高频功率放大器要点
高频功率放大器外部特性分析及馈电要点课件
效率优化
效率是高频功率放大器的另一个关键性能指标。
输入 标题
详细描述
效率优化主要通过提高放大器的工作效率实现，这有 助于减小能源消耗和设备发热。通过调整放大器的工 作点、匹配网络和偏置条件，可以提高效率。
总结词
总结词
高效率的放大器可以减小散热装置的体积和重量，简 化整体结构设计。此外，高效的放大器还能延长设备
失真问题
由于放大器内部元件的非线性特性，当输入信号较大时，会产生失真现象。解决方案包括选用线性度 较高的元件、采用预失真技术以及优化电路设计等。
效率下降问题
效率下降原因
随着输入信号的增大，高频功率放大器的效率逐渐降低。这主要是由于放大器内部元件 的损耗和热耗散所致。
解决方案
采用低损耗元件、优化电路设计和散热设计，以及采用效率更高的放大器结构，如谐波 抑制电路和开关模式放大器等。
确保信号源与功率放大器之间的阻抗 匹配，减少信号反射和能量损失。
输出匹配网络
确保功率放大器的输出阻抗与负载阻 抗相匹配，最大化功率传输。
稳定性分析
稳定ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ判定准则
通过计算稳定性因子、相位裕度等参数，判断放大器是否稳定。
预防措施
采取适当措施如加装反馈回路、调整元件参数等，提高放大器的稳定性。
04
性能优化与调试
高频功率放大器外部特性分析及馈 电要点课件
目录
• 高频功率放大器概述 • 外部特性分析 • 馈电要点分析 • 性能优化与调试 • 常见问题与解决方案 • 发展趋势与展望
01
高频功率放大器概述
Chapter
定义与工作原理
定义
高频功率放大器是一种电子设备，用于将低功率信 号放大为高功率信号，以便传输或驱动其他设备。
实验二丙类高频功率放大器实验要点
实验⼆丙类⾼频功率放⼤器实验要点实验三丙类⾼频功率放⼤器实验⼀ . 实验⽬的1. 通过实验,加深对于⾼频谐振功率放⼤器⼯作原理的理解。
2. 研究丙类⾼频谐振功率放⼤器的负载特性,观察三种状态的脉冲电流波形。
3. 了解基极偏置电压、集电极电压、激励电压的变化对于⼯作状态的影响。
4. 掌握丙类⾼频谐振功率放⼤器的计算与设计⽅法。
⼆ . 预习要求:1. 复习⾼频谐振功率放⼤器的⼯作原理及特点。
2. 熟悉并分析图 3所⽰的实验电路,了解电路特点。
三 . 实验仪表设备1. 双踪⽰波器2. 数字万⽤表3. TPE-GP5通⽤实验平台4. G1N 实验模块5. G2N 实验模块四 . 电路特点及实验原理简介1. 电路特点本电路的核⼼是谐振功率放⼤器,在此电路基础上,将⾳频调制信号加⼊集电极回路中,利⽤谐振功率放⼤电路的集电极调制特性,完成集电极调幅实验。
当电路的输出负载为天线回路时,就可以完成⽆线电发射的任务。
为了使电路稳定,易于调整,本电路设置了独⽴的载波振荡源。
2. ⾼频谐振功率放⼤器的⼯作原理参见图 1。
谐振功率放⼤器是以选频⽹络为负载的功率放⼤器,它是在⽆线电发送中最为重要、最为难调的单元电路之⼀。
根据放⼤器电流导通⾓的范围可分为甲类、⼄类、丙类等类型。
丙类功率放⼤器导通⾓θ<900,集电极效率可达 80%, ⼀般⽤作末级放⼤,以获得较⼤的功率和较⾼的效率。
图 1中, V bb 为基极偏压, V cc 为集电极直流电源电压。
为了得到丙类⼯作状态, V bb 应为负值,即基极处于反向偏置。
u b 为基极激励电压。
图 2⽰出了晶体管的转移特性曲线,以便⽤折线法分析集电极电流与基极激励电压的关系。
V bz 是晶体管发射结的起始电压(或称转折电压。
由图可知,只有在 u b 的正半周,并且⼤于V bb 和 V bz 绝对值之和时,才有集电极电流流通。
即在⼀个周期内,集电极电流 i c只在 -θ~+θ时间内导通。
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
宽带高频功率放大器要点
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Y 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，经传输线变压器的传输，在2、4端将能量传到负载RL上。
如果信号的波长与传输线的长度相比拟，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。
第3章高频功率放大器详解
第3章⾼频功率放⼤器详解第3章⾼频功率放⼤器⼀、本章的基本要求（1）掌握丙类谐振功率放⼤器的⼯作原理及其特点。
