功率放大器设计介绍1.ppt

32 工作状态 15dB到30dB，交调失真特性也不够好，在低射频输入时通带的起伏较大。 甲乙类功率放大器适用于电子干扰发射机、功率放大器、发射机、高功率行波管替代器和电视放大等。 (3)甲乙类工作状态 甲乙类功放的优点是输出功率功率较大，可以高达几千瓦，有较高的效率，尺寸紧凑，线性也比较好，失真小，工作温度较低，因而可靠性也高，用得比较广泛。但它的不足之处是动态范围有限，一般从 33 工作状态 丙类功放的优点是效率非常高，尺寸紧凑，输出功率高，可达几千瓦，工作温度比乙类还要低，可靠性较高，在要求失真不严的系统中得到广泛应用。它的最大缺点是动态范围非常窄，只能在0dB到6dB范围内变化，如果信号减小到额定电平以下，丙类功放将呈现急剧变化的趋势。此外，丙类功放不能用于调幅信号的放大。 丙类功率放大器适用于对流层散射通信系统、电子干扰机、行波管替代器、战术空军导航系统和雷达系统。 （3）丙类工作状态 如图7-16所示，功率放大器在信号周期内存在工作电流的时间不到半个周期，即导通角?小于180?。此时，功率放大器处于丙类工作状态。 34 匹配电路 成功地设计固态微波功率放大器的关键是设计阻抗匹配网络。 在任何一个微波功率放大器设计中，错误的阻抗匹配将使电路不稳定，同时会使电路效率降低和非线性失真加大。 在设计功率放大器匹配电路时，匹配电路应同时满足匹配、谐波衰减、带宽、小驻波、线性及实际尺寸等多项要求。 当有源器件一旦确定后，可以被选用的匹配电路是相当多的，企图把可能采用的匹配电路列成完整的设计表格几乎是不现实的。 设计单级功率放大器主要是设计输入匹配电路和输出匹配电路； 设计两级功率放大器除了要设计输入匹配电路和输出匹配电路外，还需要设计级间匹配电路。 35 输入匹配电路和输出匹配电路 （1）输入匹配电路 输入匹配电路和输出匹配电路主要是对一端是50?，另一端是实数部分较小的复数阻抗进行匹配。 当大功率管的输入阻抗是容性、低电阻值时，通常可以采用下述五种输入匹配电路 图7-17 输入匹配电路 （a）电路A；（b）电路B；（c）电路C；（d）电路D；（e）电路E。 当大功率管的等效输入阻抗呈感性，它的实部比较小时，可以采用并联电容的输入匹配电路，把等效输入阻抗中的电感分量谐振掉，这种输入匹配电路应该是低通匹配网络，能匹配较低的阻抗。通常，输入匹配电路的谐振电容可以用微带短截线实现。当放大器的工作频率及功率管选定后，谐振实阻抗值可能小于50?，也可能是很大的数值。当谐振实阻抗低于50?时，低通匹配电路很容易使它与50?阻抗匹配。 36 输入匹配电路和输出匹配电路 （1）输入匹配电路 如果采用微带匹配网络时，谐振实阻抗不能太高，原因是用低通网络结构把高阻抗降到50?时要用到串联高阻抗传输线。该传输线的特性阻抗至少高于谐振实阻抗，达一倍以上，这就使串联高阻抗传输线非常窄，加大了匹配网络的损耗，加大了工艺难度，有时甚至无法实现。在尺寸允许时，可以采用四分之一波长阻抗变换网络。 输出匹配电路确定后，功率放大器的输出功率及效率也基本确定了，但是它的增益平坦度并不一定满足技术指标的要求。这时，需要合理设计输入匹配电路以便使增益平坦度满足要求。 设计输入匹配电路时，还应考虑输入驻波比不能太大，在设计频带要求较宽时，这个问题显得特别突出，频带越宽设计难度越大。为了改善输入驻波比性能，可以采用铁氧体隔离器，也可以采用平衡放大器技术。 37 输入匹配电路和输出匹配电路 （2）输出匹配电路 输出匹配电路主要应具备损耗低，谐波抑制度高，改善驻波比，提高输出功率及改善非线性等功能。 ①谐波抑制。功率放大器的非线性特性使输出不仅包含基波信号，同时还存在各项谐波，谐波幅度大小与基波信号大小呈一定的比例关系。在大功率放大器中，由于基波功率比较大，因此谐波功率也比较大，特别是2次谐波和3次谐波，它们对系统的影响是不可忽略的。为了减小谐波功率输出，通常输出匹配电路采用低通结构或带通结构。在采用带通结构时，应消除寄生通带的影响。当要求谐波输出非常小，单靠上述匹配电路是不能满足对谐波的抑制，还需要加带阻滤波网络。 ②改善驻波比。功率放大器匹配电路设计不完善会使功率放大器输出驻波比较大，因此会加大带内增益起伏，产生寄生信号，严重时会产生自激振荡和烧毁功率管。因此，在设计输出匹配电路时必须使驻波比较小。 38 输入匹配电路和输出匹配电路 （2）输出匹配电路 ③低损耗。在大功率放大器中，由于输出功率较大，输出电路有一点损耗就会有较大功率损失，并且，在输出电路板上转成热耗，从而使电路的可靠性变差。例如，连续波输出功率为200W，输出匹配电路损耗为1dB，则耗散在输出匹配电路上的功率高达40W以上。输出功率越大，输出匹配电路上所耗散的功率越大。因此，在设计大功率放大器时，应