第五章 高频功率放大器汇编
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Chap05_高频功率放大器
高频电子电路主讲：朱家富 重庆文理学院电子电气工程学院第五章 高频功率放大器主要内容： ¾ 概述 ¾ 谐振功率放大器的工作原理 ¾ 晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法 ¾ 晶体管功率放大器的高频特性 ¾ 高频功率放大器的电路组成 ¾ 丁类(D类)功率放大器 ¾ 戊类(E类)功率放大器 ¾ 宽带高频功率放大器 ¾ 功率合成器 ¾ 晶体管倍频器《高频电子电路》 重庆文理学院主讲：朱家富P2功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。
三种组态的基本放大电路CE电压增益：− β ⋅ (Rc // RL ) >> 1rbe电流增益： β《高频电子电路》 重庆文理学院CC(1+ β ) ⋅ (Re // RL ) ≈ 1 rbe + (1+ β )(Re // RL )β+1主讲：朱家富CBβ ⋅ (Rc // RL ) >> 1 rbeαP31. 功率放大电路的主要特点 ⑴ 允许轻微非线性波形失真。
输出功率Po= Vom 2×I om 2=1 2 Vom I om要想Po大，应使Vom 和Iom都要大。
ΔABQ 功率三角形《高频电子电路》 重庆文理学院主讲：朱家富P4⑵ 管子工作在接近极限状态。
《高频电子电路》 重庆文理学院主讲：朱家富P52. 要解决的问题) 提高输出功率 ) 减小失真（线性度） ) 管子的保护 ) 提高效率η=输出功率 直流电源提供的直流功率=Po P==Po PDC《高频电子电路》 重庆文理学院主讲：朱家富P63. 提高效率的途径η=输出功率 直流电源提供的直流功 率=Po P==Po Po + PTP= (直流电源功率 ) = Po (交流功率) + PT (直流功耗)∫ P==1 TT0 VCC ⋅ iC dtvi= 0vi= V0sinωt) 降低静态功耗，即减小静态电流。
《高频功率放大器,》课件
高频功率放大器的主要性能指标
包括功率增益、频率响应、效率、非线性失真等。
高频功率放大器端、输出端和放大元 件，如晶体管、MOSFET等。
放大器的工作原理
通过提供电流或电压信号来放 大输入信号。
高频功率放大器的特殊工 作方式
如开关型放大器和级联放大器。
高频功率放大器的分类
《高频功率放大器》PPT 课件
高频功率放大器是一种用于增强高频信号的电子设备。本课件将介绍高频功 率放大器的概念、应用领域、工作原理、分类、设计、仿真测试以及未来发 展趋势。
简介
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的电子设备，可以提供高功率输出。
高频功率放大器的应用领域
广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信和无线电传输等领域。
放大器电路的优化设计
通过仿真和实验优化设计参数以提高性 能。
高频功率放大器的仿真与测试
仿真工具的选择
如SPICE仿真等，用于验证和优 化电路设计。
电路仿真的常用方法
如频率响应分析、时域响应分 析等。
高频功率放大器的测试方 法
如功率输出测试、谐波失真测 试等。
高频功率放大器的发展趋势
技术趋势
如宽带化、尺寸缩小等，提高性 能和便携性。
市场需求
如5G通信、物联网等领域的快速 发展。
未来发展方向
如高效能耗比、多模块设计等。
结论
1 高频功率放大器的重 2 高频功率放大器的应 3 高频功率放大器的挑
要性
用前景
战与机遇
在现代通信领域中起到至 关重要的作用。
随着相关技术的发展，将 会有更广泛的应用。
如热管理、高频干扰等。
按频段分类
如射频功率放大器、微波功 率放大器等。
包括功率增益、频率响应、效率、非线性失真等。
高频功率放大器端、输出端和放大元 件，如晶体管、MOSFET等。
放大器的工作原理
通过提供电流或电压信号来放 大输入信号。
高频功率放大器的特殊工 作方式
如开关型放大器和级联放大器。
高频功率放大器的分类
《高频功率放大器》PPT 课件
高频功率放大器是一种用于增强高频信号的电子设备。本课件将介绍高频功 率放大器的概念、应用领域、工作原理、分类、设计、仿真测试以及未来发 展趋势。
简介
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的电子设备，可以提供高功率输出。
高频功率放大器的应用领域
广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信和无线电传输等领域。
放大器电路的优化设计
通过仿真和实验优化设计参数以提高性 能。
高频功率放大器的仿真与测试
仿真工具的选择
如SPICE仿真等，用于验证和优 化电路设计。
电路仿真的常用方法
如频率响应分析、时域响应分 析等。
高频功率放大器的测试方 法
如功率输出测试、谐波失真测 试等。
高频功率放大器的发展趋势
技术趋势
