高频第4章浅析.ppt

第4章 谐振功率放大器 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分 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。但由于二者的工作频率和相对频带宽度相差很大，就决定了它们之间有着根本的差异：低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽。例，自20至20000Hz，高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。例如，调幅广播电台（535～1605kHz的频段范围）的频带宽度为10kHz，如中心频率取为1000kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小 。 第4章 谐振功率放大器 高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率响应很宽的传输线作负载。这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐 综上所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大，效率高；它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络与工作状态也不同。 第4章 谐振功率放大器 放大器可以按照电流通角的不同，分为甲、乙、丙三类工作状态。 丙类放大器电流的通角θc＜90°。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。 高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然接近于正弦波形，失真很小。 除了以上几种按电流通角来分类的工作状态外，近年来。又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。 第4章 谐振功率放大器 丁类放大器的效率比丙类放大器的还高，理论上可达100％，但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗（集电极耗散功率或阳极耗散功率）的限制。如果在电路上加以改进，使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小，则工作频率可以提高。这就是所谓戊类放大器。这两类放大器是晶体管高频功率放大器的新发展，尤其是戊类放大器，是1975年才出现的新型放大器，值得重视。 高频功率放大器通常工作于丙类，属于非线性电路，其分析方法一般采用解析近似分析法，即将电子器件的特性曲线用某些近似解析式来表示，然后对放大器的工作状态进行分析计算。最常用的解析近似分析法是用折线段来表示电子器件的特性曲线，称为折线法。 第4章 谐振功率放大器 如前所述，高频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，这是研究这种放大器时 应抓住的主要矛盾。工作状态的选择就是由这主要矛盾决定的。可以这样说，在给定电子器件之后，为了获得高的输出功率与效率，应采用丙类工作状态。而允许采用丙类工作的先决条件，则是工作频率高、频带窄、允许采用调谐回路做负载。那么，为什么在丙类工作时，能获得高的输出功率和效率呢？这就是下节所要讨论的问题。 4.1 谐振功率放大器的工作原理 2.1.1 谐振功率放大器的输出功率与效率的关系 1. 晶体管工作区域的划分与频率的关系 由于晶体管的工作情况与频率有极密切的关系，通常可以把它的工作频率范围划分成如下三个区域： 低频区 中频区 高频区 2.1.1 谐振功率放大器的输出功率与效率的关系 晶体管在低频区工作时，可以不考虑它的等效电路中的电抗分量与载流子渡越时间等影响。此时能用分析电子管高频功率放大器相类似的方法来分析计算晶体管电路，内容比较成熟。中频区的分析计算要考虑晶体管各个结电容的作用。高频区则需进一步考虑电极引线电感的作用，因此，中频区和高频区的严格分析与计算是相当困难的。因此，我们将从低频区来说明晶体管高频功率放大器的工作原理。 2.1.1 谐振功率放大器的输出功率与效率的关系 2. 获得高效率所需的条件 它的工作原理仍然是利用输入到基极（或栅极）的信号，来控制集电极（或阳极）的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号的功率输出。这种转换当然不可能是百分之百的，因为直流电源所供给的功率除了转变为交流输出功率的那一部分外，还有一部分功率以热能的形式消耗在集电极（或阳极）上，成为