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谐振功率放大器
高频电子线路内容二、 谐振功率放大器主要内容: 1 主要用途及与其他放大器的比较 丙类谐振功率放大器 2 谐振功率放大器的工作原理 丁类和戊类谐振功率放大器 倍频器 近似分析办法 欠压,临界和过压状态 欠压 临界和过压状态 3 谐振功率放大器的性能特点 四个电压量对性能影 响的定性讨论 负载特性 调制特性 放大特性直流馈电电路4 谐振功率放大器电路滤波匹配电路谐振功率放大器电路高频功率管及其大信号输入和输出阻抗 5 高频功率放大器 高频功率放大器设计举例高频谐振功放应用在什么地方？发射机中的高频放大器高频功放用于发射机末级（大信号非线性电路）为什么要使用高频功放？ 为什么要使用高频功放？使用高频功率放大器的目的放大高频大信号使发射机末级获得足够大的 发射功率。 发射功率。高频功率信号放大器使用中需要解决的两个 问题？ 问题？ 高效率输出 高功率输出高频谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负 相同之处 载均为谐振回路。不同之处：激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同； 不同之处 晶体管动态范围不同。icicQoebot图 小信号谐振放大器波形图ticicmaxEb 0 Eb ' ubemax ubeic icmax?θ 0 θωt?θθ0ωtUb图2谐振功率放大器波形图谐振功率放大器与非谐振功率放大器的异同：首先，都是功放，都要求输出功率大和效率高 功率大和效率高。 功率大和效率高 都要把电源供给的直流能量转化为交流能量。效率越高，表 明转换的交流能量越多。 谐振功率放大器： 谐振功率放大器：它的负载必须是谐振回路，通常用来放大窄 带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1%或更小)，其工 作状态通常选为丙类工作状态(θc＜90°)。 非谐振放大器：它的负载为无调谐负载，可分为低频非谐振功 低频非谐振功 率放大器和宽带高频功率放大器 宽带高频功率放大器。 率放大器 宽带高频功率放大器高功放的工作原理工作原理 图3-12是一个采用晶体管的高频功率放大器的原 理线路。除电源和偏置电路外，它是由晶体管、谐振回 ic 路和输入回路三部分组成。－ ＋ ib u (ω) ub V ＋ ube － uce － uc C ＋ L REbEc图 3 ─ 12 晶体管高频功率放大器的原理线路1．电流、 电压波形 ．电流、 电压波形? 设输入信号为ub = U b cos ωtube = Eb + U b cos ωtic － ＋ ib u (ω) ub V ＋ ube － uce － uc C ＋ L RicicmaxEb 0Eb 'ic ic maxube max ube?θ0θωtEbEc?θθ0ωtUb集电极电流这样的周期性脉冲可以分解成直流、 基波(信号频率分量)和各次谐波分量，即ic = I co + I c1 cos ωt + ? ? ?I cn cos nωt + ? ? ?I co = ic max I c1 sin θ ? θ cos θ = ic max a0 (θ ) π (1 ? cos θ ) θ ? sin θ cos θ = ic max = ic max a1 (θ ) π (1 ? cos θ )ic i c max? θ0? ? ?I cn = ic max 2 sin nθ cos θ ? 2n sin θ cos nθ nπ (n ? 1)(1 ? cos θ cos θ )2θωt= ic max a n (θ )(n & 1)IC01 +θ c = ∫?θc iCdωt = iC maxα 0 (θ c ) 2π 1 +θ c = ∫ iC cos nωω ωt = iC maxα n (θ c ) d ?