如宽带化、尺寸缩小等，提高性 能和便携性。
市场需求
如5G通信、物联网等领域的快速 发展。
未来发展方向
如高效能耗比、多模块设计等。
结论
1 高频功率放大器的重 2 高频功率放大器的应 3 高频功率放大器的挑
要性
用前景
战与机遇
在现代通信领域中起到至 关重要的作用。
随着相关技术的发展，将 会有更广泛的应用。
如热管理、高频干扰等。
按频段分类
如射频功率放大器、微波功 率放大器等。
第五章 高频功放
消去coswt
可得，
vB
VBB
Vbm
VCC vce Vcm
而晶体管的内部电流电压关系式为 ic gc (vB VBZ )
得出在ic~ vce坐标平面上的动态特性曲线方程：
ic
gc
VBB
Vbm
(VCC vce ) Vcm
VBZ
负斜率
gc
L、C 组成并联谐振回路，作为集电极负载，
放大后的信号通过变压器耦合到负载 RL上以达到 阻抗匹配的要求。
转移特性曲线
ic
一个周期里，电流导通时间的一 半，称为半导角（通角）
gc
ic
VBB
0 VBZ c 0
c
Vbm
B max
B b
wt
ic max
c 0 c 2
wt
5.3 晶体管特性的折线化
晶体管转移特性曲线
晶体管输出特性曲线
iC
g 0
(vB
VBZ )
vB ≥VBZ vB VBZ
5.3.2集电极余弦电流脉冲的分解
设输入信号:
vb Vbm coswt
可得基极回路电压为
vB VBB vb VBB Vbm coswt
ic
小是半导角θ的函数。
尖顶余弦脉冲的分解系数
❖ 当θ一定时，基本上符合α1>α2>α3。即，基 波分量最大，越高频的谐波振幅越小。
❖ 对应某次谐波，有相对应的θ角，使得输出 振幅最大。例如α1在θ=120°时最大。二 次谐波α2在θ=60°时最大。可根据需要选 取半导角。
❖ 同样的，也可以找到相对应的θ角，使某次 谐波输出为零。
Chapter5 高频功率放大器v1.0解析
故放大器效率：
Po Po c P Po Pc
21
第五章
高频功率放大器
高频电子线路
两点结论：
1）设法尽量降低集电极耗散功率Pc，则放大器效率c 自然会提高。这样，在给定P=时，晶体管的交流输出 功率Po就会增大；
2） 由式
c Po 1 Pc c
ic ic
Q
o
eb
o
t
o振放大器波形图 t
5
t
高频功率放大器波形图
第五章
高频功率放大器
高频电子线路
高频功率放大器与非谐振功率放大器的对比
相同点： ①输出功率大， ②输出效率高。
功率放大器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，能量转换的能力即为功率放大器的效率。
不同点：
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(导通角c＜90)，为了不失真的放大信号，它的负载必 须是谐振回路
非谐振放大器可分为低频功率放大器和宽带高频功率放大器。 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；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。
π
sin c c cos c I cM o ( c ) π(1 cos c )
I c1m
cos t cos c 1 c ic cosωt dt I cM costdt π π c (1 cos c )
π
I cM
c sin c cos c I cM 1 ( c ) π(1 cos c )
高频电子线路(张肃文)总复习资料概要
混频器与变频器的区别：变频器包括了本 振电路，混频器则没有。
通常，将携带有信息的电信号称 为调制/基带信号，未调制的高频振荡 信号称为载波，通过调制后的高频振 荡信号称为已调波。 通信系统由输入变换器、发送设 备 、 传输信道 、 接受设备以及输 出变换器组成。
第二章 选频网络
串联谐振回路
并联谐振回路
无线通信系统接收设备中的高放部分 和中放部分采用都是谐振放大电路。
单调谐放大器经过级联后电压增益增大、 通频带变窄 。 在调谐放大器的LC回路两端并上一个电 阻R，可以降低Q值，加宽放大器的通频带。 为了克服自激常采用“中和法”和“失配 法”使晶体管单向化。
单级单调谐放大器是小信号放大器的基本 电路，其电压增益主要决定于管子的参数、信 号源和负载，为了提高电压增益，谐振回路与 信号源和负载的连接常采用部分接入方式。
P= Icm1 Ic0 Po Pc
0
过压状态
欠压状态 VCC 0 (a)
过压状态
欠压状态 VCC (b)
四、原理电路
ic iB + vb – VBE – – + VBB + vcE – iE – VCC + C – vc + L 输出
外部电路关系式：
vBE VBB Vbm cost vCE VCC Vcm cost
石英晶片之所以能做成谐振器是 因为它具有正压电和反压电特性。
第三章 高频小信号放大器
高频小信号调谐放大器主要工作在甲类。 小信号谐振放大器的主要特点是以调谐回 路作为放大器的交流负载，具有放大和选频/ 滤波功能。 放大器的噪声系数NF是指输入端的信噪 比/输出端的信噪比。
