32高频功率放大器的原理和特性要点
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cos t EC uce Uc
iC g m ( Eb E b' U b
EC uce ) Uc
uce Ec U c cost
饱和区
ic Scr uce
考虑激励信号源和接上负载之后，ic与uce之间呈线性关系
1．高频功放的动特性
uce Ec U c cost
AB类
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 半导通角 qc=180° qc=90° 90° ＜qc＜180° qc＜90° 开关状态 理想效率 50% 78.5% 50%＜h＜78.5% h＞78.5% 90%~100% 负 载 电阻 推挽，回路 推挽 应 用 低频 低频，高频 低频
1 1 2 1 U c2 P I c1Uc I c1 RL 1 2 2 2 RL
集电极损耗功率Pc： Pc P 0 P 1 P 1 I c1 U c 1 1 集电极效率η： h P0 2 I c 0 Ec 2 因为： 见 P98
(180 ) 1
Biblioteka Baidu
1
A类
3.2
发射装置：
高频功率放大器的原理和特性
1、使用高频功率放大器的目的 无线电发射机中，放大高频信号, 高效输出大功率为目的 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
二、功放工作状态分类 根据直流工作点的位置不同，放大器的工作状态 可分为A类(甲类)、B类(乙类)、C类(丙类)等。
h 50%
h 78.5%
(90 ) 1.57 B类
1.57
C类
h可以更高
P 1 I c1 U c 1 1 h P0 2 I c 0 Ec 2
提高效率的途径：
一、提高电压利用系数 ，即提 高谐振回路电阻RL。 二、提高波形系数 ， 导通角θ越小， 越大，效率越高， 但输出效率降低
iC Q iC
0
uBE
0
t
A类(甲类)：工作点Q较高(ICQ大)，信号360°内，管子均导通。 通角：θ＝180 °
iC
iC
Q 0 u
BE
0
π
2π
t
B类(乙类)：工作点Q选在截止点，管子只有半周导通， 另外半周截止。 通角：θ ＝90 °
iC
iC
Q 0
θ
u BE
0
θ
π
t
C类(丙类)：工作点Q选在截止点外，信号导通角小于180°。 通角：θ <90 °
丙类
丁类
选频回路
选频回路
高频
高频
高频功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性
电路 功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
高频谐振功率放大器
分类：窄带功放———谐振回路为负载，丙类（C类），效率高
晶体管工作延伸到非线性区（重点介绍）
宽带功放———传输线变压器为负载，甲类（A类）
——可采用功率合成技术来增大输出功率
4、发射结在一个周期内只有部分时 间导通，ib、ic均为一系列高频脉冲；
5、谐振回路作负载可以滤除高频脉 冲电流ic中的谐波分量，同时实现阻 抗匹配。
1．电流、 电压波形 输入信号： 基极回路电压：
ic I co I c1 cost I cn cosnt
0 时：谐振阻抗R 最大 L
Kp P 1 Pd
用dB表示为
P K p 10lg 1 (dB) Pd
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。
理想化输出特性
S cr
理想化转移特性
ic ic
ic ic
Q
o eb VBZ o t
o
eb
o
t
小信号谐振放大器 波形图
t
t
谐振功率放大器 波形图
3.2.1
原理线路：
放大电路
输入回路 谐振电路
零、负值、较小正值 常采用自给偏压或零偏
特点：
1、NPN高频大功率晶体管，将直 流功率转变成交流功率；
2、Eb为基极偏置电压，可以 改变放大器的工作类型； 3、大信号激励：1—2V；
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。
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。
的实际特性曲线”，就可以用简单的数学解析式来表征 特性曲线，使工程计算变得简单。
折线化后， ①内部特性方程
g m (ube Eb ' ), 放大区 ic Scr uce , 饱和区 0，截止区
②外部特性方程
uce Ec U c cost
放大区
iC gm ( Eb Ub cos t Eb' )
兼顾输出功率和效率， 通常θ取值在65o~75o之间
激励功率（由基极电路的信号源提供）： 忽略实际存在的容性电流，激励功率为
1 Pd I b1U b 2
——转化为发射节和基区的损耗
1 1 2 1 U c2 输出功率P1： P I c1Uc I c1 RL 1 2 2 2 RL 高频功放的功率放大倍数为
iC gm
iC
临界线
u CE u BE
u BE ＝UB′ Ube=Eb’ 0
Eb’
UB′
u BE (a ) 转移特性
0 (b ) 输出特性
u CE
为什么采用折线法？
1、由于功率放大器工作在大信号状态下，如果考虑晶 体管的非线性特性，将使计算变得复杂。 2、采用折线近似分析法，利用折线段来”代替“晶体管
输出电压：
uo uc I c1RL cost Uc cost
集电极电压：
uce Ec uo Ec Uc cost
q 90 C（丙）类
思考：如何确定导通 角 q
ube Eb U b cos t Eb'
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 I c 0 Ec 输出功率P1：
