第4章-高频功率放大器.pptx

1本章内容提要本章内容提要 概述概述高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理 丙类功率放大器的状态分析丙类功率放大器的状态分析 丙类功率放大电路丙类功率放大电路 传输线变压器简介传输线变压器简介第1页/共82页2 概概 述述u 使用高频功率放大器的目的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放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。功率。u 高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题高效率输出高功率输出高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和高。联想对比：功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器的效率。第2页/共82页3谐振功与非谐振功率放大器谐振功与非谐振功率放大器的比较的比较相同:要求输出功率大，效率高非线性(大信号)不同:低频（音频）:20Hz20kHz高频（射频）:（以调幅为例）已调信号lowhighAM广播信号:535kHz1605kHz，BW=10kHz谐振与非谐振(工作状态)高频窄带信号工作频率与相对频宽不同,第3页/共82页4 非谐振放大器可分为低频功率放大器和宽带高频功率放大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号，其工作状态通常选为丙类工作状态，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。第4页/共82页5u谐振功率与小信号谐振放大器的异同之处谐振功率与小信号谐振放大器的异同之处相同之处相同之处：它们放大的信号均为高频信号 而且放大器的负载均为谐振回路。不同之处不同之处：为激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同；晶体管动态范围不同。谐振功率放大器波形图小信号谐振放大器波形图icQebtooicticebtooictuBZQ第5页/共82页6icQebtooict小信号谐振放大器波形图 第6页/共82页7icebtooictUon谐振功率放大器波形图第7页/共82页8功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。表4-1 不同工作状态时放大器的特点 工作状态 半导通角 理想效率 负 载 应 用 甲类 qc=180 50%电阻 低频 乙类 qc=90 78.5%推挽，回路 低频，高频 甲乙类 90qc180 50%h78.5%推挽 低频 丙类 qc90 h78.5%选频回路 高频 丁类 开关状态 90%100%选频回路 高频 u 功率放大器功率放大器工作状态工作状态 功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路第8页/共82页9(a)甲类 class-A amplifier(b)乙类 class-B amplifier(c)甲乙类 class-AB amplifier(d)丙类 class-C amplifier分类示意图分类示意图导通角:一个周期内有电流流通的相角.第9页/共82页11u 功率放大电路的主要特点功率放大电路的主要特点输入为大信号输入为大信号要求输出功率尽可能大要求输出功率尽可能大,管子工作在接近极限状管子工作在接近极限状 态态效率要高效率要高非线性失真要小非线性失真要小BJTBJT的散热问题的散热问题(管子的保护管子的保护)第11页/共82页12 要解决的问题要解决的问题F 减小失真（线性度）F 管子的保护F 提高输出功率F 提高效率第12页/共82页13 丙类(C类)放大器的效率最高，但是波形失真也最严重。效率与失真矛盾的解决效率与失真矛盾的解决lowhigh3n2 20第13页/共82页14效率与失真矛盾的解决效率与失真矛盾的解决(续续)有源器件有源器件谐振回路谐振回路窄带谐振放大器窄带谐振放大器丙类 通过谐振负载，从丙类余弦周期脉冲里恢复基波完整周期信号。32154Tr1Tr2CLyLT输入回路输出回路晶体管第14页/共82页15功能功能：将直流功率转换为交流信号功率。：将直流功率转换为交流信号功率。主要指标主要指标：输出：输出功率功率与与效率效率工作状态工作状态：丙类大信号的非线性状态（非线性失真）丙类大信号的非线性状态（非线性失真）分析方法分析方法：折线近似分析法。