Psi / Pni ( 输入信噪比) NF Pso / Pno ( 输出信噪比)
第5章 高频功率放大器
图3 ─ 31(a)是工作频率为50 MHz的晶体管谐振功 率放大电路, 它向50 Ω外接负载提供25 W功率, 功率 增益达7 dB。
L3
14～ 150pF L1
50 C1 C2 90～ 400 pF
V Lb
L2 Ec
＋ 13.5 V
C332～ 250 pF
C342～
50 250 pF
(a)
50 5～ 30 pF
(3 ─ 30)
Le
=
0.1971(2.3Lg
4l d
−
0.75)
10−9
(3 ─ 31)
5.4 高频功率放大器的实际线路
5.5.1 直流馈电线路 直流馈电线路包括集电极和基极馈电线路。下面 结合集电极馈电线路和基极馈电线路说明Cb、 Lb的应 用方法。 图3 ─ 25是集电极馈电线路的两种形式: 串联馈电 线路和并联馈电线路。 图 3 ─ 25(b) 中晶体管、 电源、 谐振回路三者是并联连接的, 故称为并联馈电线路。
L1
C1
C2 5～ 33pF
C3 15 pF
C4
L3
V
R101 0
k C5
R2 110 k
L2 ED
C6 15 pF
5～ 33 pF
50
C8 C7 5～ 33 pF
EG (b)
图 3 ─ 31 (a) 50 MHz谐振功放电路;
(b) 175 MHz谐振功放电路
5.5 高频功放、功率合成与射频
模块放大器
R1
R2
(a)
(b)
(c)
图 3 ─ 27几种常见的LC (a) L型; (b) T型; (c) Π型
对于L —I型网络有
L3
14～ 150pF L1
50 C1 C2 90～ 400 pF
V Lb
L2 Ec
＋ 13.5 V
C332～ 250 pF
C342～
50 250 pF
(a)
50 5～ 30 pF
(3 ─ 30)
Le
=
0.1971(2.3Lg
4l d
−
0.75)
10−9
(3 ─ 31)
5.4 高频功率放大器的实际线路
5.5.1 直流馈电线路 直流馈电线路包括集电极和基极馈电线路。下面 结合集电极馈电线路和基极馈电线路说明Cb、 Lb的应 用方法。 图3 ─ 25是集电极馈电线路的两种形式: 串联馈电 线路和并联馈电线路。 图 3 ─ 25(b) 中晶体管、 电源、 谐振回路三者是并联连接的, 故称为并联馈电线路。
L1
C1
C2 5～ 33pF
C3 15 pF
C4
L3
V
R101 0
k C5
R2 110 k
L2 ED
C6 15 pF
5～ 33 pF
50
C8 C7 5～ 33 pF
EG (b)
图 3 ─ 31 (a) 50 MHz谐振功放电路;
(b) 175 MHz谐振功放电路
5.5 高频功放、功率合成与射频
模块放大器
R1
R2
(a)
(b)
(c)
图 3 ─ 27几种常见的LC (a) L型; (b) T型; (c) Π型
对于L —I型网络有
课件高频功率放大器ppt
放大器的基本组成
放大器由输入级、输出级和中间级 组成，其中输入级和输出级是关键 部分，直接影响放大器的性能。
高频放大器的特殊问题
01
02
03
频率响应
高频信号的频率较高，因 此高频放大器的频率响应 需要足够宽，以适应不同 频率的信号放大。
相位失真
由于高频信号的频率较高， 相位失真成为高频放大器 的一个重要问题，需要采 取措施进行补偿。
噪声系数是指放大器输出端的信噪比与输 入端的信噪比之比，是衡量放大器噪声性 能的重要指标。
动态范围是指放大器在保证一定信噪比的 前提下，能够放大的信号的最大幅度范围 ，是衡量放大器适应能力的重要指标。
03 电路分析
晶体管放大电路
01
晶体管放大电路的基本原理
晶体管放大电路利用晶体管的放大效应，将微弱的电信号放大成较强的
利用人工智能和机器学习技术 对高频功率放大器进行智能控 制和优化，提高其自适应能力 和稳定性。
多模多频段技术
研究多模多频段的高频功率放 大器，以满足不同通信标准和
频段的需求。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
高频功率放大器用于放大雷达发射的信号，提高雷达对目标的
探测能力。
距离测量
02
通过测量发射信号与接收回波的时间差，高频功率放大器有助
于提高雷达的距离测量精度。
速度测量
03
利用多普勒效应原理，高频功率放大器有助于提高雷达的速度
测量精度。ຫໍສະໝຸດ 音频处理系统中的应用1 2
音频放大
高频功率放大器用于放大音频信号，提供足够的 功率以驱动扬声器或其他音频输出设备。
应用场景
通信领域
高频功率放大器广泛应用于通信领域，如移动通信、卫星通信、光纤 通信等，用于信号的传输和放大。
放大器由输入级、输出级和中间级 组成，其中输入级和输出级是关键 部分，直接影响放大器的性能。
高频放大器的特殊问题
01
02
03
频率响应
高频信号的频率较高，因 此高频放大器的频率响应 需要足够宽，以适应不同 频率的信号放大。
相位失真
由于高频信号的频率较高， 相位失真成为高频放大器 的一个重要问题，需要采 取措施进行补偿。
