宽带高频功率放大器
高频功率放大器主要特点和应用
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?
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
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。
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
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。
超高频大功率宽带功率放大器
100W-400W 超高频大功率宽带放大器
连续输出功率 100W 200W 400W
额定输出电压 71V 100V 142V
频率带宽 500kHz-10MHz 500kHz-10MHz 500kHz-8MHz
尺寸 19 英寸 2U 19 英寸 3U 19 英寸 4U
1000W 超高频大功率宽带放大器
连续输出功率 脉冲输出功率 输出电压
500W
1000W
158V/224V
频率带宽 500kHz-6MHz
尺寸 19 英寸 6U
云南拓普特种电源科技有限公司 超高频(500kHz-10MHz)大功率宽带功率放大器
云南拓普科技有限公司推出的系列化超高频(500kHz-10MHz)大功率宽带功 率放大器采用 A 类技术设计,带宽范围大,失真小,且带宽范围内增益平坦度好, 可广泛运用于水声、通信、超声波、等离子、医疗、生物、物理及电化学等领域 的各种实验测试。频率带宽 500kHz 至 10MHz,输出功率 100W 至 500W,最大脉冲 功率可达 1000W。
高频功率放大器的基本原理(一)
高频功率放大器的基本原理(一)高频功率放大器的基本原理1. 什么是高频功率放大器高频功率放大器是一种用于增强高频信号幅度的电子设备。
它通常用于无线通信、雷达、高频电视和天线系统等领域。
高频功率放大器可以将低功率的高频信号放大到足够大的功率,以便传输和处理。
2. 高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理可以简单分为三个步骤:放大输入信号、增加信号的功率和输出放大后的信号。
2.1 放大输入信号高频功率放大器的第一个任务是放大输入信号。
它通常使用晶体三极管(BJT)或场效应晶体管(FET)作为放大器的关键元件。
这些元件根据输入信号的幅度和频率变化进行放大操作。
2.2 增加信号的功率放大后的信号仍然可能是低功率的,因此高频功率放大器的下一个任务是增加信号的功率。
这一步骤通常通过使用功率放大器级联来实现。
级联多个放大器可以将信号功率从较低级别逐步增加到所需的功率级别。
2.3 输出信号在增加信号的功率之后,高频功率放大器将输出放大后的信号。
这个信号可以被用于进一步的处理或传输。
输出信号的幅度将取决于放大器的设计和配置。
3. 高频功率放大器的关键考虑因素在设计高频功率放大器时,需要考虑一些关键因素来确保性能和稳定性。
3.1 频率响应高频功率放大器应该能够在指定的频率范围内提供稳定的放大。
对于不同的应用,频率范围和响应要求会有所不同。
3.2 功率输出高频功率放大器应该能够提供足够的功率输出,以满足特定应用的需求。
功率输出的大小通常由设备和系统的要求来确定。
3.3 效率高频功率放大器的效率是指输入功率与输出功率之间的比率。
高效率的放大器能够最大限度地利用输入能量,减少能量浪费。
3.4 线性度高频功率放大器的线性度是指输出信号与输入信号之间的线性关系。
较好的线性度可以保持输入信号的准确度和完整性。
3.5 稳定性高频功率放大器的稳定性是指在各种工作条件下保持良好的性能。
它应该能够在不出现振荡或失真的情况下工作。
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
《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。
简述高频功率放大器的特点
简述高频功率放大器的特点高频功率放大器是一种电子设备,它具有放大高频信号的功能。
