第10讲 高频调谐功率放大器(4)[34页]
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高频功率放大器(4)
ic Ic0 Ic1m cosst Ic2m cos2st Icnm cosnst
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
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
3)临界工作状态：是欠压和过压状态的分界点，集电极最 大点电流正好落在临界线上。
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
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
高频调谐功率放大器
饱和状态或过压状态： 工作在临界线左边即坐标原点与临界线之间的任意一点时，称
为工作在……..
临界方程： ic = gcruce, gcr 具有电导的量纲
在转移特性的放大区，折线化后的AB线斜率为g(约为几十至几百 毫 安/伏)。此时，理想静态特性可用下式表示：
icg(ubeU0j)uu,bbeeUUjj
下面求余弦脉冲的幅度：
ic g (U bc mo t s U j E b) cos Uj Eb
Ubm
icgb U ( mco tc s o)s
当 ωt = 0 时,ic 最大，以Icmax 表示，可得
Icmax = g Ｕbm(1-cosθ)
这样电流ic又可写成： ic1 Iccmo a x(sc ot sco )s
第三章 高频调谐功率放大器
第三章 高频调谐功率放大器 3.1 概述 3.2 调谐功率放大器的工作原理 3.3 功率和效率 3.4 调谐功率放大器的工作状态分析 3.5 调谐功率放大器的实用电路 3.6 功率晶体管的高频效应 3.7 倍频器 3.8 集成高频功率放大电路及应用简介
二、本章重点和难点
3.2 调谐功率放大器的工作原理
一、电路 二、折线近似分析法——直线段近似法 三、晶体管导通的特点、导通角、
余弦脉冲电流的分析 四、槽路电压
3.2.1 电路
注意:该电路和小信号调谐放大器的不同(bias)
各元件的作用：
Ec 是直流电源电压； Eb 是基极偏置电源电压。 输入信号经变压器T1 耦合到晶体管基-射极， 这个信号也叫激励信号。
高频调谐功率放大器和低频放大器的异同之处： 相同之处：
输出功率大，效率要高。
不同之处：
1、工作频率与相对带宽不同。 2、放大器的负载不同。
为工作在……..
临界方程： ic = gcruce, gcr 具有电导的量纲
在转移特性的放大区，折线化后的AB线斜率为g(约为几十至几百 毫 安/伏)。此时，理想静态特性可用下式表示：
icg(ubeU0j)uu,bbeeUUjj
下面求余弦脉冲的幅度：
ic g (U bc mo t s U j E b) cos Uj Eb
Ubm
icgb U ( mco tc s o)s
当 ωt = 0 时,ic 最大，以Icmax 表示，可得
Icmax = g Ｕbm(1-cosθ)
这样电流ic又可写成： ic1 Iccmo a x(sc ot sco )s
第三章 高频调谐功率放大器
第三章 高频调谐功率放大器 3.1 概述 3.2 调谐功率放大器的工作原理 3.3 功率和效率 3.4 调谐功率放大器的工作状态分析 3.5 调谐功率放大器的实用电路 3.6 功率晶体管的高频效应 3.7 倍频器 3.8 集成高频功率放大电路及应用简介
二、本章重点和难点
3.2 调谐功率放大器的工作原理
一、电路 二、折线近似分析法——直线段近似法 三、晶体管导通的特点、导通角、
余弦脉冲电流的分析 四、槽路电压
3.2.1 电路
注意:该电路和小信号调谐放大器的不同(bias)
各元件的作用：
Ec 是直流电源电压； Eb 是基极偏置电源电压。 输入信号经变压器T1 耦合到晶体管基-射极， 这个信号也叫激励信号。
高频调谐功率放大器和低频放大器的异同之处： 相同之处：
输出功率大，效率要高。
不同之处：
1、工作频率与相对带宽不同。 2、放大器的负载不同。
第5章高频调谐功率放大器
低频，高频 低频 低频
丙类
qc＜ 90°
h＞ 78.5%
选频回路
高频
丁类
开关状态
90%~100%
选频回路
高频
低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙
类工作状态；
谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带
宽度只有其中心频率的1%或更小)，其工作状态通常选为丙
类工作状态(qc＜90)，为了不失真的放大信号，它的负载 必须是谐振回路。
VCC
vC VCC vo VCC Vom cost
第16页/共63页
t
vo
第17页/共63页
第18页/共63页
分析第四步：把输入信号，集电极电流，集电极电压 画到同一个坐标中（从图中可以读出很多关系）
电 流
或 电 压
ic ic maxVc min
o qc
Vcm
evcC VCC
vc ic
VBZ
0.5 0.4 2.0
0
为了兼顾二者 qC通常取70O
0.3 0.2 1.0
1 0 2
从图中还可以看出qC 60O时2最大, 即Icm2 cos2t的振幅取到最大值
0.1
3
140
利用这一特点,
0
100
若将谐振回路中心频率调到2
20 40 60 80 120 160180 就q可c 把功率放大器改装成倍频器