噪声系数是指放大器输出端的信噪比与输 入端的信噪比之比，是衡量放大器噪声性 能的重要指标。
动态范围是指放大器在保证一定信噪比的 前提下，能够放大的信号的最大幅度范围 ，是衡量放大器适应能力的重要指标。
03 电路分析
晶体管放大电路
01
晶体管放大电路的基本原理
晶体管放大电路利用晶体管的放大效应，将微弱的电信号放大成较强的
利用人工智能和机器学习技术 对高频功率放大器进行智能控 制和优化，提高其自适应能力 和稳定性。
多模多频段技术
研究多模多频段的高频功率放 大器，以满足不同通信标准和
频段的需求。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
高频功率放大器用于放大雷达发射的信号，提高雷达对目标的
探测能力。
距离测量
02
通过测量发射信号与接收回波的时间差，高频功率放大器有助
于提高雷达的距离测量精度。
速度测量
03
利用多普勒效应原理，高频功率放大器有助于提高雷达的速度
测量精度。ຫໍສະໝຸດ 音频处理系统中的应用1 2
音频放大
高频功率放大器用于放大音频信号，提供足够的 功率以驱动扬声器或其他音频输出设备。
应用场景
通信领域
高频功率放大器广泛应用于通信领域，如移动通信、卫星通信、光纤 通信等，用于信号的传输和放大。
高频电子线路试题库汇总汇编
高频电子线路试题库一、单项选择题（每题2分，共20分）第二章选频网络1、LC串联电路处于谐振时，阻抗（ B ）。
A、最大B、最小C、不确定2、LC并联谐振电路中，当工作频率大于、小于、等于谐振频率时，阻抗分别呈（ B ）。
A、感性容性阻性B、容性感性阻性C、阻性感性容性D、感性阻性容性3、在LC并联电路两端并联上电阻，下列说法错误的是（ D ）A、改变了电路的谐振频率B、改变了回路的品质因数C、改变了通频带的大小D、没有任何改变第三章高频小信号放大器1、在电路参数相同的情况下，双调谐回路放大器的通频带与单调谐回路放大器的通频带相比较AA、增大 B减小 C 相同D无法比较2、三级相同的放大器级联，总增益为60dB，则每级的放大倍数为（ D ）。
A、10dBB、20C、20 dBD、103、高频小信号谐振放大器不稳定的主要原因是（C ）（A）增益太大（B）通频带太宽（C）晶体管集电结电容C b’c的反馈作用（D）谐振曲线太尖锐。
第四章非线性电路、时变参量电路和混频器1、通常超外差收音机的中频为（ A ）（A）465KH Z （B）75KH Z （C）1605KH Z （D）10.7MH Z2、接收机接收频率为f c，f L＞f c，f I为中频频率，则镜象干扰频率为（ C ）（A）f c＞f I （B）f L+f c （C）f c+2f I（D）f c+f I3、设混频器的f L >f C，即f L =f C+f I ，若有干扰信号f n=f L+f I，则可能产生的干扰称为（ D ）。
（A）交调干扰（B）互调干扰（C）中频干扰（D）镜像干扰4、乘法器的作用很多，下列中不属于其作用的是（ D ）A、调幅B、检波C、变频D、调频5、混频时取出中频信号的滤波器应采用（ A ）（A）带通滤波器（B）低通滤波器（C）高通滤波器（D）带阻滤波器6、频谱线性搬移电路的关键部件是（ B ）（A）相加器（B）乘法器（C）倍频器（D）减法器7、在低电平调幅、小信号检波和混频中，非线性器件的较好特性是（ C ）A、i=b0+b1u+b2u2+b3u3B、i=b0+b1u+b3u3C、i=b2u2D、i=b3u38、我国调频收音机的中频为（ D ）（A）465KH Z （B）455KH Z （C）75KH Z （D）10.7MH Z9、在混频器的干扰中，组合副波道干扰是由于----------- 造成的。
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。
高频功率放大器资料课件
工作原理
根据工作频率、用途和电路结构等不同，高频功率放大器有多种分类方式。
高频功率放大器具有高效率、高输出功率、宽频带等优点，广泛应用于通信、雷达、导航、电视等领域。
特点
分类
高频功率放大器在通信领域中用于发射机末级，将调制信号放大后传输给天线，实现无线信号的发送和接收。
通信
雷达系统中的高频功率放大器用于发射大功率的脉冲信号，通过反射和散射等方式探测目标。
03
CHAPTER
高频功率放大器的性能指标
放大器输出功率与输入功率之比，通常以百分比表示。高效的放大器能够将更多的电能转化为输出功率，减少能量损失。
效率
放大器在工作过程中消耗的功率，是评价放大器能耗的重要指标。低功耗的放大器能够降低能源消耗和散热需求。
功耗
线性失真
放大器在工作范围内，输出信号与输入信号之间的线性关系。线性失真较小，意味着输出信号与输入信号变化一致，没有出现波形变形或频率失真。
非线性失真
放大器在工作范围内，输出信号与输入信号之间的非线性关系。非线性失真会导致输出信号波形变形或频率失真，影响信号质量。
04
CHAPTER
高频功率放大器的设计与优化
03
匹配网络
设计合适的匹配网络，使输入和输出阻抗与负载阻抗相匹配，提高功率传输效率。
01
晶体管类型
根据应用需求选择合适的晶体管类型，如硅管、锗管、砷化镓等。
