谐振功率放大器
谐振功率放大器的三种工作状态
谐振功率放大器的三种工作状态1. 引言大家好，今天咱们聊聊谐振功率放大器。
可能有些小伙伴听到这个名字就觉得有点高大上，其实它的工作原理并不复杂，咱们可以轻松搞懂。
放大器嘛，就是把信号放大，让它更有劲儿。
而谐振功率放大器就像个超级增压器，让你的小信号变得响亮无比！那它有啥工作状态呢？别急，咱们慢慢来。
2. 工作状态2.1 线性状态首先，咱们得聊聊线性状态。
在这个状态下，放大器就像个正经八百的上班族，兢兢业业，尽量把输入信号完完整整地放大。
简单来说，就是输入多少，输出就大概是多少，几乎不失真。
这种状态就像喝了一杯清茶，清爽不腻，保持着良好的品质。
不过嘛，线性状态的功率输出是有限的，不能像火箭一样随便冲。
所以，咱们得好好利用这个状态，别让它浪费了。
2.2 饱和状态接下来，我们聊聊饱和状态。
哎呀，这个状态就像放大器喝醉了一样，输出信号完全不受控，干脆利落地放出满格的信号。
它可以让你的音响瞬间变得震耳欲聋，简直就是“嗨起来”的节奏！不过，喝醉了就容易出事，饱和状态下的信号失真很严重，原本的好东西可能就变得五味杂陈了。
所以，虽然这个状态让人兴奋，但也要谨慎对待。
2.3 过载状态最后，咱们得提到过载状态。
这状态就有点儿火星了，放大器已经完全失去控制，像个不听话的孩子，输出信号已经跑偏。
此时，放大器就像是在跟你抗议：“别再给我加信号了，我撑不住了！”这时候，信号会严重失真，甚至可能损坏放大器。
所以，咱们在使用的时候要特别小心，别让它过载了，毕竟谁也不想看到心爱的设备挂掉。
3. 总结最后，咱们来个小总结。
谐振功率放大器的工作状态就像生活中的三种状态：认真、兴奋和疯狂。
线性状态让你稳稳当当，饱和状态则能让你体验到“放飞自我”的乐趣，而过载状态就像是一场小型的灾难。
希望大家在使用这些放大器的时候，能更好地掌握这三种状态，像一名合格的驾驶员，平稳、迅速又安全地前进。
记住，科技的世界里，不管是什么，适度永远是王道！。
谐振功率放大器
在高 Q 回路中，其 Re 近似为
Re
2 0
Lr
2
RL
Lr Ct RL
式中，
Ct
CrCL Cr CL
—— 回路总电容
0 s
1 LrCt
—— 回路谐振角频率
Qe
0 Lr
RL
—— 回路有载品质因数
(2)对非基波分量
阻抗很小(谐振回路对 iC 中的其他分量呈现的)，产生 的电压均可忽略。
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图 2–1–1 谐振功率放大器 原理电路
C=C/共10页
t
t e
2．集电极电流 iC
输入
vb(t) = Vbmcos st
据 vBE = VBB + vb(t) = VBB + vbmcos st
由静态转移特性(iC-vBE)，得集电极电流 iC 波形：脉宽小于 半个周期的脉冲序列。傅里叶级数展开
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感谢您的观看！
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iC IC0 Ic1mcosst Ic2mcos2st
为平均分量、基波分量和各次谐波分量之和。
IC0
1 2
iCdt
Ic1m
1
iC costdt
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图 2–1–2
图 2–1–2
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3．输出电压 vo
(1)对基波分量 阻抗最大，为谐振电阻 Re(谐振回路调谐在输入信号 频率上，因而对 iC 中的基波分量呈现的电抗最大，且为纯 电阻)。
2.1.1 丙类谐振功率放大器
1．电路组成
ZL —— 外接负载，用 CL 与 RL 串联等效电路表示。
Lr 和 Cr —— 匹配网 络，与 ZL 组成并联谐振 回路。调节 Cr 使回路谐 振在输入信号频率。
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。
第4章高频谐振功率放大器
Pc′= PE′Po=Po/ηC′－Po=4/0.8－4=5－4=1W △ Pc =Pc － Pc′= 3.67－1=2.67W △Ic0 = Ic0 －Ic0′= 6.67/20 －5/20 = 0.083（A）=83mA
4.2.3 工作状态分析
一、动态特性分析：
其中0(θ)、1(θ) 、…、n (θ)为谐波分解系数；另 定义1=Ic1m/Ic0= 1(θ) / 0(θ)为波形系数，随减小 而增大。
0 , 1 , 2 , 3
1 /0 = 1
0.5
1
0.4
0
2.0
0.3
0.2
1.0
0.1
3
2
0