折线近似分析法。(大信号大信号)u 高频谐振功率放大器高频谐振功率放大器第15页/共82页16u 获得高效率所需要的条件u 功率关系谐振功率放大器的工作原理u 原理电路第16页/共82页17u 原理电路原理电路 晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关控制作用。谐振回路LC是晶体管的负载电路工作在丙类工作状态外部电路关系式：晶体管的内部特性：谐振功率放大器的基本电路第17页/共82页18故晶体管的转移特性曲线表达式：谐振功率放大器转移特性曲线故得：必须强调指出，集电极电流i ic c虽然是脉冲状，但由于谐振回路的这种滤波作用，仍然能得到正弦波形的输出。谐振功率放大器各部分的电压与电流的波形图如下页的图所示转移特性icUBZo理想化ic maxicwto+qcqco+qcqcUbmUbmebucUBBwt第18页/共82页19 UBZ UB B wt UCC wt wt wt ub ib ic uc Ucm Ucm ub 高频功率放大器中各分电压与电流的关系（a a）第19页/共82页20Ubmubewt 小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于：工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此，采用负电源因此，采用负电源作基极偏置。作基极偏置。wtiC0-c+c-UBB0-c+cube转移特性iCUONo理想化高频功率放大器的高频功率放大器的高频功率放大器的高频功率放大器的基本电路基本电路基本电路基本电路失真u 获得高效率所需要的条件第20页/共82页22(b)tw或电压电流0uonUCC-UBBUbmUcmubE maxiCic maxciCuCEuBEuCE min1.iC 与uBE同相，与uCE反相；2.iC 脉冲最大时，uCE最小；3.导通角和uCEmin越小，Pc越小；u 功率关系第22页/共82页23电路正常工作电路正常工作（丙类、（丙类、谐振谐振）时，时，外部电路关系式：谐振回路第23页/共82页24直流功率：输出交流功率：集电极效率：集电极电压利用系数波形系数第24页/共82页26u 晶体管特性曲线的理想化及其解析式谐振功率放大器的功率关系和效率谐振功率放大器的功率关系和效率P PDCDC=直流电源供给的直流功率；P Po o=交流输出信号功率；P Pc c=集电极耗散功率；直流功率：输出交流功率：其中第26页/共82页27 为了对高频功率放大器进行定量分析与计算，关键在于求出电流的直流分量I Ic0c0与基频分量I Icm1cm1。最好能有一个明确的数学表达式来显示二者与半导通角c c的关系，以便于电路设计和调试时，对放大器工作状态的选择指明方向。考虑到谐振功率放大器工作于丙类（非线性、大信号）状态，采取折线近似解析分析法。基极偏置为负值；半通角 c c9090，即丙类工作状态；负载为LCLC谐振回路。谐振功率放大器的工作特点谐振功率放大器的工作特点第27页/共82页28折线分析法的主要步骤l 测出晶体管的转移特性曲线ic ube及输出特性曲线ic uce，并将这两组曲线作理想折线化处理l 作出动态特性曲线l 是根据激励电压ube的大小在已知理想特性曲线上画出对 应电流脉冲ic和输出电压uce的波形l 求出ic的各次谐波分量Ic0、Ic1、Ic2，由给定的负载谐 振阻抗的大小，即可求得放大器的输出电压、输出功率、直流供给功率、效率等指标 折线法是将晶体管特性曲线理想化，用一折线法是将晶体管特性曲线理想化，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。计算的方法。第28页/共82页29晶体管的输出特性及其理想化晶体管的输出特性及其理想化iC=gcruCE欠压临界过压第29页/共82页30若临界线的斜率为g gcrcr，则临界线方程可写为 ic=gcrucel 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。在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极是否进入饱和区，将工作状态分为三种：由上图可见，在饱和区，根据理想化原理，集电极电流只受集电极电压的控制，而与基极电压无关。而在放大区则 ic=gc(uBEuon)(UBEuon)，第30页/共82页31l 临界工作状态：是欠压和过压状态的分界点，集电极最大点电流正好落在临界线上。l 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。