高频功率放大器原理详解
高频功率放大器的工作原理

高频功率放大器的工作原理高频功率放大器是一种电子器件,主要用于放大高频信号,并将其输出到负载上。
其工作原理基于电子管或晶体管的放大作用,在输入的高频信号上增加电压,从而实现信号放大的目的。
高频功率放大器广泛应用于无线电通信、雷达、卫星通信等领域。
最常用的高频功率放大器是基于晶体管的,其内部结构由多个不同功能的电路组成。
其中,收发信道通过变压器进行隔离,从而实现信号的单向传输。
在信号放大方面,晶体管的三个引脚分别为基极、集电极和发射极。
输入信号通过基极进入晶体管,集电极则是放大后的信号输出。
发射极则是提供功率的地方,通常在晶体管的大功率管中被找到。
高频功率放大器通常需要很高的驱动电压,它可以由直流电源提供。
晶体管的放大过程是通过电荷扩散和电场漂移来完成的。
在多数晶体管中,材料内部的电子浓度是不均匀的,因此电子在晶体中移动时会发生扩散。
此外,由于电场的存在,电子也会沿着电场方向移动,从而形成漂移的过程。
这两种运动将使得电子的浓度差异减小,最终导致电流被放大。
需要注意的是,在高频电路中,信号通常在不同的电阻、电容和电感之间进行传输,因此高频功率放大器要求不仅具有高放大倍数、低噪声等特点,还需要适应各种不同的阻抗,防止信号反射和损耗。
为了保证高频信号的传输质量,高频功率放大器通常采用多级级联的方式,以达到更高的放大倍数和更佳的工作效率。
总之,高频功率放大器是电子工程领域中极为重要的技术,其工作原理基于电子器件的放大作用。
通过不同级联和高数据速率的设计,高频功率放大器可以实现高精度的信号传输和处理,对无线电通讯、雷达、卫星通讯等领域具有举足轻重的作用。
高频谐振功率放大器的基本工作原理

高频谐振功率放大器的基本工作原理高频谐振功率放大器是一种常用于无线通信和射频系统中的放大器,其基本工作原理是通过谐振电路和功率放大器的相互配合来实现信号的放大。
本文将介绍高频谐振功率放大器的基本构成和工作原理。
一、高频谐振功率放大器的构成高频谐振功率放大器主要由三个部分组成:输入谐振电路、功率放大电路和输出谐振电路。
输入谐振电路是用来接收输入信号并将其滤波、匹配到功率放大器的。
它通常由电容和电感组成的谐振回路构成,能够选择性地传输特定频率的信号。
功率放大电路是用来放大输入信号的。
它通常采用晶体管或管子放大器等器件,通过输入电压的调节来实现信号的放大,同时也可以调节放大器的增益和输出功率。
输出谐振电路是用来匹配和传输已放大的信号到输出负载的。
它通常也由谐振回路组成,能够将功率放大后的信号传输到负载上。
二、高频谐振功率放大器的工作原理高频谐振功率放大器的工作原理基于谐振电路的特性和功率放大器的线性放大特性。
首先,输入信号经过输入谐振电路后,可以选择性地通过特定频率的谐振回路,其他频率的信号会被滤波掉。
这样就能保证只有特定频率的信号能够进入功率放大器进行放大。
然后,经过谐振回路的输入信号进入功率放大电路。
功率放大电路通常采用线性放大器,其输入电压的大小决定了输出信号的放大倍数。
通过调节输入电压的大小,就可以实现对输出信号的放大程度的控制。
最后,放大后的信号经过输出谐振电路,并传输到输出负载上。
输出谐振回路起到了匹配和传输的作用,能够将功率放大后的信号有效地传输给负载。
三、高频谐振功率放大器的优势高频谐振功率放大器具有以下优势:1. 高效性:通过谐振电路的匹配和能量传输,以及功率放大器的线性放大特性,高频谐振功率放大器能够实现高效率的信号放大,提高系统的整体效能。
2. 稳定性:谐振回路能够选择性地传输特定频率的信号,并且能够稳定地工作在谐振状态下,使得输出信号的幅度和频率更加稳定。
3. 可调性:通过调节输入信号的电压,可以实现对输出信号的放大倍数和功率的可调。
《高频功率放大器,》课件