-0.05 10 30 50 70 90 110 130 150 170
目的：能够使电信号能够有效地进行远距离传输 特点：高频、大信号、非线性工作 要求：输出功率大、转换效率高
分析方法：折线法近似分析
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。
临界饱和线斜
如图，对应于临界状态的 动特性曲线CAD，则有
率记为：SC
ic C UBE=UBB+Uim
iC max ScuCE min Sc (UCC Uc1m )
根据转移特性，又有
A UCC D
uCE
0
B
UBE=UBB
iC max gm (uBE max U D ) gm (U BB U im U D )
谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处
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
嘿，咱今儿来唠唠高频谐振功率放大器的工作原理哈！这玩意儿就好比是一场音乐会，晶体管就是那个舞台上的明星主唱。
在这个音乐会里呀，信号源就像是给主唱提供的歌曲，它把要表演的内容送过来。
而直流电源呢，就像是给主唱提供能量的大力水手菠菜，让晶体管有足够的力气放声歌唱。
然后呢，晶体管这个主唱呀，会根据信号源的指示，该大声唱的时候大声唱，该小声哼的时候小声哼。
这时候，谐振回路就登场啦！它就像是一个超级厉害的调音师，能把主唱的声音调得特别好听，把那些不和谐的音给过滤掉，只留下最精彩的部分。
你说这谐振回路神奇不神奇？它能让放大器输出的功率更大，效率更高呢！就好像一个魔法盒子，把普通的声音变得超级有魅力。
那它是怎么做到的呢？嘿嘿，这就像是在一个大合唱里，大家一起发声，但只有某个特定频率的声音最响亮，其他的声音都被弱化了。
谐振回路就是能抓住那个最关键的频率，让它闪闪发光。
而且哦，高频谐振功率放大器还有个特点，就是它能让信号变得特别强。
这就好比是把一个小小的火苗，变成了熊熊大火，照亮整个舞台！想想看，原本很微弱的信号，经过它这么一处理，变得超级强大，能传到很远很远的地方去。
咱再想想，如果没有高频谐振功率放大器，那很多信号不就传不远啦？那不就像在一个大雾天里说话，别人都听不清嘛！有了它，信号就能清清楚楚地传出去，多棒呀！
所以说呀，高频谐振功率放大器可真是个了不起的东西！它就像一个幕后英雄，默默地工作着，让我们的通信、广播等等变得更加精彩。
你说它是不是很厉害呢？咱可得好好感谢它为我们带来的便利呀！。
谐振功率放大器
ic 0 uce Ec U c cos , 位于图中B点，晶体管刚刚导通。 （3）当 t 0时 U
P0 I c 0 Ec
1 1 2 1 U c2 P I c1U c I c1 RL 1 2 2 2 RL
Pc P P 0 1
P1 1 I c1 U c 1 P0 2 I c 0 Ec 2
称为集电极电压利用系数； 称为波形系数。
4）集电极效率
其中， U c Ec
2 工作原理分析
i (1) 集电极电流 c 设输入信号电压:
ub U bm cost
+ ub + u be + uCE C _
ic
Rp
+ L u c1 -
ube ub Eb Eb U bm cost
由晶体管的转移特性曲线可以看出：
则加到晶体管基极,发射级的 有效电压为:
-Eb
EC
c Uce
•
Q
Ucm1
c
uce Ec uc Ec Uc cos t Ec Ic1 RL cos t 外部特性决定,KVL ic gm (Ub cos t Eb Eb ) gmUb (cos t cos ) 内部特性决定 （） 当t 1 时：
高频电子线路
内容二、 谐振功率放大器
第3章
高频谐振放大器
第二节 谐振功率放大器
回顾：
高频小信号放大器
高频小信号放大器
谐振功率放大器的调谐特性PPT课件
式中， 为集电极直流分量，
分别为集电极电流
的基波、二次谐波及高次谐波分量的振幅。
-
8
包含有直流、基波和高次谐波成分的电流iC流经谐振回路时，
只有基波电流才产生压降，因而谐振回路两端输出不失真的高频
信号电压。若回路谐振电阻为RL，则
由图3.2(c)可见，丙类放大器在一个信号周期内，只有小于 半个信号周期的时间内有集电极电流流通，形成了余弦脉冲电流。
效率低。通常称这种状态为谐振功放的欠压工作状态。
-
21
（2）临界工作状态
如果增大Rp的数值，谐振功放工作在放大区 和饱和区之间的临界状态。此时iC的波形仍为尖 顶余弦脉冲，iC的脉冲幅度相对于欠压工作状态 略有减小，如图3.4（b）所示。但负载回路的输 出电压 却增大较多。放大器输出功率大，管 耗小，效率高。称这种状态为谐振功放的临界工 作状态。
-
15
若丙类谐振功放的输入是振幅为Uim的单频余弦信号, 那么 输出单频余弦信号的振幅Ucm与Uim有什么关系?Ucm的大小受哪 些参数影响?
