高频功率放大器 .pptx

会计学1高频功率放大器高频功率放大器 6.1 概述概述第2页/共110页高频功率放大器高频功率放大器所处位置所处位置：发射机：发射机末级末级功能：将已调制的通带信号功能：将已调制的通带信号放大放大到一定到一定功率功率送上送上天线发射天线发射不能干扰不能干扰相邻信道相邻信道与与本接收机本接收机大功率、高效率大功率、高效率负载阻抗固定负载阻抗固定限制频带限制频带发射机基本功能框图第3页/共110页输出输出大功率、高效率大功率、高效率天线天线阻值确定阻值确定（一般为（一般为50），需要输出匹配网络），需要输出匹配网络功率功率放大器：放大器：小信号小信号放大器放大器输入小信号、强调的是输入小信号、强调的是电压增益，电阻性电压增益，电阻性负载，负载，甲类甲类工作状态工作状态 这些区别会造成什么影响？这些区别会造成什么影响？高频高频功率放大器功率放大器与与小信号放大器小信号放大器相比有哪些区别？相比有哪些区别？高功率高功率放大器：工作频率放大器：工作频率高高，相对带宽，相对带宽低低低功率低功率放大器：工作频率放大器：工作频率低低，相对带宽，相对带宽高高选频选频负载，负载，丙类丙类工作状态工作状态非调谐非调谐负载，负载，甲类甲类、甲乙类甲乙类、乙类推挽乙类推挽第4页/共110页高功放的组成和特点高功放的组成和特点n n高频功放基本组成单元是：高频功放基本组成单元是：n n晶体管、偏置电路、扼流晶体管、偏置电路、扼流圈、阻抗匹配网络和负载。圈、阻抗匹配网络和负载。n n高频功率放大器的工作特高频功率放大器的工作特点点n n低电压、大电流低电压、大电流n n共射组态共射组态n n允许轻微非线性波形失真允许轻微非线性波形失真n n管子工作在接近极限状态管子工作在接近极限状态 高频功放的基本组成单元第5页/共110页 高功放的放大电路一般选用共射组态高功放的放大电路一般选用共射组态电压增益：电压增益：电流增益：电流增益：+1 三种组态的基本放大电路三种组态的基本放大电路共射组态共射组态共集组态共集组态共基组态共基组态第6页/共110页 高功放设计中要解决的问题高功放设计中要解决的问题2、减小失真（线性度）减小失真（线性度）3、管子的保护管子的保护1、提高输出功率、提高输出功率4、提高效率、提高效率第7页/共110页输出功率输出功率+20 +30dBm效效 率率30%60%电源电压电源电压3.8 5.8V三阶互调失真三阶互调失真（IMD）30dBc增增 益益20 30dB带外寄生输出带外寄生输出50 70dBc稳定系数稳定系数1功率控制功率控制开、关或开、关或1dB步进步进第8页/共110页1 1、带外寄生输出与噪声、带外寄生输出与噪声 2 2、线性、线性 衡量功率放大器衡量功率放大器线性的主要指标线性的主要指标：三阶互调截点三阶互调截点（IP3），），1dB压缩点，谐波等压缩点，谐波等不能放大不能放大非恒定包络非恒定包络的已调波的已调波干扰相邻信道干扰相邻信道相邻信道相邻信道发射信号发射信号对本接收机对本接收机形成干扰形成干扰接收信道接收信道线性线性功率放大器功率放大器 不失真不失真，效率低（，效率低（50%）非线性非线性功率放大器功率放大器效率高效率高失真失真频域频域表现：谐波、互调失真、表现：谐波、互调失真、频谱再生频谱再生时域时域表现：包络失真、波形失真表现：包络失真、波形失真第9页/共110页两种两种分类原则分类原则按晶体管的按晶体管的导通角导通角分类分类按晶体管按晶体管等效电路等效电路分类分类按按等效电路等效电路分分ABC属于同一类属于同一类晶体管等效为晶体管等效为受控电流源受控电流源DE属于同一类属于同一类晶体管等效为晶体管等效为开关开关 按按导通角导通角分分A、B、C类（或甲、乙、丙类）类（或甲、乙、丙类）A类类B类类C类类 =180度度 =90度度 90度度 