第31页/共82页32晶体管静态转移特性及其理想化晶体管静态转移特性及其理想化iC=gc(uBEuon)(ube uon)UON第32页/共82页33UbmubewtwtiC0-c+cUBBo-c+cvbe转移特性iCUON0理想化 以上建立了晶体管的简化分析模型，下面求解集电极余弦脉冲电流中的各个频率分量。首先，写出其表达式。iC=gc(uBEuon)(uBE uon)=gc(UbmcostUonUBB)=gcUbm(costcos c)=gcUbm(1cos c)当 t=0时，iC=iC max 取决于脉冲高度iC max与通角c当 t=c c时，iC=0u 集电极余弦电流脉冲的分解第33页/共82页34尖顶余弦脉冲由傅里叶级数求系数，得其中：尖顶余弦脉冲的分解系数波形系数第34页/共82页35 下面分析基波分量I Icm1cm1、集电极效率c c和输出功率P Po o随通角 c c变化的情况，从而选择合适的工作状态。尖顶脉冲的分解系数当 c120 时，Icm1/iCmax最大。在iCmax与负载阻抗Rp为某定值的情况下，输出功率将达到最大值。但此时放大器处于甲乙类状态，效率太低。第35页/共82页36尖顶脉冲的分解系数由曲线可知：极端情况 c=0时，如果此时=1，c可达100%。为了兼顾功率与效率，最佳通角取最佳通角取7070 左右。左右。下面分析基波分量I Icm1cm1、集电极效率c c和输出功率P Po o随通角 c变化的情况，从而选择合适的工作状态。第36页/共82页37 因此，下面分析四个参数负载电阻电阻R Rp p和电压和电压UCC CC、UBBBB、Ubmbm的变化的变化对工作状态的影响，即谐振功放的动态特性，从而阐明各种工作状态的特点，为工作状态的调整提供参考。集电极效率集电极效率c c和输出功率和输出功率P Po o是否能最佳实现最终取决于是否能最佳实现最终取决于功放中外部电路参数功放中外部电路参数R Rp p和电压和电压 UBBBB、Ubm bm、UCC CC。u 高频功率放大器的动态特性与负载特性高频功率放大器的动态特性与负载特性第37页/共82页38 高频放大器的工作状态是由负载阻抗R Rp p、激励电压ub、供电电压UCC、UBB等4 4个参量决定的。为了阐明各种工作状态的特点和正确调节放大器，就应该了解这几个参量的变化会使放大器的工作状态发生怎样的变化。如果UCC、UBB、ub 3 3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻Rp决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。下面通过折线近似分析法定性分析其动态特性，首先，建立由Rp和UCC、UBB、Ubm 所表示的输出动态负载曲线。高频功放的动态特性高频功放的动态特性-为一直线为一直线第38页/共82页39当放大器工作于谐振状态时，它的外部电路关系式为UBE=UBB+Ubmcos t UCE=UCCUcmcos t消去cos t可得，UBE=UBB+Ubm另一方面，晶体管的 转移特性折线化方程为ic=gc(ubuon)得出在icuce坐标平面上的动态特性曲线(负载线或工作路)方程：第39页/共82页40l动态特性曲线的做法动态特性曲线的做法 在u ucece轴上取点B B，使OB=UOB=U0 0，从B B作斜率为g gd d的直线BABA，则BABA即为丙类放大器的负载线。在点A A，wt=0wt=0，这时 u uce ce=u ucemin cemin=Ucc Ucm=Ucc Ucm，U UBE BE=U UBEmax BEmax=U=UBBBB+U+Ubm bm，找到此刻UBE所对应的晶体管特性曲线与ucemin所对应的交点即为A A点。同理，wt=90wt=90度时，找到Q Q点，连接AQAQ即为放大器的负载线。方法一方法二uceicVoAUCCQUcm1ucmingdB第40页/共82页41图中示出动态特性曲线的斜率为负值，它的物理意义是：从负载方面看来，放大器相当于一个负电阻，亦即它相当于交流电能发生器，可以输出电能至负载。uceicUoAUCCQUcm1ucmingdl 动态特性曲线的动态特性曲线的物理意义物理意义第41页/共82页42uceicUoAUCCQUcm1Ucmingd第42页/共82页44luc、ic随负载变化的波形随负载变化的波形uc、ic随负载变化的波形如图所示，随负载变化的波形如图所示，放大器的输入电压是一定的，其最大值为放大器的输入电压是一定的，其最大值为ubemax，在负载，在负载电阻电阻RP由小至大变化时，负载线的斜率由小变大，如图由小至大变化时，负载线的斜率由小变大，如图中中123。