式(3.2.1)、 (3.2.2)和(3.2.6)分别给出了谐振功放输入回路、
输出回路和晶体管转移特性的表达式。由这些公式可以看出,
当晶体管确定以后, Ucm的大小与VBB、VCC、RΣ和Ubm四个参数 有关。利用图3.2.5所示折线化转移特性和输出特性曲线, 借助
-
10
-
11
3.2.2 输出功率与效率
-
12
-
13
例题3.1
-
14
3.3 谐振功率放大器的外特性
谐振功率放大器的输出功率、效率及集电极损耗等都 与集电极负载回路的谐振阻抗、输入信号的幅度、基极偏 置电压以及集电极电源电压的大小密切相关，其中集电极 负载阻抗的影响尤为重要。通过对这些特性的分析，可了 解谐振功率放大器的应用及正确的调试方法。
谐振功率放大器的工作原理
谐振功率放大器的工作原理
1.谐振电路：谐振功率放大器通常由一个谐振电路和一个放大器组成。
谐振电路是一个能够在谐振频率上有较高阻抗、在其他频率上有较低阻抗
的电路。
它可以由电感器和电容器等元件组成。
谐振电路的谐振频率通常
与输入信号的频率相匹配。
2.输入信号：输入信号首先进入谐振电路，如果输入信号的频率与谐
振电路的谐振频率不匹配，谐振电路会对输入信号的通过产生阻抗。
仅当
输入信号的频率与谐振电路的谐振频率一致时，谐振电路的阻抗才会较低，从而使信号得以通过。
3.放大器：通过谐振电路的筛选，只有与谐振电路的谐振频率相匹配
的信号得以通过，进入放大器。
放大器会对输入信号进行放大处理。
放大
器可以采用不同的工作原理，例如晶体管、场效应管等。
它能够将输入信
号的幅度进行放大，使得输出信号的功率大于输入信号的功率。
4.输出信号：经过放大器放大后的信号被输出。
由于输入信号已经通
过谐振电路的筛选，使得仅有与谐振频率匹配的信号得以通过放大器，所
以输出信号的频率与输入信号的频率是相同的。
不同的是输出信号的幅度
更大，即实现了信号的放大。
总的来说，谐振功率放大器的工作原理就是通过谐振来选择输入信号
中与谐振频率匹配的信号，然后经过放大器进行放大处理，最终输出信号。
这种放大方式适用于对特定频率的信号进行放大，具有较高的放大效率和
较低的失真。
在一些需要对特定频率信号进行放大的应用中，如无线通信、射频放大等，谐振功率放大器得到了广泛的应用。
高频谐振功率放大器
偏置电路优化
设计合适的偏置电路，以稳定放大器 的工作状态，提高其可靠性。
散热设计优化
根据实际散热需求，设计合理的散热 结构和散热方式，以提高放大器的可 靠性。
自动校准与补偿
利用自动校准和补偿技术，对放大器 的性能进行实时监测和调整，以提高 其稳定性和可靠性。
05
高频谐振功率放大器的 应用实例
在通信系统中的应用
放大器设计的基本原则
高效性
放大器应具有高效率，以减少能源消耗和散 热需求。
线性度
放大器应保持信号的线性放大，避免非线性 失真。
稳定性
放大器应具有稳定的性能，避免自激振荡和 失真。
可靠性
放大器应具有较高的可靠性和稳定性，以满 足长期使用需求。
放大器设计的步骤与方法
确定技术指标
根据应用需求，确定放大器的技术指标，如 输出功率、工作频率、带宽等。
分析放大器在不同频率下的稳定性表现，通常通 过测试不同频率下的增益和相位变化来评估。
温度稳定性
分析放大器在不同温度下的稳定性表现，通常通 过测试不同温度下的增益和相位变化来评估。
3
电源稳定性
分析放大器在不同电源电压下的稳定性表现，通 常通过测试不同电源电压下的增益和相位变化来 评估。
04
高频谐振功率放大器的 设计与优化
输入级是放大器的起始部分， 负责接收微弱的高频信号并将 其放大。
输入级通常采用晶体管或场效 应管等有源器件，通过小信号 放大来提高信号的幅度。
输入级的电路设计需考虑信号 源内阻、输入信号的幅度和频 率等参数，以确保信号能够有 效地传递到输出级。
输出级
输出级是放大器的末级，负责将经过放大的高频信号输出。
01
02
谐振功率放大器
用途：对载波或已调波进行功率放大
2.1 谐振功率放大器的工作原理
在谐振功率放大器中，它的管外电路由直流馈电电 路和滤波匹配网络两部分组成。
2.1.1 丙类谐振功率放大器
1. 电路组成
ZL —— 外接负载，呈阻抗性，用 CL 与 RL 串联等 效电路表示。 Lr 和 Cr ——匹配网络，与 ZL 组成并联谐振回路。 调节 Cr 使回路谐振在输入信号频率。 VBB——基极偏置电压，设置在功率管的截止区， 以实现丙类工作。
角频率为 的余弦波，RL 上获得
基本不失真输出功率。
(3) 性能特点 ① T1、T2 尽管导通电流很大，但相应的管压降很 小( vCE(sat)) ，管耗小，放大器的效率高。 ② 考虑结电容、分布电容等影响，实际波形如 vA 虚线所示，管子动态管耗增大，丁类功放效率受限。 2. 戊类放大器 为了克服这个缺点，在开关 工作的基础上采用一个特殊设计 的集电极，保证 vCE 为最小值的 一段期间内，才有集电极电流流 通。
小结：丙类谐振功率放大器的功能 (1) 选频：利用谐振回路的选频作用，可将失真的 集电极电流脉冲变换为不失真的输出余弦电压。
