222调幅调制高频功率放大器与倍频器分析2
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高频功率放大器
c
P
Po Pc
6.2 谐振功率放大器工作原理
由上式可以得出以下两点结论：
1) 设法尽量降低集电极耗散功率Pc，则集电极效率c自然 会提高。这样，在给定式
c Po 1 c
Pc
可知
如果维持晶体管的集电极耗散功率Pc不超过规定值，那么 谐振 提高集电极效率c，将使交流输出功率Po大为增加。 功率放大器就是从这方面入手，来提高输出功率与效率的。
i 2π
c
1
c
C
dt iC max 0 ( c )
1
i π
c
c
C
cos nωω t iC max n ( c ) d
图6.3.3 尖顶余弦脉冲 波形系数
g1 ( c )
g1 ( c )
其中：尖顶余弦脉冲的分解系数
0 ( c )
波形系数，通角c的函数；c越小g1(c)越大 集电极电压利用系数
基极偏置为负值；半通角c＜90，即丙类工作状态； 负载为LC谐振回路。 故谐振功率放大器的工作特点： 越大(即Vcm越大或VCEmin越小)c越小效率c越高。因此，丙 类谐振功率放大器提高效率c的途径即为减小c角；使LC 回路谐振在信号的基频上，即ic的最大值应对应VCE的最小值。
iC I c 0 I cm 1 cos t I cm2 cos 2t I cm n cos nt
直流功率： P==VCC Ic0 输出交流功率： Po Vcm I cm1
2 1
2 Vcm
2 Rp
1 2
2 I cm 1 Rp
1 Vcm I cm 1 1 集电极效率： Po 2 g1 ( c ) c VCC I c 0 2 P
P
Po Pc
6.2 谐振功率放大器工作原理
由上式可以得出以下两点结论：
1) 设法尽量降低集电极耗散功率Pc，则集电极效率c自然 会提高。这样，在给定式
c Po 1 c
Pc
可知
如果维持晶体管的集电极耗散功率Pc不超过规定值，那么 谐振 提高集电极效率c，将使交流输出功率Po大为增加。 功率放大器就是从这方面入手，来提高输出功率与效率的。
i 2π
c
1
c
C
dt iC max 0 ( c )
1
i π
c
c
C
cos nωω t iC max n ( c ) d
图6.3.3 尖顶余弦脉冲 波形系数
g1 ( c )
g1 ( c )
其中：尖顶余弦脉冲的分解系数
0 ( c )
波形系数，通角c的函数；c越小g1(c)越大 集电极电压利用系数
基极偏置为负值；半通角c＜90，即丙类工作状态； 负载为LC谐振回路。 故谐振功率放大器的工作特点： 越大(即Vcm越大或VCEmin越小)c越小效率c越高。因此，丙 类谐振功率放大器提高效率c的途径即为减小c角；使LC 回路谐振在信号的基频上，即ic的最大值应对应VCE的最小值。
iC I c 0 I cm 1 cos t I cm2 cos 2t I cm n cos nt
直流功率： P==VCC Ic0 输出交流功率： Po Vcm I cm1
2 1
2 Vcm
2 Rp
1 2
2 I cm 1 Rp
1 Vcm I cm 1 1 集电极效率： Po 2 g1 ( c ) c VCC I c 0 2 P
(完整版)调幅调制
调幅调制、高频功率放大器与倍频器任务引入无线电发射装置为什么要进行调制?虽然可以象有线话筒那样将声音直接变换为音频电信号通过电缆传输给远处的接收方，但衰减大，传输效率低，干扰也大。
所以普通非平衡连接卡拉0K有线话筒电缆不超过20米，而专业平衡连接有线话筒电缆也不宜超过100米。
此外，若像农村有线广播那样，把信号一次传输给许多接收方，就需要建设大量的传输线路，这是很不经济的（特别在山区）。
因此，为了把声音信号等传输给远处的许多接收方，最好如图2.2-1那样以空间作为传输介质。
现在大部分广播都采用无线传输。
1 - ©播收图2.2-1信号的调制与无线传输由电磁波理论知道，交变的电振荡可由天线向空中辐射出去。
