高频电子线路阳昌汉版高频功率放大器全解
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高频电子线路第3章-高频功率放大器电路PPT课件
的位置可能发生移动。因此，根据A点的位置不同，谐振功率 放大器有欠压、临界和过压三种工作状态。
u CE
25
图3.7 三种状态下的动态特性及集电极电流波形
动态线A1B1C1：斜率最大,即对应的负载Re最小, 相应的输 出电压振幅Ucm1也最小, 晶体管工作在放大区和截止区。
动态线A2B2C2：斜率较小，与特性曲线相交于饱和区和放 大区的交点处(此点称为临界点), 相应的输出电压振幅Ucm2增大, 晶体管工作在临界点、放大区和截止区。
（3.23）
C
Po PD
1 I c1m 2 I C0
U cm VCC
1 2
g1 ( )
（3.24） 16
其中， U cm
VCC
称为集电极电压利用系数， 1 。
g1 ( )
I c1m I C0
1 ( ) 0 ( )
称为波形系数。
g1( ) 是导通角 的函数，且是单调的，其关系如图3.5所示。
谐振回路：滤波和阻抗匹配
偏置电压
VBB<0.7V
图3.1 高频谐振功率放大器原理电路图
4
设输入信号 ui Uim cost ，从图3.1(c)电路可见，
晶体管基极与发射极之间的电压为：
uBE VBB ui VBB Uim cost （3.1） VBB本身包含正负号
晶体管集电极与发射极之间的电压为：
27
图3.9谐振功率放大器的负载特性
可以看到, 随着Re的逐渐增大, 动态线的斜率逐渐减小, 由欠
iC max
Ic0
0 (70)
100 0.253
395 mA
由式(3.17) 可求得 由式(3.21) 可求得
Ic1m iC max 1(70) 395 0.436 172 mA
u CE
25
图3.7 三种状态下的动态特性及集电极电流波形
动态线A1B1C1：斜率最大,即对应的负载Re最小, 相应的输 出电压振幅Ucm1也最小, 晶体管工作在放大区和截止区。
动态线A2B2C2：斜率较小，与特性曲线相交于饱和区和放 大区的交点处(此点称为临界点), 相应的输出电压振幅Ucm2增大, 晶体管工作在临界点、放大区和截止区。
（3.23）
C
Po PD
1 I c1m 2 I C0
U cm VCC
1 2
g1 ( )
（3.24） 16
其中， U cm
VCC
称为集电极电压利用系数， 1 。
g1 ( )
I c1m I C0
1 ( ) 0 ( )
称为波形系数。
g1( ) 是导通角 的函数，且是单调的，其关系如图3.5所示。
谐振回路：滤波和阻抗匹配
偏置电压
VBB<0.7V
图3.1 高频谐振功率放大器原理电路图
4
设输入信号 ui Uim cost ，从图3.1(c)电路可见，
晶体管基极与发射极之间的电压为：
uBE VBB ui VBB Uim cost （3.1） VBB本身包含正负号
晶体管集电极与发射极之间的电压为：
27
图3.9谐振功率放大器的负载特性
可以看到, 随着Re的逐渐增大, 动态线的斜率逐渐减小, 由欠
iC max
Ic0
0 (70)
100 0.253
395 mA
由式(3.17) 可求得 由式(3.21) 可求得
Ic1m iC max 1(70) 395 0.436 172 mA
高频电子线路第一章资料
第一节 高频电路课程的研究对象
例1 高频小信号放大器
第一节 高频电路课程的研究对象
例2 普通调幅波调制电路
第一节 高频电路课程的研究对象
二、通信系统 1.通信系统的基本组成（方框图）
基带信号
已调 信号
已调 信号
基带信号
输入 信源 变换器
发送 设备
信道
接收 设备
输出 变换器
中的有关高频功能电路是高频电子线路的研究对象。
第九章 变频电路
（0学时）
复习
（2学时）
参考书目
1.《高频电子线路》阳昌汉 主编 高等教育出版社 2006年2月第1版。
2.《高频电子线路》第二版 胡宴如 主编 高等教育 出版社 2000年4月。
3.《高频电子线路学习指导》阳昌汉 主编 高等教育 出版社 2006年7月第1版。