第10页/共110页(a)甲类甲类 class-A amplifier(b)乙类乙类 class-B amplifier(c)甲乙类甲乙类 class-AB amplifier(d)丙类丙类 class-C amplifier第11页/共110页6.2 谐振功放原理谐振功放原理这里的谐振功放专指这里的谐振功放专指C C类谐振功率放大器类谐振功率放大器第12页/共110页 A 类放大器类放大器设置合适的设置合适的静态工作点静态工作点I IDQDQ 以确保导通角以确保导通角 =180=180度度 采用采用偏置偏置电路电路 阻抗变换阻抗变换网络网络完成完成天线阻抗天线阻抗向向最佳负载最佳负载的转换的转换 直流直流负载线负载线 交流交流负载线负载线第13页/共110页甲类放大器负载线的绘制过程 A 类放大器类放大器第14页/共110页 A 类放大器类放大器甲类放大器负载匹配原理演示第15页/共110页最大最大输出信号输出信号电流幅度电流幅度为：为：最大最大输出输出电压幅度电压幅度为：为：最大输出功率最大输出功率为：为：电源电源V VDDDD供给功率为：供给功率为：所以所以A A类类放大器的放大器的最大最大集电极效率集电极效率为：为：A A类功率放大器的类功率放大器的输出功率输出功率和和效率效率由于由于 管子的管子的饱和饱和、截止截止 实际效率实际效率只有只有3040%3040%第16页/共110页甲类放大器中，工作点位置、负载大小与输出功率关系的演示第17页/共110页B类和类和AB类功率放大器类功率放大器B类类功率放大器功率放大器 导通角导通角 =90=90 输出电流为输出电流为半个正弦波半个正弦波正弦波正弦波电压峰值电压峰值近似为近似为 B类类推挽推挽放大器放大器输入信号反相输入信号反相两管轮流导通两管轮流导通两个半波两个半波在负载上在负载上合成合成为为一个正弦波一个正弦波所以仍所以仍视视B类类放大器为放大器为线性放大器线性放大器 B类类放大器的放大器的效率高于效率高于A类类放大器放大器A、B类放大器均属于类放大器均属于宽带放大器宽带放大器第18页/共110页ABAB类推挽功放的功率和效率类推挽功放的功率和效率类推挽功放的功率和效率类推挽功放的功率和效率第19页/共110页ABAB类推挽功放的功率和效率类推挽功放的功率和效率类推挽功放的功率和效率类推挽功放的功率和效率第20页/共110页放大器的本质是一个放大器的本质是一个能量转换器能量转换器，那么它的能，那么它的能量转换效率由什么因素决定呢？量转换效率由什么因素决定呢？高频功率放大器的基本电路高频功率放大器的基本电路能量关系能量关系集电极效率第21页/共110页降低静态功耗，即减小静态电流。降低静态功耗，即减小静态电流。vi=0 0vi=V V0 0sinsint t降低集电极耗散功率降低集电极耗散功率给定给定 ，降低降低 就意味着就意味着 增加增加，效率效率提高提高维持集电极耗散功率不超过一定限度，提高集电极效率维持集电极耗散功率不超过一定限度，提高集电极效率可见，提高可见，提高集电极效率集电极效率，对提高，对提高输出功率输出功率作用很大。作用很大。第22页/共110页高功放正是通过高功放正是通过降低集电极耗散功率降低集电极耗散功率，来提高提高集电，来提高提高集电极效率和输出功率的。那么，如何减小集电极耗散功率极效率和输出功率的。那么，如何减小集电极耗散功率呢？呢？使用丙类放大器使用丙类放大器VbmvbetwtiC0-c+cVBB0-c+cvbe转移特性iCVBZo理想化高频功率放大器的基本电路高功放中各部分电流与电压的关系第23页/共110页t或电压电流0高功放中各部分电流与电压的关系VBZVCCVBBVbmVcmvBEmaxiCic maxciCvCEvBEvCE min1.iC 与与vBE同相，与同相，与vCE反相；反相；2.iC 脉冲最大时，脉冲最大时，vCE最小；最小；3.