(2) 阻抗匹配：谐振回路将含有电抗分量的外接负 载变换为谐振电阻 Re，而且调节 Lr 和 Cr 还能保持回 路谐振时使 Re 等于放大管所需的集电极负载值，实现 阻抗匹配。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. 集电极电流 ic
若忽略基区宽度调制效应及管子结电 容的影响，则 vb ( t ) Vbm cos s t vBE VBB vb ( t ) VBB Vbm cos s t
在静态转移特性曲线 (ic～vBE)上画出的 集电极电流波形是一串周期重复的脉冲 序列，脉冲宽度小于半个周期。
谐振功率放大器
谐振功放旳放大特征
图 2–2–9 放大特征
(1)谐振功放作为线性功放 为了使输出信号振幅 Vcm 反 应输入信号 Vbm 旳变化，放大器 必须在 Vbm 变化范围内工作在欠 压状态。
图 2–2–10 (a) 线性功率放大器旳作用
(2) 谐振功放作为振幅限幅器(Amplitude Limiter) 作用：将 Vbm 在较大范围内旳变化转换为振幅恒定旳 输出信号。 特点：根据放大特征，放大器必须在 Vbm 旳变化范围 内工作在过压状态，或 Vbm 旳最小值应不小于临界状态相 应旳 Vbm 限幅门限电压。
(3)基极调幅原理电路
图 2–2–8 基极调幅电路
VBB (t ) VBB0 v (t ) —— 基极偏置电压 使 Vcm 按 VBB(t) 旳规律变化，放大器工作在欠压状态。
三、放大特征
1．含义 当 VBB、VCC 和 Re 一定， 放大器性能随 Vbm 变化旳特征。
2．特征
固定 VBB，增大 Vbm 与上 述固定 Vbm 增大 VBB 旳情况类 似，它们都使 iC 旳宽度和高 度增大，放大器由欠压进入过 压，图 2–2–9(a)。
谐振功率放大器旳分析
(1)求动态点，画波形
设定 VBB、Vbm、VCC、Vcm ，
将 t 按等间隔(t = 0º， 15º，
30º， ) 给定数值，由 vBE VBB Vbmcost vCE VCC Vcmcost
便可拟定 vBE 和 vCE (图 a)。
图 2–2–1 谐振功率放大器旳近似分析措施(a)
小，因而 Vcm(= ReIc1m)和 Po(
I
2 c1m
Re
)近似线性增大，而
谐振功率放大器中谐振回路的作用
谐振功率放大器中谐振回路的作用
谐振功率放大器是一种常见的电子放大器，其核心是谐振回路。
谐振回路是由电容和电感构成的电路，在特定频率下能够产生共振现象，将输入信号放大到更高的功率输出。
谐振回路的作用包括以下几个方面：
1.放大信号
谐振回路在其共振频率下具有最大的阻抗，并且对于频率偏离共振频率的信号具有很大的反射率。
因此，在谐振频率附近的信号被放大，其他频率的信号则被反射回去。
这就是谐振功率放大器能够放大信号的原因。
2.阻止其他频率干扰
谐振回路的特殊性质使得它能够过滤掉其他频率的信号，只放大谐振频率附近的信号。
这意味着，它可以防止其他频率的干扰信号干扰到正常的信号放大过程，从而提高了系统的抗干扰能力。
3.提高系统的效率
由于谐振回路在谐振频率附近具有最大的阻抗，因此输入信号将被最大限度地利用，不会产生浪费。
这使得谐振功率放大器的效率非常高。
总之，谐振回路是谐振功率放大器的核心，它可以放大信号，过滤干扰信号，提高系统效率。
谐振功率放大器在无线通信、雷达、电视传输等领域中得到了广泛应用。
谐振功率放大器
2.１谐振功率放大器的工作原理 2.２ 谐振功率放大器的性能特点 2.３ 谐振功率放大器电路
谐振功率放大器
功能：对高频信号（载波或已调波）进行窄带功率放大 研究的目标：高效率大功率输出 工作状态：丙类、丁类、戊类 电路结构特点：谐振回路作负载
主要内容：
负载特性
谐振功率放大器的工作原理 性能特点 调制特性 放大特性
vBE VBE ( on ) vBE VBE ( on )
gm VBB
0 V(BE)on vBE 0
0
t
在放大区, 可以得到:
Vbm
vBE
iC gm (VBB Vbm cost VBE(on ) )
当t
时, iC=0, 由上式可求得:
VBE (on ) VBB Vbm
(a)(b)Fra bibliotek(c)
iB为余弦脉冲，利用 iB的直流分量IB0在电 阻Rb上产生的压降 →负偏压
VBE I E 0 Re
VBE 0
VBE I B0 Rb
在无输入信号时, 自给偏压电路的偏置为零。 随着输入信号的 逐渐增大, 加在晶体管BE结之间的偏置电压向负值方向增大。
可见： (1)基极偏置电压不等于静态偏置电压。
用傅里叶级数展开,各个系数可用积分方法求得：
1 ( ) 波形系数：g1 ( ) 0 ( )
1 IC 0 iC dt iC max0 ( ) 直流分解系数（查表） 2 1 I c1m iC cost dt iC max1 ( )
Vbm VCC Re
V 一定，放大器性能随 BB变化的特性。
vBE max iC 高度 Vbm一定，VBB vBE iC宽度
高频实验2高频谐振功率放大器.ppt
Icmax
ic
ic1
ic2 ic3
故输出仍为不失 Ico 真的正弦波.
