第3章高频功率放大器1,2.ppt
第一节 概述第二节 谐振式高频功率放大器的工作原理第三节 谐振功率放大器的折线分析法第四节 谐振功率放大电路第五节 丁类（D类）和戊类（E类）高频功率放大器第六节 宽频带高频功率放大器,第三章 高频功率放大器,主要内容,第一节 概 述,一、高频功率放大器的功能 1.功能：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 功率的高频能量输出。2.功能的表示方法：输出电压与输入电压的频谱相同。二、高频功率放大器的分类,三、主要技术指标 1、输出功率:放大器的负载得到的功率。2、效率:高频输出功率与直流电源提供功率的比值。即能量转换的效率。3、功率增益:高频输出功率和信号输入功率的比值.5、谐波抑制度:是对非线性高频功率放大器而提出的，也就是谐波分量相对于 基波分量越小越好。,2.按放大器的工作类型分：甲、乙、丙、丁、戊类放大。,宽带功率放大器（甲类或乙类推挽）-非谐振,1.按工作频率分：窄带功率放大器（丙类）-谐振功率放大器,四、高频功率放大器的任务及应用,1.任务：输出足够大的功率、高效率的功率转换、减小非线性失真。2.应用：发送设备中的缓冲级、中间放大级、推动级和输出级。,3.与高频小信号调谐放大器的异同点 相同点：工作在高频段、调谐回路作负载 不同点：（1）输入信号大小不同（2）分析方法不同（3）任务不同（4）工作状态不同,4.与低频放大器的异同点相同点：输出功率大、效率高不同点：（1）频带宽度不同 低功放：工作频率20Hz20kHz，相对频带宽。高功放：工作频率几百kHz几百MHz，相对频带窄。（2）负载不同,5、高频功率放大器的特点,高功放功率大、效率高、相对频带很窄，所以负载为调谐回路，采用折线分析，工作在丙类工作状态。,二、高频功率放大器的工作原理（一）放大器工作状态的分类,1.通角的概念：在信号的整个周期中，电流导通角度的一半称通角2.分类,甲类 180,乙类 90,丙类 90,uBE,uBE,uBE,iC,iC,iC,可见，甲类工作状态整个周期导通，即iC永远不为0，所以甲类管功耗大、效率低；乙类工作状态ic仅在半个周期导通，且iC正好是Uce负半周，管耗小、效率高（小于等于78%）；丙类工作状态90，iC仅在uce较小的期间半个周期导通，故比乙类效率高，可达80%以上。所以，高功放一般工作在丙类，且负载要用调谐回路，滤出谐波，保证完整基波。,（二）高频功率放大器（丙类放大器）的分析方法 折线分析法,丙类放大器在负载上的输出功率，不是由本身，而是由其基波分量所引起，要精确分析较困难。只能用近似估算的方法。,所谓折线法，是指用几条直线段来代替晶体管的实际特性曲线，然后用简单的数学解析式写出电压、电流关系的方法。其中，Uj为 晶体管截止电压。要放大器工作在丙类，要求晶体管发射结为小于Uj的正偏置或负偏置。,一、基本电路形式,第二节 谐振高频功率放大器的工作原理,无论中间级还是输出级电路都可以等效为：输入回路、非线性器件和带通滤波器成。,二、基本特点,特点：为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，流过晶体管的电流为失真的脉冲波形；,谐振于输入信号的频率,谐振功率放大器原理图,负载为谐振回路 取出基波分量，获得正弦电压波形，阻抗匹配。,谐振功率放大器原理图,三、高频放大器原理图,三极管V在工作时应处于丙类工作状态，只有小部分时间导通。LC谐振回路起到滤波和匹配作用。基极电源VBB应小于死区电压以保证晶体管工作于丙类状态，一般VBB略小于0。集电极电压VCC是功率放大器的能量来源。,各元件作用,1.晶体管：能量转换作用。2.输出调谐回路作用：传输基波功率、滤除各次谐波、阻抗匹配3.电源 UCC功放能源 UBB基极电源，决定功放工作状态4.Cb、CC高频短路电容,四、高功放工作原理,晶体管截止电压Uj（硅管0.50.7v，锗管0.20.3v）当UBB Uj时，放大器无外加激励时，晶体管截止。即当UBB为负值或为小于Uj的正电压，放大器工作在丙类。,设ubUbm cost uBEUBBUbm cost当uBE Uj时，晶体管才导通，才有电流通过。电流iC为周期性的余弦脉冲，用傅里叶级数展开得 iCIC0IC1m costIC2m cos2t ICnm cosnt当输出回路的选频网络谐振于基波频率时，iC只有基波电流才产生压降，因此输出电压uCE近似为余弦波形，且与输入电压ub同频、反相。谐振电阻RP0LQ L=QL/0C UCmIC1m RP uce:,高频功率放大器电压电流波形,工作原理：高功放输入完整正弦波，由于放大器工作在丙类状态，产生的iC为周期性余弦脉冲波，但负载为调谐回路，谐振于基波频率，可选出iC的基波。故在负载两端得到的电压仍为与输入信号同频的完整正弦波。,五、主要计算指标,1.输出功率P0 P0IC1m UCm/2其中 IC1m为iC中基波振幅 UCm为负载两端电压振幅,CP0/PD其中PD为集电极直流电源提供的直流功率（利用基极激励控制，使其转换为交流功率）PDUCC IC0 PC为集电极耗散功率 PCPDP0,2.效率C,3.谐波辐射,功率放大器不论工作在哪一状态，不论输出功率多大，在距离发射机1km处的谐波辐射功率不得大于25mW。,4.功率增益GP,GPP0/Pi（0.5 UCm IC1m）/（0.5Ubm Ib1m）（Ucm Ic1m）/（Ubm Ib1m）Pb为基极激励功率（最后变为发射结、基区的热损耗）,小结,高频功率放大器的特点通角的概念、丙类状态偏置的选择高频功率放大器工作原理（图、元件作用、原理）输出功率、效率的计算,