θ c πic max o 2θc图 尖顶余弦脉冲ωtI cmn其中：尖顶余弦脉冲的分解系数 其中：sin θ c ? θ c cos θ c α 0 (θ c ) = π (1 ? cos θ c )α1 (θ c ) =θ c ? cos θ c sin θ c π (1 ? cos θ c )α n (θ c ) =2 sin nθ c cos θ c ? n cos nθ c sin θ c ? n(n 2 ? 1)(1 ? cos θ c ) π由图可以看出，放大器的负载为并联谐振回路，回路输出的电 压为 u = u = I R cos ωt = U cos ω to c c1 L c按图规定的电压方向，集电极电压为uce = Ec ? uc = Ec ?Uc cosωticib++_ucLu(ω)ubube??uceRC+EbEcu0 = uc = I c1Rl cos ωt = U c cos ωt uce = Ec ? u0 = Ec ? U c cos ωt2． 高频功放的能量关系 ． 在集电极电路中, 谐振回路得到的高频功率(高频 一周的平均功率)即输出功率P1为 2 1 1 2 1 Uc (3 ─ 22)? P = I U = I c1 R =12c1c2L2 RL集电极电源供给的直流输入功率P0为 (3─ 23) ?? 直流输入功率与集电极输出高频功率之差就是集电极 损耗功率Pc, 即 P0 = I c 0 EcPc = P0 ? P 1(3─ 24)P 1 I c1 U c 1 η= 1 = = γξ P0 2 I c 0 Ec 2Pc变为耗散在晶体管集电结中的热能。 定义集电极 效率η为 Pc(3 ─ 25)P= 11 η ?1(3 ─ 26)设其基波电流振幅为I b1, 且与ub同相(忽略实际存在 的容性电流), 则激励功率为1 Pd = I b1U b 2(3 ─ 27)高频功放的功率放大倍数为P Kp = 1 Pd(3 ─ 28) ? (3 ─ 29)用dB表示为K p = 10 LgP 1 ( dB ) Pd下面分析基波分量Icm1、集电极效率ηc和输出功率P1随通角 集电极效率 θc变化的情况，从而选择合适的工作状态。 变化的情况，从而选择合适的工作状态。sin θ c ? θ c cos θ c α 0 (θ c ) = π(1 ? cos θ c )α1 θ c ? cos θ c sin θ c αn α0 α1 (θ c ) = π(1 ? cos θ c ) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1.0 α2 2.0α1 α0 α1 α02 sin nθ c cos θ c ? n cos nθ c sin θ c α n (θ c ) = ? π n(n 2 ? 1)(1 ? cos θ c )最大。 当θc≈120°时，Icm1/iCmax最大。在 ° iCmax与负载阻抗 p为某定值的情 与负载阻抗R 况下，输出功率将达到最大值。 况下，输出功率将达到最大值。 但此时放大器处于甲乙类状态， 但此时放大器处于甲乙类状态， 效率太低。 效率太低。α3 140° 100° 20° 40° 60°80° 120° 160°180° θc尖顶脉冲的分解系数集电极效率 下面分析基波分量Icm1、集电极效率ηc和输出功率P1 变化的情况，从而选择合适的工作状态。 随通角θc变化的情况，从而选择合适的工作状态。P 1 u c I c1 1 α1 (θ c ) 1 = ξ = ξγ ηc = 1 = P0 2 Ec I c0 2 α n (θ c ) 2α αn α1 0 α1p1γ=α1 (θ c ) θ c ? cos θ c sin θ c = α 0 (θ c ) sin θ c ? θ c cos θ c0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1.0 α2 2.0α0 α1 α0由曲线可知：极端情况θ 时 由曲线可知：极端情况θc=0时，α (θ ) γ = 1 c =2 α 0 (θ c )I cm1 = iC maxα1 (0) = 0如果此时ξ=1，ηc可达 ， 可达100%。 