设计的目的
将电源的能量尽可能 信号波形放大、传输 以信号的形式输出
最关心的指标
电压增益
第8页/共63页
效率
（6）高频（谐振）功放与低频功放的区别
低频功放
高频功放
工作频率
高频调谐功率放大器
式 中 gc 为 ：
折线的斜率
当 VBE VBZ ， ic g c VBE VBZ
gc
ic 0
ic V BE
ic
•
gC
ic
-VBB
•
有
v ce 常 数
C
-VBZ
•
VBE Vb
C
C
i c g c V BB V bm cos t V BZ
c
一般可以根据
(2) c0
c
的数值查表求出各分解系数的值。
I ， I cm 1 ， I cm 2 ， … ， I cmn … 为 直 流 及 基 波 和 各 次 谐 波 的 振 幅 。
(2)集电极输出电压
i c 经 LC 并 联 谐 振 回 路 后 ， 此 回 路 对 基 波 产 生 谐 振 ， 呈 纯 电 阻
对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同： 输出功率大
特点： (1)工 作 频 率 高 ， 相 对 频 带 窄 (2)采 用 选 频 网 络 作 为 负 载 回 路
效率高
(3)放 大 器 一 般 工 作 在 C （ 丙 ） 类 工 作 状 态 ， 属 于 非 线 性 电 路 (4 )不 能 用 线 性 模 型 电 路 分 析 ， 一 般 采 用 图 解 法 分 析 和 折 线 法
c c
若 对 ic 分 解 为 付 里 叶 级 数 为 ：
i c I c 0 I cm 1 cos t I cm 1 cos 2 t I cmn cos nt
iC
iC1
ICO
其中各系数分别为：
I c0 1 2 1
iC2
i c max
折线的斜率
当 VBE VBZ ， ic g c VBE VBZ
gc
ic 0
ic V BE
ic
•
gC
ic
-VBB
•
有
v ce 常 数
C
-VBZ
•
VBE Vb
C
C
i c g c V BB V bm cos t V BZ
c
一般可以根据
(2) c0
c
的数值查表求出各分解系数的值。
I ， I cm 1 ， I cm 2 ， … ， I cmn … 为 直 流 及 基 波 和 各 次 谐 波 的 振 幅 。
(2)集电极输出电压
i c 经 LC 并 联 谐 振 回 路 后 ， 此 回 路 对 基 波 产 生 谐 振 ， 呈 纯 电 阻
对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同： 输出功率大
特点： (1)工 作 频 率 高 ， 相 对 频 带 窄 (2)采 用 选 频 网 络 作 为 负 载 回 路
效率高
(3)放 大 器 一 般 工 作 在 C （ 丙 ） 类 工 作 状 态 ， 属 于 非 线 性 电 路 (4 )不 能 用 线 性 模 型 电 路 分 析 ， 一 般 采 用 图 解 法 分 析 和 折 线 法
c c
若 对 ic 分 解 为 付 里 叶 级 数 为 ：
i c I c 0 I cm 1 cos t I cm 1 cos 2 t I cmn cos nt
iC
iC1
ICO
其中各系数分别为：
I c0 1 2 1
iC2
i c max
高频调谐功率放大器
频
调
3.2，3.3, 3.7(倍频器)
谐 功 工作状态分析（动态特性、工作状态分类与判别）
率
3.4
放
大 实用电路（直流馈电、自给偏压、匹配网络）
器
3.5、3.6
ppt课件
3
3.1 概述
本节问题： 一、高频功率放大器在无线电发射机中的位置? 二.高频功率放大器性能的评价指标？ 三、调谐功放与小信号调谐放大器的比较 四、调谐功率放大器的基本电路形式（构成）？
C
iC
iC
B
0
ωt
ui
E
三极管集电极电流导通角为
α<180°或θ<90°
ppt课件
17
丙类功放原理电路：
ppt课件
18
丙类功放输出波形不失真的原因：
对丙类功放集电极余弦脉冲电流，进行傅立叶级 数分解：
icIc0Icm 1costIcm 2cos 2t Icm ncos nt
Ic0 Icm ncos nt n 1
ppt课件
20
课前问题：
丁类（D类）、戊类（E类）功放的工作 原理、效率、 应用
ppt课件
21
因工作于大信号非线性状态， 所以，采用折线近似分析法，分析其 导通角、集电极电流、输出电压等参量， 以便计算功放的性能指标。
调谐功率放大器的折线近似分析法
ppt课件
22
3.2.2 调谐功率放大器的折线近似分析法
一、晶体管特性的折线化 将晶体管的特性理想化，每条特性曲线用一 组折线来代替。
二、集电极余弦脉冲电流分析
三、槽路电压
ppt课件
23
一、晶体管特性的折线化
转移特性曲线
输出特性曲线
最新第4章 高频谐振功率放大器PPT课件
L
分布电容影
Cc
响小；但 LC处于直
UCC
Lc
流高电位上，
网装络不元方件便安。(a) 串联馈电电路
LC处于直流地 电位上，网络元 件安装方便；但 分布参数直接影 响网络的调协。
VT
Lc
Cc2
CL
UCC
(b) 并联馈电电路 Cc1
VT L
C
L
VT
×
Lc
×
UCC
Lc
Cc
Lc
×
VT
Lc
UCC
VT
×
L C
直流通路
丁类功率放大器的晶体管工作于开关状态，管子导通时进入饱和 区，器件内阻接近于0，截止时电流为0，这样可以使集电极功耗大 为减小，效率大大提高，在理想情况下，效率可达100%，实际情况 下也可达90%左右。但由于开关管转换频率越高，损耗越大，故其上 限工作频率受限。