导通角和导通角和vCEmin越小，越小，Pc越小；越小；vCE第24页/共110页lowhigh3n2 20集电极电流为集电极电流为周期性脉冲串周期性脉冲串，它使得，它使得 只有在只有在 最最低的时候才能通过，低的时候才能通过，集电极耗散功率大大减小，集电极集电极耗散功率大大减小，集电极效率得到提高效率得到提高。另一方面，集电极波形相对于基极输入。另一方面，集电极波形相对于基极输入的正弦波来说，明显是的正弦波来说，明显是失真的失真的。那么高功放是如何解决。那么高功放是如何解决这一问题的呢？这一问题的呢？第25页/共110页丙丙类类功功放放通通过过使使用用谐谐振振负负载载，从从集集电电极极余余弦弦周周期期脉脉冲冲里里恢复基波完整周期信号。恢复基波完整周期信号。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32154Tr1Tr2CLyLT输入回路输入回路输出回路输出回路晶体管晶体管并联谐振回路谐振于基频，对基频呈现出很大的纯阻性阻抗，而对谐波的阻抗则很小，可看做短路，因此并联谐振回路由于通过 所产生的电压降 也几乎只含有基频。这种滤波作用使得丙类功放能够从失真的集电极波形中恢复出基波的完整波形。第26页/共110页电路正常工作（丙类、谐振）时，电路正常工作（丙类、谐振）时，外部电路关系式外部电路关系式：第27页/共110页直流功率：直流功率：输出交流功率：输出交流功率：集电极效率：集电极效率：集电极电压利用系数集电极电压利用系数波形系数波形系数第28页/共110页小结小结小结小结丙类放大器提高效率的途径丙类放大器提高效率的途径丙类放大器提高效率的途径丙类放大器提高效率的途径1、集电极电流为周期性脉冲串，它使得、集电极电流为周期性脉冲串，它使得 只有在只有在 最低的时候才能通过，最低的时候才能通过，集电极耗散功率大大减小，集电集电极耗散功率大大减小，集电极效率得到提高。极效率得到提高。2、减小减小 角角，越小，越小，越大，越大，则集电极效率越高。则集电极效率越高。第29页/共110页功放设计中各方面的折中关系功放设计中各方面的折中关系F 减小失真（线性度）减小失真（线性度）F 管子的保护管子的保护F 提高输出功率提高输出功率F 提高效率提高效率（1）丙类导通角丙类导通角180o，何时最优？，何时最优？遗留问题：遗留问题：（2）放大、临界、饱和，何处最优？放大、临界、饱和，何处最优？第30页/共110页 集电极余弦电流脉冲的分解集电极余弦电流脉冲的分解 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 各极电压对工作状态的影响各极电压对工作状态的影响 工作状态的计算工作状态的计算(估算估算)举例举例 晶体管特性曲线的理想化及其解析式晶体管特性曲线的理想化及其解析式晶体管特性曲线的理想化及其解析式晶体管特性曲线的理想化及其解析式第31页/共110页00.5ff0.2fTfT为截止频率为特征频率第32页/共110页为了对高频功率放大器进行定量分析与计算，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关键在于求出电流的直流分量Ic0与基频分量与基频分量Icm1。最好能有一个明确的数学表达式来显示二者与通角最好能有一个明确的数学表达式来显示二者与通角c的关系，以便于电路设计和调试时，对放大器工的关系，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。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、考虑到谐振功率放大器工作于丙类（非线性、大信号）状态，采取图解法与数学解析分析相折中大信号）状态，采取图解法与数学解析分析相折中的办法：折线近似分析法。