包括功率增益、频率响应、效率、非线性失真等。
高频功率放大器端、输出端和放大元 件,如晶体管、MOSFET等。
放大器的工作原理
通过提供电流或电压信号来放 大输入信号。
高频功率放大器的特殊工 作方式
如开关型放大器和级联放大器。
高频功率放大器的分类
《高频功率放大器》PPT 课件
高频功率放大器是一种用于增强高频信号的电子设备。本课件将介绍高频功 率放大器的概念、应用领域、工作原理、分类、设计、仿真测试以及未来发 展趋势。
简介
什么是高频功率放大器?
高频功率放大器是一种用于增强高频信号的电子设备,可以提供高功率输出。
高频功率放大器的应用领域
广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信和无线电传输等领域。
放大器电路的优化设计
通过仿真和实验优化设计参数以提高性 能。
高频功率放大器的仿真与测试
仿真工具的选择
如SPICE仿真等,用于验证和优 化电路设计。
电路仿真的常用方法
如频率响应分析、时域响应分 析等。
高频功率放大器的测试方 法
如功率输出测试、谐波失真测 试等。
高频功率放大器的发展趋势
技术趋势
如宽带化、尺寸缩小等,提高性 能和便携性。
市场需求
如5G通信、物联网等领域的快速 发展。
未来发展方向
如高效能耗比、多模块设计等。
结论
1 高频功率放大器的重 2 高频功率放大器的应 3 高频功率放大器的挑
要性
用前景
战与机遇
在现代通信领域中起到至 关重要的作用。
随着相关技术的发展,将 会有更广泛的应用。
如热管理、高频干扰等。
按频段分类
如射频功率放大器、微波功 率放大器等。
高频功率放大器的原理

高频功率放大器的原理
高频功率放大器是一种电子器件,用于放大高频信号的功率。
它的工作原理基于晶体管的放大特性和放大原理。
晶体管是一种半导体器件,具有放大信号的能力。
高频功率放大器中通常采用的晶体管是场效应管(FET)或双极性晶体管(BJT)。
这些晶体管具有不同的构造和工作方式,但都可以用于高频功率放大器的设计。
在高频功率放大器中,输入信号被放大器的输入电路接收。
输入电路通常包括一个匹配网络,以确保输入信号能够有效传递到晶体管。
接下来,输入信号被传输到晶体管的控制电极,如场效应管的栅极或双极性晶体管的基极。
当输入信号到达控制电极时,晶体管的工作会受到控制,从而导致电流或电压的变化。
这个变化会在晶体管中产生一个放大的输出信号。
输出信号可以通过一个匹配网络传递到负载电阻或其他外部电路中。
为了实现高频功率放大,放大器中的晶体管需要满足一些特殊要求。
首先,晶体管需要具有高增益和宽带宽,以确保放大器在高频范围内能够有效工作。
其次,晶体管需要具有较低的噪声系数,以避免在放大过程中引入额外的噪声。
除了晶体管,高频功率放大器中还包括其他组件,如电容器、电感器和电阻器等。
这些组件用于构建输入和输出匹配网络、稳定电路工作和控制电流等。
总之,高频功率放大器通过晶体管的放大特性实现对高频信号的功率放大。
它在通信、雷达、无线电和广播等领域有着广泛的应用。
高频功率放大器的基本原理(一)

高频功率放大器的基本原理(一)高频功率放大器的基本原理1. 什么是高频功率放大器高频功率放大器是一种用于增强高频信号幅度的电子设备。
它通常用于无线通信、雷达、高频电视和天线系统等领域。
高频功率放大器可以将低功率的高频信号放大到足够大的功率,以便传输和处理。
2. 高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理可以简单分为三个步骤:放大输入信号、增加信号的功率和输出放大后的信号。
2.1 放大输入信号高频功率放大器的第一个任务是放大输入信号。
它通常使用晶体三极管(BJT)或场效应晶体管(FET)作为放大器的关键元件。
这些元件根据输入信号的幅度和频率变化进行放大操作。
2.2 增加信号的功率放大后的信号仍然可能是低功率的,因此高频功率放大器的下一个任务是增加信号的功率。
这一步骤通常通过使用功率放大器级联来实现。
级联多个放大器可以将信号功率从较低级别逐步增加到所需的功率级别。
2.3 输出信号在增加信号的功率之后,高频功率放大器将输出放大后的信号。
这个信号可以被用于进一步的处理或传输。
输出信号的幅度将取决于放大器的设计和配置。
3. 高频功率放大器的关键考虑因素在设计高频功率放大器时,需要考虑一些关键因素来确保性能和稳定性。
3.1 频率响应高频功率放大器应该能够在指定的频率范围内提供稳定的放大。
对于不同的应用,频率范围和响应要求会有所不同。
3.2 功率输出高频功率放大器应该能够提供足够的功率输出,以满足特定应用的需求。
功率输出的大小通常由设备和系统的要求来确定。
3.3 效率高频功率放大器的效率是指输入功率与输出功率之间的比率。
高效率的放大器能够最大限度地利用输入能量,减少能量浪费。
3.4 线性度高频功率放大器的线性度是指输出信号与输入信号之间的线性关系。
较好的线性度可以保持输入信号的准确度和完整性。
3.5 稳定性高频功率放大器的稳定性是指在各种工作条件下保持良好的性能。
它应该能够在不出现振荡或失真的情况下工作。
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。
第6讲_高频 丙类功率放大器原理和工作状态