THANKS
感谢您的观看。
高频功率放大器资料课件
目录
高频功率放大器概述高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的性能指标高频功率放大器的设计与优化高频功率放大器的应用实例高频功率放大器的发展趋势与挑战
01
CHAPTER
根据工作频率、用途和电路结构等不同，高频功率放大器有多种分类方式。
高频功率放大器具有高效率、高输出功率、宽频带等优点，广泛应用于通信、雷达、导航、电视等领域。
特点
分类
高频功率放大器在通信领域中用于发射机末级，将调制信号放大后传输给天线，实现无线信号的发送和接收。
通信
雷达系统中的高频功率放大器用于发射大功率的脉冲信号，通过反射和散射等方式探测目标。
03
CHAPTER
高频功率放大器的性能指标
放大器输出功率与输入功率之比，通常以百分比表示。高效的放大器能够将更多的电能转化为输出功率，减少能量损失。
效率
放大器在工作过程中消耗的功率，是评价放大器能耗的重要指标。低功耗的放大器能够降低能源消耗和散热需求。
功耗
线性失真
放大器在工作范围内，输出信号与输入信号之间的线性关系。线性失真较小，意味着输出信号与输入信号变化一致，没有出现波形变形或频率失真。
非线性失真
放大器在工作范围内，输出信号与输入信号之间的非线性关系。非线性失真会导致输出信号波形变形或频率失真，影响信号质量。
04
CHAPTER
高频功率放大器的设计与优化
03
匹配网络
设计合适的匹配网络，使输入和输出阻抗与负载阻抗相匹配，提高功率传输效率。
01
晶体管类型
根据应用需求选择合适的晶体管类型，如硅管、锗管、砷化镓等。
THANKS
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目录
高频功率放大器概述高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的性能指标高频功率放大器的设计与优化高频功率放大器的应用实例高频功率放大器的发展趋势与挑战
01
CHAPTER
g第五章高频功率放大器
输 入 激 励 电 路 ： 提 供 所 需 信 号 电 压 ； 输 出 谐 振 回 路 ： （ 1 ） 滤 波 选 频 ， ( 2 ) 阻 抗 匹 配 。
5.2.2 工作原理分析
1.功率放大器的作用原理： 利用输入到基级的信号，来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信
号功率输出出去。
-V
• BB C
•
-V BZ
C
V bm
V
BE C C
V b
尖 顶 余 弦 脉 冲 的 数 学 表 达 式
2.集电极电流ic
ic
icm
costcosc ax 1cosc
若 对 ic分 解 为 付 里 叶 级 数 为 ：
i c I c 0 I c 1 c m t o I c 2 c m s2 o t I s cc m n o n t s
gcVbmcostVbmcosc
i
i
gcVbm costcosc
c
c
•
g
又 当 t 0 时 ， i c m g c V a b 1 x m c c os C
i
cmax
gcVb
m
icm a x
1cosc
代入ic 有：
ic
icm
costcosc ax 1cosc
2)工作在丙类状态会伴随严重的失真问题; 3)重点解决失真与效率问题； 4)采用谐振负载解决失真。
5.1.3 高频功放的技术指标和分析方法 技术指标：
功率与效率
分析方法：
放大器处于非线性工作状态，高频小信号谐振放大器的一套线性模型在这里 已完全不能用，只能用图解法或折线近似分析法来分析功率放大器。
5.2.2 工作原理分析
1.功率放大器的作用原理： 利用输入到基级的信号，来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信
号功率输出出去。
-V
• BB C
•
-V BZ
C
V bm
V
BE C C
V b
尖 顶 余 弦 脉 冲 的 数 学 表 达 式
2.集电极电流ic
ic
icm
costcosc ax 1cosc
若 对 ic分 解 为 付 里 叶 级 数 为 ：
i c I c 0 I c 1 c m t o I c 2 c m s2 o t I s cc m n o n t s
gcVbmcostVbmcosc
i
i
gcVbm costcosc
c
c
•
g
又 当 t 0 时 ， i c m g c V a b 1 x m c c os C
i
cmax
gcVb
m
icm a x
1cosc
代入ic 有：
ic
icm
costcosc ax 1cosc
2)工作在丙类状态会伴随严重的失真问题; 3)重点解决失真与效率问题； 4)采用谐振负载解决失真。
5.1.3 高频功放的技术指标和分析方法 技术指标：
功率与效率
分析方法：
放大器处于非线性工作状态，高频小信号谐振放大器的一套线性模型在这里 已完全不能用，只能用图解法或折线近似分析法来分析功率放大器。
高频电子线路 第五章_高频功率放大器_第五版.
