状态 临界状态
三、各极电压对工作状态的影响
a)串联馈电:
组件作用 输出回路： 直流通路: Vcc⊕ → L′ → L → BG C极→ e→ 交流通路: uce → ic → C′ → LC → uc
b) 并联馈电:
组件作用 直流通路: Vcc⊕ → L′ → BG C极→ e →Vcc 交流通路: BG C → ic → C′′ → LC → e 馈电组件的选择，C′和L′的确定
2、Ubm变化对放大器工作状态的影响
动态线斜率不变 静态特性曲线UBEmax向上平移
3、Vbb变化对放大器工作状态的影响
Rp、Vcc恒定，Vbb变化对放大器的性能的影响 称基极调制特性 (基极电压对输出的影响)
四、谐振功率放大器工作状态的计算
步骤： 1、首先求出集电极电流脉冲的两个主要参量： icmax、cosθ 2、求出电流余弦脉冲的各谐波分量 3、求出相应的功率与效率 举例：
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
1、Vcc变化对放大器工作状态的影响—集电 极调制特性 当Vbb、Ubm和Rp—定，放大器的性能随Vcc变 化的特性称为集电极调制特性。
高频电子线路第二版第4章高频功率放大器
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4.2.2 工作原理
取电流脉冲的 基波分量ω
图4.2.3 各级电压和电流波形
哈尔滨工程大学
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4.3 丙类（C类）高频功率放大器的折线分析法
4.3.1 晶体管特性曲线的理想化及其解析式 在大信号工作条件下，理想化特性曲线的原理是 ①在放大区集电极电流和基极电流不受集电极电压 影响，而又与基极电压成线性关系。 ②在饱和区集电极电流与集电极电压成线性关系， 而不受基极电压的影响。
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对于小信号线性放大器，因为工作于晶体管的线 性放大区，集电极电流不产生失真是甲类放大，放大器 的动态特性是一条直线(在负载线上)。
U bm
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iC gcU bm (cost cosc ) 当 t 0 时, i I 则 IcM gcU bm (1 cosc )
C cM
可得集电极余弦电流脉冲的表示式为 cost cos c iC I cM 1 cos c 2.余弦电流脉冲的分解系数
波形系数
g1 (c ) I c1m / I C0 1 (c ) / 0 (c )
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关于效率的几点说明 ①在电压利用系数ξ=1的理想条件下
甲类放大器的半通角 c 180o , g1 (c ) 1,c 50%； 乙类放大器的半通角 c 90o , g1 (c ) 1.57,c 78.5% ； 丙类放大器的半通角 c 90o , g1(c ) 1.57,c 78.5% ,而 θc越小，ηc越高。 ②谐振功率放大器在谐振电阻 RP 一定的条件下， c 120o 时，输出功率最大，理想效率只有66%； c 1o ~ 15o 时，效率最高, 但输出功率很小。 在实际应用中，为了兼顾高的输出功率和高的集电 极效率，通常取 c 60o ~ 80o 。
4高频功率放大器
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4.1 概述
高频功率放大器用于发射机的末级。
高频振荡
缓冲 声音
倍频
话筒
高频放大
音频放大
调制
发 射 天 线
作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要 求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接 收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通
乙类：
90
o
U
BB
U
BZ
o 丙类： 90 , U BB
U BZ
。
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4. 效率与失真矛盾的解决
丙类(C类) 放大器的效率最高，但是波形失真也最严重。
i C I c0 I c 1 m COS t I c 2 m COS 2 t I c n m COSn t
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4.2 高频功率放大器的工作原理
4.2.1 获得高效率所需要的条件
4.2.2
4.2.3
高频功率放大器的工作原理
高频功放的功率关系
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4.2.1 获得高效率所需要条件
1. 获得高效率的条件
PDC=直流电源供给的直流 P Po c 功率； c o 改写成： Po Pc Po=交流输出信号功率； PD Po Pc 1c Pc=集电极耗散功率； 1) PD 一定， Pc Po c ηc=集电极效率：
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第2章 高频功率放大器
对上述这些原则的电路示意说明如图2.12所示。
谐振功放的基极馈电线路的组成原则与集电极馈 电线路相仿。第一，基极电流中的直流分量IB0只流过 基极偏置电源(即EB直接加到晶体管b ,e两端)。第二， 基极电流中的基波分量ib1只流过输入端的激励信号源， 以便使输入信号控制晶体管的工作，实现放大。这些 原则的电路示意说明如图2.13所示。
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3. 基极馈电线路 基极馈电线路原则上和集电极馈电相同，也有串 馈与并馈之分。基极串联馈电是指偏置电压EB，输入 信号源ub及管子b,e三者在电路形式上为串联连接的一 种馈电方式，而在电路形式上为并联连接的则称为并 联馈电。
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(1)串联馈电。串联馈电如图2.15(a)所示。图中CB2 为滤波旁路电容。由图可见，EB，ub，管子b,e三者为 串联连接，基极电流中的直流分量IB0只流过偏置电压 EB，而基波分量ib1只通过激励信号源ub，符合馈电线路 原则。
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(2) L型匹配网络。设有一谐振功放，要求的临界 状态电阻为Re，负载为天线，呈现纯阻性rA，且rA<Re， 应如何设计匹配网络呢?
