高频功率放大电路(精)
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高频功率放大电路
Ic1mIcm (1 sic n co o )s sIc m1()
Icn I m cm 2 sn n in ( c n 2 o 1 )2 1 n s (s cio c ) nn o s s Icm n ()
2020/12/8
17
α称为余弦电流脉冲分解系数。α0(θ)为直流分量分解系数； a1(θ)为基波分量分解系数；an(θ)为n次谐波分量分解系数。
IgcmUbm(1cos)
16
❖由傅立叶级数知识知周期性脉冲可以分解成直流、 基波 (信号频率分量)和各次谐波分量，
即： I I c 0 I c 1 m ct o I c 2 m c s2 o t I s cc nn m o t s
其中：
Ic0Icm si(1n c co o )s sIcm 0()
（3）负载电阻R∑继续增加，输出电压进一步增大，即进 入过压工作状态。动态线3就是这种情形。其波形发生发生
凹陷，是由于进入过压区后转移特性为负斜率而产生的。
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27
Ucm Ic1m Ic0
0 欠压 临界 过压 (a)
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η
PD PO
PC
0 欠压 临界 过压 (b)
28
现将三种工作状态的优缺点综合如下： 作为末级功放，要求输出足够大的功率和具有较高的效率， 显然采用临界工作状态是合理的。
❖当晶体管确定以后，Ucm与UBB、UCC、 R∑和Ubm四个 参数都有关系。
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下图所示为折线化转移特性和输出特性曲线：
动态线
ic
转移特性
UBB O
斜率 g
Uon
uBE
uBE
ic
高频电子线路-高频功率放大器-课件
故称为丙类谐振功率放大电路
第一节 概述
高频功率放大的必要性
远距离无线传输，弥补信号衰落，提高信号抗噪声干扰能力 一些其他需要，如高频加热装置、微波功率源等需要
高频功率放大电路最主要的技术指标：（与低频功率放大电 路一样） 输出功率、效率和非线性失真。 高频功率放大器的特点：放大信号频率高，输出功率高、效 率高。
2，输出特性曲线 饱和区：iC g cruCE （ g cr : 临界饱和线的斜率） 放大区：iC g c (u BE U BZ ) 截止区：i 0 C
2、集电极余弦电流脉冲的分解
一、余弦电流脉冲的表示式
当输入信号 ub Ubm cos t 时, 集电极电流ic的波形为余弦电流脉冲
越好
高频功率放大器与小信号谐振放大器的对比
相同点： ①放大的信号均为高频信号，
②放大器的负载均为谐振回路。
不同点： ①激励信号幅度大小不同；
②放大器工作点不同；
③晶体管动态范围不同。
ic ic
ic ic
Q
o
eb
o
t
o VBZ
eb
o
t
t
小信号谐振放大器波形图
t
高频功率放大器波形图
高频功率放大器与非谐振功率放大器的对比
第二节 丙类(C类)高频功放工作原理
一、基本电路形式
无论中间级还是输出级，其负载可以等效为并联谐振回路
二、基本特点
为了提高效率，放大器常
谐振于输入 信号的频率
工作于丙类状态，流过晶
体管的电流为失真的脉冲 波形；
负载为谐振回路 ：
第一节 概述
高频功率放大的必要性
远距离无线传输，弥补信号衰落，提高信号抗噪声干扰能力 一些其他需要，如高频加热装置、微波功率源等需要
高频功率放大电路最主要的技术指标：（与低频功率放大电 路一样） 输出功率、效率和非线性失真。 高频功率放大器的特点：放大信号频率高，输出功率高、效 率高。
2，输出特性曲线 饱和区：iC g cruCE （ g cr : 临界饱和线的斜率） 放大区：iC g c (u BE U BZ ) 截止区：i 0 C
2、集电极余弦电流脉冲的分解
一、余弦电流脉冲的表示式
当输入信号 ub Ubm cos t 时, 集电极电流ic的波形为余弦电流脉冲
越好
高频功率放大器与小信号谐振放大器的对比
相同点： ①放大的信号均为高频信号，
②放大器的负载均为谐振回路。
不同点： ①激励信号幅度大小不同；
②放大器工作点不同；
③晶体管动态范围不同。
ic ic
ic ic
Q
o
eb
o
t
o VBZ
eb
o
t
t
小信号谐振放大器波形图
t
高频功率放大器波形图
高频功率放大器与非谐振功率放大器的对比
第二节 丙类(C类)高频功放工作原理
一、基本电路形式
无论中间级还是输出级，其负载可以等效为并联谐振回路
二、基本特点
为了提高效率，放大器常