的办法：折线近似分析法。第33页/共110页2、作出作出动特性曲线动特性曲线。1、测测出出晶晶体体管管转转移移特特性性曲曲线线和和输输出出特特性性曲曲线线，并并对对它它们们进进行行折折线化线化处理。处理。4、将将 脉脉冲冲用用傅傅氏氏级级数数分分解解，求求出出 的的各各次次谐谐波波分分量量，再再由由给给定定的的负负载载谐谐振振阻阻抗抗的的大大小小，求求出出放放大大器器输输出出电电压压、输输出出功功率率、直流供给功率直流供给功率、效率效率等指标。等指标。3、根根据据激激励励电电压压 的的大大小小在在已已知知理理想想特特性性曲曲线线上上画画出出对对应应电电流流脉冲脉冲 和和输出电压输出电压 的波形。的波形。第34页/共110页晶体管静态转移特性及其理想化第35页/共110页晶体管的输出特性及其理想化集电极不饱和，处于欠压工作状态集电极饱和，进入过压工作状态第36页/共110页VbmvbetwtiC0-c+cVBBo-c+cvbe转移特性iCVBZ0理想化 以上建立了晶体管的简化分析模型，下面求解以上建立了晶体管的简化分析模型，下面求解集电极余弦集电极余弦脉冲电流中的各个频率分量脉冲电流中的各个频率分量。首先，写出其表达式。首先，写出其表达式。iC=gc(vBEVBZ)(vBE VBZ)=gc(VbmcostVBZVBB)=gcVbm(costcos c)=gcVbm(1cos c)当 t=0时，iC=iC max 可见，可见，iC 取决于脉冲高度取决于脉冲高度iC max与通角与通角c当当 t t=c c时时，第37页/共110页 尖顶余弦脉冲由傅里叶级数求系数，得由傅里叶级数求系数，得其中：其中：尖顶余弦脉冲的分解系数尖顶余弦脉冲的分解系数波形系数波形系数第38页/共110页 下面分析基波分量下面分析基波分量I Icm1cm1、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随通角随通角 c c变化的变化的情况，从而选择合适的工作状态。情况，从而选择合适的工作状态。当当 c c120120 时，时，I Icm1cm1/i iCmaxCmax最大最大。在在i iCmaxCmax与负载阻抗与负载阻抗R Rp p为某定值的为某定值的情况下，情况下，输出功率将达到最大值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。第39页/共110页由曲线可知：极端情况由曲线可知：极端情况 c c=0=0时，时，如果此时如果此时=1=1，c c可达可达100%100%。为了兼顾功率与效率，最佳通角为了兼顾功率与效率，最佳通角取取7070 左右左右。下面分析基波分量下面分析基波分量I Icm1cm1、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随通角随通角 c c变化的变化的情况，从而选择合适的工作状态。情况，从而选择合适的工作状态。第40页/共110页 因此，下面分析四个参数因此，下面分析四个参数Rp和电压和电压VCC、VBB、Vbm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。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是否能最佳实现最终取决于取决于功放中外部电路参数功放中外部电路参数Rp和电压和电压 VBB、Vbm、VCC。即将用到即将用到的公式的公式第41页/共110页首先，我们必须了解高功首先，我们必须了解高功放输出回路的特点。放输出回路的特点。第42页/共110页 在了解高功放输出回路的特点的基础上，好必须在了解高功放输出回路的特点的基础上，好必须搞清楚什么是搞清楚什么是动态特性动态特性。