。 为了兼顾功率与效率， 为了兼顾功率与效率，最佳通角取 70°左右。 °左右。α3 140° 100° 20° 40° 60°80° 120° 160°180° θc图6-9 尖顶脉冲的分解系数1. 高频功放的动态特性下面通过折线近似分析法定性分析其动态特性， 下面通过折线近似分析法定性分析其动态特性， 动特性是 指当加上激励信号及接上负载阻抗时, 晶体管集电极电流ic与电 极电压(Ube或Uce)的关系曲线, 它 在ic～Uce或ic～Ube坐标系 统中是一条曲线。 icAU CE = E C ? U cm cos ω tiC = g cU bm (cos ωt ? cos θ c )?gdcos θ c = EB + E ' B U bmBUo Ucmin Ucm1ECc Uce?QiC = ? g c ? ?? U bm ? ?[U CE ? (EC ? U cm cos θ c )] ? ? U cm ?U cm = I cm1 RL= g d (U CE ? U 0 )U bm gd = ? U cmU 0 = EC ? U cm cos θ cθc
2． 高频功放的工作状态 ． 高频谐振功率放大器根据集电极电流是否进入饱和 区可以分为欠压、 临界和过压三种状态① 欠压状态 B点以右的区域。在欠压区 至临界点的范围内，根据Uc=RpIc1 ，放大 交流输出电压在欠压区内必随负载电 器的交流输出电压 交流输出电压 阻RP的增大而增大，其输出功率、效率的 变化也将如此。ic ic B 1 2 3 D EC QUcmA 1Ub=UbemaxIm2 C 3 ωt 0 180°半 通 导 角Rp 负 增 载 大② 临界状态 负载线和Ubemax正好相交于 临界线的拐点。放大器工作在临界状态时， 输出功率大，管子损耗小， 输出功率大，管子损耗小，放大器的效率 也就较大。 也就较大 ③ 过压状态 放大器的负载较大，在过压 区，随着负载Rp的加大，Ic1要下降，因此 放大器的输出功率和效率也要减小。1.欠 状 压 态＜ 90° Ucemin Uc 2.临 状 界 态Uc3.过 状 压 态电压、 图 电压、电流随负载变化波形3.2.3 高频功放的外部特性 高频功放是工作于非线性状态的放大器, 同时也可 以看成是一高频功率发生器(在外部激励下的发生器)。1．高频功放的负载特性负载特性是指只改变负载电阻RL, 高频功放电流、 电压、 功率及效率η变化的特性。2．高频功放的振幅特性? ．高频功放的振幅特性高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅Ub 时, 放大器电流、 电压、 功率及效率的变化特性。 3、调制特性1. 高频功放的负载特性不变时， 的关系。 当 EC 、 EB 、 Ubm 不变时 ，动态特性曲线与负载 RL 的关系。临界区iC?gCiCiCmaxiCgcr欠压区vbemax UbemaxEB?θC?? EB’UbeUBE?θCθCθC过 压 区? ? ?? ? gdUcesECUce?QUbmUbemaxUceminUcemin1. 高频功放的负载特性临界区 欠压区ubemaxI cm1 I c0iC过 压 区 临 界 过压ucm0欠压RLuce1 P = Uc Ic1 1 20P 1 P 0 P = ECIc0 0ηc =P = P ?P c 0 1欠压 临 界 过压ηc =RL1 U c I c1 1 ? ? = ξγ 2 EC I c 0 21. 