11
开放实验:高频功率放大器
本次实验主要研究以甲类谐振功率放大器为推动级, 以丙类谐振功率放大器为末级的混合功率放大器。
第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态
4/2/2024 6:52 PM
12
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 ,
A
ubemax
•
令 t 0 o
A
:
uubcee
uc min ub ma x
EC UCm U BB U
bm
O
EC uce •Q
(2)作静态工作点 Q:
ucmin
令 t 90 o 由外部方程可得:输出端: uce EC Ucm cost
Q
:
uce
ic
I
EC , Q
uBE U BB gc (U BB U
R较 得P 为 快 多, ,L故即C倍集回 频电器路 极的效谐集率振 电 c极 在较耗2低散ω,功时 且率倍的 PC频比并次正联 数常谐 n工值振 作较于电高基阻 ,波损。状耗态较时大大,
效率较低,故丙类倍频器一般只限于二倍频和三倍频的应用。
第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态
4/2/2024 6:52 PM
1 1 2 0
1 2 1.75 0
查表得知: 66
cos 0.407
1( ) 0.419 0 ( ) 0.239
第六讲 丙类功率放大器原理和工作状态
4/2/2024 6:52 PM
14
Icm
Ico
0 ( )
300 0.239
课件高频功率放大器ppt

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。
高频功率放大器的基本原理

高频功率放大器的基本原理高频功率放大器的基本原理什么是高频功率放大器?高频功率放大器是用于增强高频信号幅度的电子设备。
它主要用于通信系统、雷达系统和无线电频率发生器等领域,扮演着至关重要的角色。
高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理需要涉及到以下几个基本概念:•放大器:它是一个电子设备,用于将输入信号增幅到所需的输出水平。
在高频功率放大器中,放大器用于放大输入信号的功率。
•功率:功率是指单位时间内能量转化或传输的速率。
在高频功率放大器中,功率是指输出信号的能量。
•频率:频率是指信号中的周期性变化的次数。
在高频功率放大器中,频率通常指电信号的高频部分。
•增益:增益是指输入信号放大倍数。
在高频功率放大器中,增益是指输出信号相对于输入信号的增强程度。
高频功率放大器的工作原理可以概括如下步骤:1.输入信号经过输入端进入放大器。
2.放大器对输入信号进行放大,提高其电压、电流或功率。
3.放大后的信号通过输出端输出到下一个电路或设备。
高频功率放大器的分类根据高频功率放大器的工作原理和结构,它可以分为以下几种主要类型:1.B类功率放大器:B类功率放大器是最常见且最常用的高频功率放大器类型之一。
它具有高效率和较低的失真,适用于大部分高频应用。
2.D类功率放大器:D类功率放大器是一种高效率的放大器,通过高速切换开关将输入信号转换为脉冲宽度调制(PWM)信号。
它具有较高的功率转换效率,适用于需要高功率输出的应用。
3.AB类功率放大器:AB类功率放大器综合了B类和A类功率放大器的优点,既具有高效率又具有较低的失真。
因此,AB类功率放大器是广泛应用于音频放大器的一种常见类型。
高频功率放大器的应用领域由于高频功率放大器具有增强信号功率的能力,因此它在许多领域中得到了广泛的应用,包括:•通信系统:高频功率放大器在无线通信系统中用于放大传输信号,以提高其覆盖范围和传输距离。
•雷达系统:高频功率放大器在雷达系统中用于放大雷达信号,以增强探测目标的能力。
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
高频功率放大器概要课件

