第三章高频功率放大器_高频电子线路课件.ppt

高频功率放大器用于发射机的末级，将已调信号放大到所需要的功率值，送到天线发射。输入输出频谱不变。 高频功率放大器与小信号放大器的区别 要求输出大的功率 对于要求输出功率很高的放大器 关键是提高效率。通常选择在丙类或丁类，甚至戊类工作状态。在这样的工作状态下，晶体管输出电流波形失真很大，因此必须采用具有一定滤波特性的选频网络作为负载，以得到接近正弦波的输出波形。这类高频功率放大器称为谐振功率放大器，多用于推动级和末级作功率放大。 缺点是谐波抑制度不可能做得很高。 对于谐波抑制度要求很高的放大器 通常选用甲类或甲乙类推挽工作状态，以使晶体管工作在线性放大区。 缺点是效率不高，且输出功率不可能太高。 若要求输出功率高，可以采用功率合成的办法来提高。 高频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，还要求输出中的谐波分量还应该尽量小，以免对其他频道产生干扰。 国际上对谐波幅射规定有两个标准； 对中波广播来说，在空间任一点的谐波场强与基波场强之比不得超过0.02％； 不论电台的功率有多大，在距电台1km处的谐波场强不得大于50μV/m。在一般情况下，如任一谐波的辐射功率不得超过25mW，即可以满足上述要求。 目前，广播与电视发射机的谐波辐射已降到-60dB以下。 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，且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?这就是下面我们要讨论的问题。 当集电极回路调谐于高频输入信号频率时，由于回路的选择性: 对集电极电流的基波分量来说，回路等效为纯电阻RA； 对各次谐波来说回路失谐，呈现很小的阻抗，回路两端可近似认为短路； 而直流分量只能通过回路电感支路，其直流电阻很小，也可近似认为短路。 因此，脉冲形状的集电极电流 I C 流经谐振回路时，只有基波电流才产生电压降，即回路两端只有基波电压。因而输出的高频电压信号的波形没有失真。回路两端的基波电压振幅 U0m 为: U0m = IC1m RP 式中，RP 为谐振回路的有载谐振电阻。 第三节 丙类(C类) 高频功率放大器的折线分析方法 因为高频功率放大器是工作在大信号非线性状态，晶体管的小信号等效电路的分析方法是不适用的。通常采用静态特性曲线经过理想化成为折线来进行近似分析，当然会存在一定的误差。但是，用它对高频功率放大器进行定性分析是一种较为简便的方法。 1 输入特性曲线的理想化 对于晶体管的输入特性来说，当集电极电压大于一定值后，集电极电压的改变对基极电流的影响是不大的，可以近似认为输入特性与集电极电压无关，可用一条输入特性曲线表示。若将该曲线直线部分延长，并与 U BE 轴交于UBZ 点，如图3-5(a)所示的虚线。这条用虚线表示的直线就是理想化的输入特性曲线。它与横坐标轴的交点处的电压UBZ 为理想化晶体管的导通电压或称截止电压。特性的数学表示式为 i B = 0 u BE ﹤ UBZ i B = g b（ u BE － UBZ） u BE ≧ UBZ 理想化晶体管的电流放大系数 被认为是常数，因而将输入特性的 乘以 就可得到理想化正向传输特性。正向传输特性的斜率为: 因为在大功率运用下，电流较大的特性曲影响较大，故在画理想化特性曲线时，应以高频功率放大器实际输入电流的最大值为准进行理想化。例 ，则应使理想化特性曲线近于实际 的那一条。这样近似后与实际情况比较，误差要小些。 二 集电极余弦电流脉冲的分解 在高频功率放大器所选用的晶体管、电源电压VCC、基极偏压VBB、谐振回路LC和输入信号振幅U bm 一定的条件下，采用理想化正向传输特性进行分析，可知集电极电流i C是一理想的余弦电流脉冲。而高频功率放大器的输出电压振幅是由电流脉冲中的基波振幅IC1m与谐振电阻 RP的乘积决定。要求出电流脉冲中的基波振幅，首先必须求出 i C的数学表示式，通过傅氏级数分解求出IC1m 。 (二)集电极输出电压 在高频工作时，由于晶体管极间电容的影响，晶体管的开关转换不可能在瞬间完成，所以波形不是方波。结果使晶体管的损耗功率增大，效率降低。 因此，D类高频功率放大器应选用开关速度快，且有一定功率容量的高频开关或者无电荷存储效应的VMOS场效应管。 (二)同相激励合成