（2）掌握谐振功率放⼤器三种⼯作状态的特点以及负载特性；了解集电极直流电源，基极直流电源以及基极输⼊电压对⼯作状态的影响。
（3）掌握谐振功率放⼤器电路的组成，了解谐波匹配⽹络的作⽤。
（4）了解传输线变压器的⼯作原理以及阻抗变换，功率合成与分配技术⼆、重点和难点重点：（1）丙类谐振功率放⼤器的⼯作原理及其特点。
（2）谐振功率放⼤器三种⼯作状态以及负载特性。
（3）谐振功率放⼤器电路的组成。
（4）传输线变压器阻抗变换原理。
难点：（1）谐振功率放⼤器特性分析。
（2）LC⽹络的阻抗变换原理及电路参数的计算。
（3）传输线变压器功率合成与分配原理。
引⾔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、⾼频功率信号放⼤器使⽤中需要解决的两个问题①⾼效率输出②⾼功率输出联想对⽐：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⾼。
3、谐振功率放⼤器与⼩信号谐振放⼤器的异同之处相同之处：它们放⼤的信号均为⾼频信号，⽽且放⼤器的负载均为谐振回路。
不同之处：为激励信号幅度⼤⼩不同；放⼤器⼯作点不同；晶体管动态范围不同。
4、谐振功率放⼤器与⾮谐振功率放⼤器的异同共同之处:都要求输出功率⼤和效率⾼。
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。
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(θc＜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。
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⼤器。
Ch06-高频功率放大器要点
dt
iC max 0 (c )
Icmn
1 π
c c
iC
cos(nωt)dt
iC max n
(c )
2c
图6.3.3 尖顶余弦脉冲
波形系数
其中：尖顶余弦脉冲的分解系数
0
(c
)
sinc c cosc (1 cosc )
1
(
c
)
c cosc sin (1 cosc )
c
n
(c
)
2
sin
nc cosc n cos nc sin n(n2 1)(1 cosc )
iC Ic0 Icm1 cost Icm2 cos 2t Icmn cos nt
直流功率： P==VCC Ic0
在集电极电路中, 谐振回路得到的
直流输入功率与集电极输出高频功
高频功率(高频一周的平均功率)即 输出交流功率：
率之差就是集电极损耗功率Pc, 即：
Po
1 2
Vcm
I
cm
1
Vc2m 2Rp
Icmo
icmax
sin cos (1 cos )
icmaxa0 ( )
Icm1
icmax
sin cos (1 cos )
icmaxa1( )
Icmn
icmax
2sin n cos 2nsin cos n n (n2 1)(1 cos cos )
icmaxan ( )
(n 1)
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
发射机 天线开关
扬 声 器
音频 放大器
解调器
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
高频电路第3章 高频功率放大器
高频电子线路
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第二节 谐振高频功率放大器的工作原理
一、基本电路形式
无论中间级还是输出级电路都可以等效为： 输入回路、非线性器件和带通滤波器成。
高频电子线路
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谐振功率放大器原理图
二、基本特点
谐振于输入 信号的频率
特点： ①为了提高效率，放大器常工作于 丙类状态，流过晶体管的电流为失真 的脉冲波形； ②负载为谐振回路 取出基波分量，获
二、高频功率放大器的分类
1.按工作频率分：窄带功率放大器（丙类）-------------谐振功率放大器 宽带功率放大器（甲类或乙类推挽）--非谐振‥ ‥ 2.按放大器的工作类型分：甲、乙、丙、丁、戊类放大。 二、主要技术指标 1、输出功率:放大器的负载得到的功率。 2、效率:高频输出功率与直流电源提供功率的比值。即能量转换的效率。 3、功率增益:高频输出功率和信号输入功率的比值. 5、谐波抑制度:是对非线性高频功率放大器而提出的，也就是谐波分量相对于
