第三章高频功率放大器..ppt

高频电子线路 高频电子线路 第三章 通信信号的发送 第三章 高频功率放大器 熟练掌握高频谐振功率放大器的工作原理、特性分析和高频特性 正确理解馈电电路和匹配网络在高频谐振功率放大器中的应用 正确理解丙类倍频器的工作原理，了解参量倍频器的工作原理 了解传输线变压器的工作原理 了解非谐振高频功率放大器的工作原理 3.1 非线性电子线路的基本概念 3.2 通信信号的功率放大 3.3 谐振高频功放的工作原理 二、谐振功率放大器的工作状态分析 三、谐振功率放大器的电路 串、并联阻抗转换公式 * * 一、非线性电子线路的作用 功率放大电路 振荡电路 波形和频率转换电路 二、非线性器件的基本特性 1、非线性元器件 v v 0 0 V I i i IQ2 IQ1 Q1 Q2 伏安特性曲线 VQ1 VQ2 直流电导 交流电导 直流电导 交流电导 Q1点 Q2点 2、非线性器件的频率变换作用 v 0 i v 0 t i 0 t 设伏安特性为： 3、非线性线路的基本分析方法 非线性电路不满足叠加原理 图解法 解析法 根据非线性元件的特性曲线和输入信号波形， 通过作图直接求出电路中的电流和电压波形 借助于非线性元件特性曲线的数学表达式列出 电路方程，从而解得电路中的电流和电压 一、高频功率放大器的作用 输出足够的功率 具有高效率的功率转换 减小非线形失真 二、低频功放与高频功放的比较 丙类、丁类 甲类、乙类、甲乙类 工作状态 谐振回路 非谐振负载 负载 窄 宽 相对频带 高频功放 低频功放 三、高频功率放大器的分类 谐振功放：采用“LC回路”作负载的窄带高频功放 非谐振功放：采用“传输线变压器”作负载的宽带高频功放 晶体管功放：体积小、重量轻 电子管功放：输出功率大、效率高 四、高频功率放大器的主要性能指标 输出功率 输出效率 输出中的谐波分量应尽量小，以免对其他频道产生干扰 一、谐振功率放大器的基本工作原理 1、原理电路 iB iC ub uCE 晶体管 基极回路 集电极回路 2、工作原理 晶体管转移特性 Uon uBE 0 ic 0 uBE ωt Ubm θ 0 ωt θ -θ icmax ic 设输入信号： 指一个信号周期内集电极 电流导通角2θ 的一半 UBB 3、谐振功放的准线性折线分析法 准线性放大：仅考虑集电极输出电流中的基极分量 在负载两端产生输出电压的放大作用 折线分析法：用几条直线段来代替晶体管的实际特性 曲线，然后用简单的数学解析式写出表达式 准线性折线分析法的条件： 忽略晶体管的高频参数 输入和输出回路具有理想滤波特性 晶体管的静态伏安特性可近似用折线表示 Uon uBE 0 ic 4、集电极余弦脉冲分解 A.余弦脉冲的表达式 0 ωt θ -θ icmax ic Im 脉冲高度 导通角 余弦电流的振幅 设输入信号： 当 时， 当 时， B.余弦脉冲的分解系数 余弦脉冲分解系数 C.高频功放的功率和效率 放大器的输出功率： 集电极电源供给功率： 放大器集电极效率： 波形系数 集电极电压利用系数 在 的条件下： ∴丙类工作状态的效率最高 甲类： ， ， ﹪； 乙类： ， ， ﹪ ； 丙类： ， ， ﹪ ； 例题1：谐振功率放大器如图所示，集电极电源电压Vcc=15V，输入信号电压vi=2cosωt，并联回路调谐在输入信号频率上，其谐振电阻Rp=360Ω，晶体管的转移特性如图所示。(1)画出VBB=-0.5V时集电极电流ic的脉冲波形，求出导通角θ；(2)写出集电极电流中基波分量和回路两端电压的表达式；(3)计算该放大器的输出功率Po、电源供给功率PDC和效率ηc。 iC iB ub 解： 0.5 uBE 0 ic UBB 1.5 50 100 -1 -2 0 uBE ωt 0 ωt θ icmax ic 1、谐振功率放大器的动态线 当UBB、UCC、Ubm和负载谐振电阻Rp确定后，在准线性 折线条件下，uBE和uCE变化时，谐振功放工作点变化的轨迹 iB iC ub uCE uBE uo 动态线方程式： ic uCE 0 uCE 0 ucm UCC Uon uBE 0 ic 0 ub ωt Ubm θ 0 ωt θ -θ icmax ic 虚拟电流法 1、确定Q点：令 时：