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T型网络的形式如图2.24(c)所示。它同样可视作是 两节L型匹配网络的级联，如图2.24(d)所示。与Π型匹 配网络相反，T型匹配网络的阻抗变换特点是低→高 →低。
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(2)并联馈电。与串馈相对应，集电极并馈线路是 指直流电源EC，集电极谐振回路负载，晶体管c,e三者 在电路形式上为并联连接的一种馈电方式，如图2.14(b) 所示。图中，CC2为旁路电容，CC1为隔直流电容，LC 为高频扼流圈。可以看出，由于LC、CC1、CC2这些阻隔 元件和旁路元件的存在，使得该电路同样符合集电极 馈电线路的组成原则。
(2)并联馈电。基极并馈线路如图2.15(b)所示。图 中，LB为基极高频扼流圈，CB1、CB2为耦合、旁路电容。 由图可见，输入回路、EB、管子输入端三者相并联； ib1只通过激励信号源ub；IB0只通过偏置电压EB。
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Hale Waihona Puke 第2章 高频功率放大器(3)偏压EB的获得。在丙类谐振功率放大器中，基 极偏置电压EB可为小的正偏压、负偏压及零偏压。正 的EB可用分压获得，如图2.16(a),(b)所示。但应注意， 分压电阻数值应适当选大些，以减小分压电路的功耗。
负偏置电压不给出能量，只消耗能量，所以可用 自给偏置电路获得。自偏置分为基极自给偏置及发射 极自给偏置。
基极自给偏置电路如图2.17(a),(b)所示。发射极自 给偏置电路如图2.18所示。零偏压电路如图2.17(b)所示。
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首先，因为rA<Re，故rA应为串联型电阻，令一电 抗与rA相串联，则变为并联形式时，电阻可增大，若再 进一步选取合适的Qe值，使并联电阻Rp=Re，则天线电 阻rA就可变换为Re。但尚存有一电抗，只要另加一相反 性质电抗与之并联，使之在信号频率上谐振，即可消 除其影响。根据上述原则，就有如图2.23(a),(b)所示两 种L型匹配网络。
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2.4.1 直流馈电线路
1.馈电原则
欲使谐振功率放大器正常工作，各电极必须接有相 应的馈电电源。直流馈电必须遵循以下原则。
谐振功放的集电极馈电线路，应保证集电极电流iC 中的直流分量IC0只流过集电极直流电源EC(即：对直流而 言，EC应直接加至晶体管c、e两端)，以便直流电源提供 的直流功率全部交给晶体管；还应保证谐振回路两端仅 有基波分量压降(即：对基波而言，回路应直接接到晶体 c ,e两端)，以便把变换后的交流功率传送给回路负载；另 外也应保证外电路对高次谐波分量icn呈现短路，以免产 生附加损耗。
1.并联谐振回路型输出匹配网络
并联谐振回路型输出匹配网络的一般形式如图2.20 所示。可见，只要谐振回路的Q值足够大，它就具有很 好的滤波作用；调整抽头位置或初、次级匝数比，即 可完成阻抗变换。为便于理解，举例加以说明(有关LC 并联回路的基础知识请参看附录三)。
[例题］谐振功放电路如图2.21(a)所示。要求其工 作状态如图2.21(b)所示。已知RL=100Ω，f0=３０ＭＨz， B=1.5MHz，C=100pF,EC=12V，N1+N2=60匝。求： N3,N1,N2。
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(3)匹配网络应能将功率管给出的信号功率高效率 传送到外接负载RL上，即要求匹配网络的效率(称为回 路效率ηk)高。
(4)在有n个电子器件同时输出功率的情况下，应 保证它们都能有效地传送功率给公共负载，同时又要 尽可能地使这几个电子器件彼此隔离，互不影响。
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2. 集电极馈电线路 集电极馈电可分为两种形式，一种为串联馈电， 另一种为并联馈电。 (1)串联馈电。集电极串联馈电是一种在电路形式 上直流电源EC，集电极谐振回路负载，晶体管c,e三者 为串联连接的馈电方式，如图2.14(a)所示。
第2章 高频功率放大器
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式中，Ic1m、Icnm分别表示集电极电流脉冲中基波分量 及n次谐波分量的幅度；IL1m,ILnm则表示外接负载中电流 基波分量及n次谐波分量的幅度。Φn越大，滤波性能越 好。
(2)匹配网络还应具有阻抗变换作用，即把实际负 载ZL的阻抗转变为纯阻性，且其数值应等于谐振功率 放大器所要求的负载电阻值，以保证放大器工作在所 设计的状态。若要求大功率、高效率输出，则应工作 在临界状态，因而需将外接负载变换到临界负载电阻。