高频功放的负载特性I cm1I c01 P = Uc Ic1 1 2P 1 P 0 P = ECIc0 0ηc =ucm0P = P ?P c 0 1临 界 过压欠压RL0欠压临 界过压Rp结论： 结论： 欠压、过压、临界三种工作状态的特点： 欠压、过压、临界三种工作状态的特点：p 欠压：恒流， 变化， 较小， 较大； 欠压：恒流，Vcm变化， 1较小，ηc低，Pc较大； p 过压：恒压， 变化， 较小， 可达最高； 过压：恒压，Icm1变化，1较小，ηc可达最高； 中间放大级 p 临界： 最大， 较高； 临界：1最大，ηc较高；发射机末级最佳工作状态End欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。但晶体管基极调幅， 需采用这种工作状态。临界状态的特点是输出功率最大，效率也较高，比最大效率差不了许多，可以说是最佳工作状态，发射机的末级常设计成这种状态，在计算谐振功 率放大器时，也常以此状态为例。过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集 电极调幅级常采用这种状态。掌握负载特性，对分析集电极调幅电路、基极调幅电路的工 作原理，对实际调整 实际调整谐振功率放大器的工作状态和指标 工作状态和指标是很 实际调整 工作状态和指标 有帮助的!2 高频功放的振幅特性不变时， 的关系。 当 EC 、 EB 、 RL 不变时 ，动态特性曲线与 Ub 的关系 。UcI cm1 I c00iCiC ?? ?ubemax4 ubemax u 3 bemax1 ? ? ubemax2欠压临 界过压V bm? ECP ηc = 1 P0uceP0 = Ec I c0ω t?QPc = P0 ? P 101 P = U c I c1 1 2欠压临 界过压V bm3. 调制特性(1)基极调制特性 调制特性(1)基极调制特性 (1)u BE = E b + U b cos ω t不变时， 的关系。 当 EC 、 Ub 、 Rl 不变时 ，动态特性曲线与 Eb 的关系 。iCubemax2 EB EB EB ubemax3 iCiC ? ? ? ? ECω tubemax3 ubemax1 ubemax 2? ? ?uBE ubeubemax1uce?QEB绝对值的增加等效于减少 Ub，两者都会使 bemax产生相同的变化 两者都会使u基极调幅作用是通过改变E 才能实现的， 基极调幅作用是通过改变EB来改变Ｉcm1与Ｐ1才能实现的， 因此，必须工作于欠压区。 因此，必须工作于欠压区。?（2)集电极调制特性 2)集电极调制特性不变时， 的关系。 当 Ub 、 Eb 、 RL 不变时 ，动态特性曲线与 EC 的关系 。UcI cm1 I c00iCiC ? ? ? ?ubemax过压ηc =P 1 P0临 界欠压EC?EC ECECuceP0 = Ec I c01 P = U c I c1 1 2ω t?Q ?Q ?Q0Pc = P0 ? P 1过压 临 界 欠压V CC集电极调幅作用是通过改变 才能实现的， EC来改变Ｉc1与Ｐ 才能实现的，因 必须工作于过压区。 此，必须工作于过压区。?14. 高频功放的调谐特性高频功率放大器的高频特性上一节以静态特性为基础， 上一节以静态特性为基础，对高频功放进行了近似的分 只能说明高频功放的原理， 析，只能说明高频功放的原理，不能反映高频工作时的其 他现象。实际的高频功放当晶体管工作在“中频区” 他现象。实际的高频功放当晶体管工作在“中频区”或 “高频区”时，通常会出现以下的现象： 高频区” 通常会出现以下的现象： ?输出功率下降 输出功率下降 ?效率降低 效率降低 ?功率增益降低 功率增益降低 ?输入、输出阻抗为复阻抗 输入、 输入 这些现象主要是由于功放管的性能随频率变化（ 这些现象主要是由于功放管的性能随频率变化（即高频效 引起的。功放管的高频效应主要有以下几个方面： 应）引起的。