• 高频功率放大器概述 • 高频功率放大器的基本结构 • 高频功率放大器的性能指标 • 高频功率放大器的设计方法
• 高频功率放大器的应用与实例 • 高频功率放大器的发展趋势与挑战
01
高频功率放大器概述
定义与工作原理
定义
高频功率放大器是一种电子设备 ,用于放大高频信号,使其具有 足够的功率以驱动负载。
工作原理
高频功率放大器通过使用晶体管 或电子管等器件,将输入信号进 行放大,并输出具有一定功率的 高频信号。
分类与应用
分类
根据工作频率、输出功率和应用领域 ,高频功率放大器可分为多种类型, 如宽带放大器、窄带放大器和脉冲放 大器等。
应用
高频功率放大器广泛应用于通信、雷 达、导航、电视广播等领域,用于发 射大功率的高频信号。
特点
激励级通常采用共基放大电路,具有较高的电压放大倍数和较高的 频率响应,能够提供足够大的信号电压。
元件选择
激励级通常选用晶体管或电子管,因为它们具有较高的放大倍数和频 率响应,能够满足激励级的需求。
偏置电路
作用
偏置电路是高频功率放大器中用于设置晶体管或电子管工作点的 电路,为各级提供合适的直流偏置电压和电流。
导航与定位
高频功率放大器在雷达导航和定位系统中发挥着关键作用,能够放大信号并确保其传输的准确性,从 而实现高精度的定位和导航。
电子战系统中的应用
干扰与压制
在电子战系统中,高频功率放大器用于产生 强烈的干扰信号,对敌方通信和雷达系统进 行干扰或压制,使其无法正常工作。
信号情报收集
高频功率放大器还可以用于电子战中的信号 情报收集,通过放大和分析敌方信号,获取 其通信和雷达系统的信息,为军事决策提供 支持。
第章高频功率放大器

第一章高频功率放大器概述高频功率放大器是一种专用放大器,主要用于放大高频信号以改善信号传输和处理的效果。
高频信号在传输过程中容易受到噪声和信号衰减等影响,因此需要使用高质量的放大器来解决这些问题。
高频功率放大器通常用于广播、通信、雷达和医学设备等领域。
在这些应用场合中,高频信号需要被放大到足够高的水平以保证其正常工作。
然而高频信号的放大并不是一件简单的事情,因为高频信号具有特别的特性,需要专门的技术和设备才能处理。
第二章高频功率放大器的原理高频功率放大器的工作原理类似于普通放大器,但它需要更多的细节和技巧。
以下是高频功率放大器的工作原理。
2.1 放大器基本原理放大器的基本原理是将输入信号增加到一个可控范围内的输出信号。
在高频功率放大器中,输入信号是原始高频信号,输出信号是经过放大和处理后的高频信号。
在放大器中,晶体管是主要的放大器元件,因为它们以高速工作,且具有稳定的放大特性。
2.2 高频功率放大器的原理高频功率放大器的原理类似于普通放大器的原理,主要包括功率放大和线性放大两种模式。
功率放大模式将输入信号的强度直接放大到最大,保证输出信号的功率尽可能大。
这种模式下的放大器通常用于发射机和雷达等应用场合。
线性放大模式将输入信号的强度放大到一个可以被处理的范围内,以保持输出信号的线性特性。
这种模式下的放大器通常用于接收机和信号处理器等领域。
第三章高频功率放大器的性能指标高频功率放大器的性能指标是衡量其性能和质量的标准,以下是几个常见的指标:3.1 频率响应频率响应表示放大器对于不同频率的输入信号的响应能力,它直接影响着信号的传输和处理效果。
3.2 增益增益表示输出信号与输入信号之间的增加比例,越高的增益意味着越大的信号输出。
3.3 噪声系数噪声系数是指输入信号和输出信号之间的信噪比,噪声越小,信噪比越高,放大器的效果就越好。
3.4 带宽带宽是指在特定的频率范围内,放大器能够保持其放大性能的能力,带宽越宽,放大器的应用范围就越广。
高频功率放大器原理