但天线的尺寸必须足够长（天线振子的长度与电振荡的波长可以比拟），才能有效地把电振荡辐射出去。
例如，被传送3 6的信号是语言、声音信号的频率范围为2OHz-2OkHz其相应波长是15x10 —15x10 m，若通过天线发射到空中，需要制作几十公里长的发射天线！显然，制造这样的大尺寸的天线不仅困难，而且造价奇高，发射效率很低。
电磁波辐射有个特性，就是它的频率越高，辐射能力越强。
只有频率在几百kHZ以上的高频电流所转换成的无线电磁波效率高，辐射作用足够强。
那么，能否利用容易辐射的高频振荡波驮载所要传递的信息（如音频、视频等较低频率的信号）呢？答案是肯定的，即如示意图2.2-1那样用某种方法把声音信号载于频率比声音信号高，适合于在空中发射的电信号上，就可以传输声音信号。
此过程称为调制。
所谓调制就是发送方（即发端）将所要传送的信息“装载”到高频振荡波上，再由天线发射出去。
在这里，高频振荡波就是携带信息（信号）的运输工具，所以叫做载波信号，在上个课题中已学习的各种振荡电路可提供载波信号。
经过调制以后的高频振荡波叫做已调信号，能够完成调制作用的电路叫做调制电路。
例如，我们熟悉的中央人民广播电台一套节目发送的电波频率639kHz就是该电台的载波频率，93.9 M Hz为广东人民广播电台音乐台载波频率。
高频功率放大器
iB
和
iC 均为余弦脉冲，用傅里叶级数展开为：
iB I B 0 I B1m cost I B 2 m cos 2t I B 3m cos 3t
iC I C 0 I C1m cost I C 2 m cos 2t I C 3 m cos 3t
1、直流功率
PD
由直流供电电源提供的功率 P E C I c 0 D 2、输出功率 P0 由电子器件送给谐振回路的基波信号产生的功率
1 1 1 U cm 2 P0 I c1mU cm I c1m Re 2 2 2 Re
3、集电极损耗功率消耗在集电结的功率
2
Pc PD P0
4、集电极效率
高频功率放大器的输出回路具有选频作用， 若调谐在基波频率上，则回路两端的电压可表 示为：
uC U cm cost I C1m Re cost uC E EC U cm cost
Re
为输出回路的有载谐振电阻
第三节
丙类高频放大器的分析
一、折线分析法 高频功率放大器属于大信号分析，和低频放大器一样，往往采用折线 法分析（图解法），其输入特性和输出特性如图2-5所示。
I c1m
i
c
co stdt
I c1m I c max 1 ( )
I cnm
1 2
i
c
cos ntdt
I cnm I c max n ( )
将电流分解系数制成曲线，可得图2-8。
1 ( ) g1 0 ( )
三、高频功率放大器的功率和效率
静态工作点 Q ：
当输入信号 ，即静态时， u i U bm cost 0
高频谐振功率放大及倍频实验电路设计浅析
高频谐振功率放大和倍频作为高频电子线路的重要知识 点，其将高频振荡、甲乙类谐振放大、丙类谐振功率和倍频电 路等融合起来，其中，冰雷功放通过应用并馈串联谐振实现功 率放大，为后续电路的设计奠定了基础。
1 高频谐振功率放大和倍频实验原理分析
高频谐振功放晶体管馈电方式包括串联馈电和并联馈电 两种，而这两种方式的电源电压都是位于集电极上，二者的区 别主要是滤波匹配网络接入不同。串联馈电滤波网络位于直流 高电位，网络元件无法直接接地，并联馈电位于直流地电位， 网络元件能够直接接地，安装也更加便利[1]。但是，高频扼流 圈并联琵琶网络会导致分布参数对网络调谐产生影响。谐振回 路也分成了并联谐振、串联谐振两种方式，当前大部分资料主 要介绍了串馈并联谐振，对于并馈串联谐振的研究比较少。因 此，本文以并馈串联谐振为对象展开研究。