一、本课程的地位：电子信息科学与技术专业的 重要专业基础课之一。
调幅广播发射机方框图如下：
高频部分
主振器
缓冲器
高放
调制器
高频 功放
声电 变换器
前置 放大器
低频 放大器
低频部分
第二节 无线电发送设备的组成及原理
ui(t)U im co cts( )
u(t)
主振器
缓冲器
高放
调制器
高频 功放
声电 变换器
前置 放大器
低频 放大器
u (t)U mco ts
第二节 无线电发送设备的组成及原理
阳昌汉 主编 杨昌汉 谢 红 宫 芳 编
高等教育出版社
高频电子线路
第一章 绪论
（3学时）
第二章 高频小信号放大器（8学时）
第三章 高频功率放大器 （6学时）
高频电子线路阳昌汉版ppt第1章_绪论
送信号。
15
二、无线电接收设备的组成(以调幅广播为例)
（1）直接检波式接收机
主要缺点：灵敏度低
（2）直接放大式接收机
主要缺点：调谐比较复杂，对不同的电台其接收效果不同
16
（3）超外差式接收机
高频 放大器
混频器
中频 放大器
振幅 检波器
低频 放大器
扬声器
本机 振荡器
优点：选择性好，调谐方便
17
1.4 无线信道及传播方式
发送 设备
传输 信道
接收 设备
输出 变换器
7
1．输入变换器： 将传送的非电量信息(如声音、图像等) 变换为电信号 2．发送设备：将电信号变换为适应于信道传输特性的信号 是传输信息的通道，又称传输媒介 3．传输信道：
有线信道：双绞线、同轴电缆和光纤 无线信道；自由空间
4．接收设备：将接收到的信号恢复成与发送设备输入信 号一致的信号 将电信号转变成原来传送的信号 5．输出变换器：
待发送的信息 运载工具
把基带信号(调制信号） “装载” 到高频振荡信号（载波）之 中，然后由天线向外辐射出去，这种方法叫调制。
11
5、调制的概念
调制：用要传送的信息（基带信号或调制信号）去控制高频 载波振荡信号的三参量之一, 使其随需传送的信息成线性关系 变化。 相位 幅度 频率 载波 ：
c t V cm co s c t 0 V cm co s t
基带信号占有的频带属于低频范围。
常用基带信号频率范围： 语音 300Hz ~ 3.4kHz 图像信号 0~6MHz
10
音乐 16Hz ~ 20kHz
4、直接发射基带信号的缺点
（1）发射天线的尺寸太大。 波长λ=c∕ｆ (c为光速)，天线的尺寸L≧ λ /4。
高频电子线路阳昌汉版第3章高频功率放大器
输入匹配网络
根据晶体管的输入阻抗和信号源阻抗，设计合适的输入匹配网络 ，实现最大功率传输和最小失真。
输出匹配网络
根据负载阻抗和晶体管的输出阻抗，设计合适的输出匹配网络，实 现最大功率传输和最小失真。
阻抗变换
采用阻抗变换技术，如L型、π型或T型网络等，实现输入、输出阻 抗与信号源、负载阻抗的匹配。
04
高频功率放大器是一种电子设备 ，用于将低频信号放大为高频信 号，并且能够输出足够的功率以 驱动负载。
作用
高频功率放大器在通信、广播、 电视、雷达、导航等领域中广泛 应用，是实现信号传输和处理的 关键部件之一。
发展历程及现状
发展历程
高频功率放大器的发展经历了电子管、晶体管、集成电路等不同的技术阶段， 随着半导体技术的不断进步，高频功率放大器的性能不断提高，体积不断缩小 。
偏置电路设计
静态工作点设置
根据晶体管的特性和工作 要求，设置合适的静态工 作点，以确保放大器在正 常工作范围内。
温度补偿
采用温度补偿电路，减小 温度变化对放大器性能的 影响。
偏置电路稳定性
采用合适的偏置电路结构 和元件参数，确保偏置电 路的稳定性，避免自激振 荡和失真等问题。
输入输出匹配网络设计
模块化设计
实现不同功能模块之间 的灵活组合和配置，提 高放大器的适应性和可 扩展性。
数字化控制
采用数字信号处理技术 对放大器进行精确控制 和管理，提高性能和稳 定性。
面临的挑战及解决思路
散热问题
高频功率放大器在工作过程中会产生大量热量，需要采取有效的散 热措施，如使用高效散热器、优化散热结构等。
线性度与效率的矛盾
宽带放大技术
宽带放大原理
01
高频电子线路_阳昌汉_习题与解答
1 QL 6.87 QL 2
' 应该增大一倍，即 对应的 g