丁类功放分为电流开关型和电压开关型两种电路。
第4章 高频谐振功率放大器
§4.2 丙类高频谐振功率放大器的工作原理
一、基本电路构成及工作原理
组成：BJT、LC谐振回路、馈电电源
特点：
iC
iB
VT uBE uCE
C
L
RL
1、NPN高频大功率晶体管，
ui
高fT；改变UBB可以改变放大器 的工作类型；
UBB
UCC
2、大信号激励：1～2V；
3、发射结在一个周期内只有部分时间导通，iB、iC均为一系列高频脉冲；
RL上基波电压振幅：
ULm 2(UCC 2Uce)s
基波电流振幅：
ILm
ULm RL
输出功率：
P0
1 2
高频功率放大器
高频功率放大器的调制特性
临 当 RP , U 界 bm 不变， 区 Ic1
临 界 区
ic PD
ic
IC1 , IC0 EC Ico 而改变U 与 PD , Po BB
•
• •
•
•
ubemax
之间的关系。 PO
PC
1. 集电极调制特性 E 过压区 欠压区 C过压区 欠压区
当 R P , U bm ， U BB 不变，
谐振功放的外部特性
调谐功率放大器的外部特性是指放大器的性能随放 大器的外部参数变化的规律
1. 负载特性
Rc
当调谐功率放大器的电源电压Ec、偏置电压Eb 2. 调制特性 Ubm Eb , Ec 和 激励电压幅值 一定后，放大器的集电极电 流ic、槽路电压uc、输出功率Po、效率c随晶体 管等效负载电阻Rc的变化特性,被称做调谐功率 3. 振幅特性 Ubm 放大器的负载特性。
c c
c c
高频调谐功率放大器，选频的对象是： 2 sin n cos cos n sin 1 I ic cos ntd (t t )U ic max cos gU ) I g U cos cmn i cmax n 2 bm cos t cos 集电极电流中的不同频率成分。 c bm bm 2 nn 11 cos
ube ub Eb —— U j 转移特性曲线 U bm cos t Eb U j 1. 由晶体管内部特性 2) 起始导通点 三、RcB ，Ec，RbB ， Ubm : [变化对放大器工 Ec U cm cos ,0] uce Ec uc Ec U cm cos t 2. 在放大器有载情况下（负载回路处于谐振状态）， 输入、输出电压的表示式 ——晶体管外部特性
高频功率放大器概要课件
高频功率放大器概要课件
• 高频功率放大器概述 • 高频功率放大器的基本结构 • 高频功率放大器的性能指标 • 高频功率放大器的设计方法
• 高频功率放大器的应用与实例 • 高频功率放大器的发展趋势与挑战
01
高频功率放大器概述
定义与工作原理
定义
高频功率放大器是一种电子设备 ，用于放大高频信号，使其具有 足够的功率以驱动负载。
工作原理
高频功率放大器通过使用晶体管 或电子管等器件，将输入信号进 行放大，并输出具有一定功率的 高频信号。
分类与应用
分类
根据工作频率、输出功率和应用领域 ，高频功率放大器可分为多种类型， 如宽带放大器、窄带放大器和脉冲放 大器等。
应用
高频功率放大器广泛应用于通信、雷 达、导航、电视广播等领域，用于发 射大功率的高频信号。
特点
激励级通常采用共基放大电路，具有较高的电压放大倍数和较高的 频率响应，能够提供足够大的信号电压。
元件选择
激励级通常选用晶体管或电子管，因为它们具有较高的放大倍数和频 率响应，能够满足激励级的需求。
偏置电路
作用
偏置电路是高频功率放大器中用于设置晶体管或电子管工作点的 电路，为各级提供合适的直流偏置电压和电流。
导航与定位
高频功率放大器在雷达导航和定位系统中发挥着关键作用，能够放大信号并确保其传输的准确性，从 而实现高精度的定位和导航。
电子战系统中的应用
干扰与压制
在电子战系统中，高频功率放大器用于产生 强烈的干扰信号，对敌方通信和雷达系统进 行干扰或压制，使其无法正常工作。
信号情报收集
高频功率放大器还可以用于电子战中的信号 情报收集，通过放大和分析敌方信号，获取 其通信和雷达系统的信息，为军事决策提供 支持。
• 高频功率放大器概述 • 高频功率放大器的基本结构 • 高频功率放大器的性能指标 • 高频功率放大器的设计方法
• 高频功率放大器的应用与实例 • 高频功率放大器的发展趋势与挑战
01
高频功率放大器概述
定义与工作原理
定义
高频功率放大器是一种电子设备 ，用于放大高频信号，使其具有 足够的功率以驱动负载。
工作原理
高频功率放大器通过使用晶体管 或电子管等器件，将输入信号进 行放大，并输出具有一定功率的 高频信号。
分类与应用
分类
根据工作频率、输出功率和应用领域 ，高频功率放大器可分为多种类型， 如宽带放大器、窄带放大器和脉冲放 大器等。
应用
高频功率放大器广泛应用于通信、雷 达、导航、电视广播等领域，用于发 射大功率的高频信号。
特点
激励级通常采用共基放大电路，具有较高的电压放大倍数和较高的 频率响应，能够提供足够大的信号电压。
元件选择
激励级通常选用晶体管或电子管，因为它们具有较高的放大倍数和频 率响应，能够满足激励级的需求。
偏置电路
作用
偏置电路是高频功率放大器中用于设置晶体管或电子管工作点的 电路，为各级提供合适的直流偏置电压和电流。
导航与定位
高频功率放大器在雷达导航和定位系统中发挥着关键作用，能够放大信号并确保其传输的准确性，从 而实现高精度的定位和导航。
电子战系统中的应用
干扰与压制
在电子战系统中，高频功率放大器用于产生 强烈的干扰信号，对敌方通信和雷达系统进 行干扰或压制，使其无法正常工作。
信号情报收集