功放管的高频效应主要有以下几个方面： 1、少数载流子的渡越时间效应 、 2、非线性电抗效应 、 3、发射极引线电感的影响 、 4、饱和压降的影响 、一、少数载流子的渡越时间效应渡越时间τ――少数载流子从基区扩散到集电极所需的时间。 低频区：τ小于信号周期，基区载流子的分布与外加瞬时电压一 一对应，各极电流与外加电压也一一对应。 高频区：τ与信号周期相当，各极电流与外加电压不 再一一对应，表现为： vbeVBZ -VBBt1. 由于少数载流子在基区内的渡越时间， 当发射极电压由正偏转为反偏时，基区内的 一部分载流子还来不及扩散到集电极，又被 这反向偏置的电场重新推斥回发射极，形成 了负脉冲，同时主脉冲的高度也有所下降。 2. 集电极电流基波分量落后于发射极电流， 输入、输出产生附加相移。 3. 基极电流波形变复杂。ieicibie低频θiC iB高频二、非线性电抗效应 功放管中的集电结电容是随集电结电压变化的非线性势垒电容，其数值 可达几十到一二百皮法。高频时会构成输出与输入间的反馈支路，频率越高， 反馈越大，会引起放大器工作不稳定。通过它的反馈会在输出端形成一个输 出电容，使输出阻 抗变为复阻抗。 三、发射极引线电感的影响 高频时引线电感可以构成输入、输出之间的射极反馈耦合，会引起增益下 降，并使输入阻抗增加了一个附加的电感分量。 四、饱和压降的影响 晶体管工作于高频率时，饱和压降随频率的提高而加大（趋肤效应）， 如果在保持同一工作电流时：UCm1 1 ↓ f ↑→uces ↑→ξ = ↓ →η = ξγ（θ） 2 EC4. 饱和压降的影响 晶体管工作于高频时, 实验发现其饱和压降随频 率提高而加大。3.4 高频功率放大器的实际线路 高频功率放大器的实际线路?3.4.1 直流馈电线路 直流馈电线路包括集电极和基极馈电线路。下面 结合集电极馈电线路和基极馈电线路说明Cb、 Lb的应 用方法。 ? 图3 ─ 25是集电极馈电线路的两种形式: 串联馈 电线路和并联馈电线路。 图 3 ─ 25(b) 中晶体管、 电源、 谐振回路三者是并联连接的, 故称为并联馈电 线路。串并馈直流供电电路的优缺点 并馈电路中，信号回路两端均处于直流地电位，即零电位。对 并馈电路 高频而言，回路的一端又直接接地，因此回路安装比较方便 安装比较方便， 安装比较方便 调谐电容C上无高压，安全可靠；缺点是在并馈电路中，Lb处于 高频高电位上，它对地的分布电容较大，将会直接影响回路谐 振频率的稳定性； 串馈电路的特点正好与并馈电路相反，滤波匹配网络处于直流 串馈电路 高电位上，网络元件不能直接接地。CbVC Cb Lb Ec (a)L V EcLb C L1 Cb1(b)图 3 ─ 27 集电极馈电线路两种形式? (a) 串联馈电; (b) 并联馈电2．基极馈电线路? ．基极馈电线路 基极馈电线路也有串联和并联两种形式。 图3 ─ 28示出 了几种基极馈电形式, 基极的负偏压既可以是外加的, 也可以 由基极直流电流或发射极直流电流流过电阻产生。Cb V R1 V Lb VReCbR2 C b E (a) (b) (c)3.4.2 输出匹配网络? 输出匹配网络? 该双端口网络应具有这样的几个特点: ? (1) 以保证放大器传输到负载的功率最大, 即起 到阻抗匹配的作用; ? ; (2) 抑制工作频率范围以外的不需要频率, 即有 良好的滤波作用; ? (3) 大多数发射机为波段工作 。要适应波段的要 求。1. LC匹配网络 匹配网络 图3 ─ 29是几种常用的LC匹配网络。R1R2(a)(b)(c)图 3 ─ 29几种常见的LC匹配? (a) L型; (b) T型; (c) Π型对于L ―I型网络有1 Rs′ = Rp 2 1+ Q Q2 X s′ = Xp 2 1+ Q Rp Q= Xp(3 ─ 32a) (3 ─ 32b)? (3 ─ 32c)?对于L-Π型网络有R ′p = (1 + Q 2 ) Rs X' p(3 ─ 33a)? (3 ─ 33b)? (3 ─ 33c)?