– + VBB
故晶体管的转移特性曲线： Vbm cosθc VBB VBZ 第二节 故得： cosθc
ic 转移 特性 ic max –VBB +c o – c Vbm
m
VBB VBZ Vbm
ic
理想化 o VBZ eb vb –c o +c
t
VBmax
t
谐振功率放大器各部分的电压与电 流的波形图 第二节
二、集电极余弦电流脉冲的分解 第三节 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。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 Vbm cosωt
ec VCC Vcm cosωt ic gc (VBB Vbm cosωt VBZ )
R
2 LC 1，于是上式化简为： 到
– + VBB
ZP nω
第二节
n QL p jp 2 1 n 1 Q jnC nL nC n ZP ω j 2 n 1 Q
2 2
nL
ZP nω 绝对值与基频谐振阻抗的比值等于：ZP ω
VCC ec eb VBB Vbm Vcm
而晶体管的内部电流电压关系式为 ic gc (eb VBZ )
得出在ic~ ec坐标平面上的动态特性曲线方程：
(VCC ec ) i c g c VBB Vbm VBZ Vcm Vbm VbmVCC VBZVcm VBBVcm gc V ec V bm cm
第二节
谐振功率放大器的工作原理
高频电子线路(第五章 高频功率放大器)
①高效率输出 联想对比： ②高功率输出
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。
7
（3）高频功率放大器的种类
谐振功率放大器（学习重点）
特点是负载是一个谐振回路，功率放大增益可
以很大，一般用于末级； 不易于自动调谐。
宽带功率放大器（了解即可）
特点是负载是传输线变压器，可在很宽的频带
话 筒 音频 放大器 调制器 变频器 激励放大 输出功 率放大 载波 振荡器
无线发射机
天线开关
无线接收机
扬 声 器 音频 放大器 解调器 中频放大 与滤波 混频器 高频放大
本地 振荡器
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。
从图中可见，高频功放是无线发射机的重要组成部分
6
（2）功率放大器使用中需解决的两个问题
24
（3）电路图中各变量关系及波形分析
分析第一步：输入信号有反向偏置电压，从而输出为余弦脉冲 iC iC
vb
vB
VBB
VBB
t0
输入信号振幅记为 Vbm
VBZ
vB
0
ωt
vB
t
25
分析第二步：把集电极余弦电流脉冲看成一系列电流源的叠加
iC
vb
vB
为了分析更清晰，先假设没有抽头
iC
0
VBB
VCC
t
谐振功率放大器 波形图
t
10
（5）高频（谐振）功放与低频功放的区别
低频功放 工作频率 应用场合 负载 放大器类型 音频 接收机末端 纯电阻 甲类或乙类 高频功放 射频 发射机末端 LC谐振回路 丙类
不同之处：工作频率、相对频宽、放大器负载、放大器的工 作状态不同。 相同之处：要求输出功率大、效率高。
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。
7
（3）高频功率放大器的种类
谐振功率放大器（学习重点）
特点是负载是一个谐振回路，功率放大增益可
以很大，一般用于末级； 不易于自动调谐。
宽带功率放大器（了解即可）
特点是负载是传输线变压器，可在很宽的频带
话 筒 音频 放大器 调制器 变频器 激励放大 输出功 率放大 载波 振荡器
无线发射机
天线开关
无线接收机
扬 声 器 音频 放大器 解调器 中频放大 与滤波 混频器 高频放大
本地 振荡器
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。
从图中可见，高频功放是无线发射机的重要组成部分
6
（2）功率放大器使用中需解决的两个问题
24
（3）电路图中各变量关系及波形分析
分析第一步：输入信号有反向偏置电压，从而输出为余弦脉冲 iC iC
vb
vB
VBB
VBB
t0
输入信号振幅记为 Vbm
VBZ
vB
0
ωt
vB
t
25
分析第二步：把集电极余弦电流脉冲看成一系列电流源的叠加
iC
vb
vB
为了分析更清晰，先假设没有抽头
iC
0
VBB
VCC
t
谐振功率放大器 波形图
t
10
（5）高频（谐振）功放与低频功放的区别
低频功放 工作频率 应用场合 负载 放大器类型 音频 接收机末端 纯电阻 甲类或乙类 高频功放 射频 发射机末端 LC谐振回路 丙类
不同之处：工作频率、相对频宽、放大器负载、放大器的工 作状态不同。 相同之处：要求输出功率大、效率高。
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iC Ic0 Icm1 cost Icm2 cos2t Icmn cosnt
iC Ic0 Icm1 cost Icm2 cos2t
Icmn cosnt
直流功率： P==VCC Ic0
vCE VCC Vcm cos t
输出交流功率：Po
1 2 Vcm
Icm1
集电极效率：
Vc2m 2Rp
t
0 qc
－V BB
V bm vBE
1
Pc T
T
0 iC vCEdt
1. iC 与vBE同相，与vCE反相；
v BE VBB Vbm cost 2. iC 脉冲最大时，vCE最小；
(b) 3. 导通角和vCEmin越小，Pc越小；
说明：
集电极电流ic虽然是脉冲状，包含很多谐波，失 真很大，但由于在集电极电路内采用的是谐振回 路，只要使回路谐振于基频。则ic的失真虽然很 大，仍然能得到正弦波形的输出。
已调信号 vo (t) Vom 1 mf cos t cost
low
ω
high
AM广播信号: 535kHz～1605kHz，BW=10kHz