高频信号是指信号频率在1MHz以上的信号,高频功率放大器主要用于无线电通信、雷达、医学设备和工业加热等领域。
它具有以下特点:1.高效率:高频功率放大器通常使用功率放大管作为放大器核心,这些管子具有高效率的特点。
在高频信号下,功率放大管的效率可以达到60%以上,这意味着大部分的输入功率都能转化为输出功率,从而实现高效率的功率放大。
2.高线性:高频功率放大器要求在放大高频信号时,输出信号要与输入信号保持一致。
这就要求功率放大器具有高线性度,即输出信号随着输入信号的变化而变化,而不会出现非线性失真。
3.高稳定性:在高频信号下,功率放大器的稳定性尤为重要。
任何微小的变化都可能导致输出信号的失真。
因此,高频功率放大器通常采用恒定电流源或者负反馈电路来提高稳定性。
4.高功率密度:高频功率放大器需要在小体积内实现高功率输出,因此需要具有高功率密度。
这要求功率放大器的散热和结构设计都要优化,以实现高功率密度。
5.宽带:高频功率放大器需要能够放大多种频率的信号,因此需要具有宽带特性。
这就要求功率放大器的带宽尽可能宽,能够放大从几百kHz到几GHz的信号。
在中心扩展下,高频功率放大器的应用领域不断扩大。
例如,在无线电通信领域,高频功率放大器可以用于增强信号的传输距离和穿透能力;在雷达领域,高频功率放大器可以用于增强信号的探测能力和精度;在医学设备领域,高频功率放大器可以用于磁共振成像等应用;在工业加热领域,高频功率放大器可以用于快速加热和热处理等应用。
总的来说,高频功率放大器具有高效率、高线性、高稳定性、高功率密度和宽带等特点。
随着应用领域的扩大,高频功率放大器的需求也会越来越高,未来有望在更广泛的领域得到应用。
高频功率放大器(1)
iC =IC0+Ic1mcosωt+Ic2mcos2ωt+…
第3章 高频功率放大器
3.1 谐振功率放大器工作原理 3.2 谐振功率放大器的性能分析 3.3 谐振功率放大器电路 3.4 高频功率放大器
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1
概述
高频谐振功率放大器用于各种无线电发送设备中, 对高频载波或高频已调波进行功率放大。
顾名思义,高频功率放大器用于放大高频信号并获得足 够大的输出功率,常又称为射频功率放大器。 它广泛用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电 子设备中。
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2
1、使用高频功率放大器的目的
放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。
2、高频功率放大器的分类
窄带高频功率放大器:以谐振回路为负载,所以又称 谐振功率放大器
宽带高频功率放大器:采用非选频性负载,如传输线 变压器或其他宽带匹配电路
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3
3.谐振功率放大器的特点
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。
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6
ic
ic
Q
o
eb o
t
t
小信号谐振放大器 波形图
ห้องสมุดไป่ตู้ic
ic
o
eb o
t
VBZ
t
谐振功率放大器 波形图
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7
6.工作状态
功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工
作方式,为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放
水声宽带功率放大器使用说明书(1M-400W)