iC g m ( Eb E b' U b
EC uce ) Uc
uce Ec U c cost
饱和区
ic Scr uce
考虑激励信号源和接上负载之后，ic与uce之间呈线性关系
1．高频功放的动特性
uce Ec U c cost
AB类
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 半导通角 qc=180° qc=90° 90° ＜qc＜180° qc＜90° 开关状态 理想效率 50% 78.5% 50%＜h＜78.5% h＞78.5% 90%~100% 负 载 电阻 推挽，回路 推挽 应 用 低频 低频，高频 低频
1 1 2 1 U c2 P I c1Uc I c1 RL 1 2 2 2 RL
集电极损耗功率Pc： Pc P 0 P 1 P 1 I c1 U c 1 1 集电极效率η： h P0 2 I c 0 Ec 2 因为： 见 P98
(180 ) 1
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1
A类
3.2
发射装置：
高频功率放大器的原理和特性
1、使用高频功率放大器的目的 无线电发射机中，放大高频信号, 高效输出大功率为目的 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
二、功放工作状态分类 根据直流工作点的位置不同，放大器的工作状态 可分为A类(甲类)、B类(乙类)、C类(丙类)等。
h 50%
h 78.5%
(90 ) 1.57 B类
1.57
C类
h可以更高
P 1 I c1 U c 1 1 h P0 2 I c 0 Ec 2
提高效率的途径：
一、提高电压利用系数 ，即提 高谐振回路电阻RL。 二、提高波形系数 ， 导通角θ越小， 越大，效率越高， 但输出效率降低
iC Q iC
0
uBE
0
t
A类(甲类)：工作点Q较高(ICQ大)，信号360°内，管子均导通。 通角：θ＝180 °
iC
iC
Q 0 u
BE
0
π
2π
t
B类(乙类)：工作点Q选在截止点，管子只有半周导通， 另外半周截止。 通角：θ ＝90 °
iC
iC
Q 0
θ
u BE
0
θ
π
t
C类(丙类)：工作点Q选在截止点外，信号导通角小于180°。 通角：θ <90 °
丙类
丁类
选频回路
选频回路
高频
高频
高频功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性
电路 功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
高频谐振功率放大器
分类：窄带功放———谐振回路为负载，丙类（C类），效率高
晶体管工作延伸到非线性区（重点介绍）
宽带功放———传输线变压器为负载，甲类（A类）
——可采用功率合成技术来增大输出功率
4、发射结在一个周期内只有部分时 间导通，ib、ic均为一系列高频脉冲；
5、谐振回路作负载可以滤除高频脉 冲电流ic中的谐波分量，同时实现阻 抗匹配。
1．电流、 电压波形 输入信号： 基极回路电压：
ic I co I c1 cost I cn cosnt
0 时：谐振阻抗R 最大 L
Kp P 1 Pd
用dB表示为
P K p 10lg 1 (dB) Pd
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。
理想化输出特性
S cr
理想化转移特性
ic ic
ic ic
Q
o eb VBZ o t
o
eb
o
t
小信号谐振放大器 波形图
t
t
谐振功率放大器 波形图
3.2.1
原理线路：
放大电路
输入回路 谐振电路
零、负值、较小正值 常采用自给偏压或零偏
特点：
1、NPN高频大功率晶体管，将直 流功率转变成交流功率；
2、Eb为基极偏置电压，可以 改变放大器的工作类型； 3、大信号激励：1—2V；
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。
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。
的实际特性曲线”，就可以用简单的数学解析式来表征 特性曲线，使工程计算变得简单。
折线化后， ①内部特性方程
g m (ube Eb ' ), 放大区 ic Scr uce , 饱和区 0，截止区
②外部特性方程
uce Ec U c cost
放大区
iC gm ( Eb Ub cos t Eb' )
兼顾输出功率和效率， 通常θ取值在65o~75o之间
激励功率（由基极电路的信号源提供）： 忽略实际存在的容性电流，激励功率为
1 Pd I b1U b 2
——转化为发射节和基区的损耗
1 1 2 1 U c2 输出功率P1： P I c1Uc I c1 RL 1 2 2 2 RL 高频功放的功率放大倍数为
iC gm
iC
临界线
u CE u BE
u BE ＝UB′ Ube=Eb’ 0
Eb’
UB′
u BE (a ) 转移特性
0 (b ) 输出特性
u CE
为什么采用折线法？
1、由于功率放大器工作在大信号状态下，如果考虑晶 体管的非线性特性，将使计算变得复杂。 2、采用折线近似分析法，利用折线段来”代替“晶体管
输出电压：
uo uc I c1RL cost Uc cost
集电极电压：
uce Ec uo Ec Uc cost
q 90 C（丙）类
思考：如何确定导通 角 q
ube Eb U b cos t Eb'
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 I c 0 Ec 输出功率P1：