高频功率放大器还可以用于电子战中的信号 情报收集，通过放大和分析敌方信号，获取 其通信和雷达系统的信息，为军事决策提供 支持。
高频功率放大器教学课件
。
输入级通常采用晶体管或场效应 管作为放大元件，通过合理的设 计和匹配电路，实现信号的线性
放大。
输入级的性能对整个高频功率放 大器的性能具有重要影响，需要 关注其增益、线性度、噪声系数
等指标。
输出级
输出级是高频功率放大器的最 后一级，主要作用是将信号进 一步放大并输出。
输出级通常采用功率晶体管或 场效应管，通过适当的电路设 计和匹配，实现高效率、低失 真的信号输出。
由于高频功率放大器在工作过程中会产生大量热量，散热设计至 关重要，否则会影响放大器性能和稳定性。
散热方式
包括自然散热、强制风冷、液冷等，根据实际需求和环境条件选择 合适的散热方式。
散热结构设计
合理设计散热结构，如散热片、散热通道等，提高散热效率，降低 热阻。
05 高频功率放大器的应用实 例
无线通信系统中的应用
VS
详细描述
动态范围是指高频功率放大器在保证一定 信噪比（SNR）条件下，能够接收和放大 的最小信号与最大信号之间的比值。动态 范围越大，高频功率放大器的接收灵敏度 和抗干扰能力越强。在无线通信、卫星通 信等领域，动态范围是一个关键的性能指 标。
04 高频功率放大器的设计方 法
匹配网络设计
01
02
总结词
增益是衡量高频功率放大器放大信号能力的指标。
详细描述
增益是指高频功率放大器输出信号的幅度与输入信号幅度的比值，通常用分贝（ dB）表示。增益反映了放大器对信号的放大能力，是高频功率放大器的重要性能 指标。
效率Βιβλιοθήκη 总结词效率是衡量高频功率放大器能量转换能力的指标。
详细描述
效率是指高频功率放大器的输出功率与输入功率的比值。高效的放大器能够将更多的电能转换为信号能量，减少 能源浪费和散热问题。效率对于高频功率放大器的性能和可靠性具有重要意义。
输入级通常采用晶体管或场效应 管作为放大元件，通过合理的设 计和匹配电路，实现信号的线性
放大。
输入级的性能对整个高频功率放 大器的性能具有重要影响，需要 关注其增益、线性度、噪声系数
等指标。
输出级
输出级是高频功率放大器的最 后一级，主要作用是将信号进 一步放大并输出。
输出级通常采用功率晶体管或 场效应管，通过适当的电路设 计和匹配，实现高效率、低失 真的信号输出。
由于高频功率放大器在工作过程中会产生大量热量，散热设计至 关重要，否则会影响放大器性能和稳定性。
散热方式
包括自然散热、强制风冷、液冷等，根据实际需求和环境条件选择 合适的散热方式。
散热结构设计
合理设计散热结构，如散热片、散热通道等，提高散热效率，降低 热阻。
05 高频功率放大器的应用实 例
无线通信系统中的应用
VS
详细描述
动态范围是指高频功率放大器在保证一定 信噪比（SNR）条件下，能够接收和放大 的最小信号与最大信号之间的比值。动态 范围越大，高频功率放大器的接收灵敏度 和抗干扰能力越强。在无线通信、卫星通 信等领域，动态范围是一个关键的性能指 标。
04 高频功率放大器的设计方 法
匹配网络设计
01
02
总结词
增益是衡量高频功率放大器放大信号能力的指标。
详细描述
增益是指高频功率放大器输出信号的幅度与输入信号幅度的比值，通常用分贝（ dB）表示。增益反映了放大器对信号的放大能力，是高频功率放大器的重要性能 指标。
效率Βιβλιοθήκη 总结词效率是衡量高频功率放大器能量转换能力的指标。
详细描述
效率是指高频功率放大器的输出功率与输入功率的比值。高效的放大器能够将更多的电能转换为信号能量，减少 能源浪费和散热问题。效率对于高频功率放大器的性能和可靠性具有重要意义。
通信电子线路课件-高频调谐功率放大器
一、作用
高頻功率放大器是一種能量轉換器件， 它是將電源供給的直流能量轉換為高頻交 流輸出。
高頻功率放大器是通信系統中發送裝置 的重要組件。它的作用是放大信號，使之 達到足夠功率輸出，以滿足天線發射或其 他負載的要求。
作為載波發射機及無線電發射機輸出級 或輸出前一級(末級或末前級)。
1
二、特點
1.輸入信號強，電壓在幾百毫伏幾伏數量 級附近;
這正是丙類優於甲類的地方。
1
2.槽路效率 圖3-6是負載折算到槽路的等效回路，
Um為回路兩端的電壓幅值。由圖可以看出， 負載功率PL是RL所吸收的功率，槽路損耗功 率PT是槽路空載電阻R0所吸收的功率；而集 電極輸出的基波功率Po相當於總電阻R所吸收 的功率。這些功率都可用槽路電壓和各有關 電阻表示。即
第三章 高頻調諧功率放大器
<#>
一、本章內容
3.1 概述 3.2 調諧功率放大器的工作原理 3.3 功率和效率 3.4 調諧功率放大器的工作狀態分析 3.5 調諧功率放大器的實用電路 3.6 功率電晶體的高頻效應 3.7 倍頻器 3.8 集成高頻功率放大電路
1
二、本章重點和難點
（一）本章重點
1.調諧功放的用途與特點(與小信號調諧放大器進 行比較)；
路元件品質的限制，Q0不可能很大，一般只有幾十
到幾百。QL也不能太小，否則槽路濾波效果太差，
輸出波形不好，一般至少要
，若 QL 5， 10 ，
則 Q0 50 QL 10
T
50 10 50
0.8
如果選用較好的L、C 元件，Q0 可再大些， 也T可再 高些，故在電路設計中 可T按0.80.9估計。
L、C 組成並聯諧振回路，作為集電極負載，這個
高頻功率放大器是一種能量轉換器件， 它是將電源供給的直流能量轉換為高頻交 流輸出。
高頻功率放大器是通信系統中發送裝置 的重要組件。它的作用是放大信號，使之 達到足夠功率輸出，以滿足天線發射或其 他負載的要求。