=1+ Q2 Q2XsQ=Xs RsXs Xp RpXsXs ′ R′s(a) Xs Xp Rs Xp Xp′ R′ p(b)图 L型匹配网络? (a) L-I型网络; (b) L-Π型网络图3 ─ 30是一超短波输出放大器的实际电路, 它 工作于固定频率。＋22.5 VCb 3DA21C V C1L1L2C2图 3 ─ 30 一超短波输出放大器的实际电路2． 耦合回路 ． 耦合回路? 图3 ─ 30是一短波发射机的输出放大器， 它采 用互感耦合回路作输出电路, 多波段工作。M Cb C1 KV1L3C2 L1 L2－24 V图3 ─ 30 短波输出放大器的实际线路3.4.3 高频功放的实际线路举例? 高频功放的实际线路举例? 图3 ─ 31(a)是工作频率为50 MHz的晶体管谐振 功率放大电路, 它向50 外接负载提供25 W功率, 功 率增益达7 dB。L3 14～150pF 50 ? C1 C2 90～400 pF Lb L1 V L2 Ec ＋13.5 V C3 32～250 pF C4 50 ? 32～250 pF(a)(a) 50 MHz谐振功放电路;50 ?5～30 pFL1 V L2L3 C6 15 pF5～33 pF 50 ? C8 C7 5～33 pFC1 C2 5～33pFC3 15 pF C4R1 100 k? C5 R2 110 k? EG (b) ED图 3 ─ 32 高频功放实际线路? (b) 175 MHz谐振功放电路3.5 高效功放、功率合成与射频模块放大器 高效功放、?3.5.1 D类高频功率放大器 类高频功率放大器 1. 电流开关型 类放大器? 电流开关型D类放大器 类放大器? 图3 ─ 33是电流开关型D类放大器的原理线路和 波形图， 线路通过高频变压器T1, 使晶体管V1、 V2获 得反向的方波激励电压。ic1 (b)ic1 T1 V1 T2 C 0 L A RL0 ic2ωt(c) uces (d )0 uce1ωtV2ic2 Ec (e) UM－uces0 uces uce2ωt(a)0 uAUMωt图 3 ─ 33 电流开关型D类放大器 的线路和波形(f)－3π/2 －π/2 0 π/2 3π/2ωtπ∫1π2 π ? 2[(U m ? uces ) cos ωt + uces ]dωt =Um =2π(U m ? uces ) + uces = Ec由此可得π2( Ec ? u ces ) + u ces集电极回路两端的高频电压峰值为U cm = 2(U m ? u ces ) = π ( Ec ? u ces )集电极回路两端的高频电压有效值为U ceff = U cm 2 = π ( Ec ? u ces ) / 2V1(V2)的集电极电流为振幅等于 Ic0 的矩形, 它的 基频分量振幅等于(2/π)Ic0。 V1、 V2的ic1、 ic2中的基 频分量电流在集电极回路阻抗 R’L(考虑了负载 RL 的反射电阻)两端产生的基频电压振幅为2π 将式(3 ─ 35)代入式(3 ─ 37), 得I co =U cm = (′ I co ) RL(3 ─ 37)?πU cm′ 2 RL=π2′ 2 RL( Ec ? uces )输出功率为2 1 U cm π 2 P= = ( Ec ? uces ) 2 1 ′ ′ 2 RL 2 RL(3 ─ 38)? ? (3 ─ 39)输入功率为 P0 = Ec I co = ′ ( Ec ? uces ) Ec 2 RL 集电极损耗功率为 π2Pc = P0 ? P = 1 ′ 2 RLπ2(3 ─ 40) (3 ─ 41) ?? (3 ─ 42)( Ec ? uces )ucesP Ec ? uces 1 η = × 100% = × 100% P0 Ec2． 电压开关型 类放大器 ． 电压开关型D类放大器 类放大器? 图3 ─ 34为一互补电压开关型D类功放的线路及电 流电压波形。 两个同型(NPN)管串联, 集电极加有恒定 的直流电压Ec。