' 2g 579.6 10 6 s g
因为
' g
1 1 g0 R R
所以
1 1 ' ' g g0 g g R R
289.8 106 s
2-4 单调谐放大器如图 2-23 所示。已知 L14=1μH,Q0=100,N12=3,N23=3,N34=4，工 作频率 f0=30MHz，晶体管在工作点的 y 参数为 gie=3.2ms,Cie=10pF,goe=0.55ms,Coe=5.8 pF,yfe=53ms,φfe=-47°,yre=0。试求：
(2)计算回路电容 C 因为 C p1 Coe C p1 Cie 2 ，且
112
2 2
C
所以
1
2 f 0
2
L14
1
2 30 10
6 2
110 6
=28.17 pF
2 C C p12 Coe p2 Cie 2 28.17 0.6 2 5.8 0.32 10 25.18 pF
谐振电阻
RP 1 g 5.17 k
2-2 有一个 RLC 并联谐振电路如图 2-20 所示，已知谐振频率 f0=10MHz,L=4μH,Q0 =100,R=4kΩ。 试求 (1)通频带 2 f 0.7 ;(2)若要增大通频带为原来的 2 倍， 还应并联一个多大电阻? 题意分析 此题是一个 RLC 并联谐振电路的基本计算， 了解通频带的变化与回路电阻的关系。 解 (1)计算通频带 电感 L 的损耗电导 g 0 为
高频电子线路_阳昌汉_习题与解答
p1
N 23 5 0.25; N13 20
109
p2
N 45 4 0.2; N13 20
g oe 0.072ms;
Coe
0.60 103 3.18 pF 2 30 106
y fe 36.42 42.42 55.88 ms
QL
1 1 6 0 Lg 2 10 10 4 106 289.8 106
13.74
回路通频带
2 f 0.7
f 0 10 106 0.728 106 Hz 0.728 MHz QL 13.74
(2)若通带增大一倍，即 2 f 0.7 1.456MHz ，计算应再并多大电阻 R 根据题意要求通频带增大一倍，则回路的有载品质因数应减小一倍，即
图 2-22 高频等效电路
加在晶体管 b、e 图(a)是根据实际放大器画出的 yre=0 的高频等效电路，输入电压 U i 之间，偏置电阻 Rb1 和 Rb2 以并联形式加在 b、e 之间，而晶体管的输入电导 gie 和输入电容 Cie 也是并联在 b、 e 之间。因为 yre =0，输出电压不会影响输入电流的变化， 而输入电压 U i 已在电流源 yfe U i 中反映出，所以在进一步将各元件等效到回路两端时，前一半等效电路 可以不再画出，可以直接画出如图(b)所示高频等效电路。其中各参数计算如下
图 2-23 单调谐放大电路
(1)画高频等效电路； (2)计算回路电容 C； (3)计算 Au0、2Δf0.7、Kr0.1。 题意分析 此题是采用了自耦变压器构成的调谐回路，通过画高频等效电路，掌握画 高频等效电路的方法，并熟习计算方法。 解 (1)画高频等效电路 由于晶体管的 yre=0，输出对输入不会产生影响，因此画高频等效电路时可将输入端 在电流源 yfe U 中已有反 的等效电路忽略而只画出输出端的高频等效电路， 而输入电压 U i i 映。图 2-24(a)为高频等效电路，图 2-24(b)是将晶体管及后级负载等效到回路 1、4 两端
高频电子线路_阳昌汉_习题与解答
106第二章 习题与解答2-1 图2-18所示电路为一等效电路，其中L =0.8uH,Q 0=100,C =5pF,C 1 =20pF,C 2 =20pF,R =10k Ω,R L =5k Ω，试计算回路的谐振频率、谐振电阻。
题意分析 此题是基本等效电路的计算，其中L 为有损电感，应考虑损耗电阻0R (或电导0g )。
解由图2-18可画出图2-19所示的等效电路。