作為載波發射機及無線電發射機輸出級 或輸出前一級(末級或末前級)。
1
二、特點
1.輸入信號強，電壓在幾百毫伏幾伏數量 級附近;
這正是丙類優於甲類的地方。
1
2.槽路效率 圖3-6是負載折算到槽路的等效回路，
Um為回路兩端的電壓幅值。由圖可以看出， 負載功率PL是RL所吸收的功率，槽路損耗功 率PT是槽路空載電阻R0所吸收的功率；而集 電極輸出的基波功率Po相當於總電阻R所吸收 的功率。這些功率都可用槽路電壓和各有關 電阻表示。即
第三章 高頻調諧功率放大器
<#>
一、本章內容
3.1 概述 3.2 調諧功率放大器的工作原理 3.3 功率和效率 3.4 調諧功率放大器的工作狀態分析 3.5 調諧功率放大器的實用電路 3.6 功率電晶體的高頻效應 3.7 倍頻器 3.8 集成高頻功率放大電路
1
二、本章重點和難點
（一）本章重點
1.調諧功放的用途與特點(與小信號調諧放大器進 行比較)；
路元件品質的限制，Q0不可能很大，一般只有幾十
到幾百。QL也不能太小，否則槽路濾波效果太差，
輸出波形不好，一般至少要
，若 QL 5， 10 ，
則 Q0 50 QL 10
T
50 10 50
0.8
如果選用較好的L、C 元件，Q0 可再大些， 也T可再 高些，故在電路設計中 可T按0.80.9估計。
L、C 組成並聯諧振回路，作為集電極負載，這個
《高频调谐器》课件
PART THREE
工作原理：通过机械结构调整频率
优点：结构简单，易于维护
缺点：频率调整范围有限，精度较低
应用领域：主要用于低端通信设备
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
优点：体积小、重量轻、功耗低、稳定性好
工作原理：通过电子电路实现频率选择和调整
应用领域：广播电视、无线通信、雷达等
发展趋势：智能化、集成化、小型化
信号解调：将接收到的卫星信号进行解调，转换为可理解的信息
接收卫星信号：接收来自卫星的信号，包括电视、广播、数据等
信号处理：对解调后的信号进行处理，如放大、滤波、调制等
输出信号：将处理后的信号输出到显示设备或数据设备，如电视、电脑等
接收广播信号：接收来自广播电台的信号，并将其转换为音频信号
调谐频率：通过高频调谐器调整接收频率，以接收不同频率的广播信号
生产设备：高频调谐器生产线、高频调谐器测试设备等
生产流程：高频调谐器生产流程、高频调谐器测试流程等
生产工艺：高频调谐器生产工艺流程、高频调谐器测试工艺流程等
工具：高频调谐器组装工具、高频调谐器测试工具等
原材料检验：确保原材料质量符合要求
成品检验：对成品进行严格的质量检测
质量控制：建立完善的质量管理体系，确保产品质量稳定可靠
技术发展趋势：高频调谐器将向更高频率、更宽频带、更高精度方向发展
添加标题
应用领域拓展：高频调谐器将在5G通信、卫星通信、雷达等领域得到更广泛的应用
添加标题
市场竞争格局：高频调谐器市场竞争将更加激烈，企业需要不断创新和提高产品质量来应对挑战
添加标题
技术挑战与机遇：高频调谐器技术面临诸多挑战，如高频损耗、高频干扰等问题，但同时也带来了新的机遇，如高频器件、高频测试仪器等市场的发展。
工作原理：通过机械结构调整频率
优点：结构简单，易于维护
缺点：频率调整范围有限，精度较低
应用领域：主要用于低端通信设备
添加标题
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添加标题
优点：体积小、重量轻、功耗低、稳定性好
工作原理：通过电子电路实现频率选择和调整
应用领域：广播电视、无线通信、雷达等
发展趋势：智能化、集成化、小型化
信号解调：将接收到的卫星信号进行解调，转换为可理解的信息
接收卫星信号：接收来自卫星的信号，包括电视、广播、数据等
信号处理：对解调后的信号进行处理，如放大、滤波、调制等
输出信号：将处理后的信号输出到显示设备或数据设备，如电视、电脑等
接收广播信号：接收来自广播电台的信号，并将其转换为音频信号
调谐频率：通过高频调谐器调整接收频率，以接收不同频率的广播信号
生产设备：高频调谐器生产线、高频调谐器测试设备等
生产流程：高频调谐器生产流程、高频调谐器测试流程等
生产工艺：高频调谐器生产工艺流程、高频调谐器测试工艺流程等
工具：高频调谐器组装工具、高频调谐器测试工具等
原材料检验：确保原材料质量符合要求
成品检验：对成品进行严格的质量检测
质量控制：建立完善的质量管理体系，确保产品质量稳定可靠
技术发展趋势：高频调谐器将向更高频率、更宽频带、更高精度方向发展
添加标题
应用领域拓展：高频调谐器将在5G通信、卫星通信、雷达等领域得到更广泛的应用
添加标题
市场竞争格局：高频调谐器市场竞争将更加激烈，企业需要不断创新和提高产品质量来应对挑战
添加标题
技术挑战与机遇：高频调谐器技术面临诸多挑战，如高频损耗、高频干扰等问题，但同时也带来了新的机遇，如高频器件、高频测试仪器等市场的发展。
高频谐振功率放大器课程设计说明书
前言在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。
为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。
高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分。
在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。
这里提到的放大级都属于高频功率放大器的范畴。
实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。