ωt
θc
θc
利用功放负载 LC回路的选频 功适能当,选择LC的 参数使之谐振与 基波频率,
-VBB
C
BT Ec
R+
L
Uc1
-
高频功放的工作状态： ic
高频功放的工作状态有三种,分别是: (1) 欠压工作状态
特点：晶体管的工作范围在放大区和截止区。
④ 缓慢增大输入信号幅度，使放大器处于临界工作状态，即Ie由尖顶余弦 脉冲变化到即将出现双峰的时刻，注意观测此时输出信号幅度与输入信号 幅度变化的特点（输出信号最大）。
⑤ 继续增大输入信号幅度。当输入信号幅度增大到一定程度时，放大器将由临
界进入到过压工作状态，即Ie由尖顶余弦脉冲变化到集电极电流脉冲则出现凹陷 的双峰，注意观测此时输出信号幅度与输入信号幅度变化的特点（输出电压振幅 增长缓慢）。
4测、试丙电路类框功图率和放实大验器测试负条载件特同性上测：定的测 R输结L试 入=根果条 信12据件 号，0：频Ω实说率Vc验明=c=谐测什+振1量么频2V率数是fo据高
① 使高功放处于最佳谐振状态。
功放的负载特性？
② 用示波器“ CH1”探头检测“高频功率放大器”实验板的 “Ie”波形；用示波器”CH2”探头检测“高频功率放大器” 实验板的“OUT”波形。
③ 适当调整高频信号发生器的输出信号 幅度，使放大器处于过压工作状态，即 使Ie出现双峰，并记录此时的电流波形。
④ 改变负载（用连接线），使负载电 阻依次变为75Ω→50Ω。观察并记录不 同负载时的电流波形。
三、实验应会技能 根据实验测量的结果，
实验二 高频谐振功率放大器
实验二高频谐振功率放大器在通信系统中, 高频谐振功率放大电路, 是无线电发射机的重要组成部分,它的主要功用是实现对高频已调波信号的功率放大, 然后经天线将其转化为电磁波辐射到空间,以实现用无线信道的方式完成信息的远距离传送。
所以研究高频功率放大器的主要任务是怎样以高效率输出最大的高频功率。
因此, 高频功放常采用效率较高的丙类工作状态, 即晶体管集电极电流导通时间小于输入信号半个周期的工作状态, 导通角。
虽然功率增益比甲类和乙类小, 但效率η却比甲类和乙类高。
一般可达到80%。
同时, 为了滤除丙类工作时产生的众多高次谐波分量, 采用LC谐振回路作为选频网络, 故称为高频谐振功率放大器, 显然,谐振功放属于窄带功放电路。
一、实验目的1. 掌握高频谐振功率放大器的电路结构特点、基本功能与工作原理。
2．掌握高频谐振功率放大器的调谐方法和掌握高频谐振功率放大器的调谐特性, 负载特性以及激励电压、偏置电压、电源电压变化时对其工作状态的影响。
3.了解高频谐振功率放大器的主要性能指标意义, 掌握测试方法。
学会电路设计方法。
二、实验设备与仪器高频实验箱 WYGP-3或GP-4 一台双踪示波器 TDS-1002 一台高频信号发生器 WY-1052 一台频率特性测试仪 BT-3C 一台万用表一块三、实验任务与要求1.高频谐振功放的基本电路结构高频谐振功率放大器的电路构成, 除电源电路外, 主要由晶体管、输入激励电路、输出谐振回路三个部分组成, 谐振功率放大器原理电路如图2-1所示。
图中为输入交流信号, 是基极偏置电压, 调整, 可改变放大器的导通角, 以使放大图2-1 谐振功率放大器的工作原理器工作在导通角 丙类状态。
是集电极电源电压。
集电极外接LC 并联谐振回路的功用是作放大器负载, 实现滤波选频和阻抗匹配。
2.高频谐振功率放大器的工作原理与主要性能指标放大器工作时, 设输入信号电压：则加到晶体管基极,发射级的有效电压为: t U U U u u bm BB BB b BE ωcos +-=-=由晶体管的转移特性曲线可知, 如图2-2所示:当 时, 管子截止, 。
射频电路基础(第二章
当UBB=UBE(on)时，θ=90°；当UBB<UBE(on)时，θ<π/2； 当 UBB>UBE(on)时， θ>π/2。
当ωt=0时， 有 iC=iCmax=gm(UBB+Ubm－UBE(on))=gm ·Ubm(1－cosθ) 由此可得， 集电极余弦脉冲电流的解析表示式为
iC
iCmax
cost cos 1 cos
丙类工作状态下放大器效率高还可从集电极损耗功率 来分析。 由
可知， 当Po一定时， 减小PC可提高ηC。 PC可表示为
因此， 减小iC ·uCE及通角θ可减小PC。
第二章 谐振功率放大器
在高频功率放大器中， 提高集电极效率的同时， 还应 尽量提高输出功率。 根据式(2.1.3)和式(2.1.4)， 可得
第二章 谐振功率放大器
图 2.2.3 三种状态下的动态特性及集电极电流波形
第二章 谐振功率放大器
2.2.4 负载特性
负载特性是指当保持UCC、UBB、 Ubm不变而改变Re时， 谐振功率放大器的电流IC0和Ic1m、 电压Ucm、 输出功率Po、 集电极损耗功率PC、 电源功率PE及集电极效率ηC随之变化的 曲线。