图2-18 等效电路 图2-19 等效电路(1)回路的谐振频率0f由等效电路可知L =0.8H μ，回路总电容C ∑为12122020515(pF)2020C C C C C C ∑⨯=+=+=++则0f ==45.97(MHz)=(2)R L 折合到回路两端时的接入系数p 为211212121112C C p C C C C C C ωω===++则107()2233110.50.0510s 510L P R -=⨯=⨯⨯ 电感L 的损耗电导0g 为0660011245.97100.810100g LQ ωπ-==⨯⨯⨯⨯⨯ ()643.3010s -=⨯总电导 23-3031110.0433100.05101010L g g P R R ∑-=++=+⨯+⨯⨯ ()30.193310s -=⨯谐振电阻 ()P 1 5.17k R g ∑==Ω2-2 有一个RLC 并联谐振电路如图2-20所示，已知谐振频率f 0=10MHz,L =4μH ,Q 0=100,R =4k Ω。
试求(1)通频带20.7f ∆;(2)若要增大通频带为原来的2倍，还应并联一个多大电阻?题意分析 此题是一个RLC 并联谐振电路的基本计算，了解通频带的变化与回路电阻的关系。
解 (1)计算通频带电感L 的损耗电导0g 为 图2-20 RLC 并联谐振回路066001121010410100g LQ ωπ-==⨯⨯⨯⨯⨯()639.810s -=⨯回路总电导6031139.810410g g R ∑-=+=+⨯⨯ ()6289.810s -=⨯108回路的有载品质因数L Q 为666011g 21010410289.810L Q L ∑ωπ--==⨯⨯⨯⨯⨯⨯13.74=回路通频带()()6600.7101020.72810Hz 0.728MHz 13.74L f f Q ∆⨯===⨯= (2)若通带增大一倍，即20.71.456MHz f ∆=，计算应再并多大电阻R '根据题意要求通频带增大一倍，则回路的有载品质因数应减小一倍，即16.872LL Q Q '== 对应的'g ∑应该增大一倍，即 ()6'2579.610s g g ∑∑-==⨯ 因为0'11g g R R∑=++' 所以0''11g g g g R R ∑∑∑⎛⎫=-+=- ⎪'⎝⎭()6289.810s -=⨯则 3.45k R '=Ω图2-21 单调谐放大电路1092-3 单调谐放大器如图2-21所示。
高频电子线路高频功率放大器教学课件PPT
工程上都采用近似估算和实验调整相结合的方法对高 频功率放大器进行分析和计算。折线法就是常用的一种 分析法。
对谐振功率放大器进行分析计算，关键在于求出电流 的直流分量Ic0和基频分量Icm1。
14
折线分析法的主要步骤：
1、测出晶体管的转移特性曲线ic~ eb及输出特性曲线ic~ ec， 并将这两组曲线作理想折线化处理
ic=Ico+ Icm1cost+Icm2cos2t+Icm3cos3t+……
11
直流功率： PDC Vcc Ic0
输出交流功率：
Po
1 2
Vcm
Icm1
Vc2m 2R p
1 2
I c2m1R
p
Vcm 回路两端的基频电压
Icm1 基频电流
Rp
回路的谐振阻抗
放大器的集电极效率：
hc
Po PDC
1 2
为了阐明各种工作状态的特点和正确调节放大器，就应该了解 这几个参量的变化会使放大器的工作状态发生怎样的变化。
23
当放大器工作于谐振状态时，它的外
部电路关系式为
ic
eb= –VBB+Vbmcost
ec= VCC–Vcmcost
消去cost可得，
eb=
–VBB+Vbm
VCC Vcm
ec
另一方面，晶体管的折线化方程为
正好落在临界线上。
18
三、集电极余弦电流脉冲的分解
当晶体管特性曲线理想化后，丙类工作状态的集电极电 流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。
晶体管的内部特性为：
ic=gc(eb–VBZ) 它的外部电路关系式
eb= –VBB+Vbmcost
对谐振功率放大器进行分析计算，关键在于求出电流 的直流分量Ic0和基频分量Icm1。
14
折线分析法的主要步骤：
1、测出晶体管的转移特性曲线ic~ eb及输出特性曲线ic~ ec， 并将这两组曲线作理想折线化处理
ic=Ico+ Icm1cost+Icm2cos2t+Icm3cos3t+……
11
