第3章高频功率放大器fp 高频电子线路 课件.ppt

第三章 高频功率放大器 第三章 高频功率放大器 主要内容 概述 丙类（C类）高频功率放大器原理 丙类（C类）高频功率放大器折线分析法 丙类（C类）高频功率放大电路 宽频带高频功率放大器 第一节 概述 高频功率放大的必要性 远距离无线传输，弥补信号衰落，提高信号抗噪声干扰能力 一些其他需要，如高频加热装置、微波功率源等需要 高频功率放大电路最主要的技术指标：（与低频功率放大电路一样） 输出功率、效率和非线性失真。 高频功率放大器的特点：放大信号频率高，输出功率高、效率高。 高频功率放大器的功能：用小功率的高频信号去控制高频功率放大器，将直流电源供给的能量转换为大功率的高频能量输出，并保证输出与输入的频谱相同。 从节省能量的角度考虑, 效率更加重要。 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（导通角?c）小于输入信号半个周期的工作状态。 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, 也称为谐振高频功率放大电路。 使用高频功率放大器的目的 放大高频信号使发射机末级获得足够大的发射功率 高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题 高效率输出 高功率输出 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 高频功率放大器与小信号谐振放大器的对比 高频功率放大器与非谐振功率放大器的对比 甲、乙、丙三种状态下的转移特性 高频功率放大器的分类 宽带和窄带 宽带高频功放采用具有宽带特性的传输线变压器作为负载，不需要调谐，适于频率相对变化范围大的通信系统，选用甲类和乙类推挽放大； 窄带高频功放多选用丙类或丁类，甚至戊类放大，以提高效率。相对带宽在1%左右，甚至更小。 中波调幅： 载波：535~1602kHz， 信息带宽：9kHz 相对带宽：0.6%~1.7% 高频功率放大器的主要技术指标 1.输出功率： 放大器的负载得到的功率 2.效率： 高频输出功率与直流电源提供功率的比值。即能量转换的效率 3.功率增益： 高频输出功率和信号输入功率的比值 4.谐波抑制度： 是对非线性高频功率放大器而提出的，谐波分量相对于基波分量越小越好 二、基本特点 为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，流过晶体管的电流为失真的脉冲波形； 负载为谐振回路 取出基波分量，获得正弦电压波形。 阻抗匹配。 三、工作原理 发射结处于负偏压状态 无输入时，晶体管截止，ic=0 输入时， ib为脉冲形状，可用傅立叶级数展开 同理 负载回路谐振频率为ω 第三节 丙类(C类)高频功放折线分析法 工作在大信号和非线性工作状态——小信号分析方法不适用 将晶体管特性曲线理想化成为折线进行分析——称为折线分析法 有一定误差，但较为简便。 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。 对高频功率放大器进行分析计算，关键在于求出电流的直流分量Ic0和基频分量Icm1 3.1 晶体管特性曲线的理想化 一、正向传输特性曲线理想化 由理想化输入特性 可得理想化的正向传输特性 二、输出特性曲线理想化 输出特性曲线理想化：饱和区、放大区 饱和区：近似认为ic只受uce的控制，而与ube无关。理想的饱和临界线为一条通过原点的斜线。 斜率： 放大区：近似认为ic与uce 无关。各条曲线为平行于 uce的水平线。对于等差的 Δib间隔应该是相等的。 表征临界线的方程： 3.2 集电极余弦电流脉冲的分解 一、余弦电流脉冲的表示式 3.3 功率与效率 功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号功率输出去。有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率。 P= ——直流电源供给的直流功率； Po ——交流输出信号功率； Pc ——集电极耗散功率；P= = Po + Pc 故放大器效率： 3.4丙类高频功率放大器的动态特性 一、动态特性 在晶体管、电源电压Vcc和Vbb、输入信号振幅Ubm和输出信号振幅Ucm(或Rp)一定的条件下，ic=f(ube,uce)的关系称为放大器的动态特性。 动态特性曲线是在晶体管的特性曲线上画出的高频功率放大器瞬时工作点的轨迹。小信号电压放大器是纯电阻负载，晶体管仅仅在放大区工作，因此可近似等效为一个线性元件。小信号电压放大器瞬时工作点的轨迹就是负载线，是一条直线。高频功率放大器是非线性工作，各个区域的特性曲线方程不同，因此各个区域工作点的移动规律也不同，所以称其为动态特性曲线，以示与负载线的区别。 截距法作动态特性的步骤： 在输出特性的uce 轴上取截距U0=Vcc-Ucmcos?c 得动态特性的B点。 通过B点作斜率为 gd= -gcUbm/Ucm 的直线交 ub