2.2 测试分析 本文的电路设计测试时，通过设计的匹配网络参数对乙类 放大器输出电压进行调整，将其调整成5/12，正弦波，通过级 间匹配网络可得2/12正弦信号，利用跳线对功放负载电阻进行 选择，得到输出电波。 在分析放大器负载特性时，若负载回路谐振可以将负载电 阻改变，进而得到负载特性。功率管基极输入信号2/12，谐振功 放负载电阻得以改变，采用示波器对负载两边输出电压进行观 察，并记录数据，绘制曲线图。当负载电阻上升时，放大器会从 欠压状态进入到过压状态，电流脉冲也形成了凹陷型的脉冲波。
TECHNOLOGY AND INFORMATION
工业与信息化
高频谐振功率放大及倍频实验电路设计浅析
徐海飞 符宇鑫 盛晓春 任恒志 四川九洲电器集团有限责任公司 四川 绵阳 621000
摘 要 作为电子通信专业的基础课程之一，高频电子线路主要是学习电子元器件、模拟电路和电路系统，并掌握 高频电子线路概念及其原理，同时掌握非线性电路分析设计方法，为学习电子系统工程奠定坚实的基础。基于此， 本文就高频谐振功率放大和倍频实验电路设计展开研究，首先阐述了其原理，其次对电路设计和分析进行了研究， 希望能够了解谐振功放知识，并掌握倍频电路相关内容。 关键词 高频谐振功率放大；倍频试验电路；设计
调幅调制高频功率放大器与倍频器
次谐波处于失谐状态，相应输出电压很小，因此，
在谐振功率放大器中只需研究直流及基波功率。放
大器的输出功率PO等于集电极电流基波分量在负载
Re上的平均功率。
Po
1 2
I V c1m cm
1 2
I
2 c1m
Re
集电极直流电源供给功率 PD ICOVCC
集电极耗散功率 PC PD PO
放大器集电极效率
uc ReIc1m cos(t)
Vcm cost
uCE VCC uC VCC Vcm cost
2020/5/28
27
折线近似分析
在放大区内：将 uBE VBB Vbm cost 代入，
得
iC g(VBB Vbm cost Von )
当 t 时，iC 0
所以
cos Von VBB
丙类： 60o , g1( ) 1.8,C 90%
2020/5/28
34
3．输入信号类型与导通角的选择
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。
1)等幅波功率放大
为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，用于调频波、调相波、 等幅电报及某些数字调制信号的发射。
Vbm
2020/5/28
28
iC g(VBB Vbm cost Von )
cos Von VBB
Vbm
iC gVbm (cost cos )
当wt=0时，iC=iCmax
iC max gVbm (1 cos )
倍频器原理分析
4、倍频器（1）功能。
倍频器实质上就是一种输出信号等于输入信号频率整数倍的电路，常用的是二倍频和三倍频器。
在手持移动电话中倍频器的主要作用是为了提升载波信号的频率，使之工作于对应的信道；同时经倍频处理后，调频信号的频偏也可成倍提高，即提高了调频调制的灵敏度，这样可降低对调制信号的放大要求。
采作倍频器的另一个好处是：可以使载波主振荡器与高频放大器隔离，减小高频寄生耦合，有得于减少高频自激现象的产生，提高整机工作稳定性。
（2）倍频原理。
由晶体三极管组成的倍频电路如下图所法，它的基本原理是：三极管VT1的基极不设置或设置很低的静态工作点，三极管工作于非线性状态，于是输入信号经管子放大，其集电极电流会产生截止切割失睦，输出信号信号丰富的谐波分量，利用选频网络选通所需的倍频信号，而滤除基波和其他谐波分量后，这就实现了对输入信号的倍频功能。
5、射频功率放大器手持移动电话发射端的高频信号功率越大，天线转换成电磁波的能量也越大，天线转换成电磁波的能量也越大，通信距离就越远；反之，输出高频信号功率越小，通信距离就越近。
为了保证一定距离的无线电通信正常，必须对射频信号进行功率放大。
对手机射频功率放大器的主要要求有以下四个方面。
（1）输出功率能达到要求，电路有一定的输出功率功率余量。
（2）电路效率高，以节约直流电源用电量。