在清楚什么是在清楚什么是动态特性动态特性之后，我们会研究之后，我们会研究外部电外部电路参数路参数Rp和电压和电压 VBB、Vbm、VCC是如何影响高功放是如何影响高功放工作状态的。工作状态的。所谓动态特性是和静态特性相对应而言的，在考所谓动态特性是和静态特性相对应而言的，在考虑了虑了负载的反作用负载的反作用后，所获得的后，所获得的 、与与 的关系的关系曲线就叫曲线就叫动态特性（曲线）动态特性（曲线）。最常用的是当。最常用的是当 、同时变化时，表示同时变化时，表示 关系的动态特性曲线（也关系的动态特性曲线（也叫负载线或者工作路）。叫负载线或者工作路）。第43页/共110页1.1.高频功放的动态特性高频功放的动态特性 下面通过折线近似分析法定性分析高功放动态特性，首先，下面通过折线近似分析法定性分析高功放动态特性，首先，建立由建立由R Rp p和和V VCC CC、VBB、Vbm 所表示的输出动态负载曲线。所表示的输出动态负载曲线。vceicVoAVCCQVcm1vcmingd第44页/共110页丙类高功放动特性曲线绘制演示第45页/共110页如下图所示，如下图所示，折线折线ABDABD就是动特性曲线就是动特性曲线，那么如何确定，那么如何确定A A、B B、D D三点呢？三点呢？1 1、当、当t=0时时可得可得A A点坐标为：点坐标为：2 2、当、当t=时时可得可得B B点坐标为：点坐标为：3 3、当、当t=180时时可得可得D D点坐标为：点坐标为：第46页/共110页从动态负载线看出以下几点从动态负载线看出以下几点:在输入信号变化一周中，管子在输入信号变化一周中，管子 动态负载线是条动态负载线是条折线折线经历了经历了导通导通截止截止导通导通过程。过程。集电极集电极最大电压值最大电压值为：为：选管子要求选管子要求 输出电压输出电压波形波形如图如图 C类类放大器放大器是非线性是非线性放大器放大器 不适合不适合放大放大非恒定包络非恒定包络的已调信号的已调信号 动态点沿着动态点沿着A-B-C-D-C-B-AA-B-C-D-C-B-A的轨的轨迹移动。迹移动。第47页/共110页第48页/共110页2.高频功放的负载特性高频功放的负载特性vBEiC-VBBVBZvbeiCgCVbmvbemaxiCmaxvceiCVCCQvceminVcesgdvbemaxvcemingcr过过压压区区临界区临界区欠压区欠压区vbemax第49页/共110页调整Rp对高功放工作状态的影响负载特性演示第50页/共110页2.高频功放的负载特性高频功放的负载特性iCvcevbemax过过压压区区临界区临界区欠压区欠压区欠压过压0临界Rp欠压过压0临界RpRpRp的变化引起了的变化引起了icmaxicmax的变化，进而影响了输出功率和效率的变化。的变化，进而影响了输出功率和效率的变化。第51页/共110页欠压、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：结论：结论：欠压：恒流，欠压：恒流，Vcm变化，变化，Po较小，较小，c低，低，Pc较大；较大；过压：恒压，过压：恒压，Icm1变化，变化，Po较小，较小，c可达最高；可达最高；临界：临界：Po最大，最大，c较高；较高；最佳工作状态最佳工作状态发射机末级发射机末级中间放大级中间放大级2.高频功放的负载特性高频功放的负载特性负载特性曲线欠压过压0临界Rp欠压过压0临界Rp第52页/共110页vceiCvbemaxQVCCQVCCQVCCiC1.改变改变CCCC对工作状态的影响对工作状态的影响过压欠压0临界VCC过压欠压0临界VCC集电极调幅作用是通过改集电极调幅作用是通过改变变VCCCC来改变来改变cm1cm1与与o o才能实现的，才能实现的，因此，必须工作于过压区。