谐振于输入 信号的频率
工作于丙类状态，流过晶
体管的电流为失真的脉冲 波形；
负载为谐振回路 ：
高频功率放大器电路
h
3
3.2 谐振功率放大器的工作原理
3.2.1 基本工作原理
图3.1 高频谐振功率放大器原理电路图
h
4
设输入信号 ui Uimcost ，从图3.1(c)电路可见，晶 体管基极与发射机之间的电压为：
u B E V B B u i V B B U im co t s（3.1）
VBB本身包含正负号。晶体管集电极与发射极之间的 电压为：
（3.22）
集电极耗散功率PC等于直流功率PD与交流功率Po之差，即：
PC PDPo
（3.23）
定义集电极效率为：
CP P D o 2 1IIcC10m U VC cm C 2 1g1()
（3.24）
h
16
其中， U cm
V CC
称为集电极电压利用系数， 1 。
g1()IIcC10m01(()) 称为波形系数。
h
14
图3.5 余弦脉冲电流分解系数
h
15
3.2.3 输出功率与效率
放大器输出的交流功率等于集电极基波电流分量在负
载Re上的平均功率，即：
Po2 1Ic1U mcm2 1Ic21R me U 2c2eR m
（3.21）
电源输入的直流功率PD等于集电极直流分量IC0与VCC的乘
积，即：
PD IC0VCC
iCIC0 Icnm const n1
（3.14）
其中IC0为直流分量，Icnm为基波及各次谐波的振幅。应用 数学中求傅立叶级数的方法可以求出各个分量，它们都是
的函数。
h
11
IC0
1
2
iCdt
1
2
iCdt
1
2
高频放大电路原理详解及应用电路
高频放大电路原理详解及应用电路在无线电通信、雷达探测、卫星通信等领域，高频放大电路的应用非常普遍。
它能够对信号进行放大、调制和解调，实现信号的传输和处理。
本文将从原理入手，详细介绍高频放大电路的运作原理以及常见的应用电路。
高频放大电路原理高频放大电路是基于晶体管等半导体器件实现的。
晶体管有电流控制特性，即控制其输入端电流可以控制输出端电压的大小。
因此，通过对晶体管输入信号进行调制，可以实现对输出信号的放大。
单管放大电路单管放大电路是最简单的高频放大电路，包括一个晶体管和少量的附加电路元件。
它的工作原理如下：•输入信号通过耦合电容进入到放大电路，被晶体管的基极载入；•电压通过电流流入晶体管中，改变晶体管的电学性质；•这种改变将信号放大到输出端。
单管放大电路常用于中频放大电路，其中输入信号频率范围为100kHz至30MHz。
它的主要优点是简单，可靠，成本低，但输出功率较低，增益范围有限。
双管放大电路双管放大电路包括两个晶体管和多种附加电路元件，能够提供更高的增益和输出功率。
它的工作原理如下：•输入信号被耦合电容器从信号源引入第一个晶体管的基极；•第一个晶体管将输入信号放大并发送给第二个晶体管的基极；•第二个晶体管放大第一个晶体管已经放大过的信号；•放大的信号被输入到输出级驱动器，输出级驱动器接驳输出端的负载。
双管放大电路常用于VHF（30MHz至300MHz）和UHF（300MHz至3GHz）频段的放大电路，因为它提供了更高的增益和输出功率。
多管放大电路多管放大电路包括多个晶体管和各种附加电路元件，能够提供最高的增益和输出功率。
它的工作原理如下：•输入信号通过耦合电容器从信号源引入到第一个晶体管的基极；•第一个晶体管将输入信号放大并发送给紧接着的晶体管的基极；•后续每个晶体管都将输入信号放大并发送给下一个晶体管；•最后一个晶体管将信号放大并输入到输出级驱动器，输出级驱动器接驳输出端的负载。
多管放大电路常用于HF（3MHz至30MHz）和低于10kHz`的频段放大电路，因为它提供了最高的增益和输出功率。
高频放大电路原理
高频放大电路原理
高频放大电路是一种用于放大高频信号的电路。
其工作原理是基于晶体管的放大特性。
在高频放大电路中，通常会使用功率放大器来放大电信号的幅度。
功率放大器通常由输入级、中间级和输出级组成。
输入级接收来自信号源的高频输入信号，并将其转换为电压或电流。
然后，这个信号经过中间级进行进一步的放大。
最后，输出级将放大后的信号传递到负载中。
通常情况下，高频放大电路采用了共射放大电路、共基放大电路或者共集放大电路。
这些放大电路的选择取决于所需放大信号的电压和功率。
共射放大电路将输出信号与输入信号之间的电流增益相乘，从而实现放大作用。
共基放大电路则将输出信号与输入信号之间的电压增益相乘，实现放大作用。
而共集放大电路则同时实现了电流增益和电压增益。
在高频放大电路设计中，还需要考虑匹配网络的设计。
匹配网络的作用是确保输入信号和输出信号之间的阻抗匹配，避免信号的反射和损耗。
通过优化匹配网络的设计，可以提高电路的增益和功率传递效率。
除了以上提到的基本原理，高频放大电路的设计还需要考虑其他因素，如功耗、线性度、稳定性等。