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称为余弦电流脉冲分解系数。 0 (c ) 为直流分量分解系数； 1 (c ) 为 基波分量分解系数； n (c ) 为n次谐波分量分解系数。
1 c 的关系。 下图给出了 、 、 、 和 与 g 1 2 0 3
0
1
g1 1g 与 c 的关系 1 0
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放大器谐振回路调谐于输入信号频率 时。其外部电路的关系 式为 U V U cos t; V U
be bb bm
U ce Vcc U cm cos t
第四章 高频功率放大器要点
Po、P~、Pc、η ~ Rp关系
Rp 小→大 状态: 欠压 → 临界 → 过压 P~ 小→大→小 Po 大 → 小 → 更小 Pc 大 → 小 → 更小 η 小→大→大→略 降
P~在临界有最大值、选放大器在临界状态
三种工作状态比较
欠压状态 过压状态 临界状态
三、各极电压对工作状态的影响
a)串联馈电:
组件作用 输出回路： 直流通路: Vcc⊕ → L′ → L → BG C极→ e→ 交流通路: uce → ic → C′ → LC → uc
b) 并联馈电:
组件作用 直流通路: Vcc⊕ → L′ → BG C极→ e →Vcc 交流通路: BG C → ic → C′′ → LC → e 馈电组件的选择，C′和L′的确定
2、Ubm变化对放大器工作状态的影响
动态线斜率不变 静态特性曲线UBEmax向上平移
3、Vbb变化对放大器工作状态的影响
Rp、Vcc恒定，Vbb变化对放大器的性能的影响 称基极调制特性 (基极电压对输出的影响)
四、谐振功率放大器工作状态的计算
步骤： 1、首先求出集电极电流脉冲的两个主要参量： icmax、cosθ 2、求出电流余弦脉冲的各谐波分量 3、求出相应的功率与效率 举例：
第四章、高频功率 放大器与功率 合成技术
主要内容：
丙类谐振功放的特点 丙类谐振功放的工作原理 丙类谐振功放的性能分析——折线近似方法 丙类谐振功放的动态特性和负载特性。 丙类谐振功放的直流馈电线路。 丙类谐振功放的级间匹配问题(匹配网络) 丁类高频功率放大电路简介 宽带高频功率放大器简介
1、Vcc变化对放大器工作状态的影响—集电 极调制特性 当Vbb、Ubm和Rp—定，放大器的性能随Vcc变 化的特性称为集电极调制特性。
高频功率放大器(C类)要点课件
将放大器输出阻抗匹配至负载，提高 信号传输效率，降低功率损耗。
偏置电路设计
确定合适的偏置电压和电流
根据放大器的工作状态和性能要求，选择合适的直流偏置电压和电流，以保证 放大器正常工作。
偏置电路稳定性
确保偏置电路的稳定性，防止因温度、时间等因素引起的偏置电压或电流漂移 。
稳定性与反馈技术
效率与功率特性
效率
C类放大器的效率较高，通常可以达到 70%以上，这是由于其工作方式可以减 少能量损失。
VS
功率特性
C类放大器通常用于高功率应用，能够提 供较大的输出功率，满足各种需求。
频率响应与稳定性
频率响应
C类放大器的频率响应较窄，因此适用于特定频率的应用。
稳定性
C类放大器的稳定性较好，不易受温度、电源电压等外部因素的影响。
雷达系统
C类放大器在雷达系统中 用于产生高功率的射频信 号，用于探测和跟踪目标 。
电子战系统
C类放大器在电子战系统 中用于干扰敌方通信和雷 达信号，保护己方安全。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
C类放大器的电路设计
输入与输出匹配网络
输入匹配网络
将信号源阻抗匹配至放大器输入端， 降低信号源内阻对放大器性能的影响 。
广播电视系统中的应用
广播电视系统需要将信号传输到各个 角落，因此需要大功率的信号源。C 类放大器的高效率和输出功率特性使 得它在广播电视系统中得到广泛应用 。
C类放大器在广播电视系统中的应用， 可以提高信号的覆盖范围和传输质量 ，同时减少能源的消耗和散热问题。
其他应用案例分析
C类放大器因其高效率、大输出功率的特性，还被广泛应用于其他领域，如科学研究、工业生产、医 疗设备等。
实验三高频功率放大器(丙类)要点
• 一、实验目的 • （1）了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的计