TOP_H400_1M宽带功率放大器使用手册(V1.0)2018年7月目录1.简介 (1)2.组成说明 (2)3.工作环境 (2)4.输入输出接口说明 (2)5.技术参数 (3)6操作说明 (4)6.1前面板简介 (4)6.1.1信号输入和检测信号输出 (5)6.1.2操作档位 (5)6.2后面板简介 (6)6.2.1供电端口及电源开关 (6)6.2.2功放输出端口 (6)7操作注意事项 (7)8维护与保养注意事项 (8)TOP_H400_1M功率放大器操作手册(V1.0)(使用前请仔细阅读本操作手册)1.简介TOP_H400_1M功率放大器是一款宽频带大功率线性功率放大器,广泛运用于各种超声波以及水声技术等领域。
TOP_H400_1M功率放大器也可以作为一款大功率高频正弦电源运用于电化学、物理试验以及无线供电等技术领域。
TOP_H400_1M线性功率放大器-3dB的带宽为10kHz至1MHz,输出电压有效值最高达192Vrms。
其额定连续输出功率为400W。
TOP_H400_1M功率放大器产品具有完善的保护功能,在发生过流、输出过流、过温以及超频时能实现自动保护和故障状态指示。
放大器输出有6个档位可调,方便匹配不同阻抗的负载。
图1TOP_H400_1M功率放大器2.组成说明TOP_H400_1M功率放大器主要由大功率宽带线性放大电路、控制电路以及电源变换电路、输出阻抗选择电路、输出检测电路等组成。
3.工作环境TOP_H400_1M功率放大器使用环境应保持空气流通,工作温度范围为-20℃~40℃,湿度不大于90%RH。
4.输入输出接口说明TOP_H400_1M功率放大器的共有5个输入输出接口分别为:220VCA供电接口、功放输出接口、信号输入接口、输出电压、电流监测口接口。
a)功放供电采用200-230V/50-60Hz10A交流供电,供电功率最大约1000W,电源保险管为10A/5*20陶瓷保险。
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。
w第3章-高频功率放大器要点
LC并联回路两 端的压降
晶体管c、 e极间压降
uc RpIc1m cost
uc电压符号的定义:
下为+,上为-
Ucm Ic1mRp
uce VCC uc VCC RpIc1m cost VCC Ucm cost
高频电子
uce VCC Ucm cost
Ucm Ic1m Rp
由于谐振回路的选频, 集电极的输出电压仍 是与输入电压相同的 正弦波,相位相反, 幅度增大。
高频电子 推导第二个ic=f(uce)
当放大器工作在谐振状态时
ube uce
Vbb Vcc
Ubm U cm
cos t cos t
ube
Vbb
Ubm
Vcc uce U cm
晶体管外部电路 约束,方程1
ic gc (ube Ubz )
ube≥Ubz,晶体管工作在线性区时,内部约束,方程2
9kHz,相对带宽0.6 ℅~1.7℅.
高频第电子二节 谐振高频功放的工作原理
一、基本电路及其特点
电路形式:中间级(a)、输出级(b)
实际负载 是天线
实际负载是 下一级的输 入阻抗
中间级、输出级的负载均 可等效为并联谐振回路
天线等效阻
抗 CA 、rA
高频电子 高频功率放大器的特点
特点1、为了提高效率,放 大器常工作于丙类状态, 晶体管发射结为静态负偏 压,由Vbb< 0来保证。流 过晶体管的电流为失真的 脉冲波型;非线性状态 (非线性电路),且输入 是大信号;
高频输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度等。由于 输出功率高,通常要求效率高,因此,高频功率放大器多选择 工作在丙类工作状态。
三、高频功率放大器的分类
高频电子线路第3章-高频功率放大器
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
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。
6
三、丙类高频功率放大器的工作原理
U0 VCC Ucm cosc
故动态特性的表示形式:
iC gd (uCE U0 )
uBE UBZ
iC 0
uBE UBZ
可见动态特性为折线,而不是一条直线。
21
4.动态特性的画法
iC
(一) 截距法
(1)在输出特性的 uCE 轴上取截距为
U0 VCC Ucm cosc得B点
A
•
gd
