第10章高频功率放大器

丙类谐振功放的原理电路
谐振回路的作用有三个：一是传输功率，当回路工 作于调谐频率时，可把基波功率从输入端传送到晶体管， 再由晶体管放大后传送给负载，起选取基波分量的作用； 二是滤除各次谐波成分； 三是匹配作用，当输入匹配时，可从前级获取最大功率， 当输出匹配时，可保证放大器输出最大功率。 电源分两组，一组为基极电源VBB，它的作用是保证晶 体管工作在丙类状态；另一组是集电极电源VCC，它是 功率放大器的能源。
甲、乙、丙三种工作状态时的集电极电压、电流波形
下面我们讨论调谐功率放大器的工作过程。
设输入激励电压ub＝Ubmcosct，则加在晶体管发射结两端 的电压为
uwk.baidu.comE=VBB+ub=VBB+Ubmcosct
只有当uBE大于Uth时，基极才出现电流iB。显然，iB为余弦脉 冲波，根据傅里叶级数的理论，电流iB可用式子表示如下。
丙类谐振功放的基级电压Ub和基极电流ib的波形
由于输出回路谐振于c， 则回路对基波分量的电流呈 现很大的纯电阻性阻抗R， 而回路对各高次谐波严重失 谐，呈现很小的阻抗，可视 为短路，回路对直流分量也 可视为短路，因此只有基波 分量Icm1cosct在输出回路两 端产生压降，即
uc=RIcm1cosct=Ucmcosct
集电极馈电电路
10.3.2 匹配网络
在谐振功率放大器中，为了满足输出功率和效率的要求，并 有较高的功率增益，除正确选择放大器的工作状态外，还必 须正确设计输入和输出匹配网络。
谐振功放的输入、输出匹配网络
无论是输入匹配网络还是输出匹配网络，都具有传输有 用信号的作用，故又称为耦合电路。
负载特性
10.3 谐振功率放大器电路
丙类谐振功放的管外电路包括输入端与输出端的直流馈 电电路和匹配网络（耦合电路等）。
10.3.1 直流馈电电路
直流馈电电路是指把直流电源馈送到晶体管各极的电路， 它包括集电极馈电电路和基极馈电电路两部分。无论是哪 一部分馈电电路都有串联馈电与并联馈电两种方式。
1. 基极馈电电路 所谓串联馈电方式，就是直流馈电电路与输入信号 源串联连接。所谓并联馈电方式，就是其直流馈电 电路与输入信号源并联连接。
10.1.2 谐振功率放大器的特点
1.高频功放工作频率高，但相对频带却很窄 2.高频功放一般都采用选频网络作为负载回路， 3.高频功放要求有大的输出功率和高的效率。 4.高频功放则工作在丙类状态 5.高频功放利用选频网络来选出信号的基波分量，滤除 谐波成分。
10.2 谐振功率放大器的工作原理
10.2.1 丙类谐振功率放大器的工作原理
iB＝IB0＋i1b＋ib2＋…＝IB0＋Ibm1cosct+Ibm2cos2ct+…
式中IB0为直流分量，Ibm1, Ibm2分别为基波、二次谐波的振幅。 晶体管导通时有集电极电流iC, iC与iB对应，也为余弦脉冲 波，也可用傅里叶级数分解为 iC＝IC0＋ic1＋ic2＋…＝IC0＋Icm1cosct+Icm2cos2ct+…
第10章 高频功率放大器
10.1 概述 10.2 谐振功率放大器的工作原理 10.3 谐振功率放大器电路
10.1 概述
高频功率放大器的作用是 使高频信号获得足够大的输出 功率，以满足天线辐射功率的要求，所以高频功率放大器 又常称为射频功率放大器。
10.1.1 高频功率放大器的分类
根据相对工作频带的宽窄不同，高频功率放大器可分 为窄带型和宽带型两大类。 窄带型高频功率放大器常采用具有选频作用的谐振网络 作为负载，所以又称为谐振功率放大器。为了提高效率， 谐振功率放大器常工作于乙类或丙类状态。 宽带型高频功率放大器采用工作频带很宽的传输线变压 器作为负载，可以实现功率合成
丙类谐振功放的电压和电流波形
10.2.2 丙类谐振功率放大器的性能分析
在基极输入余弦电压ub的作用下，丙类功放中的放大管 将经历不同的工作区域，因此，放大器将工作在不同的 状态。
1.当基极输入电压的瞬时值ub不太大时，uBE≤Uth，管子 将截止； 2.当ub变大使uBE>Uth时，管子将导通。若ub的振幅Ubm不 太大，则管子导通时将一直处于放大区，这时称丙类功 放处于欠压状态；如果Ubm的大小恰好使管子导通时从 放大区进入临界饱和，则称丙类功放工作于临界状态。 3.如果Ubm很大，则管子导通时将从放大区进入饱和区， 于是称丙类放大器工作在过压状态。
（2）基极调制特性：
基极调制特性是指在 Ubm，VCC和R保持不变 时，丙类谐振功放的性 能随VBB的变化特性， 如图所示。当VBB由小 增大时，放大器将历经 欠压、临界、过压三种 工作状态。VBB工作在 欠压状态的谐振功放的 变化可有效地控制集电 极回路电压振幅Ucm的 变化，这就是基极调幅 原理。
1. 调制特性
调制特性有集电极调制特性和基极调制特性两种。 （1）集电极调制特性： 是指在Ubm、VBB和R保 持不变时，谐振功放性 能随VCC变化的特性，如 图所示。由图可见，当 VCC由小增大时，放大器 将历经过压、临界、欠 压三种工作状态。工作 在过压区的谐振功放VCC 的变化可有效地控制集 电极回路电压振幅Ucm 的变化，这就是集电极 集电极调制特性 调幅原理。
基极馈电电路 为了保证晶体管处于丙类工作状态，可在晶体管基极 加小于Uth的正偏压或直接加负偏压VBB
采用一个独立电源实现偏置，很不方便，因此在负偏置的丙类 谐振功放中，一般采用基极自给偏压电路，如图所示。
基极自给偏压电路
2. 集电极馈电电路
所谓串联馈电方式是指直流电源、匹配网络（谐振 回路）与功放管三者是串联连接的馈电方式，所谓并联 馈电，即上面三者是并联连接的馈电方式。
基极调制特性
2. 放大特性
丙类谐振功放的放大 特性是指在VBB，VCC 和R保持不变时，放 大器的性能随Ubm变 化的特性。在VCC和R 为定值时，固定VBB、 增大Ubm与固定Ubm、 增大VBB的情况类似， 因此放大特性与基极 调制特性十分相似， 如图所示。 放大特性
3．负载特性
丙类谐振功放的负载特性是指在VBB，Ubm和VCC保持不变时， 放大器的性能随R的变化特性，如图所示。