高频功率放大器主要特点和应用

根据晶体管在输入信号的一个周期内是否进入饱和区，将 放大器的工作状态分为欠压、过压和临界三种工作状态。
欠压状态：指晶体管在任何时刻都工作在放大状态。
过压状态：指晶体管工作时有部分时间进入饱和区。
临界状态：指晶体管刚刚进入饱和区的边缘。
放大器的这三种状态：主要取决于电源电压、偏置电压、 激励电压幅度和负载电阻。也就是说它的外部参数不同，谐振 功率放大器就处于不同的工作状态。见下图
回路的谐振电阻 Re 变化的特性，称为放大器的负载特性。
iC
iC
iC
iC
Re
t
图3.2.2
IC0 Ic1m Vcm
Vcm Ic1m IC0
Re
欠压 临界 过压
本章主要内容： 3.1 丙类谐振功率放大器的工作原理 3.2 谐振功率放大器的特性分析 3.3 谐振功率放大器电路 3.4 丁类和戊类功率放大器（*） 3.5 集成高频功率放大器及其应用简介 3.6 宽带高频功率放大器
本章的重点：
1、丙类谐振功率放大器的工作原理及其特点。 2、丙类谐振功率放大器的三种工作状态。 3、丙类谐振功率放大器的电路组成。 4、传输线变压器。
联立求解
设t
iC gCU
时 iC 0
im
(cos
得
t

U
BE(on) Uim
VBB
)
cos UBE(on) VBB
U im
可见，导通角与导通电压、基极偏置电压、输入信号电压都有关系。

经分析得： iC IC0 Icnm cos(nt) n1
其中
IC0 iC max0 ( )
见书P57图3.1.2
3.1.2 余弦电流脉冲的分解
我们知道，在低频功率放大器中，在已知电源电压条件下，如已 知负载电阻，就可作出负载线。
而在谐振功率放大器中，由于负载是有储能功能的谐振回路组成， 因此在已知谐振回路的参数时，还并不能确定负载线。
但是要进行精确地分析，就需要求解非线性微分方程。显然不利于 工程分析，因此，采用一种近似的分析方法，叫准静态的分析方法；或 叫折线近似分析法。
见图3.1.4
1( ) 0 ( )
与 的关系曲线。
式中， U cm
VCC
wk.baidu.com
称为集电极电压利用系数。
从图3.1.4可知，谐振功率放大器的输出功率和效率的关系。在实际应
用中，要兼顾两者，即 600 800 ，一般取 700 。
3.2 谐振功率放大器的特性分析
主要内容：1、工作状态； 2、谐振功率放大器外参数的影响（负载特性；调制
1 2
icm ax 1( )Ucm
当 icmax,U cm 一定时， PO 是的1( ) 函数。从图3.1.4所示，
当 1200时，1( ) 有最大值，但工作在甲乙类，效率不高。
（2）效率
C

Po PD

1 2
Ic1mU cm IC 0VCC

1 1( ) Ucm 2 0 ( ) VCC
Po Po
PD Po PC
i
VCC
o
甲类 3
2
4 t
o
3
2
4
t 乙类
o
丙类 3
2
4 t
功率放大
效率
丙类
期工作
放大器的集电极电流iC 为脉冲波
用傅立叶级数展开
小于半个周
iC Ic0 Ic1mcost Ic2mcos2t Ic3mcos3t
第2章 高频选频放大器
高频功率放大器主要特点和应用
高频功率放大器主要用来对高频信号进行功率放大。它主要分有： 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是以LC谐振回路为负载的功率放大器。又称 为谐振功率放大器。其主要特点：
1、用在发射设备中。 2、对高频已调波（窄带信号）的功率放大。 3、放大器工作在丙类。 **宽带高频功率放大器是以传输线变压器为负载的功率放大器。
Ic1m iC m ax 1( )

Icnm iC max n ( )
n ( ) 为电流分解系数；
为导通角。
图3.1.4 电流分解系数曲线
图3.1.4 1( ) 与 的关系曲线
0 ( )
3.1.3 主要特性指标
（1）输出功率
Po

1 2
I c1mU cm

特性；放大特性）； 3、谐振功率放大器工作状态的调整。
3.2.1 谐振功率放大器的工作状态
前面所知，功率放大器的工作状态是根据晶体管的导通角的大小， 即晶体管进入截止区的时间长短，来区分功率放大器为甲类、乙类、丙 类等工作状态的。
注意，这种区分是在放大器的负载为纯电阻的情况下分析的。但丙 类谐振功率放大器的负载是谐振回路。其工作状态是怎样的？
基波分量
用LC谐振回路滤波
在负载上得到最大的输出电压
因此，丙类谐振功率放大器的组成是：
丙类放大器+LC谐振回路
ui VBB
L C
RL
VCC
图3.1.1
2、电流、电压信号波形
（1）集电极电流信号是一个余弦(正弦）脉冲信号。
（2）晶体管的c、e两端（或LC谐振回路的两端）的电压信号为完整的 余弦波信号或正弦波信号。
所谓近似分析法，就是将器件的特性曲线理想化，每一条特性线用 一条或几条直线(组成折线)来代替。如下图3.1.3所示。
图3.1.3 谐振功率放大器集电极电流脉冲 波形
折线方程
i { gC (uBE UBE(on)) uBE UBE(on)
C
0
uBE UBE(on)
uBE VBB Uimcost
本章的难点：
1、谐振功率放大器的特性分析。 2、丙类谐振功率放大器的效率分析和电路设计。
3.1 丙类（C类）谐振功率放大器的工作原理
主要内容:电路组成及工作原理; 主要技术指标; 3.1.1 基本工作原理
一、电路组成 我们知道：功率放大最主要的问题是“效率”问题。 功率放大器的效率是指输出信号功率与直流功率之比。即
iC
A'
iC
A'' A'''
uCE
900
t
A' 为欠压状态
00
uC
A'' 为临界状态
900
A''' 为过压状态
t
3.2.2 谐振功率放大器外参数的影响（负载特性；调制特性；放大特性）
外参数：谐振电阻 Re ；电源电压 VCC，基极偏置电压 VBB；输入信
号电压
U
。
im
1、负载特性
当谐振功率放大器中的VCC ，VBB，U im 维持不变时，放大器随谐振