射频功放设计.ppt

工作状态 （1）甲类工作状态 如图7-12所示，功率放大器在信号 周期内始终存在工作电流，即导通 角为360?，此时，功率放大器处于 甲类工作状态。 甲类功率放大器的优点是线性好、失真小，较好的噪声系数，在1dB压缩点以下具有几乎不失真的脉冲响应，在不同输出电平时的通带起伏小和在不同输出电平时的相位和增益不变。它的缺点是效率不高、较大的热损耗和尺寸大。 甲类功率放大器适用于行波管替代器，扫频仪、综合器、信号放大级、电视信号放大器、短脉冲放大器和干扰发射机等。 * 第三十页，共六十五页，2022年，8月28日 工作状态 （2）乙类工作状态 功率放大器在信号周期内只有半个周期存在工作电流，即导通角?为180?，乙类功率放大器在静态时，BJT几乎没有静态电流，即管耗接近零。为了减小失真，通常采用互补对称电路，它的效率在70%以上，每个功率管的最大功耗是电路最大输出功率的20%，通常用此关系作为乙类互补对称功率放大器选择功率管的依据。上述关系是在理想情况下计算得到的，因此在实际电路中被选管子的功耗应大于20%。 由于乙类互补对称功率放大器工作在零偏置状态。而BJT导通要求一定的基极电流iB，因此，当输入信号低于某一值时，管子不通导，即在信号周期内出现一段不工作区，使信号失真，这种现象称为交越失真，如图7-14所示。 为了减小和克服交越失真，通常使晶体管具有较小的正偏置，使集电极静态电流是最大设计值的1%~10%。此时，功率放大器处于甲乙类工作状态，如图7-15所示，导通角?略大于180?。 图7-14 乙类功放的交越失真 * 第三十一页，共六十五页，2022年，8月28日 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 * 第三十二页，共六十五页，2022年，8月28日 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。 * 第三十三页，共六十五页，2022年，8月28日 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。 * 第三十四页，共六十五页，2022年，8月28日 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。 * 第三十五页，共六十五页，2022年，8月28日 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