222调幅调制高频功率放大器与倍频器分析2

•设
U c1m 1 U CC
甲类工作状态： 乙类工作状态： 丙类工作状态：
1 8 0 ,g 1 () 1 , c 5 0 %
9 0 ,g 1 () 1 .5 7 , c 7 8 .5 %
6 0 ,g 1 () 1 .8 , c 9 0 %
3.输入信号的类型与导通角的选择
阻 R P 上的功率
(2)输出效率
电源功率
PDC UCCIc0
输出效率
g1(
)
1 ( 0 (
) )
cP P D 0 C 1 2IU c 1 m C U C Ic c 1 0 m 1 2 0 1 ( () ) 1 2 g 1 ()
为波形系数，
U c1 m 为电源利用系数 U CC
放大器的工作状态与工作效率
iC GUbm(cost cos)
iCmax GUbm (1 cos )
iC
(cost cos (1 cos)
)
iCmax
集电极余弦脉冲电流的解析表达式，它取决
于脉冲高度
i
C
m
a
和导通角
x
iCIc0Ic1mcostIc2mcos2t Icnmcosnt
Ic0 Icnmcosnt n1
余弦脉冲分解系数
n
120 n
• 这里n一般不大于5，否则倍频效率过低。 如果需要增加倍频次数，可将倍频器级联 使用,或采用其他倍频电路。
14MHZ、21MHZ短波倍频放大器电路分析
集电极调幅电路分析
高频功率放大器实验
1．实验目的 （1）了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙
类放大器的调谐特性以及负载改变时的动态特性。 （2）了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及
I c 1 = iC m a x1 () = G U b m ( 1 - c o s)1 ()
(2)调幅波功率放大
• 调幅波的振幅不是衡量，因此进行功率放大时，若将工作 状态选为丙类，此时，集电极电流脉冲的基波分量幅度为
I c 1 m = iC m a x1 () = G U b m ( 1 - c o s)1 ()
当激励信号变化对功率放大器工作状态的影响。 （3）比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点、
功率、效率。 （4）掌握丙类放大器的计算与设计方法。
2. 实验内容
观察高频功率放大器丙类工作状态的现象， 并分析其特点，测试丙类功放的调谐特性
（1）测试丙类功放的负载特性 （2）观察激励信号变化、负载变化对工作状
• 当谐振功率放大器的集电极回路调谐于n次谐波时， 输出回路就对基频和其它非n次谐波呈现较小阻抗， 仅对所需要的n次谐波呈现很大的谐振电阻，从而 在输出回路两端获得n次谐波输出，通常将这类电 路称为丙类倍频器。丙类倍频器导通角的选择依所 需谐波的倍率而定，最佳倍频导通角选择大致是: 二倍频时取60°，三倍频时约取40°，一般有:
高频功率放大器输入放大的信号可能是幅 度变化的调幅波，也可能是幅度不变的调 频波、等幅电报等信号，或者用于倍频， 不同的信号类型所要求导通角的选择不同。 下面从等幅波功率放大，调幅波功率放大， n次谐波倍频（倍频器）这三种情况来讨论 导通角的选择。
(1)等幅波功率放大
• 谐振功率放大器最基本的应用是进行等幅 波功率放大。为了兼顾输出信号功率和效 率的要求，对放大等幅波，通常选择最佳 导通角θ=60°-70°，当ξ=1时，实际效率 可达85%以上，可用于调频波、调相波、 等幅电报及某些数字调制信号的发射。
态的影响
3. 基本原理总结
• 由前面相关知识的学习我们知道：放大器按照电流导通角 θ的范围可分为甲类、乙类、丙类等不同放大类型。功率 放大器电流导通角越小，放大器的效率越高。
• 甲类功率放大器的，效率最高只能达到50%，适用于小信 号低功率放大，一般作为中间级或输出功率较小的末级放 大。
1.谐振功率放大器的基本工作原理
图2-2-12中为一谐振 功率放大器，它由晶 体管、输出调谐回路、 电源及基极偏置电路 等组成，为提高效率， 晶体管发射结一般取 零偏置或负偏置。
谐振功率放大器的电压、电流波形
丙类功率放大器基极与集电极间的电流电压 波形关系
丙类放大－输出电流与导通角的关系
• uB EU B BU bmcost
• 从上式可见，在乙类工作状态下集电极基 波电流幅度正比于输入信号电压幅度，不 会产生波形失真。因此，放大调幅波的谐 振功率放大器最佳导通角θ=90°，并将工 作于乙类状态的谐振功率放大器称为“乙 类线性放大器”。实际应用时可以在兼顾 输出功率和效率的同时作适当调整，以使 调幅波失真最小。
(3) n次谐波倍频器
• 式中，U b m 是调幅波的瞬时幅度。由于 U b m 不是恒定的，因
此导致i C m ax 和导通角θ随着改变，输出基波电流
输人电压
成比例，会出现波形失真。
I c 1 m 不再与
• 所以，为了不产生失真，调幅波谐振功率放大器的工作状 态选为乙类，这时θ=90°，α1(90°)=0.5。因此，
Ic1m0.5GUbm
I c0 0 ( )iC m ax I c1m 1 ( )iC m ax
I cnm n ( )iC m ax
2.输出功率与效率
(1) 输出功率 放大器的输出功率 P 0 等于集电
极电流基波分量在有载谐振电
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P 01 2Ic1m U c1m1 2Ic 2 1m R P1 2U R c1 P m
(3)谐波及非线性失真要小
丙类工作状态具有集电极耗散功率小、效率高的 特点，
为了提高功率放大器的效率，大多数高频功率放 大晶体管工作 丙类态，这种状态下的晶体管处于 非线性工作区，晶体管输出电流与输入信号之间 存在着严重的非线性失真，输出谐波丰富，常采 用谐振选频方法来滤除谐波，减少失真。谐振选 频网络具有窄带特性，通常将带有谐振选频网络 的这类放大器称为窄带功率放大器或谐振功率放 大器。
iC {0 G(uBEUon)
uBEUon uBE>Uon
iC G ( U B B U b m c o st U o n )
• 0 G (U BB U bm co s U on )
cos U on U BB U bm
arccos U on U BB U bm
丙类放大－输出电流与导通角的关系