算与设计方法 （2）了解电源电压VC与集电极负载对功率放大器功率和效率的 影响二、实验仪器设备 二、实验仪器设备 双踪示波器、扫频仪、高频信号发生器、万用表、实验板B2 三、预习要求 1、复习谐振功率放大器原理及特点 2、分析实验原理图中各元件的作用
•
VB RL=50 Ω RL=75 Ω RL=120Ω RL=50 Ω RL=75 Ω RL=120Ω RL=50 Ω RL=75 Ω RL=120Ω RL=50 Ω RL=75 Ω RL=120Ω VE VCE Vi V0
实验结果
IO
IC
Pi
P0
pa
η
• • • • • • • •
3、加75Ω负载电阻，同2测试并填入表一内 4、加120Ω负载电阻，同2测试并填入表一内 5、改变输入端电压，同2、3、4测试并填入表一内 6、改变电源电压，同2、3、4、5测试并填入表一内 五、实验报告要求： 1、 根据实验测量结果，2、 计算各种情况下的电流及功率 3、 说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系 4、 总结在功率放大器中功率放大晶体管有那些要求
• • •见下图，按图连接好电路，将A、B两点短接，利用扫频仪调回路谐
振频率，使其振荡在6.5MHz的频率上。
•
• 1 、加负载51Ω，测电流I0。在输入端接入f=6.5MHz,Vi=120mV信号，测
量各工作电压，同时用示波器测量输入、输出峰值电压，将测量值填入 表一
第3章高频功率放大器
遗留问题：
（1） 丙类导通角<90o，何时最优？ （2） 放大、临界、饱和，何处最优？
功率放大器的的概述
五、高频功率放大器的分类
1、窄带高频功率放大器：以LC谐振回路为负
载又称谐振功率放大器，主要工作在丙类 或者丁类。（主要掌握的内容） 2、宽带高频功率放大器：以传输变压器为负载 工作在甲类，采用功率合成技术来增大输出 功率。在军事上为了保密和反敌干扰多采用 此放大器
2.晶体管工作在什么区？（在后续的课程中仔细体会）
强调：功率放大的含义
根据能量守恒定律能量是不能放大的，功率放大 的本质是将直流电源VCC的能量转化为高频交流信号能 量的形式的过程，从现象上看就是高频小功率信号被 放大为高频大 功率信号。
3.1 丙类谐振功率放大器的工作原理
二、工作原理及性能分析
uBE＝ Uim coswt –VBB
iC vbemax
V BZ
－ V BB
t
vBE
Uim
1 Pc T
T 0
i C v CE dt
1. iC 脉冲最大时，vCE最小，使得Pc较小； 2. 导通时间越短，即导通角越小，
导通角qc <90o，Pc越小；
三种类型功率放大器的比较
转移特性曲线
ic f uBE u
C E 常量
1 π PC uCE iC d t 2π π
结论：要提高高频功率放大器的输出效率，就要
尽可能降低器件的功率损耗，因此谐振功
率放大器中晶体管工作在丙类工作状态。
功率放大器的的概述
2. 效率与失真矛盾的解决
重点体会：电流波形严重失真，但输出波形又
不失真（完整的正弦波），且频率
功率放大器的设计要点与高频特性分析
功率放大器的设计要点与高频特性分析功率放大器是电子电路中常见的一种电子器件，用于将输入信号的功率放大到所需的输出功率。
在电子设备中，功率放大器的设计非常重要，因为它直接影响到设备的性能和效果。
本文将介绍功率放大器的设计要点，并对其高频特性进行分析。
一、功率放大器的设计要点1. 选择合适的功率管型号：在功率放大器的设计过程中，首先需要选择合适的功率管型号。
不同的功率管具有不同的工作特性和参数，如最大功率、频率响应、失真等。
设计者需要根据实际需求，选择适合的功率管型号。
2. 确定工作状态：在设计功率放大器时，需要确定工作状态。
功率放大器可以在不同的工作状态下工作，如A类、B类、AB类等。
每个工作状态都有其优缺点，需要根据实际需求和性能要求，选择合适的工作状态。
3. 确定电源电压：功率放大器的电源电压对输出功率和效果有着重要影响。
设计者需要根据实际需求和功率管的参数，合理选择电源电压，以确保功率放大器能够工作在最佳状态。
4. 确定输入输出阻抗：在功率放大器的设计中，输入输出阻抗的匹配是非常重要的。
匹配不良会导致信号反射和功率损失，影响功率放大器的效果。
设计者需要通过合适的匹配电路，确保输入输出阻抗的匹配。
二、功率放大器的高频特性分析功率放大器的高频特性分析是设计中的重要环节。
以下是几个常见的高频特性分析内容：1. 频率响应：功率放大器在不同频率下的增益和相位变化是需要关注的。
设计者需要通过测试或仿真，得到功率放大器在不同频率下的频率响应曲线，以评估其性能。