不同的负载，放大器的工作状态是不同的。不同的负载，放大器的工作状态是不同的,所所得的得的ic波形、输出交流电压幅值、功率、效率也是不一样波形、输出交流电压幅值、功率、效率也是不一样的。的。l 欠压、过压、临界三种工作状态 欠压状态:B:B点以右的区域。在欠压区至临界点 的范围内，根据uc=RpIc1，放大器的交流输出电 压在欠压区内必随负载电阻RP的增大而增大，其输出功率、效率的变化也将如此。第44页/共82页45 临界状态 负载线和 ub max正好相交于临界 线的拐点。放大器工 作在临界线状态时，输出功率大，管子损 耗小，放大器的效率 也就较大。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。电压、电流随负载变化波形icic321Im0180 90半导通角wtBACD321负载增大eb=eb maxVCCQec minVcm1.欠压状态2.临界状态3.过压状态RpVcmVcm第45页/共82页46高频功放的负载特性高频功放的负载特性iCuceubemax过压区临界区欠压区欠压过压0临界Rp欠压过压0临界Rp根据上述分析，可以画出谐振功率放大器的负载特性曲线第46页/共82页47欠压、过压、临界三种工作状态的特点：欠压：恒流，Vcm变化，Po较小，c低，Pc较大；过压：恒压，Icm1变化，Po较小，c可达最高；临界：Po最大，c较高；最佳工作状态发射机末级中间放大级高频功放的负载特性高频功放的负载特性结论负载特性曲线负载特性曲线欠压过压0临界Rp欠压过压0临界Rp第47页/共82页48u 放大器工作状态及导通角的调整放大器工作状态及导通角的调整 导通角 c的调整由由 若保持Ubm不变增大偏置UBB；或保持UBB不变增大激励电压振幅Ubm；或同时增大UBB和Ubm，这三种情况均可使导通角 c增大，若相反，则可使 c减小。但是采取上述三种方法中的任一方法，当 c增大时，ic脉冲电流的振幅Icm1会加大，输出功率Po当然也会加大，而当 c减小时，Icm1和Po均将减小。有时希望增大 c，但要保持Icm不变，则应在增加UBB的同时，适当减小激励Ubm。第48页/共82页49 欠压、临界、过压工作状态的调整欠压、临界、过压工作状态的调整 调整欠压、临界、过压三种工作状态，大致有以下几种方法：改变集电极负载Rp；改变供电电压UCC；改变偏压UBB；改变激励Ub。l 改变Rp，Ubm、UCC、UBB不变，当负载电阻Rp由小至大 变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。在 临界状态时输出功率最大。l 改变UCC，Rp、Ub、UBB不变，当集电极供电电压UCC 由小至大变化时，放大器的工作状态由过压经临界转入过压经临界转入 欠压欠压。第49页/共82页50欠压过压临界ic1ic2ic3ic4ic5icebeUcUCC5UCC3UCC1UC1UC2UC3UC4UC5欠压临界过压U UCCCC变化时对工作状态的影响 在欠压区内，输出电流的振幅基本上不随UCC变化而变化，故输出功率基本不变；而在过压区，输出电流的振幅将随UCC的减小而下降，故输出功率也随之下降。第50页/共82页51 在过压区中输出电压随UCC改变而变化的特性为集电极调幅的实现提供依据；因为在集电极调幅电路中是依靠改变UCC来实现调幅过程的。改变UCC时，其工作状态和电流、功率的变化如上图所示。00(a)(b)欠压状态过压状态UCC欠压状态过压状态VCCIc 0Icm1PoPdcPc第51页/共82页52l Ubm变化，UCC、UBB、Rp不 变或UBB变化，UCC、Ub、Rp不变，这两种情况所引起放大器工作状态的变化是相同的。因为无论是Ubm还是UBB的变化，其结果都是引起Ub的变化。由 ub=-UBB+Ubmcos t ub max=-UBB+Ubm 当-UBB或Ubm由小到大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。iceb4 maxuceUCCeb3 maxeb2 maxeb1 max0UC4UC3UC2UC1tQ第52页/共82页53Ubm变化时电流、功率的变化(a)过压状态欠压状态UbmIC0OIcm1(b)过压状态欠压状态UbmPoOPDCPcip第53页/共82页54u 谐振功率放大器的计算谐振功率放大器的计算谐振功率放大器的主要指标是功率和效率。以临界状态为例：首先要求得集电极电流脉冲的两个主要参量ic max和 c导通角 c集电极电流脉冲幅值Icm第54页/共82页55 电流余弦脉冲的各谐波分量系数 0(c)、1(c)、n(c)可查表求得，并求得个分量的实际值。