任务3高频功率放大器.DOC

任务2-3　高频功率放大器 2-3-1资讯准备 任务描述 1．了解高频放大器的功能、主要性能指标； 2．理解； 3．理解理解 1．高频功率放大器的功能是什么？有哪些类型，主要应用于什么地方？ 阅读资料 上网： 查阅图书 询问相关工作人员 2．丙类谐振高频功率放大器基本电路的结构如何，怎样工作？ 3．丙类谐振高频功率放大器有哪些性能指标，如何计算？ 4．丙类谐振高频功率放大器的主要特性有哪些？ 5．当工作条件（基极偏置电压、集电极电压、激励电压、负载）变化时，放大器的工作状态将怎样变化？ 6．除了发射机末级功率放大以外，丙类谐振高频功率放大器还有哪些用途，怎样实现？ 7．丙类高频功率放大器馈电电路和匹配网络如何？ 8．丙类谐振高频功率放大器的电路调谐及测试技术如何？ 9．集成宽带高频功率放大器的工作原理及应用如何？ 导学材料 一、概述 高频功率放大器又称为射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier)。广泛用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。 1．功能 高频功率放大器的主要作用是用小功率的高频输入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高频能量输出。η、功率增益AP。 若放大器输入信号功率为Pi、直流电源供给的功率为PV、放大器本身消耗的功率（又叫管耗）为PT，则 输出功率 (2-3-1) 效率 (2-3-2) 功率增益 (2-3-3) 高频谐振功放与低频功放、小信号谐振放大器都有着某些相似之处，但也有一些不同于它们的特点，表2-3-2列出了它们之间的主要区别。300kHz~300MHz 300kHz~300MHz 20Hz～20kHz P0、AP、η A、AP、fbw、Kr、dn P0i、AP、η 值得注意的是，虽然低频功放工作频率低，但相对频带很宽，因此不能采用谐振网络作为负载，而只能采用电阻、变压器等非谐振负载。为提高效率同时又要避免失真，功放管常工作在乙类或甲乙类状态。高频功放虽然工作频率高，但相对频带却很窄(如调幅广播电台的相对频带为10-2～10-3数量级)，因此一般采用谐振网络作为负载，且常工作于丙类（甚至丁类）状态。 另外，虽然高频谐振功率放大器和高频小信号谐振放大器的负载都是LC谐振回路，但是由于它们放大信号的大小不同，所以存在着较大的差别。小信号谐振放大器用于不失真地放大微弱高频信号，谐振负载的作用是抑制干扰信号。而高频谐振功率放大器常工作在丙类(或丁类)状态，谐振负载的作用是从失真的集电极电流脉冲中选出基波、滤除谐波，从而得到不失真的输出电压。而且正是由于其功放管工作在丙类状态，分析电路时一般采用图解法。丙类谐振功率放大器是指功放管工作于丙类状态的高频功率放大器，主要用于发射机中，电路形式有中间级和输出级，中间级的基本电路如图2-3-1所示。 图中，L、C为放大器的并联谐振回路（r为电感L的损耗电阻），工作频率一般调谐在输入信号角频率上；为集电极直流电源电压，作用是为功率放大器提供直流能量；为基极电源电压，作用是确定合理的静态工作点，保证功放管工作在丙类状态。 为了使功放管工作在丙类状态，应使小于管子的导通电压，即，常取，即为负电源或不加基极电源。显然，静态时功放管处于截止状态。 图2-3-1　丙类谐振功率放大器 若功放管基极输入信号为余弦电压，即，则加在三极管发射结两端的电压 (2-3-4) 若忽略对基极的反作用，则由管子的转移特性可以得到它的集电极电流，如图2-3-2所示。 图2-3-2　丙类谐振功率放大器的转移特性曲线 由于功放管工作在丙类状态，故管子只在小半个周期内导通，而在大半个周期内截止，即导通角或。称为半导通角，简称导电角或通角，显然为余弦脉冲波形。由于时，刚好为零，或等于，故，则 (2-3-5) 根据傅立叶级数的理论，周期性的集电极余弦电流脉冲可分解为 (2-3-6) 式中，为直流电流分量； 为基波分量：； 为二次谐波分量：； 为n次谐波分量：。 其中，各交流电流分量振幅大小分别为 ； 。 式中，是波形的脉冲幅度；为余弦脉冲的分解系数，大小可根据余弦脉冲分解系数查表求出。 由于输出谐振回路谐振于，则它对的基波分量呈现很大阻抗(中已考虑了负载的影响)，而对直流和各次谐波电流呈现的阻抗很小，可近似看成短路。因此，的各种成分中，只有基波分量才能在谐振回路两端产生压降，其值为 (2-3-7) 式中，为输出谐振回路两端（基波