本次课设报告先是对高频功率放大器有关理论知识作了一些简要的介绍，然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计，最后设计出整体电路图，在软件中仿真验证是否达到技术要求，对仿真结果进行分析，最后总结课设体会。
工程概况高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。
低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。
例如，自20至20000 Hz，高低频率之比达1000倍。
因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。
高频功率放大器的工作频率高（由几百Hz 一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。
例如，调幅广播电台（535－1605 kHz 的频段范围）的频带宽度为10 kHz，如中心频率取为1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。
中心频率越高，则相对频宽越小。
因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。
由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。
正文3.1课程设计目的由于高频振动器所产生的高频振动信号的功率很小，不能满足发射机天线对发射机的功率要求，所以在发射之前需要经过功率放大后才能获得足够的功率输出。
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U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
9. D类高频功放的优缺点
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
（1）比C类功放更高的效率，典型90%，理想100%； （2）低频应用时，线性失真度较小，应用广泛；
第10讲 开关功放
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
4. D类高频功放的PWM（Pulse Width Modulation）
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
（1）PWM实现输入模拟信号的放大； （2）PWM实现模拟信号调制成脉冲宽度变化的矩形信号。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
9. D类高频功放的优缺点
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
高频实现的技术难度较大： （1）功率管在开关转换瞬间损耗随着开关频率上升而加大； （2）开关转换瞬间两管同时导通截止，电流贯穿损坏器件； （3）线性度仍然不理想，完全依赖于LC回路的选频能力。
（1）功率管导通、截止工作状态转换相当于开关元件； （2）饱和导通电阻Ron非常小，截止电阻无穷大。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
8. D类高频功放的功率与效率计算
（1）最大输出功率为： Pomax
1
U
2 om
2 RL
2RLU
2 DD
2 (RL Ron )2
（2）直流电源供电功率为：PD
第三章 高频调谐功率放大器
➢引言 ➢ 高频线性功率放大器 ➢ 高频功率放大器实用辅助电路 ➢ 高频开关功率放大器 ➢ 高频功率放大器设计实例与仿真
[回顾]（高频功放的实用辅助电路）
直流馈电电路
意义、基本原则、电路形式
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
[回顾]（高频功放的实用辅助电路）
匹配电路
提高输出功率和效率是功放设计的重要内容。 除了A、B、C等功放形式以外，能否采用 其它设计思路实现信号的高效率功率放大呢？
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
1. D类（丁类） 高频开关功放
输入模拟电压
数字电压信号放大
输出模拟电压
2. 开关功放电路设计的特点
（1）间接形式的功率放大电路，需要模拟转数字电路；
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
11. D类功放的典型芯片（科研产品展示）
SCA2005：适用于音频功放场合
第10讲 开关功放
（2）功率管工作于开、关 状态（数字电路模式）；
（3）利用选频电路恢复原信号；
（4）输入输出信号不存在直接对应的线性关系。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
3. D类高频功放的基本原理
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
（1）脉宽调制电路PWM实现模拟信号转为数字信号；
5. D类高频功放的MOS功率管
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
