第三章高频谐振放大器辨析.ppt

* 对于L-I网络： L型匹配网络按负载电阻与网络电抗的串联或并联关系，可以分为L-I网络和L-II网络。 对于L-II网络： L-I网络适合于负载电阻大于最佳负载电阻的情况； L-II网络适合于负载电阻小于最佳负载电阻的情况。 * 解：负载电阻小于最佳负载电阻，应选用L-II网络。另外，串联支路用电感，并联支路用电容，有利于滤除高频分量。 * 下图是一超短波输出放大器的实际电路，它工作于固定频率。图中L1、C1、C2构成一Π型匹配网络，L2是为了抵消天线输入阻抗中的容抗而设置的。改变C1和C2就可以实现调谐和阻抗匹配的目的。 ★在介绍耦合回路之前，先简单介绍一下高频变压器和传输线变压器的工作原理。 高频变压器耦合存在的问题 原理电路 全频等效电路 高频等效电路 低频等效电路 频响曲线 工作频率越低，电感L对等效负载的旁路作用越大，低频响应差。 当工作频率升高，电感LS与电容C发生串联谐振，输出电压急剧增加，当频率高于串联谐振频率，输出急剧下降。 增加初级线圈匝数，可以改善低频响应，但高频响应变差。 传输线变压器的工作原理 将两根等长的导线紧靠在一起绕在磁环上即可构成传输线变压器。 结构示意图 高频等效电路 低频等效电路 传输线变压器等效电路 传输高频信号时，分布电容与电感进行电磁能的转换，将能量传递到负载上。 传输低频信号时，分布电容和电感的储能作用差，靠互感耦合将能量传递到负载上。 随着工作频率的不同，采用不同的能量传递方式，实现宽频带传输。 传输线变压器的应用 (a) 高频反相器; (b) 不平衡—平衡变换器; (c) 1∶4 阻抗变换器; (d) 3 分贝耦合器 * 2 耦合回路 上图所示是一短波输出放大器的实际电路。它采用互感耦合回路作输出电路，多波段工作。改变互感M可以完成阻抗匹配功能。图中只画出一个波段。由于功放管要求的匹配电阻较小，一次侧除了采用抽头回路外，还采用了1：4的传输线变压器。为了便于晶体管散热，集电极直接接地。 * 3.5.4 高频功放的实际线路举例 　　采用不同的馈电电路和匹配网络，可以构成高频功放的各种实用电路。 　　图3-32(a)是工作频率为50 MHz的晶体管谐振功率放大电路，它向50 Ω外接负载提供25 W功率，功率增益达7 dB。这个放大电路基极采用零偏，集电极采用串馈，并由L2、L3、C3、 C4组成Π型网络。 　　图3-32(b) 是工作频率为175 MHz的VMOS场效应管谐振功放电路，可向50 Ω负载提供10 W功率，效率大于60％，栅极采用了C1、 C2、 C3、 L1组成的T型网络，漏极采用L2、L3、 C5、C7、 C8组成的Π型网络; 栅极采用并馈，漏极采用串馈。　 * 图 3-32 高频功放实际线路 (a) 50 MHz谐振功放电路; (b) 175 MHz谐振功放电路 * 3.7 高效功放、功率合成与射频模块放大器 D类高频功率放大器 1. 电流开关型 2. 电压开关型 功率合成器 射频模块放大器 功率放大器分类 按晶体管导通情况分类 A类： ?=180o B类： ?=90o C类： ?90o 按晶体管等效电路分类 A、B、C类：输入为正弦波，晶体管被等效为一个受控电流源 D、E类：输入为矩形波，晶体管被等效为受输入信号控制的开关，其导通角?近似为90o（高效） 按线性非线性分类 A、B类：线性放大器 C、D、E类：非线性放大器 C类放大器 取合适的负载，令电压利用系数?约等于1 当?=180o时，为A类放大器，效率为50% 为了兼顾输出功率和放大效率，一般取?约为60o-70o 高效率放大器 A类、B类、C类是以减小导通角的方式来提高效率 也可通过减小管耗的方式提高效率 如果能够做到让icvce始终为零，则效率可达到100%，这就是D类和E类高效放大器，此时，放大器被等效为受输入矩形波控制的开关 开关导通时有电流流过，管子处于饱和导通状态，导通电阻很小，从而管子上的压降很小 开关断开时，电流截止，管子压降很大 * 3.7.1 D类高频功率放大器 1. 电流开关型D类放大器 * 2. 电压开关型D类放大器 * 3.7.3 功率合成器 所谓功率合成器，就是采用多个高频晶体管，使它们产生的高频功率在一个公共负载上相加。 功率分配 功率合成 由传输线变压器构成的3 dB耦合器实现 * 功率合成器 功率分配与合成器 * 3.7.4 射频模块放大器 目前，国内外的制造厂商制造了大量有完善封装的射频模块放大器。射频模块放大器的出现大大简化了射频系统的设计。 射频模块放大器体积小，可靠性高，外接元件少，输出功率一般在几瓦至十几瓦之间。如日本三菱公司的M57704系列、 美国Motorola公司的MHW系列便是其中的代表产品。