通过合理选择放大器的工作点以及合适的电源供应，可以提高电路的性能。
综上所述，高频放大电路是一种用于放大高频信号的电路，通
过基于晶体管的放大特性实现信号的放大。
通过合理设计放大器的结构、匹配网络和电源供应等，可以提高电路的性能和稳定性。
高频功率放大电路结构和工作原理
高频电子技术
高频功率放大电路结构和工作原理
1.1 高频功率放大电路的分类
为了实现信息的无线传输，任何无线发射电路都需要一定的 发射功率，这一用于使待发射高频信号具有一定功率的电路， 就称为高频功率放大电路。
1、按输出功率分类 （1）小功率射频功放 《微功率（短距离）无线电设备管理暂行规定》附件所列的 各项微功率无线电设备，其无线发射功率一般都在1W以下， 这些设备所包含的射频放大电路即属于小功率射频功放。 （2）大功率射频功放 移动电话基站的发射功率约几十瓦，一个城市的电视信号发 射功率达到几kW，省级广播电台的发射功率在几kW至几十 kW之间。此外，微波通信中继站、雷达站等都属于大功率射 频功放的范围。
设一功放电路的功率电平等于Px（单位dBm），则其绝对功
率P等于
P 100.1PX mW
例如，电路功率电平Px=20dBm，代入上式，可求得其绝对 功率为100mW。
1.2 高频功率放大电路的主要技术指标
4、效率η
功率放大电路的效率定义为输出信号功率与电源供 给功率之比。
Po 100%
Pu
1.1 高频功率放大电路的分类
3、按功率放大管导通角分类 （1）甲类功放电路
在信号的正负半周，功放管始终处于导通状态，这样所组 成的功放电路也就称为甲类功放电路。处于甲类工作状态的 功放管，为了避免负半周时管子进入截止区而造成失真。处 于甲类工作状态的功放管，静态时就有较大的电流通过。 （2）乙类功放电路
U BE U on uBE U BQ U imCost
集电极电压uc和集电极 电流ic的关系是
uC (t) UCQ iC (t)Rc
由此即可画出集电极电 压uc曲线如图所示。
uC(t)为脉动性的电压，显 然不符合功率放大的要求。
高频功率放大电路结构和工作原理
1.1 高频功率放大电路的分类
为了实现信息的无线传输，任何无线发射电路都需要一定的 发射功率，这一用于使待发射高频信号具有一定功率的电路， 就称为高频功率放大电路。
1、按输出功率分类 （1）小功率射频功放 《微功率（短距离）无线电设备管理暂行规定》附件所列的 各项微功率无线电设备，其无线发射功率一般都在1W以下， 这些设备所包含的射频放大电路即属于小功率射频功放。 （2）大功率射频功放 移动电话基站的发射功率约几十瓦，一个城市的电视信号发 射功率达到几kW，省级广播电台的发射功率在几kW至几十 kW之间。此外，微波通信中继站、雷达站等都属于大功率射 频功放的范围。
设一功放电路的功率电平等于Px（单位dBm），则其绝对功
率P等于
P 100.1PX mW
例如，电路功率电平Px=20dBm，代入上式，可求得其绝对 功率为100mW。
1.2 高频功率放大电路的主要技术指标
4、效率η
功率放大电路的效率定义为输出信号功率与电源供 给功率之比。
Po 100%
Pu
1.1 高频功率放大电路的分类
3、按功率放大管导通角分类 （1）甲类功放电路
在信号的正负半周，功放管始终处于导通状态，这样所组 成的功放电路也就称为甲类功放电路。处于甲类工作状态的 功放管，为了避免负半周时管子进入截止区而造成失真。处 于甲类工作状态的功放管，静态时就有较大的电流通过。 （2）乙类功放电路
U BE U on uBE U BQ U imCost
集电极电压uc和集电极 电流ic的关系是
uC (t) UCQ iC (t)Rc
由此即可画出集电极电 压uc曲线如图所示。
uC(t)为脉动性的电压，显 然不符合功率放大的要求。
第7讲_高频 功率放大器实际电路(完整版)
L1 C1 ' R1 ' C2 ' R2 '
2． 高频功放的耦合回路
高频功放都要采用一定的耦合回路，以使输出功率能有效地传 输到负载（下级输入回路或天线回路） 一般说来，放大器与负载 ， 之间的耦合可采用下图所示的四端网络来表示。这个四端网络应完 成的任务是：
RS uS 输入 匹配 网络 功率 放大器 输出 匹配 网络 RL
这 种 电 路 能 自 动 维 持 C 大 器 的 工 作 稳 定 。B 放 E E
B B
CB 以上基极自给偏压电路中，前两个为并馈线路，后一种为串馈 线路。
U 在 实 际 应 用 中 ，由 于 基 极 馈 电 电 路 中 采 用 单 独 电 源 BB
通常采用自给偏压的方式提供基极偏置。
VT VT VT
在大功率输出级，T型、Π 型等滤波型的匹配网络就得到了广泛的应用。
L1
C2
R1
C1
C2
R2
R1
C1
L1
R2
(a)