高频功率放大器原理
高频功率放大器是一种电子设备,用于将射频信号的功率放大到更高的水平。
其原理是通过增加输入信号的幅度,使其达到更高的功率输出。
高频功率放大器通常由多个级联的放大器组成,每个级别都能增加信号的幅度。
高频功率放大器的核心组件是晶体管或管子,它们具有高增益和较高的功率处理能力。
晶体管工作在饱和区,充分利用其线性增益特性。
信号经过输入阻抗匹配网络后进入晶体管的基极或栅极,然后通过晶体管的放大作用,输出到负载上。
高频放大器在输入和输出之间应用匹配网络,以确保最大功率传递。
这些匹配网络通常由L型或π型网络组成,通过调整电感和电容的参数来实现阻抗匹配。
匹配网络的设计要求与输入和输出负载的特性相匹配,以确保最大功率传输和信号衰减的最小化。
此外,高频功率放大器还需要提供稳定的偏置电路,以确保晶体管在稳定的工作条件下工作。
偏置电路通常由电阻和电容组成,它们用来提供适当的偏置电压和电流,以保持晶体管的工作在稳定的线性增益区。
总的来说,高频功率放大器通过级联的放大器和匹配网络,将输入信号的功率放大到更高的水平。
它在无线通信、雷达、卫星通信等高频应用中起着至关重要的作用。
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。
高频功率放大器基本原理与特性

集电极电压:
u ce E c u oE c U ccots
q 90C(丙)类
思考:如何确定导通
角q
u b eE b U bco stE b '
2.高频功放的能量关系
(电源供给的直流能量转换为高频交流输出)
直流输入功率P0: P0 Ic0Ec
——转化为发射节和基区的损耗
输出功率P1: P11 2Ic1Uc1 2Ic21RL1 2U RL c2 高频功放的功率放大倍数为
用dB表示为
Kp
P1 Pd
Kp
10lg
P1 Pd
(dB)
3.2.2 高频谐振功率放大器的工作状态
晶体管特性曲线的折线化处理
在放大区,集电极电流只受基极电压的控制,与集电极电压无关;在饱 和区,集电极电流只受集电极电压的控制,而与基极电压无关。
谐振时:ZL最大,Ic0、Ic1最小, Uc最大,来指示放大器调谐 失振时:集电极损耗Pc迅速增加, 高频功放应保持在谐振状态。
思考如下几个问题:
①提高放大器的输出功率与效率,应该从哪几方面入手?
②为什么丙类工作状态能获得高的输出效率? ③丙类放大器为什么一定要采用调谐回路作为负载?回路为 什么一定要调谐到谐振状态?回路失谐将产生什么结果?
——可采用功率合成技术来增大输出功率
与低放比较: 高频功放——C类、工作频率高、带宽窄,效率高
采用谐振回路作负载 低频功放——A、B、AB类,工作频率低,带宽宽,效率低
采用电阻、变压器作负载
与小信号谐振放大器相比
相同之处:放大的信号均为高频信号,而且放大器的负载均
为
为谐振回路。
第6讲_高频丙类功率放大器原理和工作状态