直流功率： PDC Vcc Ic0
输出交流功率：
Po
1 2
Vcm
Icm1
Vc2m 2R p
1 2
I c2m1R
p
Vcm 回路两端的基频电压
Icm1 基频电流
Rp
回路的谐振阻抗
放大器的集电极效率：
hc
Po PDC
1 2
为了阐明各种工作状态的特点和正确调节放大器，就应该了解 这几个参量的变化会使放大器的工作状态发生怎样的变化。
23
当放大器工作于谐振状态时，它的外
部电路关系式为
ic
eb= –VBB+Vbmcost
ec= VCC–Vcmcost
消去cost可得，
eb=
–VBB+Vbm
VCC Vcm
ec
另一方面，晶体管的折线化方程为
正好落在临界线上。
18
三、集电极余弦电流脉冲的分解
当晶体管特性曲线理想化后，丙类工作状态的集电极电 流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。
晶体管的内部特性为：
ic=gc(eb–VBZ) 它的外部电路关系式
eb= –VBB+Vbmcost
《高频电子线路》课件：第六章_高频功率放大器
ω
high
谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处
相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负 载均为谐振回路。 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 Vbb o o
Vbe
Vbe VBZ
o
t
o
t
小信号谐振放大器 波形图
t t
谐振功率放大器 波形图
max 50%
max 78%
丙类功放：输出信号的导通 时间小于半周期 丁类功放：三极管处于开关 状态，也称数字式放大器， 利用极高频率的转换开关电 路来放大音频信号，具有效 率高，体积小的优点。理论 上的效率为百分之百。D类 功放放大的优点是效率最高， 供电器可以缩小，几乎不产 生热量，因此无需大型散热 器，机身体积与重量显著减 少，理论上失真低、线性佳。 但这种功放工作复杂，
5
5.线性度(1dB压缩点)
放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率 随输入功率线性增加。这种放大器称之为线性放大器，这两 个功率之比就是功率增益G。随着输入功率的继续增大，放大 器进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增加而线性 增加，也就是说，其输出功率低于小信号增益所预计的值。 通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输 出功率的1dB压缩点
晶体管集电极电流只有在集电极电压较小时通过，所以集电极 损耗小。这就是丙类放大器效率高的原因。
24
回路的这种滤波作用也可从能量的观点来解释。 回路是由L、C二个储能元件组成。 – + 当晶体管由截止转入导电时，由于 回路中电感L的电流不能突变，因此， – + iL C L 输出脉冲电流的大部分流过电容C，即 + – 使C充电。充电电压的方向是下正上负。 这时直流电源VCC给出的能量储存在电 ic + – 容C之中。过了一段时间，当电容两端 的电压增大到一定程度(接近电源电压)， LC回路能量转换过程 晶体管截止。 由于这种周期性的能量补充，所以振荡回路能维持振 荡。当补充的能量与消耗的能量相等时，电路中就建立起 动态平衡，因而维持了等幅的正弦波振荡。
高频电子线路_阳昌汉_习题与解答
106第二章 习题与解答2-1 图2-18所示电路为一等效电路，其中L =0.8uH,Q 0=100,C =5pF,C 1 =20pF,C 2 =20pF,R =10k Ω,R L =5k Ω，试计算回路的谐振频率、谐振电阻。
题意分析 此题是基本等效电路的计算，其中L 为有损电感，应考虑损耗电阻0R (或电导0g )。
解由图2-18可画出图2-19所示的等效电路。