从上面动态特性曲线随Re变化的分析可以看出， Re由小 到大， 工作状态由欠压变到临界再进入过压, 相应的集电极电 流由余弦脉冲变成凹陷脉冲， 如图2.2.4(a)所示。
第二章 谐振功率放大器
图 2.2.4 负载特性 (a) iC波形的变化； (b) IC0、 Ic1m和Ucm的变化;
(c) Po、 PE、 PC和ηC的变化
第二章 谐振功率放大器
当Re比较小时，Ucm=Ic1m ·Re也比较小，C点处在输出特性 的放大区， 谐振功率放大器在欠压状态下工作， 集电极电流 为余弦脉冲， 相应的动态特性、 集电极电流iC波形如图2.2.3 中曲线①所示。 当Re增大时， Ucm增大， uCEmin减小， C点沿 uBEmax的输出特性左移。 若放大器仍处于欠压状态， 则集电极 电流波形不变。 Re继续增大， 当C点正好移在特性的临界点C′ 时， 放大器处于临界状态， 集电极电流仍为余弦脉冲， 相应 的动态特性、 集电极电流iC波形如图2.2.3 中曲线②所示。
高频谐振功率放大器电路作用
高频谐振功率放大器电路作用高频谐振功率放大器电路是一种用于放大高频信号的电路，其作用是将输入的高频信号放大到更高的功率水平，以便在无线通信、雷达、无线电广播等领域中使用。
它是一种常用的放大器电路，具有许多优点和应用场景。
高频谐振功率放大器电路采用谐振电路的原理，能够在特定频率下实现高增益的放大效果。
谐振电路是一种具有特殊频率响应特性的电路，当输入信号频率与电路的谐振频率相匹配时，其阻抗会达到最小值，从而使得信号能够得到最大的放大。
这种特性使得高频谐振功率放大器电路在高频信号放大方面具有很大的优势。
高频谐振功率放大器电路能够提供较大的输出功率。
在无线通信领域中，信号传输往往需要经过长距离的传输，因此需要将信号放大到足够的功率水平才能够保证信号的传输质量和距离。
高频谐振功率放大器电路能够将输入的低功率信号放大到较大的功率水平，从而能够满足长距离传输的需求。
高频谐振功率放大器电路还能够实现较高的效率。
在放大信号的过程中，电路会消耗一部分能量，这会导致功率损耗和效率降低。
然而，高频谐振功率放大器电路通过谐振电路的设计，能够在特定频率下实现高效的能量传输，从而提高了电路的效率。
这对于无线通信等领域来说，能够减少能源的消耗，提高系统的性能。
高频谐振功率放大器电路还具有宽频带特性。
传统的放大器电路在特定频率下具有较好的放大效果，但在其他频率下的放大效果较差。
而高频谐振功率放大器电路通过谐振电路的设计，能够在一定频率范围内实现较好的放大效果，从而适用于多种频率的信号放大需求。
高频谐振功率放大器电路在无线通信、雷达、无线电广播等领域中具有广泛的应用。
它通过谐振电路的原理，能够在特定频率下实现高增益的放大效果，并能够提供较大的输出功率和较高的效率。
同时，它还具有宽频带特性，能够适用于多种频率的信号放大需求。
因此，高频谐振功率放大器电路在现代通信技术中扮演着重要的角色，对于推动通信技术的发展具有重要意义。
第 04 章 谐振功率放大器
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通信电子线路 第 4 章 谐振功率放大器
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4.1 概述
高频 振荡 缓冲 倍频 高频 放大 音频 放大 振幅 调制 高频 功放
调谐 高放 混频 电路 本地 振荡
通信电子线路 第 4 章 谐振功率放大器
4.3 谐振功率放大器的折线近似分析法
a0, a1, a2, a3
a1
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 20 40 60
a0
qc = 120 时:
2.0
功率最大， 但效率低；
qc = 0 时:
a2
1.0
效率最高， 但无输出；
qc
a3
80 100 120 140 160 180
通信电子线路 第 4 章 谐振功率放大器
iC
gcr 临界线斜率 vBE
当 vBE ³ VBZ
输出特性
VBZ
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vBE
0
vCE
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4.3 谐振功率放大器的折线近似分析法
三、集电极余弦电流脉冲的分解
通信电子线路 第 4 章 谐振功率放大器
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4.2 谐振功率放大器的工作原理
工作原理
vBE = -VBB + vb vBE = -VBB +Vbmcoswt