fmax 3 f m in
BW 10k 1 f0 1000 k 100
3. 功率放大器分类
(a)甲类 class-A amplifier
(b)乙类 class-B amplifier
1 2
I
R 2
cm1 p
c
Po P
1 2
Vcm
I
cm1
VCC Ic0
1 2
g1
(qc
)
集电极电压利用系数 Vcm
波形系数
g1(qc )
Icm1 Ic0
VCC
c ;qc g1(qc ) c
End
6.3.1 晶体管特性曲线的理想化及其解析式 6.3.2 集电极余弦电流脉冲的分解 6.3.3 高频功率放大器的动态特性与负载特性 6.3.4 各极电压对工作状态的影响 6.3.5 工作状态的计算(估算)举例
(c)甲乙类 class-AB amplifier
(d)丙类 class-C amplifier
4. 效率与失真矛盾的解决
丙类放大器的效率最高，但是波形失真最严重。
iC Ic0 Icm1 sin t Icm2 sin 2t Icmn sin nt
low 0 ω 2ω 3ω
nω high
4. 效率与失真矛盾的解决
通过谐振负载，从丙类余弦周期脉冲里恢复基波完整周期 信号。
窄带谐振放大器
有源器件 丙类
谐振回路
输出回路 输入回路 晶体管
35
Tr1 T
L2
C1 4
yL
Tr2
5. 功放设计中各方面的折中关系
提高输出功率 减小失真（线性度） 管子的保护 提高效率 遗留问题：（1） 丙类导通角<180o，何时最优？ （2） 放大、临界、饱和，何处最优？
P==直流电源供给的直流功率 Po=交流输出信号功率 Pc=集电极耗散功率 则，P= =Pc+ Po 集电极效率ηc：晶体管放大器的转换能力。
c
Po P
Po Pc Po
集电极效率ηc： 两点结论：
c
Po P
Po Pc Po
(6.2.2)
1）降低集电极耗散功率Pc ，则集电极效率ηc会提高。这 样，给定P=时，晶体管交流输出功率Po就会增大。 2）若维持Pc不超过规定值，那么提高ηc，将使晶体管交流 输出功率Po增大。
6.1 概述 6.2 谐振功率放大器的工作原理 6.3 晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法 6.4 晶体管功率放大器的高频特性 6.5 高频功率放大器的电路组成
6.6 丁类(D类)功率放大器 6.7 戊类(E类)功率放大器 6.8 宽带高频功率放大器 6.9 功率合成器 6.10 晶体管倍频器
End
由于Q L 10 1,因此nL R,又2LC 1
R
Zp
p2
n
n L
jp2
jnC
n L
1
nC
n QL
n2 1 Q
j
n n2 1 Q
Zp
对谐波nω阻抗为：
Zp
j
n
n n2 1 Q
Zp
可见，回路对高次谐波呈电容性阻抗。
与基频谐振阻抗绝对值之比为： Z p n n
End
6.2.1 获得高效率所需要的条件 6.2.2 功率关系
晶体管/电子管放大器工作原理：
利用输入到基极（或栅极）的信号，来控制集电极 （或阳极）的直流电源所供给的直流功率，使之转变 为交流信号功率输出去。
直流电源所供给的功率除了转变为交流输出功率 外，还有一部分以热能的形式消耗在集电极（或阳极） 上，成为集电极耗散功率。
1.高频功放在发射机中的位置
3
2. 谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较
相同: 要求输出功率大，效率高
非线性(大信号)
不同: 工作频率与相对频宽不同,
谐振与非谐振
低频（音频）: 20Hz～20kHz
fmax 1000 BW 20k 2
f m in
f0 10k
高频（射频）: 高频窄带信号 （以调幅为例 ）
Po
1
c c
Pc
1
1
c
1
Pc
c Po
可见，提高效率对输出功率有很大影响。当然，输入直流
功率也要相应提高，才能在Pc不变时，增加输出功率。
小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于： 工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此，采用负电源 作基极偏置。
iB / iC 转移
Z p
n2 1 Q
n
2
3
4
5
Zp n Zp 0.0667 0.0375 0.0267 0.0208
可见，回路对谐波阻抗很小，仅为基频阻抗的百分之 几，可认为短路。因此，虽然ic是脉冲状，回路电压及回路 电流仍然是正弦波形。
End
电路正常工作（丙类、谐振）时， 外部电路关系式：
v BE VBB Vbm cost vCE VCC Vcm cost
iC
特性
VBB
理想化
t
- qc
o V BZ
vBE - qc 0 +qc
+ q0c
vbe
V bm
t
v BE VBB Vbm cost
图 6.2.1 高频功率放大器的 基本电路
或电压 电流
vCE VCC Vcm cost
V cm vCE
iC i vCE min
c max
V BZ
V CC
iC v bEmax
例：求图示的并联谐振电路各次谐波与基频的阻抗值
之比。已知回路Q L R 10，回路谐振于基频。
解：并联谐振阻抗为
Zp
Rp
p2 L CR
p2QL
对谐波nω阻抗为
R jnL 1
Z p
n
p2
jnC
R
j
n L
1
nC
对谐波nω阻抗为
R jnL 1Z p来自np2R
jnC
j
n L
1
nC
iC Ic0 Icm1 cost Icm2 cos2t
Icmn cosnt
直流功率： P==VCC Ic0
vCE VCC Vcm cos t
输出交流功率：Po
1 2 Vcm
Icm1
集电极效率：
Vc2m 2Rp
t
0 qc
－V BB
V bm vBE
1
Pc T
T
0 iC vCEdt
1. iC 与vBE同相，与vCE反相；