第6讲_高频丙类功率放大器原理和工作状态高频丙类功率放大器是一种常见的放大器类型,广泛应用于通信、无线电等领域。
本文将介绍高频丙类功率放大器的原理和工作状态,帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、高频丙类功率放大器的原理高频丙类功率放大器是一种用于放大高频信号的电路。
它的原理基于功率放大器的工作方式。
功率放大器是一种特殊的放大器,其输出端可以输出较大幅度的电功率,通常用于将弱信号放大到足够驱动负载的水平。
高频丙类功率放大器的原理和一般功率放大器相似,但其特点是在工作过程中采用了丙类放大的方式。
丙类放大是一种非线性放大方式,其输出信号在正半周和负半周分别被不同的放大器阶段放大。
具体而言,高频丙类功率放大器由一个或多个功率放大器级联组成。
每个放大器阶段都工作在丙类工作状态下,即在正半周和负半周分别进行放大。
这样可以有效提高功率放大器的效率,并实现对高频信号的放大。
二、高频丙类功率放大器的工作状态1. 正半周放大状态在高频丙类功率放大器的正半周工作状态中,输入信号的正半周期被放大器阶段进行放大。
此时,输出信号为输入信号的正半周期的放大结果。
由于丙类放大器在正半周时工作,因此其输出端的负电压是由负反馈电路提供的,保持放大器处于良好的工作状态。
2. 负半周放大状态在高频丙类功率放大器的负半周工作状态中,输入信号的负半周期被不同的放大器阶段进行放大。
此时,输出信号为输入信号的负半周期的放大结果。
同样,由于丙类放大器在负半周时工作,负反馈电路提供正电压来保持放大器的工作状态稳定。
3. 合并输出高频丙类功率放大器通过将正半周和负半周的放大结果合并起来,得到了每一个周期内的完整的输出信号。
这种合并输出的方式可以保证高频丙类功率放大器输出信号的连续性和稳定性。
三、高频丙类功率放大器的应用高频丙类功率放大器在通信和无线电领域有着广泛的应用。
由于其工作效率高,输出功率大,适用于处理高频信号,并且可通过合并多个放大器级联来获得更高的增益。
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当晶体管由截止转入导电时,由于回路中 电感L的电流不能突变,因此,输出脉冲电 – + L 流的大部分流过电容C,即使C充电。充电电 C + – iL 压的方向是下正上负。这时直流电源VCC给 出的能量储存在电容C之中。过了一段时间, ic + – 当电容两端的电压增大到一定程度(接近电源 电压),晶体管截止,电容通过电感放电,下 一周期到来重复以上过程。 LC回路能量转换过程 由于这种周期性的能量补充,所以振荡回路能维持振荡。当补 充的能量与消耗的能量相等时,电路中就建立起动态平衡,因而 维持了等幅的正弦波振荡。
放大器的负载不同;
放大器的工作状态不同。
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,为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。
表 2-1 不同工作状态时放大器的特点 工作状态 甲类 乙类 甲乙类 丙类 丁类 半导通角 c=180 c=90 90<c<180 c<90 开关状态 理想效率 50% 78.5% 50%<<78.5% >78.5% 90%~100% 负 载 电阻 推挽,回路 推挽 选频回路 选频回路 应 用 低频 低频,高频 低频 高频 高频
理想化折线 (虚线) 0 VBZ (a)
vBE
0 (b)
晶体管实际特性和理想折线
vCE
由上图可见,根据理想化原理,在放大区,集电极电流 只受基极电压的控制,与集电极电压无关; 在饱和区,集电极 电流只受集电极电压的控制,而与基极电压无关。
则转移特性方程可写为
ic =gc(vBE–VBZ) (vBE>VBZ) (1) 则临界线方程可写为 ic=gcrvCE (2)
(b) cos t
电或 流电 压
ic ic max
vcE min
Vcm vc VCE VCC vBE
–VBB
ic VBE max t
o c
VBZ
2
3 2
2
5 2
Vbmvb
高频功率放大器中各部 分电压与电流的关系
(b)
3、LC回路的能量转换过程 回路是由L、C二个储能元件组成。 回路的这种滤波作用也可从能量的观点来解释。
集电极电压利用系数:
I cm1 波形系数: g1 (c ) I c0
Vcm ----- 回路两端的基频电压 Icm1 ----- 基频电流 Rp ------ 回路的谐振阻抗
Vcm VCC
为通角c的函数;c越小g1(c)越大
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的途径为: 1、减小c角; 2、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。 故谐振功率放大器的工作特点: · 放大高频大信号, 属于非线性工作状态; i · 基极偏置为负值,半通角c<90, 即丙类工作状态; · 电流脉冲是尖顶余弦脉冲; · 负载为LC谐振回路。
ic=Ico+ Icm1cost+Icm2cos2t+Icm3cos3t+„„
直流功率: P==VCC Ic0 输出交流功率:
2 Vcm 1 2 1 Po Vcm I cm1 I cm1 R p 2 2R p 2
1 Po 2 Vcm I cm1 1 放大器的集电极效率: g1 (c ) c P VCC I c 0 2
c
Po Po P Po Pc
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P=时,晶体管的交流输出功率 Po就会增大; c 2) 由式 Po 1 Pc 可知 c 如果维持晶体管的集电极耗散功率Pc不超过规定值, 那么提高集电极效率c,将使交流输出功率Po大为增加。 谐振功率放大器就是从这方面入手,来提高输出功率与效 率的。