iC = IC0 + Icm1coswt + iC + Icm2cos2wt + Icm3cos3wt +
第四章 谐振功率放大器讲解
4.1 概述 4.2 谐振功率放大器的原理 4.3 晶体管线形分析放大器的折线
近似分析法
4.4 谐振功率放大器电路
4.5 谐振功率放大器实例 4.6 晶体管倍频器
退出
4.1 概述
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？
Vb
m
Vbm
t
图4－4 谐振功率放大器转移特性曲线
退出
eb vb
ib
ic
VBZ
ec Vcm
Vcm
(a) ec=VCC–vc
t –VBB
t
图4-5
高频功
t 率放大
器中各
分电压
与电流
VCC
的关系
t
退出
电 流
或 电 压
Vcm
vc
ic
ec VCC
ic
ic max ec min
VBZ
eb max
高效率输出 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效率高。
退出
4.1 概述（续）
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。
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(c＜90)，为了不失真的放大信号， 它的负载必须是谐振回路。
谐振功率放大器实例实验报告
谐振功率放大器实例实验报告一、实验目的1.了解谐振功率放大器的工作原理；2.掌握谐振功率放大器的基本参数测量方法；3.通过实验验证理论计算结果与实际测量结果的吻合程度。
二、实验原理谐振功率放大器是一种利用谐振电路频率选择特性进行功率放大的放大器。
其工作原理基于放大元件（如晶体管）共振频率与谐振电路的谐振频率相吻合，以获得最大功率转换效率的目标。
三、实验装置1.功率放大器电路；2.频率发生器；3.直流稳压电源；4.示波器；5.电压表；6.电流表。
四、实验步骤1.按照给定的电路图搭建谐振功率放大器电路；2.将频率发生器接入电路，设置合适的频率和幅度；3.使用示波器观察输出波形，调整频率和幅度使得放大器工作在谐振频率点；4.使用电压表和电流表分别测量输入端和负载端的电压、电流，记录数据；5.根据测量数据计算功率放大器的功率增益、效率等参数；6.将测量结果与理论计算结果进行比较和分析；7.结束实验。
五、实验结果与分析根据实验数据和理论计算结果，得到功率放大器的功率增益为XdB，效率为X%。
通过比较发现，实验结果与理论计算结果吻合较好，验证了谐振功率放大器的工作原理和参数测量方法的准确性。
六、实验总结本实验通过搭建谐振功率放大器电路，使用示波器观察输出波形并测量电压、电流等参数，验证了谐振功率放大器的工作原理和性能参数的测量方法。
实验结果表明，谐振功率放大器具有较高的功率增益和效率，并且实验数据与理论计算结果吻合较好。
通过这次实验，我们对谐振功率放大器的原理有了更深入的理解，并掌握了相关的实际操作技巧，为今后的学习和研究打下了基础。
暂无。
以上是关于谐振功率放大器实例实验的报告，通过该实验我们能够更好地了解谐振功率放大器的工作原理和参数测量方法，并通过实验结果验证理论计算的准确性。
这对于我们深入理解功率放大器的工作原理和应用具有重要意义。
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45 90 t
iC
iC
iC
t
t
t
t
R e 增大
从欠压→临界→过压→ iC ↓→Ic1m↓ IC0↓
Ic1m Ico
Vcm
O 欠压
R eopt
临界 过压 Re
Vcm Ic1mRe
PD VCCIC0
Po
1 2
Vcm
Ic1m
PC PDPo
C
Po PD
C
Po PD
PC R eopt
vvCBEEVVCBCBVVbcm mccoosstt
VBB、Vbm一定→ 一定→iC宽度一定
VBB、Vbm一定→vBEmax一定
iC /mA
A' A ''
E ②①
A '''
③
v BEm ax
iC ICmax
O
R e 变化时的 iC 波形
iC
V CC
90
45
O
45 90
vCE vc
t
O 90 45
A ''
vBE 740mV 720mV
E① ②
A '''
③
700mV
680mV
660mV
i CICmax
640mV
O
V CC
vCE
90 45 O 45 90 t
90
45
O
根据A点的位置确定工作状态：
45 v c
90
t
A在放大区→欠压 A ' A在临界点→临界 A ''
A在饱和区→过压
倍频器
丙类谐振功率放大器集电极电流和电压波形：
VBE(on)
vBE
vb
VBB
t
ib
C+
iC
vCE
VCC
vc
t +
L
ZL vc
vb
t
-+ - - +
-
VBB
VCC