2. 频率稳定性：功率放大器的频率稳定性是指在不同工作频率下，输出功率和输出频率的稳定性。
设计者需要通过合适的电路设计和参数选择，确保功率放大器在工作频率范围内能够保持稳定的输出。
3. 带宽：功率放大器的带宽是指其能够放大信号的频率范围。
设计者需要根据实际需求和性能要求，选择合适的功率管和设计参数，以实现所需的带宽。
4. 谐波失真：功率放大器在放大信号时会产生谐波失真。
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。
第三章高频功率放大器要点
3.3丙类谐振功率放大器工作状态的分析
3.3.1晶体管的集电极动态特性
1.动态特性 2.晶体管输出特性的折线化
3.动态特性的作法
(1) 写出 和 表达式
(2) 作出动态特性
(3) 画出波形
(4) 根据图进行讨论
3.3.2 高频功率放大器的负载特性
(1) 负载特性
(2) 对 ic 波形的影响
第三章 高频功率放大器
概述 高频功率放大器的工作原理 丙类谐振功率放大器工作状态的分析 调谐功率放大器的组成
3.1 概述
3.2高频功率放大器的工作原理
3.2.1高频调谐功率放大器特点
从电压、电流波形上看，丙类工作 状态为什么效率高？
3.2.2 工作原理
3.2.3 输出功率和效率的计算
(3) 讨论
3.3.3 各级电压对工作状态的影响
过压
临界 欠压
过压
临界 欠压
3.4 谐调功率放大器的电路组成
3.4.1谐调功率放大器的馈电线路
ห้องสมุดไป่ตู้
3.4 丁类功率放大器简介
高频丙类功率放大器原理和工作状态要点课件
3
交叉学科融合
与其他学科领域的交叉融合将为高频丙类功率放 大器的发展带来新的机遇和突破口。
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减小非线性失真的方法包括提高放大器线性度、 采用预失真技术以及合理配置负载阻抗等。
动态范围
01
动态范围是指放大器在正常工作状态下，能够处理的信号强度 的最大值和最小值之间的范围。
02
动态范围的大小取决于放大器的噪声性能、线性工作范围和失
真性能等因素。
动态范围越大，放大器能够处理的信号强度变化范围越广，信
增益不稳定
由于电路参数的变化或外部干扰，功率放大器的增益可能不稳定。解决方案：采用自动增益控制（AGC）技术，实时 监测和调整放大器的增益水平，确保输出信号的稳定性。
非线性失真
在高功率输出时，放大器可能产生非线性失真，影响信号质量。解决方案：采用适当的负反馈或前馈技 术，改善放大器的线性度；同时合理选择工作点，避免进入非线性区域。
由于丙类放大器只在信号峰值时消耗功率 ，因此效率较高。
非线性失真
适用范围广
由于丙类放大器的非线性工作特性，会产 生非线性失真。
适用于各种不同的信号和通信系统。
工作原理
01
02
03
输入信号
输入信号通过输入变压器 耦合到功率管，并在功率 管中进行放大。
功率放大
功率管在电源电压的作用 下，将输入信号放大并输 出。
高频丙类功率放大器原 理和工作状态要点课件
目录
• 高频丙类功率放大器概述 • 丙类放大器的原理 • 工作状态要点 • 实际应用与优化 • 发展趋势与展望
01
高频丙类功率放大器概述
定义与特点
定义
效率高
高频丙类功率放大器是一种电子设备，用 于将较小的信号放大到足够大的功率，以 便在传输系统中传输。
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管谐振功率放大器的折线近
由于高频功放工作在大信号的非线性状态，显然晶体管的
小信号等效电路的分析方法已不适用，所以分析方法一般利用
晶体管的静态特性曲线，但由于晶体管的静态特性曲线与频率
有关，如右图所示了 与 f 之间的关系。而通常所说的静态特
性曲线是指低频区： f 0.5fβ
中 频 区 ：0.5fβf 0.2fT
vCE V CC V cm cots
iCIc0Icm 1cotsIcm c2o2st Icm ncon st 谐振回路
5.2.2 功率关系
iCIc0Icm 1cotsIcm c2o2st Icm ncon st
直流功率： P==VCC Ic0
输出交流功率：Po 12VcmIcm1
vCE V CC V cm co ts集电极效率：
功率放大电路的主要特点
输入为大信号 要求输出功率尽可能大,管子工作在接近极限状 态 效率要高 非线性失真要小 BJT的散热问题 (管子的保护)
5.1 概述流通角:一个周期内
2. 分类
有电流流通的相角.