(2)u通be过m aBx点线作于斜A率点为,则gdB的A直直线线交即为
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
iC 为尖顶余弦脉冲 ,可用傅立叶级数展开
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uBE
UBZ
VBB
0 c
t
iB
iBmax
iC IC0 Ic1m cost (基波)
段的动态特性,则AB-BC为总动态特性
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(二)虚拟电流法 在uCE VCC时,iC IQ
高频功率放大器原理
高频功率放大器原理
高频功率放大器是一种电子设备,用于将射频信号的功率放大到更高的水平。
其原理是通过增加输入信号的幅度,使其达到更高的功率输出。
高频功率放大器通常由多个级联的放大器组成,每个级别都能增加信号的幅度。
高频功率放大器的核心组件是晶体管或管子,它们具有高增益和较高的功率处理能力。
晶体管工作在饱和区,充分利用其线性增益特性。
信号经过输入阻抗匹配网络后进入晶体管的基极或栅极,然后通过晶体管的放大作用,输出到负载上。
高频放大器在输入和输出之间应用匹配网络,以确保最大功率传递。
这些匹配网络通常由L型或π型网络组成,通过调整电感和电容的参数来实现阻抗匹配。
匹配网络的设计要求与输入和输出负载的特性相匹配,以确保最大功率传输和信号衰减的最小化。
此外,高频功率放大器还需要提供稳定的偏置电路,以确保晶体管在稳定的工作条件下工作。
偏置电路通常由电阻和电容组成,它们用来提供适当的偏置电压和电流,以保持晶体管的工作在稳定的线性增益区。
总的来说,高频功率放大器通过级联的放大器和匹配网络,将输入信号的功率放大到更高的水平。
它在无线通信、雷达、卫星通信等高频应用中起着至关重要的作用。
宽带射频功率放大器设计
宽带射频功率放大器设计射频(Radio Frequency,简称RF)功率放大器在现代通信系统中起着重要的作用。
它的主要功能是将低功率的射频信号放大到足够的功率级别,以便于传输和处理。
宽带射频功率放大器是一种可以在大范围的频率范围内提供高功率放大的设备。
本文将介绍宽带射频功率放大器的设计。
在设计宽带射频功率放大器之前,需要明确一些基本参数和要求。
首先,需要确定放大器的工作频率范围。
宽带放大器通常涵盖几个频率段,因此需要确保在所需的频率范围内具有足够的增益和线性性能。
其次,需要确定放大器的输出功率要求。
输出功率是放大器设计中的一个重要指标,它决定了放大器能够提供的最大信号功率。
最后,需要考虑放大器的线性性能和稳定性。
线性性能是指放大器输出信号与输入信号之间的线性关系,而稳定性是指放大器在工作过程中能够维持恒定的增益和相位特性。
在设计过程中,可以使用不同的拓扑结构和技术来实现宽带射频功率放大器。
其中一种常见的结构是宽带巴氏极双管功率放大器。
该结构使用共射和共基级联的方式来实现高增益和宽带特性。
另一种常用的结构是宽带巴氏极共基功率放大器,它具有简单的结构和高输入阻抗,适用于高频应用。
在选取合适的放大器结构后,还需要选取合适的放大器器件。
常用的射频功率放大器器件包括三极管、场效应晶体管和集成电路。
三极管具有高增益和线性特性,适用于较低频率的应用。
场效应晶体管具有较高的工作频率和功率特性,适用于较高频率的应用。
集成电路则具有更高的集成度和稳定性。
根据特定的应用需求,可以选择合适的器件。
除了放大器器件外,还需要选择合适的匹配网络来实现放大器的输入和输出匹配。
匹配网络能够提高放大器的功率传输效率和线性特性。
常用的匹配网络包括隔离电容、电感和变压器等。
通过合理选择匹配网络的参数,可以实现最佳的匹配效果。
最后,在完成放大器设计后,需要进行仿真和测试验证。
使用电磁仿真软件可以对放大器的工作性能进行模拟和优化。
实际测试可以验证设计的准确性和性能指标的达标情况。
高频功率放大器主要特点和应用
型
T型
L型
我们设计的目的就是: 针对滤波、阻抗匹配两个问题,
在确定网络结构的情况下,如何 确定电路中的L、C值。
二、LC滤波匹配网络的阻抗变换 a
a
1、串、并联电路的阻抗变换
Xs
Z串=Z并 Q串=Q并