图2-18 等效电路 图2-19 等效电路(1)回路的谐振频率0f由等效电路可知L =0.8H μ，回路总电容C ∑为12122020515(pF)2020C C C C C C ∑⨯=+=+=++则0f ==45.97(MHz)=(2)R L 折合到回路两端时的接入系数p 为211212121112C C p C C C C C C ωω===++则107()2233110.50.0510s 510L P R -=⨯=⨯⨯ 电感L 的损耗电导0g 为0660011245.97100.810100g LQ ωπ-==⨯⨯⨯⨯⨯ ()643.3010s -=⨯总电导 23-3031110.0433100.05101010L g g P R R ∑-=++=+⨯+⨯⨯ ()30.193310s -=⨯谐振电阻 ()P 1 5.17k R g ∑==Ω2-2 有一个RLC 并联谐振电路如图2-20所示，已知谐振频率f 0=10MHz,L =4μH ,Q 0=100,R =4k Ω。
试求(1)通频带20.7f ∆;(2)若要增大通频带为原来的2倍，还应并联一个多大电阻?题意分析 此题是一个RLC 并联谐振电路的基本计算，了解通频带的变化与回路电阻的关系。
解 (1)计算通频带电感L 的损耗电导0g 为 图2-20 RLC 并联谐振回路066001121010410100g LQ ωπ-==⨯⨯⨯⨯⨯()639.810s -=⨯回路总电导6031139.810410g g R ∑-=+=+⨯⨯ ()6289.810s -=⨯108回路的有载品质因数L Q 为666011g 21010410289.810L Q L ∑ωπ--==⨯⨯⨯⨯⨯⨯13.74=回路通频带()()6600.7101020.72810Hz 0.728MHz 13.74L f f Q ∆⨯===⨯= (2)若通带增大一倍，即20.71.456MHz f ∆=，计算应再并多大电阻R '根据题意要求通频带增大一倍，则回路的有载品质因数应减小一倍，即16.872LL Q Q '== 对应的'g ∑应该增大一倍，即 ()6'2579.610s g g ∑∑-==⨯ 因为0'11g g R R∑=++' 所以0''11g g g g R R ∑∑∑⎛⎫=-+=- ⎪'⎝⎭()6289.810s -=⨯则 3.45k R '=Ω图2-21 单调谐放大电路1092-3 单调谐放大器如图2-21所示。
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。
高频电子线路课件 哈尔滨工程大学 阳昌汉 变频电路
频域表示 法
变频电路的主要应用之一是用于超外差接收机中，将高频载频变换成固定中频载频信号， 然后通过高性能的中频放大器进行放大，使整个接收机灵敏度和选择性大大提高。
哈尔滨工程大学
高频电子线路 二、变频器的组成
1、变频器是由混频器和本机振荡器两部分组成。 、变频器是由混频器和本机振荡器两部分组成
①混频器是由输入回路、非线性器件和带通滤波器组成 混频器是由输入回路、
ic = f (ube ) 在时变偏压 Vbb + uL (t )上展开成泰勒级数，则
ic = f [Vbb + u L (t ) ] + f ′ [Vbb + u L (t ) ] us (t ) + 1 f ′′ [Vbb + u L (t )] u s2 (t ) +L 2
对于小信号 us ，其高阶导数很小，可近似为 ic = f [Vbb + uL (t ) ] + f ′ [Vbb + uL (t ) ] us (t ) 式中，f [Vbb + uL (t )] 为 ube = Vbb + uL (t ) 时集电极电流； f ′ [Vbb + uL (t )] = 时晶体三极管的跨导。
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第九章 变频电路
主要内容： 主要内容： 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概述 晶体三极管混频 场效应管混频器 二极管混频器 模拟乘法器混频器 混频器的干扰与失真