谐振功率放大器的功率和效率直流功率：PDC=Ic0 UCC交流输出功率：集电极效率：第55页/共82页56 根据可求得最佳负载电阻：在临界工作时，接近于1 1，作为工作估算，可设定=1。“最佳”的含义在于采用这一负载值时，调谐功率放大器的效率较高，输出功率较大。可以证明，放大器所要求的最佳负载是随导通角 c c改变而变化的。c小，Rp大。要提高放大器的效率，就要求放大器具有大的最佳负载电阻值。在实际电路中，放大器所要求的最佳电阻需要通过匹配网络和终端负载(如天线等)相匹配。第56页/共82页57例例1 1 在图所示谐振功率放大电路中，集电极电源电压在图所示谐振功率放大电路中，集电极电源电压U UCC CC=18V18V，输，输入信号电压入信号电压u ui i=2cos2coswtwt，并联谐振回路调谐在输入信号频率上，其，并联谐振回路调谐在输入信号频率上，其谐振电阻谐振电阻R Rp p=400 400 。求：。求：1）UBB=0.5V时，集电极电流iC的脉冲波形，并求导电角c；2）写出集电极电流中基波分量表达式和回路两端电压的表达式；3）计算该放大器的Po、PDC、PC和。第57页/共82页58解:(1)(1)由图a a所示晶体管转移特性曲线可得U UONON=0.5v=0.5v，在其下方作出放大器 输入电压u uBEBE的波形，由图可得I Icmax cmax=100mA=100mA（2）查表第58页/共82页592UONUONUON第59页/共82页60第60页/共82页61 高频功率放大器电路包括馈电电路、输出回路和级间回路。丙类功率放大电路n 馈电电路馈电电路 要使高频放大器能够正常工作，各电极必须接有相应的馈电电源。因此在集电极和基极都需要馈电电路。l馈电方式 串联馈电和并联馈电第61页/共82页62 串馈电路串馈电路 指直流电源指直流电源U UCCCC、负载回路、负载回路(匹配网络匹配网络)、功率管三者、功率管三者首尾相接的一种直流馈电电路。首尾相接的一种直流馈电电路。并馈电路并馈电路 指直流电源UCC、负载回路(匹配网络)、功率管三者 为并联连接的一种馈电电路。l馈电原则馈电原则由于直流IcoIco是产生直流功率的，IcoIco由UccUcc经过管外电路供给集电极，应该除了集电极的内阻外，没有其它电阻消耗能量。第62页/共82页63 高频基波分量应通过谐振负载回路，以产生所需的高频输出功率，因此ic1应在负载回路上产生电压降，其它的部分对ic1来说都应该短路。外部电路对高次谐波icn应尽可能接近短路。IcoUccic1icn设计原则是设计原则是交流要有交流的通路，直流要求直交流要有交流的通路，直流要求直流的通路，而且交流不能通过直流电源。流的通路，而且交流不能通过直流电源。第63页/共82页64l 集电极馈电电路集电极馈电电路 集电极馈电电路有串联馈电和并联馈电两种电路形式。下图是两种集电极馈电电路,其中图a为串联馈电电路。Ico，ic1，icnIcoIc1icn第64页/共82页65 串联馈电或并联馈电，仅仅是电路结构的形式不同。实际上调谐功率放大器的工作原理并不会因此而改变，就其电压关系而言，无论是串联馈电还是并联馈电。集电极电路的基本关系式仍为：集电极回路交流电压和直流电压总是串联关系。而从直流偏置方面考虑，两种馈电形式的电路具有相同的效果。第65页/共82页66 图a所示互感耦合电路,多用于工作频率较低或工作频带较宽的功率放大器中。对于甚高频段的功率放大器,由于采用电容耦合较为方便,所以常用图b所示电路。l 基极馈电电路基极馈电电路 第66页/共82页67 图 a所示是利用基极电流的直流分量在所需的偏置电压;图b是利用发射电流的直流分量在上产生所需的偏置电压。上产生置电路,这种电路由于引入直流电流负反馈,能自动维持放大器的工作稳定。以上两种偏置电路为自给偏图c是利用三极管基极扩散电阻产生所需的，当流过时，得到。实际基极偏置电路实际基极偏置电路 第67页/共82页68n匹配网络匹配网络 为了使功率放大器能输出负载所需的电流、电压幅度及相应的功率，通常需要多级高频谐振功率放大器，可分为输入级输入级、激励级激励级和输出级输出级。输入级前面接信号源，输出级后面接负载，而输入级与输出级间的各级则称为激励级又称为中间级,有时又把输出级前面的各级都称作中间级。虽然这些中间级的位置不同及用途不尽相同，但它们的集电极回路都是用以馈送给后一级所需的激励功率,故这些回路可称为级间耦合回路。而对后级电路而言，这些回路就是输入匹配网络。因而可把这些回路统称为输入匹配网络，而不再区分级间耦合电路与输入匹配网络。用以连接输出负载（如发射天线）的电路称为输出匹配网络。第68页/共82页69l 级间耦合网络级间耦合网络 多级功放中间级的一个很大问题是后级放大器的输入阻抗是变化的，是随激励电压的大小及管子本身的工作状态变化而变化的。