（1）M1与M2两个MOS功率管交替导通，均处于开关状态； （2）两个功率输出管主要性能要求是耐压高、工作响应速
度快和导通电阻尽可能小。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
6. D类高频功放的LC滤波电路
U DD
PWM
uiΒιβλιοθήκη gM1 LCd
M2
RL uo
（1）品质因数要高，具有很好的选频性能； （2）损耗电阻尽可能小。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
7. D类高频功放的等效电路
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
U DD Ron
KP L d
KN Ron
C RL uO
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
[引言] A、B、C等功放的局限性
2. A、B、C类高频功放存在的问题
（1）静态工作点降低，效率提高，但是实际输出功率减小；
（2）通过增大激励信号电压可能导致功率管击穿损坏；
（3）线性度也在降低，放大后信号失真严重。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
[引出问题]
（2）驱动CMOS反相器，实现数字信号放大；
（3）恢复模拟信号（尽可能的不失真）。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
3. D类高频功放的基本原理
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
2个关键问题的理解:
（1）信号有用信息如何携带？（PWM）
（2）采用滤波器如何滤出有用信号信息？
U DD
ID
2U
2 DD
2 (RL Ron )
（3）最大效率为：max
Po PD
RL RL Ron
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
[例题3－2]
某D类高频功放电源电压为24V，工作频率为10MHz，天线 负载为50 ，功率管的导通电阻 为2 ，计算：
（1）L=20μH ，Q0=200 时，电容C和串联回路QL； （2）输出功率Po 、电源功率PD 、转换效率η 和管耗PC。
V
输入
Rs
匹配
us
网络
输出
匹配 RL uo 网络
Rs'
Ri
Ro
RL'
意义、原理、阻抗匹配条件、电路形式
（1）阻抗实部： RL RS
（2）阻抗虚部： X S X L 0
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
[引言] A、B、C等功放的局限性
1. A、B、C类均属于直接功率放大电路
（1）利用功率管工作在线性放大区形成电流放大输出； （2）利用输入输出存在的线性直接对应关系；
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
10. D类功放的应用领域
（1）低频领域，主要应用于中小功率便携式音频功放设备
A. 手机音频功率放大器； B. 便携式扩音器。
射频功放电路
音频功放电路
（2）高频领域，处于研究阶段，应用技术还不够成熟 工作频率不高、线性度要求不高的场合
第10讲 开关功放
一、D类高频功率放大器
4. D类高频功放的PWM（Pulse Width Modulation）
短波信号 3～30MHz
宽带 放大器
PWM 比较器 调制载频 锯齿波 400 MHz
（1）宽带放大器； （2）锯齿波发生器（或三角波发生器） + 高速比较器。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
9. D类高频功放的优缺点
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
（1）比C类功放更高的效率，典型90%，理想100%； （2）低频应用时，线性失真度较小，应用广泛；
第10讲 开关功放
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
4. D类高频功放的PWM（Pulse Width Modulation）
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
（1）PWM实现输入模拟信号的放大； （2）PWM实现模拟信号调制成脉冲宽度变化的矩形信号。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
9. D类高频功放的优缺点
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
高频实现的技术难度较大： （1）功率管在开关转换瞬间损耗随着开关频率上升而加大； （2）开关转换瞬间两管同时导通截止，电流贯穿损坏器件； （3）线性度仍然不理想，完全依赖于LC回路的选频能力。
（1）功率管导通、截止工作状态转换相当于开关元件； （2）饱和导通电阻Ron非常小，截止电阻无穷大。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
8. D类高频功放的功率与效率计算
（1）最大输出功率为： Pomax
1
U
2 om
2 RL
2RLU
2 DD
2 (RL Ron )2
（2）直流电源供电功率为：PD