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一、变频电路的功能
第一节 概述
us = U sm (1 + ma sin Ωt ) sin ωs t
高频电子线路第三章高频功率放大器全解
PD I Cm 0 ( )VCC 0.45 0.2218 1.78W
Po 1.46 c 82% PD 1.78
例3.3
3.2.3 直流馈电线路与匹配网络
构成实际的高频功放电路必须遵循的原则：
1、保证回路电压关系，ub、uc不能被短路或开 路。
2、正确的使用阻隔元件； 3、电源一端接地，交流不能通过直流电源。
功放实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能量 转化为交流能量。同时必然存在一定的能量损耗。
功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出 大电流，而是追求在电源（直流）电压确定的情况下， 输出尽可能大的功率。 主要类型：甲类、乙类、甲乙类、丙类等。 主要指标:输出功率Po 、效率η
2. 高频（谐振）功率放大器
2.丙类谐振功率放大器的功率和效率
集电极电源UCC提供的直流功率
P D U CC I C 0
由于回路对于基频谐振，呈纯阻RΣ(回路等效总电阻)状态， 对于其他谐波的阻抗很小，因此只有基频电流和基频电压 才能产生输出功率:
I c1m U cm 1 1 2 1 U Po I c1mU cm I c1m R 2 2 R 2 2 2
1、负载特性
若UBB、UCC和Ubm三个参数固定, RΣ发生变化, 动态 线、Ucm以及Po、ηc等性能指标会有什么变化呢?这 就是谐振功放的负载特性。
由图3.2.6可知, UBB和UCC固定意味着Q点固定, Ubm 固定进一步意味着θ也固定。根据式(3.2.14), 放大区 动态线斜率1/ Rd将仅随RΣ而变化。图中给出了三种 不同斜率情况下的动态线。
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1
iC
cos
ntd
(t
)
ICM
an
(c
)
n次谐波分量分解系数
注： (c ) 余弦电流脉冲分解系数
15
1 0
g1(c )
1(c ) 0 (c )
－波形系数
c 120 0 ,1(c )最大 c 600 ,2 (c )最大
cmax
120 n
0
c 400 ,3 (c )最大
16
三、 功率与效率
cos c
UBZ VBB U bm
UBZ VBB Ubm cosc
iC gcUbm (cost cosc ) 当 t = 0 时，iC=ICM ，则 I CM gcUbm (1 cosc )
gcU bm
ICM
1 cosc
iC
ICM
cost cosc 1 cosc
14
利用傅里叶级数，可将iC的脉冲序列展开为
（1）直流功率： P I V C0 CC
（2）输出功率：
Po
1 2
I c1mU cm
1 2
I
2 c1m
Rp
1 2
U
2 cm
/
Rp
（3）集电极损耗功率： Pc P Po
（4）集电极效率：
c
Po P
1 Ic1m Ucm 1 1(c ) U cm 2 IC0 VCC 2 0 (c ) VCC
c
1 2
第 3 章 高频功率放大器
概述 丙类高频功率放大器的工作原理 丙类高频功率放大器的折线分析法 丙类高频功率放大器电路 丙类倍频器
1
3.1 概 述
一、高频功率放大器的功能
用小功率的高频信号去控制高频功率放大器，将直 流电源供给的能量转换为大功率的高频能量输出， 并保证输出与输入的频谱相同。
ω 高频功率 ω 放大器
2、效率 高频输出功率与直流电源供给输入功率的比值
3、功率增益 高频输出功率与信号输入功率的比值
4、谐波抑制度 是对非线性高频功率放大器而提出的，谐振分量 相对于基波分量越小越好
4
3.2 丙类高频功率放大器的工作原理
一、 高频功率放大器工作状态的选择
5
2θ
甲类（ θ＝180◦）
max 50%
2θ 乙类（ θ＝90◦）
g1(c )
U cm
VCC
—集电极电压利用系数
17