两种Π型匹配网络
(b)
图中的R2一般代表终端(负载)电阻，R1则代表由R2折合到左端的等效 电阻，现以 (a)为例进行计算公式的推导 L1 将并联回路R1C1 与R2C2 变换为串联形式，由 C1 ' C2 ' 串、并联阻抗转换公式可得 2
R1
R2
R1 1 Q
X
2
2 1 2 c2
X
2
X c1
2 c1
2
R
2 1
R1
X C1 X C2
R1
R 1 X C1
2 2
X C1
R2
2
2 2
高频电子线路第3章-高频功率放大器
中间级
输出级
特点： （1）输入信号大，一般在几百毫
伏～几伏数量级 （2）一般VBB < UBZ，发射结反偏，
保证放大器工作于丙类状态。 （3）负载为LC回路，调谐于输入信号
的中心频率，选频滤波和阻抗变换 作用。 （4）采用近似的分析方法——折线法 来分析其工作原理和工作状态。
6
三、丙类高频功率放大器的工作原理
U0 VCC Ucm cosc
故动态特性的表示形式：
iC gd (uCE U0 )
uBE UBZ
iC 0
uBE UBZ
可见动态特性为折线，而不是一条直线。
21
4.动态特性的画法
iC
(一) 截距法
（1）在输出特性的 uCE 轴上取截距为
U0 VCC Ucm cosc得B点
A
•
gd
（2）u通be过m aBx点线作于斜A率点为，则gdB的A直直线线交即为
iC
iB
+
uBE
+ uCE
–
iC
iC
•
-
gc
uc
ICM
+
• • VBB
c
UBZ
uBEc c
c
ub
Ubm
设ub Ubm cost
则uBE VBB Ubm cost,VBB U BZ
iC 为尖顶余弦脉冲 ,可用傅立叶级数展开
7
uBE
UBZ
VBB
0 c
t
iB
iBmax
iC IC0 Ic1m cost （基波）
段的动态特性，则AB-BC为总动态特性
22
(二）虚拟电流法 在uCE VCC时，iC IQ
高频功率放大器电路图
高频功率放大器电路图发布: 2011-9-8 | 作者: —— | 来源:zhouhuajun| 查看: 507次| 用户关注：利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。
根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。
电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。
如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ<90º，效率η可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。
丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。
根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。
电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。
如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ< 90º，效率η可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。
丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
图3-1 高频功率放大器图3-1 为由两级功率放大器组成的高频功率放大器电路，其中VT1组成甲类功率放大器，晶体管VT2 组成丙类谐振功率放大器，这两种功率放大器的应用十分广泛，下面介绍它们的工作原理及基本关系式。
1、甲类功率放大器1）静态工作点如图3-1 所示，晶体管VT1 组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。
其中RB1、RB2为基极偏置电阻；RE1 为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。
RF1为交流负反馈电阻，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。
电路的静态工作点由下列关系式确定：uEQ=IEQ（RF1+RE1）≈ICQRE1 （3-1）式中，RF1 一般为几欧至几十欧。
ICQ=βIBQ （3-2）uBQ=uEQ+0.7V （3-3）uCEQ=Ucc- ICQ（RF1+RE1）（3-4）2）负载特性如图3-1 所示，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，因此甲类功放的交流输出功率P0 可表示为：P0 = PH′/ηB （3-5）式中，PH′为输出负载上的实际功率，ηB 为变压器的传输效率，一般为ηB=0.75~0.85。