第三章 高频调谐功率放大器
➢引言 ➢ 高频线性功率放大器 ➢ 高频功率放大器实用辅助电路 ➢ 高频开关功率放大器 ➢ 高频功率放大器设计实例与仿真
[回顾]（高频功放的实用辅助电路）
直流馈电电路
意义、基本原则、电路形式
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
[回顾]（高频功放的实用辅助电路）
匹配电路
提高输出功率和效率是功放设计的重要内容。 除了A、B、C等功放形式以外，能否采用 其它设计思路实现信号的高效率功率放大呢？
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
1. D类（丁类） 高频开关功放
输入模拟电压
数字电压信号放大
输出模拟电压
2. 开关功放电路设计的特点
（1）间接形式的功率放大电路，需要模拟转数字电路；
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
11. D类功放的典型芯片（科研产品展示）
SCA2005：适用于音频功放场合
第10讲 开关功放
（2）功率管工作于开、关 状态（数字电路模式）；
（3）利用选频电路恢复原信号；
（4）输入输出信号不存在直接对应的线性关系。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
3. D类高频功放的基本原理
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
（1）脉宽调制电路PWM实现模拟信号转为数字信号；
5. D类高频功放的MOS功率管
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
（1）M1与M2两个MOS功率管交替导通，均处于开关状态； （2）两个功率输出管主要性能要求是耐压高、工作响应速
度快和导通电阻尽可能小。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
6. D类高频功放的LC滤波电路
U DD
PWM
uiΒιβλιοθήκη gM1 LCd
M2
RL uo
（1）品质因数要高，具有很好的选频性能； （2）损耗电阻尽可能小。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
7. D类高频功放的等效电路
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
U DD Ron
KP L d
KN Ron
C RL uO
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
[引言] A、B、C等功放的局限性
2. A、B、C类高频功放存在的问题
（1）静态工作点降低，效率提高，但是实际输出功率减小；
（2）通过增大激励信号电压可能导致功率管击穿损坏；
（3）线性度也在降低，放大后信号失真严重。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
[引出问题]
（2）驱动CMOS反相器，实现数字信号放大；
（3）恢复模拟信号（尽可能的不失真）。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
3. D类高频功放的基本原理
U DD
PWM
ui
g
M1 LC
d
M2
RL uo
2个关键问题的理解:
（1）信号有用信息如何携带？（PWM）
（2）采用滤波器如何滤出有用信号信息？
U DD
ID
2U
2 DD
2 (RL Ron )
（3）最大效率为：max
Po PD
RL RL Ron
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
[例题3－2]
某D类高频功放电源电压为24V，工作频率为10MHz，天线 负载为50 ，功率管的导通电阻 为2 ，计算：
（1）L=20μH ，Q0=200 时，电容C和串联回路QL； （2）输出功率Po 、电源功率PD 、转换效率η 和管耗PC。
V
输入
Rs
匹配
us
网络
输出
匹配 RL uo 网络
Rs'
Ri
Ro
RL'
意义、原理、阻抗匹配条件、电路形式
（1）阻抗实部： RL RS
（2）阻抗虚部： X S X L 0
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
[引言] A、B、C等功放的局限性
1. A、B、C类均属于直接功率放大电路
（1）利用功率管工作在线性放大区形成电流放大输出； （2）利用输入输出存在的线性直接对应关系；
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器
10. D类功放的应用领域
（1）低频领域，主要应用于中小功率便携式音频功放设备
A. 手机音频功率放大器； B. 便携式扩音器。
射频功放电路
音频功放电路
（2）高频领域，处于研究阶段，应用技术还不够成熟 工作频率不高、线性度要求不高的场合
第10讲 开关功放
一、D类高频功率放大器
4. D类高频功放的PWM（Pulse Width Modulation）
短波信号 3～30MHz
宽带 放大器
PWM 比较器 调制载频 锯齿波 400 MHz
（1）宽带放大器； （2）锯齿波发生器（或三角波发生器） + 高速比较器。
第10讲 开关功放
第三章 高频功率放大器
一、D类高频功率放大器