第二章 射频功率放大器A

（3）折线分析法
g m (vbe VD ) vbe VD ic vbe VD 0 I cm (cos t cos ) vbe VD 1 cos vbe VD 0
i I I cos t I cos 2 t
2.2 丙类谐振功率放大器(上节内容回顾)
（1）射频功放技术指标： 用于发送设备，对载波和已调波进行功率放大。 高功率 不失真（或失真在允许范围内） 安全 转换效率： Po Po 集电极效率： c
PD
Po Pc
（2）工作原理
按导通角θ大小，放大器可分为 甲类、乙类、丙类等工作状态。
sin cos I c1 I c m I c m1 ( ) (1 cos )
n ( ) —— n次谐波的分解系数
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1 波形利用系数：g1 ( ) 0
C C0 C1 0 C2 0
sin cos Ic0 Ic m I c m 0 ( ) (1 cos )
I cn I c m 2sin n 2n sin cos n I c m n ( ) 2 n (n 1)(1 cos )
vc I c1 Rp cos t Vcm cos t
vce VCC I c1 Rp cos t VCC Vcm cos t
回路只考虑基波分量
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2.2 丙类谐振功率放大器(上节内容回顾)
用于发送设备，对载波和 已调波进行功率放大。
在原理上，它与其它放大器一样，都是在输入信号的作用下 ，将直流电源的直流功率转换为输出信号的功率。但是，它 们在性能要求和器件运用特性上都是不同的。 高功率 不失真（或失真在允许范围内） 安全
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vbe VBB Vbm cost vce VCC Vcm cost
Vcm 谐振电阻： Re I c1
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2.2 丙类谐振功率放大器
直流功率： 输出功率： 其中 损耗功率： 集电极效率：
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2.2 丙类谐振功率放大器
一. 工作原理：
LC 回 路 为 匹配网络， 它们与外接 电阻共同组 成并联谐振 回路。 原理电路
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2.1 射频功率放大器的特点
二 功率放大电路的工作 状态
在功放中，往往选择不同的静 态工作点，使功放运用在特性不 同的区段上，来实现甲，乙，丙 ，丁等不同运用状态。在输入余 弦波激励下,集电极输出电流iC 的 波形不同：
分析iC:
余弦脉冲的幅值：
I cm g m (Vbe max VD ) g m (VBB Vbm VD ) VD VBB g mVbm (1 ) g mVbm (1 cos) Vbm 余弦脉冲的表达式： g m (vbe VD ) vbe VD ic vbe VD 0
vbe VBB vb (t ) VBB Vbm cosot
vbe VD
V
BB
VD VBB cos 时， Vbm
,