高频功率放大器原理详解
(9)
式(9)即为尖顶余弦脉冲旳解析式，
它完全取决于脉冲高度ic max与通角c。
若将尖顶脉冲分解为傅里叶级数
ic =Ic0+Icm1cost+Icm2cos2t+…+Icmncosnt+…
由傅里叶级数旳求系数法得
IC0 iC max 0 C
Icm1 iC max (C )
Icmn iC max n (C )
ic
ic
o
vBE o
t
E
2c
VBZ
谐振功率放大器 波形图
t
4、高频功率放大器与低频功率放大器旳异同之处 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种能量转换器，把电源供给 旳直流能量转化为交流能量，能量转换旳能力即为功率 放大器旳效率。 功率放大器旳主要技术指标是输出功率与效率 不同之处：工作频率与相对频宽不同；
其中： 0
(c
)
sinc c cosc (1 cosc )
n
1 0
1
0.5
0
0.4 2.0
0.3 0.2 1.0
1 0 2
0.1 0
3100 140
20 40 60 80 120 160180 c
1
(c
)
c cosc sinc (1 cosc )
尖顶脉冲旳分解系数
n
(c
)
2
ห้องสมุดไป่ตู้
sin
nc cosc n cos nc sin n(n2 1)(1 cosc )
放大器旳负载不同；
放大器旳工作状态不同。
5、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，为了进一步提升工作效率还提出了丁类与戊类放大器。
高频功率放大器的电路组成及倍频器
根据直流电源连接方式的不同， 可分为： 根据直流电源连接方式的不同 ， 可分为 ：
串联馈电线路：直流电源、匹配网络和晶体管三者形成串 串联馈电线路： 直流电源、 联连接的方式。 联连接的方式。 并联馈电线路：直流电源、 并联馈电线路： 直流电源、匹配网络和晶体管三者形成并 联连接的方式。 联连接的方式。
§2.4晶体管倍频器 晶体管倍频器
即 ： I cn = α n (θ c )i c max 在作倍频器应用时，为使输出最大， 在作倍频器应用时，为使输出最大，一般应选择使αn (θc ) 为最大 值的导通角，而此最佳导通角为： 值的导通角，而此最佳导通角为： 0 120 0 n = 2 ,θ c = 60 , θ = n n = 3 ,θ c = 40 0
③ 不 晶 路
应短路。
ICn
ic 应 体 。
的 高 次 谐 波 分 量 I Cn 消 耗 功 率 ， 因 此 I Cn 对 管 外 的 电 路 应 尽 可 能 短
பைடு நூலகம்
2.3.5高频功率放大器的电路组成 高频功率放大器的电路组成
（ 2） 常用的集电极串馈和并馈电路如下图所示 ： ） 常用的集电极串馈和并馈电路如下图所示：
在实际应用中， 由于基极馈电电路中采用单独电源 UBB 不方便， 不方便， 在实际应用中， 通常采用自给偏压的方式提供基极偏置。 通常采用自给偏压的方式提供基极偏置。
IBO VBB
+
Ieo IBO + VBB
-
二 高频功放的耦合回路
高频功放都要采用一定的耦合回路， 高频功放都要采用一定的耦合回路，以使输出功率能有效地传 输到负载（下级输入回路或天线回路） 一般说来， ，一般说来 输到负载（下级输入回路或天线回路） 一般说来，放大器与负载 ， 之间的耦合可采用下图所示的四端网络来表示。 之间的耦合可采用下图所示的四端网络来表示。这个四端网络应完 成的任务是： 成的任务是：
串联馈电线路：直流电源、匹配网络和晶体管三者形成串 串联馈电线路： 直流电源、 联连接的方式。 联连接的方式。 并联馈电线路：直流电源、 并联馈电线路： 直流电源、匹配网络和晶体管三者形成并 联连接的方式。 联连接的方式。
§2.4晶体管倍频器 晶体管倍频器
即 ： I cn = α n (θ c )i c max 在作倍频器应用时，为使输出最大， 在作倍频器应用时，为使输出最大，一般应选择使αn (θc ) 为最大 值的导通角，而此最佳导通角为： 值的导通角，而此最佳导通角为： 0 120 0 n = 2 ,θ c = 60 , θ = n n = 3 ,θ c = 40 0
③ 不 晶 路
应短路。
ICn
ic 应 体 。
的 高 次 谐 波 分 量 I Cn 消 耗 功 率 ， 因 此 I Cn 对 管 外 的 电 路 应 尽 可 能 短
பைடு நூலகம்
2.3.5高频功率放大器的电路组成 高频功率放大器的电路组成