v BE VBB Vbm cost 2. iC 脉冲最大时，vCE最小；
(b) 3. 导通角和vCEmin越小，Pc越小；
说明：
集电极电流ic虽然是脉冲状，包含很多谐波，失 真很大，但由于在集电极电路内采用的是谐振回 路，只要使回路谐振于基频。则ic的失真虽然很 大，仍然能得到正弦波形的输出。
已调信号 vo (t) Vom 1 mf cos t cost
low
ω
high
AM广播信号: 535kHz～1605kHz，BW=10kHz
fmax 3 f m in
BW 10k 1 f0 1000 k 100
3. 功率放大器分类
(a)甲类 class-A amplifier
(b)乙类 class-B amplifier
1 2
I
R 2
cm1 p
c
Po P
1 2
Vcm
I
cm1
VCC Ic0
1 2
g1
(qc
)
集电极电压利用系数 Vcm
波形系数
g1(qc )
Icm1 Ic0
VCC
c ;qc g1(qc ) c
End
6.3.1 晶体管特性曲线的理想化及其解析式 6.3.2 集电极余弦电流脉冲的分解 6.3.3 高频功率放大器的动态特性与负载特性 6.3.4 各极电压对工作状态的影响 6.3.5 工作状态的计算(估算)举例
(c)甲乙类 class-AB amplifier
(d)丙类 class-C amplifier
4. 效率与失真矛盾的解决
丙类放大器的效率最高，但是波形失真最严重。
iC Ic0 Icm1 sin t Icm2 sin 2t Icmn sin nt
low 0 ω 2ω 3ω
nω high
4. 效率与失真矛盾的解决
通过谐振负载，从丙类余弦周期脉冲里恢复基波完整周期 信号。
窄带谐振放大器
有源器件 丙类
谐振回路
输出回路 输入回路 晶体管
35
Tr1 T
L2
C1 4
yL
Tr2
5. 功放设计中各方面的折中关系
提高输出功率 减小失真（线性度） 管子的保护 提高效率 遗留问题：（1） 丙类导通角<180o，何时最优？ （2） 放大、临界、饱和，何处最优？
P==直流电源供给的直流功率 Po=交流输出信号功率 Pc=集电极耗散功率 则，P= =Pc+ Po 集电极效率ηc：晶体管放大器的转换能力。
c
Po P
Po Pc Po
集电极效率ηc： 两点结论：
c
Po P
Po Pc Po
(6.2.2)
1）降低集电极耗散功率Pc ，则集电极效率ηc会提高。这 样，给定P=时，晶体管交流输出功率Po就会增大。 2）若维持Pc不超过规定值，那么提高ηc，将使晶体管交流 输出功率Po增大。
6.1 概述 6.2 谐振功率放大器的工作原理 6.3 晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法 6.4 晶体管功率放大器的高频特性 6.5 高频功率放大器的电路组成
6.6 丁类(D类)功率放大器 6.7 戊类(E类)功率放大器 6.8 宽带高频功率放大器 6.9 功率合成器 6.10 晶体管倍频器
End
由于Q L 10 1,因此nL R,又2LC 1
R
Zp
p2
n
n L
jp2
jnC
n L
1
nC
n QL
n2 1 Q
j
n n2 1 Q
Zp
对谐波nω阻抗为：
Zp
j
n
n n2 1 Q
Zp
可见，回路对高次谐波呈电容性阻抗。
与基频谐振阻抗绝对值之比为： Z p n n
End
6.2.1 获得高效率所需要的条件 6.2.2 功率关系
晶体管/电子管放大器工作原理：
利用输入到基极（或栅极）的信号，来控制集电极 （或阳极）的直流电源所供给的直流功率，使之转变 为交流信号功率输出去。
直流电源所供给的功率除了转变为交流输出功率 外，还有一部分以热能的形式消耗在集电极（或阳极） 上，成为集电极耗散功率。
1.高频功放在发射机中的位置
3
2. 谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较
相同: 要求输出功率大，效率高
非线性(大信号)
不同: 工作频率与相对频宽不同,
谐振与非谐振
低频（音频）: 20Hz～20kHz
fmax 1000 BW 20k 2
f m in
f0 10k
高频（射频）: 高频窄带信号 （以调幅为例 ）
Po
1
c c
Pc
1
1
c
1
Pc
c Po
可见，提高效率对输出功率有很大影响。当然，输入直流
功率也要相应提高，才能在Pc不变时，增加输出功率。
小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于： 工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此，采用负电源 作基极偏置。
iB / iC 转移
Z p
n2 1 Q
n
2
3
4
5
Zp n Zp 0.0667 0.0375 0.0267 0.0208
可见，回路对谐波阻抗很小，仅为基频阻抗的百分之 几，可认为短路。因此，虽然ic是脉冲状，回路电压及回路 电流仍然是正弦波形。
End
电路正常工作（丙类、谐振）时， 外部电路关系式：
v BE VBB Vbm cost vCE VCC Vcm cost
iC
特性
VBB
理想化
t
- qc
o V BZ
vBE - qc 0 +qc
+ q0c
vbe
V bm
t
v BE VBB Vbm cost
图 6.2.1 高频功率放大器的 基本电路
或电压 电流
vCE VCC Vcm cost
V cm vCE
iC i vCE min
c max
V BZ
V CC
iC v bEmax
例：求图示的并联谐振电路各次谐波与基频的阻抗值
之比。已知回路Q L R 10，回路谐振于基频。
解：并联谐振阻抗为
Zp
Rp
p2 L CR
p2QL
对谐波nω阻抗为
R jnL 1
Z p
n
p2
jnC
R
j
n L
1
nC
对谐波nω阻抗为
R jnL 1Z p来自np2R
jnC
j
n L
1
nC