（3）具有良好的谐波抑制能力，杂波辐射量要小。
（4）具有功率自动控制电路，以防止电源电压变化或振荡输出电压幅度不稳定引起的过激励，避免末级功放电路的烧毁。
目前手持移动电话的射频功率放大器广泛应用厚膜混合集成功放块，其特点是将射频功放器件组成整件，体积小，可*性高，组装及检修方便。
功率自动控制电路使输出功率保持在一定范围内，其工作原理框图如下图所示。
末级功放输出的信号经耦合器采样取出部分信号功率，经过检波变成直流送入放大器放大，放大后的电平再耦合至微处理器进行检测，并由微处理器送出一个控制指令到功率放大器，从而调整功率电平使之能满足要求。
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。
高频功率放大器
高频功率放大器的调制特性
临 当 RP , U 界 bm 不变， 区 Ic1
临 界 区
ic PD
ic
IC1 , IC0 EC Ico 而改变U 与 PD , Po BB
•
• •
•
•
ubemax
之间的关系。 PO
PC
1. 集电极调制特性 E 过压区 欠压区 C过压区 欠压区
当 R P , U bm ， U BB 不变，
谐振功放的外部特性
调谐功率放大器的外部特性是指放大器的性能随放 大器的外部参数变化的规律
1. 负载特性
Rc
当调谐功率放大器的电源电压Ec、偏置电压Eb 2. 调制特性 Ubm Eb , Ec 和 激励电压幅值 一定后，放大器的集电极电 流ic、槽路电压uc、输出功率Po、效率c随晶体 管等效负载电阻Rc的变化特性,被称做调谐功率 3. 振幅特性 Ubm 放大器的负载特性。
c c
c c
高频调谐功率放大器，选频的对象是： 2 sin n cos cos n sin 1 I ic cos ntd (t t )U ic max cos gU ) I g U cos cmn i cmax n 2 bm cos t cos 集电极电流中的不同频率成分。 c bm bm 2 nn 11 cos
ube ub Eb —— U j 转移特性曲线 U bm cos t Eb U j 1. 由晶体管内部特性 2) 起始导通点 三、RcB ，Ec，RbB ， Ubm : [变化对放大器工 Ec U cm cos ,0] uce Ec uc Ec U cm cos t 2. 在放大器有载情况下（负载回路处于谐振状态）， 输入、输出电压的表示式 ——晶体管外部特性
第6章高频功率放大器PPT课件
.
2
末级高频 功率放大
主
缓
倍 中间
功放
振
冲
频 放大
推动
声音 话
筒
低频电 压放大
低频 功放
调幅发射机. 方框图
发 受调放 射
大器 天 线
调制 器
末级低3 频功放
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：(Rc //RL) 1
rbe
电流增益： β
CC
(1)(Re//RL) 1 rbe(1)(Re//RL)
呈现很大的纯电阻性阻抗，而对谐波的阻抗很小，
可看作短路，因此，并联谐振电路由于通过 iC 所产
生的电位降 v c 也几乎只含有基频。这样，iC 的失真
虽然很大，但由于谐振回. 路的这种滤波作用，仍然19
能得到正弦波形的输出。
例6.2.1 试求图6.2.1所示的并联谐振回路各次谐
波与基频的阻抗值之比。已知回路
已调信号 v o ( t) V o1 m m fco tc so t s
low
ω
high
AM广播信号: 535kHz～1605kHz，BW=10kHz
f max 3 f min
BW 10k. 1 f0 100k0 100
5
2、工作状态
2c =3600
2c ≈1800
(a)甲类 class-A amplifier
集电极效率，放大器的集电极电流应该是脉冲状。
当电流流通角小于 180 0 时，即为丙类工作状态，这
这时基极直流偏压 V BB 使基极处于反向偏置状态， 集电极电流为脉冲状。
.