或Vbm ,

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2.2 丙类谐振功率放大器
2.2 丙类谐振功率放大器(上节内容回顾)
指标计算：
直流功率： PD VccIc0 0 IcmVcc
Vcm I c1 1 2 I c1 Re 输出功率： Po 2 2
集电极效率：
1 V I Po 2 CM c1 1 c = g1 ( ) PD VCC I c 0 2
Re
n 次谐振阻抗：
Z e ( j ) 1 2QL (n 1) Re
2
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2.2 丙类谐振功率放大器
二. 性能分析 (近似分析) 假设：谐振回路具有理想滤波特性。只产生 基波电压，其他分量忽略不计。
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2.2 丙类谐振功率放大器
解
Pdc I c 0Vcc 0.3 24 7.2 W
Pc Pdc Po 7.2 6 1.2 W
Po 6 83 .3% Pdc 7.2
1 1 2 0
1 2 1.75 0
66
1 ( ) 0.419
cos 0.407
0 ( ) 0.239
查表得知：
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2.2 丙类谐振功率放大器
C C0 C1 0 C2 0
sin cos I c 0 ic m ax ic m ax 0 ( ) (1 cos )
sin cos I c1 ic m ax ic m ax1 ( ) (1 cos )
2 sin n 2n sin cos n I cn ic max ic max n ( ) 2 n (n 1)(1 cos )
第2章 射频功率放大器
2.1 高频功率放大器的特点
2.2 射频调谐功放的工作原理
2.3 丁类谐振功率放大器
2.4 高频调谐功放的电路组成
2.5 宽带高频功率放大器
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2.1 射频功率放大器的特点
一 定义、要求
2.2 丙类谐振功率放大器
一. 工作原理：
为了实现丙类工作，基极偏置电压VBB应 设置在功率管的截止区。
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2-1
2.2 丙类谐振功率放大器
集电极电流是一串周期重复的脉冲序列，脉冲宽 度小于半个周期。
I cm
I co 300 1255 mA 0 ( ) 0.239
I c1 1 ( ) I cm 0.419 1255 525 .9 mA
VD VBB 0.5 0.5 Vbm 2.46 V cos 0.407
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Vcm 令集电极电源电压利用系数： VCC
1 VCC1 I cm 1 c 2 1 VCC 0 I cm 2 0
1 Po VCC1 I cm 2
因此导通角 决定了 c , Po
θ 70 ~ 80时，
ηc , Po 较大。
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c0
PD VccIc0 0 IcmVcc
Vcm I c1 1 2 Po I c1 Re 2 2
I I
0
C D
cm
I I
c1 1
o
cm
P P P
Po c PD
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2.2 丙类谐振功率放大器
2.1 射频功率放大器的特点
功放是能量转换器。在输入信号的作用下，直流电源提供 的直流功率PD中，一部分被转换为输出信号功率Po(Output
signal power)，其余部分消耗在功率管中，成为功率管的耗散
功率Pc ( Power Dissipation)，即管耗。 放大器的集电极效率 c (Collection efficiency) 就是来评价这种转换能力的性能指标：
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2.1 射频功率放大器的特点
二 功率放大电路的工作状态 管子的运用状态不同，相应的最大集电极效率 也就不同。假定管子集电极电流为iC，电压为vCE
则
1 P C 2 1 2
i


C
2.2 丙类谐振功率放大器
例题
晶体管高频功率放大器，电源 V 24 V,
CC
Ic0 300mA, 电压利用系数
0.95 , VD 0.5 V
输出功率 Po 6 W 。求电源提供的功率 Pdc ， 峰值I cm 和导通角 。若偏压 VBB 0.5 V ， 求输入信号所需的振幅 V bm 。
Vcm 电压利用系数： V CC
1 波形利用系数：g1 ( ) 0
vce VCC I c1 Rp cos t VCC Vcm cos t
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2.2 丙类谐振功率放大器
I cm (cos t cos ) 1 cos 0
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vbe VD vbe VD
2.2 丙类谐振功率放大器
iC的傅里叶级数展开: i I I cos t I cos 2 t
Po Po c PD Po Pc
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2.1 射频功率放大器的特点
可见 c 越大，给定Po所需的PD就越小。 PD 变小，可节省能源，延长器件寿命。 若PD一定: Po增大，利用率高。 Pc下降 ，则可选用PCM小的功率管， 降低成本。 作为放大器，功率增益是重要的性能指标，但却 是第二位的。
n ( ) —— n次谐波的分解系数
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… …
2.2 丙类谐振功率放大器
集电极谐振回路阻百度文库为：
Z e ( j )
谐振时，即 时。阻抗最大。谐振阻抗为Re 。
o
o 1 j 2QL o
vCE d t vCE d t
i


C
为晶体管集电极电流导通角，iC导通时间越小，
PC就越低。
丙类效率最高。
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2.2 丙类谐振功率放大器
(Resonate Power Amplifier) 本节主要内容： 丙类放大器工作原理 工作状态分析 性能分析
三. 工作状态
假设一：谐振回路具有理想滤波特性，其上只能产生基波分 量； 假设二：功率管的特性用输入和输出静态特性曲线表示，其 高频效应可忽略。 动态线（Dynimic Line）： 根据Vbe和Vce的值在以Vbe为参变量的输出特性曲线上找出对应 的动态点和由此确定的ic值并画出ic的波形。其中，动态点的连 线称为谐振功率放大器的动态线。
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2.2 丙类谐振功率放大器(上节内容回顾)
（2）工作原理
vbe VBB vb (t ) VBB Vbm cos t
cos VD VBB Vbm
iC I C 0 I C1 cos t I C 2 cos 2t