（ 2） 常用的集电极串馈和并馈电路如下图所示 ： ） 常用的集电极串馈和并馈电路如下图所示：
在实际应用中， 由于基极馈电电路中采用单独电源 UBB 不方便， 不方便， 在实际应用中， 通常采用自给偏压的方式提供基极偏置。 通常采用自给偏压的方式提供基极偏置。
IBO VBB
+
Ieo IBO + VBB
-
二 高频功放的耦合回路
高频功放都要采用一定的耦合回路， 高频功放都要采用一定的耦合回路，以使输出功率能有效地传 输到负载（下级输入回路或天线回路） 一般说来， ，一般说来 输到负载（下级输入回路或天线回路） 一般说来，放大器与负载 ， 之间的耦合可采用下图所示的四端网络来表示。 之间的耦合可采用下图所示的四端网络来表示。这个四端网络应完 成的任务是： 成的任务是：
高频电子线路第六章 高频功率放大器
对于欠压和临界状态，由于集电极电流为脉冲， 其直流分量和基波分量可按脉充分解系数求得。
6.3.4 高频功放的负载特性（输出特性） 高频功放工作于非线性状态,负载特性是指在晶体 管及VCC,VBB Ubm一定时,改变负载电阻RP,功放的各 处电压、功率及效率η随RP变化的关系。 1. Ico 、Icm1与RP关系曲线 在欠压状态，随Rp增大，ICO、ICm1基本不变，在 过压区，随着Rp增大，ic出现下凹，ICO、IC1m减小， 如图6-5（a）。
图 6-5 高频功放的负载特性
2. UCm与RP的关系曲线 如图6-5（a），欠压区内，Icm1变化很小；UCm１ =Icm1RP随RP增大而上升； 在过压区，RP线性增 加，Icm1减小较慢，UCm稍有上升。
3.功率，效率P= 、PO、 ηc与RP的关系曲线 在欠压状态，随Rp增大，P=基本保持不变，PO线性 增大，ηc逐渐增大。进入过压状态，随Rp增大，P= 减少。由此看出，临界状态输出功率最大。而集 电极效率在弱过压区由于PO下降较P=下降缓慢，ηc 略增,在临近临界线的弱过压区,ηc出现最大值。图 6-5(b)是随Rp变化的规律。
=g1(θc)ξ/2 (g1(θc)= α1 (θc)/ α0 (θc)，称为波形系数)
6.3.2 高频功放的uBE～uCE的关系
图6-3 高频功放uBE～uCE的关系
动特性是指当加上激励信号及接上负载阻抗时, 晶体管集
电极电流iC与电压uCE的关系曲线,它在ic～ｕCE坐标系中是
一条曲线。图6-3表示在动态特性一定时uBE～uCE的关系。
（6-10）
直流输入功率与集电极输出高频功率之比就是集 电极定义集电极效率。
由式(6 -7)、(6-8)可以得到输出功率Po和集电极损 耗功率Pc之间的关系为：
6.3.4 高频功放的负载特性（输出特性） 高频功放工作于非线性状态,负载特性是指在晶体 管及VCC,VBB Ubm一定时,改变负载电阻RP,功放的各 处电压、功率及效率η随RP变化的关系。 1. Ico 、Icm1与RP关系曲线 在欠压状态，随Rp增大，ICO、ICm1基本不变，在 过压区，随着Rp增大，ic出现下凹，ICO、IC1m减小， 如图6-5（a）。
图 6-5 高频功放的负载特性
2. UCm与RP的关系曲线 如图6-5（a），欠压区内，Icm1变化很小；UCm１ =Icm1RP随RP增大而上升； 在过压区，RP线性增 加，Icm1减小较慢，UCm稍有上升。
3.功率，效率P= 、PO、 ηc与RP的关系曲线 在欠压状态，随Rp增大，P=基本保持不变，PO线性 增大，ηc逐渐增大。进入过压状态，随Rp增大，P= 减少。由此看出，临界状态输出功率最大。而集 电极效率在弱过压区由于PO下降较P=下降缓慢，ηc 略增,在临近临界线的弱过压区,ηc出现最大值。图 6-5(b)是随Rp变化的规律。
=g1(θc)ξ/2 (g1(θc)= α1 (θc)/ α0 (θc)，称为波形系数)
6.3.2 高频功放的uBE～uCE的关系
图6-3 高频功放uBE～uCE的关系
动特性是指当加上激励信号及接上负载阻抗时, 晶体管集
电极电流iC与电压uCE的关系曲线,它在ic～ｕCE坐标系中是
一条曲线。图6-3表示在动态特性一定时uBE～uCE的关系。
（6-10）
直流输入功率与集电极输出高频功率之比就是集 电极定义集电极效率。
由式(6 -7)、(6-8)可以得到输出功率Po和集电极损 耗功率Pc之间的关系为：
高频功率放大器电路
iCIC0 Icnm const n1
（3.14）
其中IC0为直流分量，Icnm为基波及各次谐波的振幅。应用 数学中求傅立叶级数的方法可以求出各个分量，它们都是
的函数。
h
11
IC0
1
2
iCdt
1
2
iCdt
1
2
iCm ax
cost cos (1 cos )
dt
iCm ax
1
sin cos (1 cos )
gcU im (1 iC cm o)asx
h
10
这样，