15
第2章高频放大电路-谐振功率放大及倍频3
第 四 节 ： 谐 振 功 率 放 大 电 路
18/59
谐振电阻对集电极电流的影响
动态负载线的斜率
1/ RC 1/[1 (1 cos ) R]
iC iC iC iC C2
C1
2
C3
C3'
1
3
A3
欠压 状态
0
t
第 四 节 ： 谐 振 功 率 放 大 电 路
VCC vCE
0
临界 状态
RC 增大
提高效率的主要途径是减小静态电流从 而减少管耗 减少管耗往往引起波形失真
7/59
谐振功率放大器
工作状态 甲类 甲乙类 乙类 丙类 丁类 半导角 理想效率 负载 电阻 电阻 电阻 选频回路 选频回路 应用频率 低频 低频 低频，高频 高频 高频
180
90 180
50%
15/59
第 四 节 ： 谐 振 功 率 放 大 电 路
丙类谐振功率放大电路的动态特性
vCE VCC VC1m cos t
0 iC (t ) G[vBE VBE ( on ) ] G[VBB VBE ( on ) Vim cos t ] vBE VBE ( on ) vBE VBE ( on )
iC (t ) I C 0 I C1m cos t I C 2m cos 2t I Cnm cos nt
n ( ) I Cnm / I CM 13/59
丙类谐振功率放大电路的折线法分析
第 四 节 ： 谐 振 功 率 放 大 电 路
cos
VBE ( on ) VBB Vim
临界状态RC称为谐振放大电路的匹配负载（或 最佳负载）Ropt。 在临界状态下，电压利用系数 optVCC VC1m VCC VCE ( sat ) Ropt opt 20/59 VCC VCC 1 I CM
第三章 高频功率放大器
∴
A 'B 段的电压：
u A' B Vcc U c cos （Vcc - U c） u A' B Vcc U c cos Vcc U c U c (1 cos )
Rd
VA' B I cM
U c (1 cos ) I c1 R p (1 cos ) （I c1R p：谐振基波电压） I cM I cM I c1 ） I cM
开启电压
晶体管输入特性曲线
大于VbZ ,导通 小于VbZ,截止
一个周期中，只有( –θ,θ ) 是导 通的，所以ib 是一串尖顶余弦脉 冲，以 IbM 为高度，以 2θ为宽 度，以T为周期。 2θ 称为导通角， θ称为截止角（截止起点）。由 于 2 , 2 ，认为是工作 在丙类状态。
上式中：
gd g
V U Vbb U c Vbz U c Vo cc b Ub
输送到负载上去。
作图法求负载线：
方法：求二点就可以做直线：（或用一点和斜率）
①取 t 0 : ②取t 2 :
ube Vbb uce Vcc
ube Vbb U b U be max uce Vcc U c U cemin
I c1 1 () I cM ① 90 180 时， 1 ( ) 大。在θ ＝120∘时， 1 ( ) 最大， 也达到最大值，集电极输出功率达到最大值，因而高频功放最好 工作在甲乙类。但这时集电极效率低，所以还是选θ ＝70∘
2 ( ) 最大，I () I 最大，可以用来实现二倍频。 ②θ ＝60∘时， c2 2 cM 3 ( ) 最大，I c 3 3 () I cM 最大，可以用来实现三倍频。 ③θ ＝45∘时，
2.2.2调幅调制、高频功率放大器与倍频器分析(1)
高频已调波：经过调制以后的高频振荡波称 为高频已调波或已调信号。
问题四：调制有哪几种方式？
• 振幅调制：高频振荡波（载波）的振幅随 调制信号而变，所得波形称为高频调幅波。 • 频率调制：高频振荡波（载波）的频率随 调制信号而变，所得波形称为高频调频波。 • 相位调制：高频振荡波（载波）的相位随 调制信号而变，所得波形称为高频调相波。
2）相移法 由两个乘法器和两个90°相移器及一个加 法器组成。
相移法－－数学推导
• 乘法器I输出电压： • 乘法器II输出电压： • 两信号相加则得： 上边带被抵消，加法输 出为下边带 • 两信号相减则得： 下边带被抵消，减法输 出为上边带
uo1 (t ) = AMU ΩmU cm cos(Ωt ) cos(ωct )
调幅波形与调幅度
U omax = U om (1 + ma ) U omin = U om (1 − ma ) U omax − U omin ma = U omax + U omin
3. 调幅波的频谱与占用频带带宽
• (1) 数学推导
uo (t ) = U cm cos ωc t + maU cm cos Ωt cos ωc t 1 1 = U cm cos ωc t + maU cm cos(ωc − Ω)t + maU cm cos(ωc + Ω)t 2 2
• (1) 概念 仅传输一个边带(上边带或下边带)的调制方 式称为单边带调制. 单边带除可保持双边带调制节省发射功率 的优点外,还将已调信号的频谱宽度压缩一 半，电波频率的利用率高。
• （2）单频带调幅的波形、频谱与带宽
BWSSB = f
(3) 单边带调幅电路的实现
222调幅调制高频功率放大器与倍频器分析2
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 阻 RP 上的功率
1 1 2 1 U c1m P0 I c1mU c1m I c1m RP 2 2 2 RP
(2)输出效率
电源功率
PDC U CC I c0
P0 1 I c1mU c1m 1 1 ( ) 1 c g1 ( ) PDC 2 U CC I c0 2 0 ( ) 2
输出效率 ( ) g1 ( ) 1 0 ( ) 为波形系数，
U c1m U CC
为电源利用系数
放大器的工作状态与工作效率
• 设
U c1m 1 U CC
甲类工作状态：
乙类工作状态： 丙类工作状态：
180, g1 ( ) 1, c 50%
90, g1 ( ) 1.57, c 78.5%
(3) n次谐波倍频器