4、求出ic的各次谐波分量Ic0、Ic1、Ic2……由给定的负 载谐振阻抗的大小,即可求得放大器的输出电压、输出功 率、直流供给功率、效率等指标。
4.3.2 晶体管特性曲线的理想化及其特性曲线
根据理想化原理晶体管的静态转移特性可用交横轴于 VBZ的一条直线来表示(VBZ为截止偏压)。
ic gc ic 临界线 过压区 gcr 欠压区 vBE
L – vc + 输出
谐振功率放大器的基本电路
外部电路关系式: vBE VBB Vbm cos t vCE VCC Vcm cos t 晶体管的内部特性: ic g c (vBE VBZ )
根据晶体管的转移特性曲线可得: ic
Vbmcosc= VBB +VBZ
转移 特性 ic max 理想化 o VBZ vBE vc
ic
故得: cos c
VBB VBZ Vbm
–VBB –c o +c Vbm Vbm
t
t –c o +c
必须强调指出: 集电极电流ic虽然是脉 冲状,但由于谐振回路 的这种滤波作用,仍然 能得到正弦波形的输出。
谐振功率放大器转移特性曲线
2、电流与电压波形:
vBE vb VBZ –VBB ib
ic 临界线 过压区 gcr 欠压区 vBE
0 2)过压工作状态: 集电极最大点电流进入临界线之左的饱和区, 交流输出电压较高且变化不大。 3)临界工作状态: 是欠压和过压状态的分界点, 集电极最大点电流正好落在临界线上。
vCE
4.3.3 集电极余弦电流脉冲的分解
当晶体管特性曲线理想化后,丙类工作状态的集电极 电流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。 晶体管的内部特性为: ic=gc(vBE–VBZ) 它的外部电路关系式 vBE= –VBB+Vbmcost vCE= VCC–Vcmcost (2) (3)
ic max o 2c
尖顶余弦脉冲
(1)
将式(2)代入式(1),得 ic = gc(–VBB+Vbmcost–VBZ) (4) 当t=c时,ic=0,代入上式得 0 = gc(–VBB+Vbmcosc–VBZ) (5) 即
t
V VBZ cos c BB Vbm
ic
(6)
转移 特性 ic max 理想化 o VBZ vBE vc
缓冲 高频振荡 倍频 高频放大 调制 传输线 声音 话筒 音频放大 (直流电源未画)
2、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: 谐振功率放大器与高频小信号谐振放大器; 谐振功率放大器与低频功率放大器;
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: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。
i c gc vCE 常数 vBE
gc-转移特性方程的斜率 gcr为临界线的斜率
式(1)和(2)是折线近似法的基础,应很好地掌握。
在非线性谐振功率放大器中,常常根据集电极是否进 入饱和区,将放大区的工作状态分为三种: 1)欠压工作状态: 集电极最大点电流在临界线的右方, 交流输出电压较低且变化较大。
谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态,属于非线性电路
谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号,其工作状 态通常选为丙类工作状态(c<90),为了不失真的放大信
号,它的负载必须是谐振回路。
非谐振功率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。
谐振功率放大器中各部分 电压与电流的关系
t
ic iB + vcE C – vc + L 输出
t ic
+ vb –
VBE – – + VBB
– iE – VCC +
t vCE Vcm Vcm VCC t
(a)vCE
VCC vc
11
v CE VCC Vcm cos t
v CE iC Vcm vCE
Chapter4 谐振功率放大器
4.1 4.2 概述 谐振功率放大器的工作原理
晶体管谐振功率放大器的 折线近似分析法 4.4 晶体管功率放大器的高频特性 4.5 高频功率放大器的电路组成 4.6 晶体管倍频器 4.3
4.1
概
述
1、使用谐振功率放大器的目的 放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。
电或 流电 压
ic
vcE min
CE v
Vcm vc
vcE
VCC
ic vBE max t
c max
o c
VBZ
2
–VBZ 2
3
2
5 2
vB Vbmvb
(b)
4.3
谐振功率放大器的折线近似分析法
4.3.1 折线法
所谓折线法是将电子器件的特性曲线理想化,用一组
折线代替晶体管静态特性曲线后进行分析和计算的方法。 工程上都采用近似估算和实验调整相结合的方法对高 频功率放大器进行分析和计算。折线法就是常用的一种分 析法。
谐振功率放大器的分析方法:图解法,解析法
4.2
谐振功率放大器的工作原理 i
c
1、原理电路 + iB (1)晶体管的作用是在将供电 vcE C 电源的直流能量转变为交流能 + VBE – 量的过程中起开关控制作用。 vb – i E – (2)谐振回路LC是晶体管的负载
(3)电路工作在丙类工作状态
– + VBB – VCC +
t
ic
ic
o VBZ
vBE
E
o
2c
t
t
谐振功率放大器 波形图