co t sco s iCiCm a(1 x co)s
u B E V BZ
（3.13）
i C 0
u B V E BZ
式（3.13）是以 和iCmax为自变量的iC的表达式。上式实 质上就是式（3.3）尖顶电流脉冲的数学表达式，利用傅 立叶级数可展开为：
h
29
3.4谐振功率放大器电路与设计
前面，我们对谐振功率放大器的原理电路进行了分析， 但实际的谐振功率放大器电路，往往要比原理电路复杂得 多。它通常包括直流馈电（包括集电极馈电和基极馈电） 和匹配网络（包括输入匹配网络和输出匹配网络）两个部 分，现分别介绍如下。
3.4.1直流馈电电路
1.集电极馈电线路 集电极馈电可分为两种形式，一种为串联馈电，另一种 为并联馈电。
(1)串联馈电 集电极串联馈电是一种在电路形式上直流电源VCC，集电
极负载谐振回路，晶体管c,e三者为串联连接的馈电方式， 如图3.15所示。
h
30
图3.15 集电极串馈电路
LC和CC的取值在实际工程中需满足：
LC
(5~10) 1
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第4章 高频功率放大电路
10
余弦脉冲的分解：
1 I co 2 I c1m
sin cos ic dt ic max ic max 0 ( ) (1 cos )
(3 19a) （─ 4-3 ） (3 19b) （─ 4-4 ）
1 sin cos ic cos td t ic max ic max1 ( ) (1 cos )
ubemax =ucemin
A点在临界饱和线上；临界状态。
ic最大，Ic0 、Ic1m最大， P0最大 临界电阻：临界状态时的负载电阻 记为：ROPT。 ubemax > ucemin 集电结正偏 ，A点在饱和区； uce使ic迅速减少， Ic0 、Ic1m减小， Pd、 P0减小
Ucm大，ξ= Ucm/Ec ，电压利用率高，过压状态。
uce C
(4-11)
ic gc ( ube Vth )
(4-12)
二、 高频功放管集电极的动态特性 动态特性：当基极加上输入信号并且集电极接上负载阻抗时， 晶体管集电极电流ic与集电极电压uce 之间的关系。 动态特性曲线:功率放大器工作点变化的轨迹，也称动态交流负 载线， 由集电极电流ic与集电极电压uce曲线构成。由于晶体管 的静态特性曲线是非线性的，所以实际动态特线性曲线也是非 线性的，但可以证明：当静态特性曲线折线化后，且放大器负 载处于谐振状态，即负载为纯电阻，则动态特性曲线也为一条 直线。 当负载回路处于谐振状态时，有：
余弦电流脉冲的分解：
(4-2)
ic I m (cos t cos ), ic 0,
t 2k
t 2k
ic max I m I m cos ic max Im 1 cos cos t cos ic ic max 1 cos
结论：只有基波可通过，无失 真。
＋ ube － －
u ce C
uc
Rp
L
Eb
Ec
4-2 谐振功率放大器的原理线路
3.电流、 电压波形 设输入信号为
第4章 高频功率放大电路
8
ub U bm cos t
则由图4-2得基极回路电压为 ube Eb U bm cos t
ic max
EC uce Vth ) U cm
U bm U cm ic gc ( Eb Vth ) uce Ec U cm U bm U bm ic gc uce V p U cm
ic gd uce V p
晶体管特性曲线的折线化
第4章 高频功率放大电路
18
(a)静态输出特性曲线: 以 be为参变量， c 与 ce的关系曲 线；
如图,由临界线分为饱和区与放大区. (b) 静态转移特性曲线： c 与 be 的关系曲线； 折线化后的直线斜率为:(通常为几十~几百mA/V)
u
i
u
i
u
i c gc ube
第4章 高频功率放大电路
16
4.2 丙类谐振功率放大器的特性分析
一、 折线化分析：用几条直线近似晶体管的实际特性 曲线，然后用数学解析式写出表达式并进行分析 的方法。 特点:物理概念清晰,方法简单;准确度差. 应用:工程实际
第4章 高频功率放大电路
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饱和区
临界线
放大区
Vth 截止区 (a)静态输出特性曲线 (b) 静态转移特性曲线
I cnm
1 2sin n cos 2n sin cos n ic cos ntd t ic max ic max n ( ) (n 1) 2 n (n 1)(1 cos cos )
2θ 为导通角， θ=1800，甲类, θ>900，甲乙类, θ=900，乙类, θ<900，丙类。 αi（ θ ）:各次波的分解系数。
U cm V p Ec ( Eb Vth ) U bm