vcm程：已知vBE和转移特性，画出集电极电流和电压波形。
2.2 谐振功率放大器的性能特点
性能指标：
PD VCC I C 0
作图过程：（描点法）取点 t0o,1o5 ,3o0 确定 vBE,vCE
的值→在输出特性曲线上确定动态点→画动态线→画 iC 波形
谐振功率放大器的近似分析方法
动态线：ABC（交流负载线），A点（vBEma,xvCE mi,niCmax）
二、丙类谐振功放工作状态（欠压、临界、过压）
iC /mA A'
谐振功率放大器
2.1 谐振功率放大器的工作原理
一、原理电路
结构特点:(1)功率管丙类工
C
作 （调 VBB在截止区）
+ (2)负载：谐振回路，
+
vb
-+ -
VBB
L
-+
VCC
ZL
vc
L、C为匹配网络， ZL为外接负载
- 调C使回路谐振在输入信号
的频率ωs上。
vb(t)Vbm cosst vBE VBB vbVBB Vbm cosst
控制放大器在调制信号变 化范围内过压工作。
调制过程：v (t) V C(C t) V cm (t)
(2) 基极调制
Vbm VCC Re 一定，放大器性能随 VBB 变化的特性。
ic 放大区
截止区
饱和区
VBB1 VBB2 VBB3
vBEmax2
VBE(on)
vBE
vBEmax1
vBEmax3
vb
ic
过压 VCC↑→ vCEmin → 从过压→临界→欠压→ iC Ic1m,IC0
集电极调制特性
注意：过压区，Vcm与VCC成正比。 用调制信号控制VCC的变化，实现输出高频电压幅度相应变化。
V C(C t)V C0 C v (t)等效集电极电源电压
集电极调幅原理电路
V cm
Vcm (t )
V cm0
二、工作原理（图解法）
C
+
vb
-+ -
VBB
L
ZL
-+
VCC
+
iC
iC
•
vc
gm
ICmax
-
VBB
• • 0 VBE(on)
vBE 0
t
0
vBE
Vbm
集电极电流失真（周期性脉冲）
傅立叶级数分解 极电压。
集电极谐振回路选频
不失真集电
iC ICmax
θC
θC
ic1 ic2 ic3
IC0 ωt
t
1 23
V b 一 m V B 定 B v B E ， v B m E i a C 宽 iC x 高 I 度 C 0 度 I c 1 m V c m V C m E in
放大器由欠压进入过压工作状态
基极调制特性
注意：在欠压区，集电极电压幅度 V cm 与 VBB 成正比。 控制 VBB ，实现对输出高频电压幅度的控制（基极调幅）
VBB,Vbm,VCC 一定时，改变 V cm 对 iC 脉冲波的影响
电流iC 波形的变化：
欠压： 余弦脉冲
i
C
临界： 余弦脉冲iC max 略↓
过压 中间凹陷脉冲，高度减小。
90 45 O 45 90 t
三、性能分析 1、负载特性 VBB、Vbm、VCC一定，放大器性能随Re变化的特性。
iC频谱
I c1m
I C0
I c2m
I c3m
I c4m
0 s
2 s
3 s 4 s
LC 回路 阻抗
0
Re
s
iC = I C + 0 I c1 cm o s t+ I s c2 cm 2 o s t+ s
v c= Ic1 R e m co st= sV cm co stsRe：谐振电阻
推广：将谐振回路调谐在 n s上
O
欠压 临界 过压 Re
最佳工作状态：临界 （ Po最大， C 较大）
匹配负载：R e o p t
2、调制特性 （1）集电极调制特性
VBB、Vbm、 Re 一定，放大器性能随VCC变化的特性。
vvCBEEVVCBCBVVbcm mccoosstt
VBB、Vbm一定→ 一定→iC宽度一定，同时 vBE max一定
Po
1 2
I c1mVcm
1 2
I
2 c1m
R
e
1
V
2 cm
2 Re
c
Po PD
1 I V c1m cm 2 I C 0VCC
PC PD Po
一、近似分析法
vvCBEEVVCBCBVVbcm mccoosstt
+ vb
-+ -
VBB
C+
L
-+ VCC
ZL vc -
设定VBB、Vbm、VCC、Vcm四个值→画动态线（交流负载线） →画集电极电流波形
T
+ vb (t)
-
+
LC
vo (t)
O
Vcm(t)cos(ct)
-+
+V BB
-+
VCC0 v ( t )
(a) VCC (t) Ωt
vb(t)V bm co cs t —— 载波
VCC0 VCC (t)
v (b)
V CC O
vo (t)
O
Ωt
t
v(t)Vmco st—— 调制信号
vo(t)V cm (t)c octs——调幅波
基极调幅电路
V B(B t)V BB v 0(t)—— 基极偏置电压 使 Vcm 按 VBB(t) 的规律变化，放大器工作在欠压状态。
3. 放大特性
VBB、VCC、Re 一定，放大器性能随 V bm 变化的特性。