Ec S uce2 L0 C0 i L RL(b)uce2 Ecic1ωt0 iL π 2πic1 max 0 ic2ωtωt0ωt(c)0图 3 ─ 34 电压开关型D类功放的线路及波形由图可见, 因ic1、ic2都是半波余弦脉冲(θ=90°), 所以两管的直流电压和负载电流分别为I co = 1I L = ic maxπic max两管的直流输入功率为P0 = Ec I co = 1πEc ic max负载上的基波电压UL等于uce2方波脉冲中的基波 电压分量。 对uce2分解可得UL =负载上的功率为π∫1π0Ec sin ωtdωt =2πEc1 2 PL = U L I L = Ecic max 2 π可见PL = P0 U L 2 Ec RL = = ? I L π ic max此时匹配的负载电阻为3.5.2 功率合成器? 功率合成器? 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。 图3 ─ 35是常 用的一种功率合成器组成方框图。信号源 负载 基本单元放大器 混合 电路图 3 ─ 35功率合成器组成A′ A T1 RS . ES . U1 RA RT1 B′ B RB (a) T2 RT RL由3dB耦合器原理可知, 当两晶体管输入电阻相 等时, 则两管输入电压与耦合器输入电压相等U A = U B = U1 RT 1 = 2 RA = 2 RB = 4 RS在晶体管的输出端, 当两管正常工作时, 两管输出 相同的电压, 即 U A′ = U B′ 且 U A′ = U B′ = U L , 但由于负载上 的电流加倍, 故负载上得到的功率是两管输出功率之 和, 即? ???????1 PL = U A′ ( 2 I c1 ) = 2 P 1 2RA ′ . EA ′. UA ′. UA′ /2 ＋ － RL ＋ . UA /2 ′ －RB ′ . EB. UB ＝0 ′(b)图 3 ─ 36 同相功率合成器? (a) 交流等效电路; (b) B′信号源开路时的等效电路当 U A′ = 0 时, 由于流过负载的电流只有原来的 一半, 功率减小为原来的1/4, 而A管输出的另一半功 率正好消 耗在平衡电阻RT上, 即有′ RL = PT 1 = 1 1 P = PL 1 2 4?图3 ─ 37 3 37是反相功率合成器的原理线路。 输入 和输出端也各加有―3 dB耦合器作分配和合并电路。 图 3 ─ 38是一反相功率合成器的实际线路。 它 工作于1.5～１８ MHz, 输出功率100 W。′ A A R . ES B T1 RT1 V2 V1 RT ′ B T2 R1图 3 ─ 37 反相功率合成器的原理线路T3 T1 T23DA7 V1T5Ze＝18.5 75 ? T8T7 V2 3DA7 T6 －36 V Zc＝18.5R2图 3 ─ 38100 W反相功率合成器的实际线路
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第四章知识点注释 #谐振功率放大器#谐振功率放大器的主要任务是用来放大高频大信号，主要用于发射机的末级，使之获得足够的高频功率并馈送到天线辐射出去。谐振功率放大器一般工作在丙类工作状态，其主要解决的问题是高效率和高功率输出。 #半导通角#导通角是指在一周期内的集电极电流的流通角，通常记为2?c，半导通角就是导通角的一半记为?c。 #丙类功率放大器#丙类功率放大器是半导通角?c &90o（丙类工作状态）的谐振功率放大器。 #尖顶余弦电流脉冲#电流脉冲的半导通角?c ≤90o，呈现出余弦尖顶波形的脉冲。尖顶余弦脉冲的主要参量是脉冲高度ic max与半导通角?c。 #集电极耗散功率#集电极耗散功率就在是三极管集电极处通过热辐射形式耗散掉的功率，它等于集电极直流电源输入的总功率与交流输出总功率的差值。 #集电极效率#集电极效率是指集电极交流输出总功率与直流电源输入总功率的比值。 #集电极电压利用系数#集电极电压利用系数是指集电极回路两端的基频电压与直流供电电压的比值。 #波形系数#集电极余弦电流脉冲分解的基频电流分量幅值(Icm1)与直流电流分量(Ic0)的比值。 #折线法#所谓折线法是将电子器件的特性曲线理想化，用一组折线代替晶体管静态特性曲线后进行分析和计算的方法。 #欠压工作状态#在谐振功率放大器中，常常根据三极管的集电极是否进入饱和区，将放大区的工作状态分为三种：欠压工作状态、过压工作状态、临界工作状态。欠压工作状态集电极最大点电流在临界线的右方，交流输出电压较低且变化较大。在该状态下，管子呈现出类恒流源特性，交流输出电压随负载电阻增大而增大。 #过压工作状态#集电极最大点电流进入临界线之左的饱和区，交流输出电压较高且变化不大，管子呈现出类恒压源特性，负载电阻增大时，输出比较平稳。 #临界工作状态#集电极最大点电流正好落在临界线上，属于欠压工作状态和过压工作状态的分界点，其特点是输出功率大，效率较高。 #余弦脉冲分解#余弦脉冲都是周期性的脉冲序列，可以用傅里叶级数求系数的方法，来求出它的直流、基波与各次谐波的数值。这种分解即为余弦脉冲分解。 #放大器的负载特性# 在其他条件不变(VCC、VBB、vBE为一定)，只变化放大器的负载电阻而引起的放大器输出电压、输出功率、效率的变化特性称为负载特性。 #放大器静态特性曲线#在集电极电路内没有负载阻抗的条件下获得的。如维持vCE不变，改变vBE，可求出iC与 vBE静态特性曲线族。 #放大器动态特性曲线#动态特性曲线相对于静态特性曲线，是指考虑了负载作用之后，所获得的vCE、vBE 与 iC的关系曲线。 #集电极馈电#即指集电极直流供电。根据直流电源连接方式的不同，集电极馈电电路又分为串联馈电和并联馈电两种。串馈电路指直流电源、负载回路、功率管三者首尾相接，串联而成的一种直流馈电电路。并馈电路指直流电源、负载回路、功率管三者为并联连接而成的一种馈电电路。 #基极馈电#即指基极直流供电。基极馈电电路也分串馈、并馈两种。基极偏置电压可以单独由稳压电源供给，也可以由集电极电源分压供给。在功放级输出功率大于1W时，基极偏置常采用自给偏置电路。 #级间耦合网络#谐振功率放大器的负载可以是下级放大器的输入回路，也可以是天线回路。这回路一般是四端网络。如果这四端网络是用以与下级放大器输入端相连接，则叫做级间耦合网络。 #输出匹配网络#输出匹配网络常常是指设备中末级功放与天线或其他负载间的网络，这种匹配网络有L型、?型、T型网络及由它们组成的多级网络，也有用双调谐耦合回路的。输出匹配网络的主要功能与要求是匹配、滤波和高效率。 #中介回路#介于电子器件与天线回路之间的回路叫做中介回路。 #中介回路传输效率#输出至负载的有效功率与输入到回路的总交流功率之比。 #晶体管倍频器#利用晶体管丙类放大器集电极电流脉冲中含有信号的基波与高次谐波，并用调谐回路取出某次谐波而实现倍频，这种倍频器的电路结构与调谐功率放大器类似。 #参量倍频器#参量倍频器是利用晶体管的结电容随电压变化的非线性来实现倍频的一种倍频器。 ﹑ ﹑ 不变时， 增大时放大器的工作状态如何变化？为什么？ 1.当 解 : 根据复合输出回路中等效负载电阻与
的关系式 可知当 增大时反射电阻 增大，中介回路的等效负载电阻 根据负载特性可知当 减小时其工作状态由临界进入欠压工作状态。 减小， 后，为了维护放大器仍工作于临界状态 ﹑ 仍不变）， 应如何变化？为什么？ 2. 在增大 （此时 当增大
后，为了维持放大器仍工作于临界状态，同时 ﹑ 又不能变，此时只能增加 。因为当 增大时输入到管子的电压 也增加，当 增加时功效管的工作状态由欠压进入临界。 解 : 3.若电路均已调谐好，工作在临界工作状态，已知晶体管的转移特性的斜率 ， ， ， ， ，电压
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