(a)甲类 class-A amplifier
(b)乙类 class-B amplifier
(c)甲乙类 class-AB amplifier
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
5.1 概述
高频谐振功率放大器 功能：将直流功率转换为交流信号功率。 主要指标：输出功率与效率 工作状态：丙类大信号的非线性状态（非线性失真） 分析方法：折线近似分析法。(大信号)
+ q0c
vb
V bm
t
vBE V B BV bm cots 图 5.2.1
高频功率放大器的 基本电路
1 获得高效率所需要的条 V cm vv CC E E V CC V cm cots
或电压 电流
iC i vCE min
c max
0 qc
V BZ
V CC
－V BB
iC
v bE max
t
V bm vBE
4. 效率与失真矛盾的解决
丙类(C类) 放大器的效率最高，但是波形失真也最严重。
i C I c 0 I c 1 s m t i I c n 2 s m 2 i t n I c n s m n i t n
low 0 ω 2ω 3ω
nω hபைடு நூலகம்gh
5.1 概述
4. 效率与失真矛盾的解决
θc的关系，以便于电路设计和调试时，对放大器
工作状态的选择指明方向。
考虑到谐振功率放大器工作于丙类（非线性、 大信号）状态，采取图解法与数学解析分析相折中 的办法：折线近似分析法。
体管特性曲线过压的理想化及 临界 iC=gcrvCE 欠压 图 5.3.1 晶体管的输出特性及其理想化
体管特性曲线的理想化及
5.1 概述
高频振荡 缓冲 声音
倍频 话筒
高频放大
音频放大
发
调制
射 天
线
图 1.2.8 调幅发射机方框图
5.1 概述
1. 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(工作状态)
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 ）
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
2 谐振功率放大器的工作原
5.2.1 获得高效率所需要的条件 5.2.2 功率关系
1 获得高效率所需要的条
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。
失真
iC 转移
iC
特性
VBB
理想化
t
- qc
o V BZ
vbe - qc 0 +qc
- qc o +qc
iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ) =gc(Vbmcosωt–VBZ－VBB)
1
Pc T
T
0 iCvCEdt
1. iC 与vBE同相，与vCE反相；
vBE V B BV bm cots2. (b) 3.
iC 脉冲最大时，vCE最小； 通角和vCEmin越小，Pc越小；
c
Po P
Po Po PC
5.2.2 功率关系
电路正常工作（丙类、谐振）时， 外部电路关系式：
vBE V B BV bm cots
β0
高频区： 0.2fTffT
故直接进行高频区或中频区的分析 和计算是相当困难的。本节将从低频区 的静态特性来解析晶体管的高频功放的 工作原理。
0.5fβ fβ 0.2fT fT
管谐振功率放大器的折线近
为了对高频功率放大器进行定量分析与计算，
关键在于求出电流的直流分量Ic0与基频分量Icm1。
最好能有一个明确的数学表达式来显示二者与通角
(d)丙类 class-C amplifier
5.1 概述
3.要解决的问题 ➢ 提高输出功率 ➢ 提高效率 ➢ 管子的保护 ➢ 减小失真（线性度）
C
直流电输源出提功供率的直率流=功 PPo
Po
Po PC
P (直流)电 = P o(交 源 流 )功 P C ( 功 直 率 率 流 )
5.1 概述
Vc2m 2Rp
1 2
Ic2m1Rp
c
Po P
12Vcm Icm1 VCCIc0
12g1(qc)
集电极电压利用系数 V cm
波形系数
g1(qc )
Icm1 Ic0
V CC
管谐振功率放大器的折线近
5.3.1 晶体管特性曲线的理想化及其解析式 5.3.2 集电极余弦电流脉冲的分解 5.3.3 高频功率放大器的动态特性与负载特性 5.3.4 各极电压对工作状态的影响 5.3.5 工作状态的计算(估算)举例
iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ)
图 5.3.2 晶体管静态转移特性及其理想化
2 集电极余弦电流脉冲的
以上建立了晶体管的简化分析模型，下面求解集电极余弦 脉冲电流中的各个频率分量。首先，写出其表达式。
t
iC 转移
iC
特性
VBB
0 - qc + q0c
V bm
理想化
V BZ
vbe
vb