(4-14) (4-15)
动态特性图如下页图所示。
第4章 高频功率放大电路
21
ube
ic
A
ube max Eb U bm U bm Vth
ic
gd gc U bm U cm
ic max
Eb 2
t
o
(4-17)
第4章 高频功率放大电路
24
折线分析法的思路：
（1）从输入特性曲线或转移特性曲线读Vth；
(2)从输入特性曲线找gc；
(3)ic=0求Vp， B点； (4) ic =gc(Eb-Vth) , Q点； (5) Vp求θ cos θ=(Ec- Vp)/Ucm； (6)查图求icmax 。
第4章 高频功率放大电路
5
ic － ＋ ib u() ub V uce C ＋ ube － － uc
L
＋
R
Eb
Ec
图4 -1 晶体管高频谐振功率放大器的原理线路图
第4章 高频功率放大电路
6
二、工作原理 1.工作条件 工作在丙类状态Eb倒置， 使T在截止区；
ib ub ＋
ic
T
LC回路为集电极负载， 调谐在输入信号中心频率 上； Rp为考虑实际负载与 抽头等效后的并联谐振电 阻。
动态曲线：A点、Q点的连线，与横坐标的交点B。
第4章 高频功率放大电路
23
注意：①动态线在横轴上的截距式 ，区别于乙类。 U bm 1 。 ② 动态线斜率 gd gc I c1m R p R p ③ gd为负值，说明从负载方面看，放大器相当于一个负电阻，
即为一交流电能发生器，可以为负载提供交流电能。
动态电阻：
R p I c1m (1 cos ) U cm U cm (1 cos ) Rd (4-16) gcU bm ic max ic max
上式中
ic max I m (1 cos )
经简化可得：
Im gc U bm
Rd 1 ( ) R p (1 cos )
第4章 高频功率放大电路
11
输出回路：放大器的负载为并联谐振回路，其谐振频率ω0等 于激励信号频率ω时，回路对ω频率呈现一大的谐振阻抗 Rp ，因 此集电极电流基波分量在回路上产生电压；对远离ω的直流和谐 波分量2 ω、3 ω等呈现很小的阻抗，因而输出很小，几乎为零。 因此有：
uce Ec uo Ec U cm cos t uo Rp I c1m cos t U cm cos t
＋ ube － －
u ce C
uc
Rp
L
Eb
Ec
4-2 谐振功率放大器的原理线路
第4章 高频功率放大电路
7
2.工作过程：
无输入 T截至；
ic ＋ ib ub
ui+Eb>Vth
ib(周期性)
T导通
ic(周期性)
T
ic的基波分量通过谐振电 阻产生uo输出，回路失谐时， 电抗小， ic的谐波分量直接通 过，直流分量通过电感，均无 电压。
Ec
IQ
B Q
uce
2
t
uce min
o
U m
Ec
uce
t
丙类谐振放大电路的动态特性图
第4章 高频功率放大电路
22
图中: ωt=0,
ube =-Eb+Ubm = ubemax uce =Ec-Ucm= ucemin
A点
ωt=π/2,
ube =-Eb= ubemin
uce =Ec
Q点
ic =gc(ube-Vth) <0辅助点,实际不存在 ωt=π, ic =0 uce = Ec+Ucm C点
（4-5）
（4-6）
第4章 高频功率放大电路
12
ube
ub
o
ic
Vth
t
Eb
2
o
ic max
结论：1、icmax、ubemax
I c1
、ucemin
2
t
出现在同一时刻；
2、集电极功耗= ic uce，
很低，效率高；
uce
U cm
uc
Ec
2
o
uce min
t
第4章 高频功率放大电路
26
过压状态下的ic的波形如下图所示，从图中看出：
1、特性曲线与临界曲线重合
2、电流凹陷：Rp负载过大，Ucm过大，uce减小，ic随之迅速减小。
第4章 高频功率放大电路
27
四、高频功放的外部特性 外部特性：性能随放大器外部参数变化的规律。
U cm Ec
集电极电压利用系数
结论：提高效率的两种途径：
提高电压利用系数ξ，通过提高谐振电阻实现，同 时尽量使放大管工作在尽限运用状态；
提高波形系数g1(θ) ，降低导通角，一般取65~75度， 使放大器工作在丙类工作状态。
第4章 高频功率放大电路
15
g1(θ)、 α0(θ) 、 α1(θ) 、 α2(θ) 、 α3(θ)与θ 的关系
(4-8)
集电极损耗功率Pc为：
Pc Pd P0
(4-9)
第4章 高频功率放大电路
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集电极效率η为： P0 1 I c1m U cm 1 g1 (4-10) Pd 2 I c 0 Ec 2 其中： I ( ) g1 集电极电流波形系数 g1 c1m 1 I c 0 0 ( )