• 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:
iC I c0 I c1m cos t I c2m cos 2t I cnm cos nt I c0 I cnm cos nt
n 1
余弦脉冲分解系数
I c0 0 ( )iCmax I c1m 1 ( )iCmax I cnm n ( )iCmax
• (2)负载特性 • 结合甲类功放的负载特性图2-2-17和图2-221，甲类功率放大器的输出负载由丙类功 放的输入阻抗决定，两级间通过变压器进 行耦合。为获得最大不失真输出功率，静 态工作点Q应选在交流负载线AB的中点， 此时集电极的负载电阻RH称为最佳负载电 阻。集电极的输出功率PC的表达式为：
高频调谐功率放大器.ppt
二.高频功率放大器的性能指标 放大输入信号，使之达到足够的（交流）功 率输出，以满足天线发射远距离传输信号的 要求，或其他负载的要求。
功率放大器的作用及其实质，决 定了衡量它性能的两个主要指标： 1.（输出的交流）功率 2.（直流能量转化为交流能量的）效率
6
三、调谐功放与小信号调谐放大器的比较 类型 小信号 调谐 电压 大器 高频 调谐 功率 放大器 输入信 工作 号幅度 状态 甲类— 能 量转 不 失 真 小 换器— 地 提 高 将 直流 信 号 幅 V — 线性工 作状态 能 量转 度 mV 数量级 换 为交 流 能量 在信号不 大 丙类 — 输出 失真或轻 几百mV 度失真的 —V 数 非线性 条件下提 量级 工作状 高输出功 态
计算线圈匝数的主要依据
46
[例题］谐振功放电路如下图(a)所示。要求其工 作状态如图(b)所示。已知RL=100Ω，f0=３０Ｍ Ｈz，B=1.5MHz，C=100pF,EC=12V，N1+N2=60匝。 求：N3,N1,N2。(不考虑LC回路本身的谐振电阻R0)
38
ic
g
Uj
ube
ic g (ube U j )
ube ub Eb U bm cos t Eb
uce Ec uc Ec U cm cos t
39
ic g ( Eb U j U bm
Ec uce ) U cm
由此直线方程，描点法作图。
2(sin n cos n cos n sin ) I c max n( n 2 1)(1 cos )
sin cos 0 (1 cos )
直流分量分解系数
基波分量分解系数
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(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
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 ()
• 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
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。
• 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
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
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
P 01 2Ic1m U c1m1 2Ic 2 1m R P1 2U R c1 P m
• 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:
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。
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
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
•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
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
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
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 ()
• 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
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。
• 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
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
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
P 01 2Ic1m U c1m1 2Ic 2 1m R P1 2U R c1 P m
• 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:
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。
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
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
•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
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