Rp Xp Rs
推导:
RS
jX S
RP jX P RP jX P
b
b
(RS RP X S X P ) j(RS X P RP XS RP X P ) 0
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
Re
PO PD PC c
c
从图可以分析:放大器 的最佳性能是在临界状 态。其对应的谐振电阻Re 是谐振功率放大器的匹 配负载 Reopt 。
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。
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
高频电子技术第3章高频功率放大器的应用
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
图中示出动态特性曲线的斜率为负值,它的物理意义是:从 负载方面看来,放大器相当于一个负电阻,亦即它相当于交 流电能发生器,可以输出电能至负载。
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3.1 谐振功率放大器
(2)高频功率放大器的工作状态 功率放大器通常按晶体管集电极电流导通角θ的不同可划
分为甲类、乙类和丙类放大器。谐振功率放大器的工作状态 是指处于丙类或乙类放大时,在输入信号激励的一周内,是 否进入晶体管特性曲线的饱和区来划分,它分为欠压、临界 和过压3种状态,用动态特性能较容易地区分这3种工作状态。 图3 -8给出了丙类谐振高频功率放大器的3种不同工作状态 (欠压、临界和过压)的电压和电流波形。
处于放大区,对应的Ucm1较小,通常将这样的工作状态称为
欠压状态,对应的集电极电流为尖顶脉冲。当Ucm增大到Ucm
= Ucm2时,动态特性要变化,其A点由Ucemin与Ubemax决定相交
第3章 高频功率放大器的应用
3.1 谐振功率放大器 3.2 宽带高频功率放大器 3.3 倍频器 3.4 技能训练3:高频功率放大与发射实训
第3章 高频功率放大器
高频功率放大器的功能是用小功率的高频输入信号去控
制高频功率放大器,将直流电源供给的能量转换成大功率的
第3章高频功率放大器要点
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3. 2高频功率放大器的工作原理 及特性分析
2.高频功放的负载特性 负载特性是指只改变回路谐振电阻尺.直流电源电压Vcc VBB及输 入电压uim振幅维持不变时.高频功放电流、电压、功率及效率变化的 特性。 3.高频功放的振幅特性 高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅Uim时.放大器电流、 电压、功率及效率的变化特性。在放大某些振幅变化的高频信号时. 必须了解它的振幅特性。
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3.1概述
设备.由于难以迅速变换窄带毛率放大器负载回路的频率.为保证信号 不失真.一般工作在线性放大状态.其豁出电路常采用宽频带的传输线 变压器作为负载.构成宽频带高频功率放大器。宽带功放常用在中心 频率多变化的某些通信电台中作为发射机的中间级.以提高打干扰能 力。
3. 1.2高频功率放大器的分类
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3. 2高频功率放大器的工作原理 及特性分析
3. 2. 1工作原理
高频功率放大器的原理电路如图3-1所示 它由晶体管、谐振回路、电源及基极偏置电路等组成。为了保证 晶体管工作在丙类状态.基极偏压应使晶体管工作在截止区.一般为负 值.即静态时发射结为反偏。此时输入激励信号应为大信号.一般在 0.5v以上.可达1~2v,甚至更大。也就是说.晶体管工作在截止和导通(线 性放大)两种状态下.基极电流和集电极电流均为高频脉冲信号。与低 频功放不同的是.高频功放选用谐振回路作负载.既保证输出电压相对 于输入电压不失真.还具有阻抗变换的作用。这是因为集电极电流是 周期性的高频脉冲.其频率分量除了有用分量(基波分量)外.还有谐波 分量和其他频率成分.用谐振回路选出有用分量.将其他无用分量滤除; 通过谐振回路阻抗的调节.从而使谐振回路呈现高频功放所要求的最 佳负载阻抗.即匹配.使高频功放高效输出大功率。