这个变化反映到前级回路，会使前级放大器的工作状态发生变化。此时，若前级原来工作在欠压状态，则由于负载的变化，其输出电压将不稳定。对于中间级而言，最主要的是应该保证它的电压输出稳定，以供给下级功放稳定的激励电压，而效率则降为次要问题。第69页/共82页70 对于中间级应采取如下措施对于中间级应采取如下措施 使中间级放大器工作于过压状态使中间级放大器工作于过压状态，使它近似为一个 恒压源。降低级间耦合回路的效率。降低级间耦合回路的效率。回路效率降低后，其本回路效率降低后，其本身的损耗加大。这样下级输入阻抗的变化相对于回路本身的损耗加大。这样下级输入阻抗的变化相对于回路本身的损耗而言就不显得重要了。中间级耦合回路的效率身的损耗而言就不显得重要了。中间级耦合回路的效率一般为一般为 k k=0.1=0.10.50.5，平均在，平均在0.30.3上下。也就是说，间级上下。也就是说，间级的输出功率应为后一级所需激励功率的的输出功率应为后一级所需激励功率的3 31010倍。倍。第70页/共82页71l 输出匹配网络输出匹配网络 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 L型、型、T 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、滤波和高效率输出匹配网络的主要功能与要求是匹配、滤波和高效率。高频调谐功率放大器的阻抗匹配就是在给定的电路条件下，改变负载回路的可调元件，将负载阻抗Z ZL L转换成放大管所要求的最佳负载阻抗R Rp p，使管子送出的功率P P0 0能尽可能多的馈至负载。这就叫做达到了匹配状态，或简称匹配。第71页/共82页72 输出匹配网络介于高频功率管和外接负载之间,为保证放大器的输出功率能有效地传送到负载上,输出匹配网络应满足以下要求:(1)具有匹配网络的作用，以保证放大器输出所需功率；(2)应具有良好的滤波作用，有效滤除工作频带以外的高频谐波分量；(3)使输出的信号功率高效率地传送至外负载上。即要求(4)大多数发射机为波段工作，因此，匹配网络要适应波段工作的要求，改变工作频率时，调谐方便，并能在波段内保持较好的匹配和较高的效率。第72页/共82页73 下图所示的匹配网络具有电路简单、容易实现的优点，不足之处是电路的品质因数Q Q值很低(通常Q Q10)10)，因此电路的滤波特性很差，所以在实际的发射机中，常常选用T T型或 型网络作匹配之用。RpRpLLCRL(小)CRL(大)(b)RLRp匹配网络(a)RLRp匹配网络第73页/共82页74 下图是两种 形网络是其中的形式之一(也可以用T型网络)。图中R2代表终端(负载)电阻，R1代表由R2折合到左端的等效电阻，故接线用虚线表示。R1C1C2R2L1(a)第74页/共82页75最常见的输出回路是复合输出回路，如图所示。最常见的输出回路是复合输出回路，如图所示。图中，介于电子器件与天线回路之间的L1C1 1回路就叫做中介回路；RACA分别代表天线的辐射电阻与等效电容；Ln、cn为天线回路的调谐元件，它们的作用是使天线回路处于串联谐振状态，以获得最大的天线回路电流iA，亦即使天线辐射功率达到最大。复合输出回路(为了简化电路，省略了 直流电源及辅助元件L、C、C 等)这种电路是将天线(负载)回路通过互感或其他形式与集电极调谐回路相耦合。LnC1CARACnL1r1L2M第75页/共82页76 可以看到：两种输出网络，从晶体管集电极向右方看去，都应等效为一个并联谐振回路，如图所示。等效电路由耦合电路的理论可知，当天线回路调谐到串联谐振状态时，它反映到L1C1中介回路的等效电阻为因而等效回路的谐振阻抗为C1L1rr1ik第76页/共82页77 改变M(晶体管电路由于元件小，实现可变M是较困难的，这时里为了便于说明问题，因而仍采用了改变M的讲法)，就可以在不影响回路调谐的情况下，调整中介回路的等效阻抗，以达到阻抗匹配的目的。耦合越紧，即互感M越大，则反映等效电阻越大，回路的等效阻抗也就下降越多。第77页/共82页78为了使器件的输出功率绝大部分能送到负载RA上就希望 反射电阻r 回路损耗电阻r1 衡量回路传输能力优劣的标准，通常以输出至负载的有效功率与输入到回路的总交流功率之比来代表。这比值叫做中介回路的传输效率 k k，简称中介回路效率。第78页/共82页79 从回路传输效率高的观点来看，应使QL尽可能地小。但从要求回路滤波作用良好来考虑，则QL值又应该足够大。从兼顾这两方面出发，QL值一般不应小于1010。在功率很大的放大器中，QL也有低到1010以下的。故有:第79页/共82页80匹配网络 第80页/共82页81第81页/共82页82感谢您的观看！第82页/共82页