（5）导通角的选择：
c
1 2
g1(c )
在 1 条件下，
则c
1 2
g1(c )
甲类： c 180 乙类： c 90
丙类： c 90
C 78.5%
提高信号
幅度
μV — mV 线 性 工
作状态
数量级
在信号不 失真或轻 度失真的 条件下提 高输出功 率
大 几百 mV —V 数量级
丙类—
非线性 工作状 态
性能 指标
电压放大 倍数 ， 选频特性 等
输出功率 效率 信号失真 度等
11
3. 3 丙类高频功率放大器的折线分析法
折线分析法：将晶体管的特性曲线理想化为折线再分析。 一、 晶体管特性曲线的理想化及其解析式
iC IC0 Ic1m cost Icnm cos nt
IC0
1 2
iCdt
ICM
sinc c cosc (1 cosc )
ICM0 (c ) 直流分量分解系数
Ic1m
1
iC
costdt
ICM
c sinc cosc (1 cosc )
I CM 1(c ) 基波分量分解系数
Icnm
0 ucCE
VCC
ICt0
uc
(Ucm Ic1mRp )
0
t
uCE VCC uc VCC Ucm cost 各级电流、电压波形
9
丙类高频功放工作原理小结：
(1) 设置VBB< 0 ，使晶体管工作于丙类。 (2)当输入信号较大时，可得集电极余弦电流脉冲。 (3)将LC回路调谐在信号频率上，就可将余弦电流脉冲变换
的中心频率，选频滤波和阻抗变换 作用。 （4）采用近似的分析方法——折线法 来分析其工作原理和工作状态。
7
三、丙类高频功率放大器的工作原理
iC
iB
+
uBE
+ uCE
–
iC
iC
•
-
gc
uc
ICM
+
• • VBB
c
UBZ
uBEc c
c
ub
Ubm
设ub Ubm cost
则uBE VBB Ubm cost,VBB U BZ
2
二、高频功率放大器的分类
分类：
窄带高频功率放大器 (谐振功率放大器)
宽带高频功率放大器
其放大信号的相对带宽一 般不超过10％，通常采用 LC谐振回路作负载 .
其放大信号的相对带宽一 般可达30％，通常采用宽 频带的传输线变压器作负 载。
3
三、高频功率放大器的主要技术指标
1、输出功率 放大器的负载RL上得到的最大不失真功率
iC 为尖顶余弦脉冲 ,可用傅立叶级数展开
8
uBE
UBZ
VBB
0 c
t
iB
iBmax
iC IC0 Ic1m cost （基波）
0 icC
t
Ic2m cos2t ... Icnm cosnt ...
由LC回路的选频(选基波)作用：
uc Ic1m cost • Rp Ucm cost
ICM
1. 转移特性曲线（正向传输特性曲线) － 集电极电压恒定时，集电极 电流与基极电压的关系曲线
实际
理想
iC gc (uBE U BZ ) uBE UBZ
iC 0
uBE UBZ
gc
iC uBE
－称为跨导
12
2. 输出特性曲线－是以基极电压（或基极电流）为参量的集电极电流 与集电极电压的关系曲线。
max 78.5%
VQ U BZ
VQ U BZ
谐振功率放大器通常工作于丙类。
2θ 丙类 (θ<90◦）
max 78.5%
VQ U成
中间级
输出级
特点： （1）输入信号大，一般在几百毫
伏～几伏数量级 （2）一般VBB < UBZ，发射结反偏，
保证放大器工作于丙类状态。 （3）负载为LC回路，调谐于输入信号
临界饱和线
饱和区
放大区
临界线方程： iC gcruCE
gcr 为临界线的斜率
13
二、 集电极余弦电流脉冲的分解
uBE VBB Ubm cost
iC gc (uBE U BZ ) uBE UBZ
iC 0
uBE UBZ
iC gc (VBB Ubm cost UBZ )
当 t = c 时，iC=0，则
为不失真的余弦电压输出。 iC
-
iB
+ uCE
+
uBE
–
uc
+
谐振功放电路与
小信号谐振放大器
电路有何区别？
10
类型
小信 号调 谐放 大器
高频 调谐 功率 放大 器
调谐功放与小信号调谐放大器的比较
实质 任务 输入信 工作
号幅度 状态
能量转 换器— 将直流 能量转 换为交 流能量 输出
不失真地 小
甲类—