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5.4 宽带高频功率放大器
以LC谐振回路为输出电路的功率放大器,因其相对通频带只有百分之几甚至千分之几,因此又称为窄带高频功率放大器。
这种放大器比较适用于固定频率或频率变换范围较小的高频设备,如专用的通讯机、微波激励源等。
除了LC谐振回路以外,常用于高频功放电路负载还有普通变压器和传输线变压器两类。
这种以非谐振网络构成的放大器能够在很宽的波段内工作且不需调谐,称之为宽带高频功率放大器。
以高频变压器作为负载的功率放大器最高工作频率可达几百千赫至十几兆赫,但当工作频率更高时,由于线圈漏感和匝间分布电容的作用,其输出功率将急剧下将,这不符合高频电路的要求,因此很少使用。
以传输线变压器作为负载的功率放大器,上限频率可以达到几百兆赫乃至上千兆赫,它特别适合要求频率相对变化范围较大和要求迅速更换频率的发射机,而且改变工作频率时不需要对功放电路重新调谐。
本节重点分析传输线变压器的工作原理,并介绍其主要应用。
5.4.1 传输线变压器
1. 传输线变压器的结构及工作原理
传输线变压器是将传输线(双绞线、带状线、或同轴线)绕在高导磁率铁氧体的磁环上构成的。
如图5-24(a)所示为1:1传输线变压器的结构示意图。
传输线变压器是基于传输线原理和变压器原理二者相结合而产生的一种耦合元件,它是以传输线方式和变压器方式同时进行能量传输。
对于输入信号的高频频率分量是以传输线方式为主进行能量传输的;对于输入信号的低频频率分量是以变压器方式为主,频率愈低,变压器方式愈突出。
如图5-24(b)为传输线方式的工作原理图,图中,信号电压从1、3端输入,经传输线
R上。
如果信号的波长与传输线的长度相比拟,变压器的传输,在2、4端将能量传到负载
L
两根导线固有的分布电感和相互间的分布电容就构成了传输线的分布参数等效电路,如图5-24(d)所示。
若认为分布参数为理想参数,信号源的功率全部被负载所吸收,而且信号的上限频率将不受漏感、分布电容及高导磁率磁芯的限制,可以达到很高。
图5-24 1:1传输线变压器的结构示意图及等效电路
在以变压器方式工作时,信号电压从1、2端输入,3、4端输出。
如图5-24 (c)所示为变压器方式的工作原理图。
由于输入、输出线圈长度相同,由图5-24(c )可知,这是一个1:1的倒相变压器。
由上分析可见,传输线变压器具有良好的宽频带特性。
2. 传输线变压器的应用
上面我们对传输线变压器的结构及工作原理做了分析和讨论,下面介绍几种常用的传输线变压器,按照变压器的工作方式,传输线变压器常用作极性变换,平衡-不平衡变换和阻抗变换等。
(1)极性变换
传输线变压器作极性变换电路,就是前面提到的1:1的倒相传输线变压器,如图5-24 (c)所示。
在信号源的作用下,初级绕组1、2端有电压1U , 其极性1端为正,2端为负;在1U 的作用下,通过电磁感应,在变压器次级3、4端产生电压2U ,且1U =2U ,极性为3端为正,4端为负。
由于3端接地,所以负载电阻L R 上的电压与3、4端电压2U 的极性相反,即实现了倒相作用。
(2)平衡-不平衡变换
如图4.26是传输线用作平衡-不平衡变换电路。
图5-25(a )为平衡输入变换为不平衡输出电路。
输入端两个信号源的电压和内阻均相等,分别接在地线的两旁,称这种接法为平衡。
输出端负载只是单端接地,称为不平衡。
图5-25(b )为不平衡输入变换为平衡输出电路。
(3)阻抗变换
为了使放大器阻抗匹配,传输线变压器必须具有阻抗变换作用。
由于传输线变压器的结构的特殊性,它不能象普通变压器那样,依靠改变初、次级绕组的匝数比可以实现任何阻抗比的变换,而只能完成某些特定阻抗比的变换,如4:1、9:1、16:1等,或1: 4、1: 9、1: 16
等。
所谓4:1,是指传输线变压器的输入电阻i R 是负载电阻L R 的四倍,,即i R =4L R ;而i R 图5-25
平衡-不平衡变换电。