因此，必须工作于过压区。第53页/共110页集电极调制特性演示第54页/共110页集电极调制特性演示第55页/共110页2.改变改变bmbm对工作状态的影响对工作状态的影响vceiCvbemax1vbemax2QVCCvbemax4iCvbemax3欠压过压0临界Vbm欠压过压0临界Vbm 欲想改变欲想改变Vbm有效控制有效控制Vcm实现放大实现放大，则放大器，则放大器应工作在欠压状态应工作在欠压状态；它可以放大高频等幅波（载波、调频波、调相波）；它可以放大高频等幅波（载波、调频波、调相波）欲想改变欲想改变Vbm，使，使Vcm基本不变基本不变实现限幅实现限幅，则放大器应，则放大器应工作在过压状态工作在过压状态。第56页/共110页调整Vbm对高功放工作状态的影响放大特性演示第57页/共110页3.改变改变BBBB对工作状态的影响对工作状态的影响 基极调幅作用是通过改变基极调幅作用是通过改变BBBB来改变来改变cm1cm1与与o o才能实现的，才能实现的，因此，因此，必须工作于欠压区必须工作于欠压区。vbeVBBvbemax1vBEiCVBBvbemax2VBBvbemax3vceiCvbemax1vbemax2QVCCvbemax3iCVBB绝对值的增加等效于减少绝对值的增加等效于减少 Vbm，两者都会使，两者都会使vbemax产生相同的变化产生相同的变化第58页/共110页调整VBB对高功放工作状态的影响的演示第59页/共110页基极调制特性演示第60页/共110页例有一个用硅例有一个用硅NPN外延平面型高频功率管外延平面型高频功率管3DA13DA1做成的谐振做成的谐振功率放大器，设已知功率放大器，设已知CCCC2424，工作频率，工作频率MHz。试求它的能量关系。由晶体管手册已知其有关参。试求它的能量关系。由晶体管手册已知其有关参数为数为f7070MHz，A Ap p（功率增益）（功率增益）13 13 dB，CmaxCmax750750,CE(sat)CE(sat)(集电极饱和压降集电极饱和压降)1.5)1.5,CMCMW W。解：解：）由前面的讨论已知，工作状态最好选用临界状态。）由前面的讨论已知，工作状态最好选用临界状态。作为工程近似估算，可以认为此时集电极最小瞬时电压作为工程近似估算，可以认为此时集电极最小瞬时电压 2 2）第61页/共110页解：解：3 3）选）选 c c=70=70o o，4 4）未超过电流安全工作范围。未超过电流安全工作范围。5 5）6 6）7 7）8 8）9 9）第62页/共110页 除此之外，还有各级引线电感的影响在高频区也不能忽略，它会引除此之外，还有各级引线电感的影响在高频区也不能忽略，它会引起输入输出电路之间产生起输入输出电路之间产生寄生耦合寄生耦合。使。使功率增益和输出功率减小功率增益和输出功率减小，激励增益则增加激励增益则增加。通常，当通常，当 时，少数载流子在基极扩散的渡越时间和时，少数载流子在基极扩散的渡越时间和PNPN节的势垒电容对电路工作电流的影响就不能忽略。这种影响主要表节的势垒电容对电路工作电流的影响就不能忽略。这种影响主要表现为现为输出电流实际值减小输出电流实际值减小，并且有，并且有额外相移额外相移。第63页/共110页在低频和高频工作时的发射极电流脉冲波形第64页/共110页晶体管在高频大信号工作时各极电流脉冲波形的关系第65页/共110页馈电线路馈电线路输出、输入与级间耦合回路输出、输入与级间耦合回路第66页/共110页 以上的高频功率放大器的电路仅仅是其原理图。欲使高以上的高频功率放大器的电路仅仅是其原理图。欲使高频功率放大器正常工作于丙类某一最佳状态，与小信号谐振频功率放大器正常工作于丙类某一最佳状态，与小信号谐振放大器同样，必须有放大器同样，必须有正确的直流通路和交流通路正确的直流通路和交流通路。除此之外，。除此之外，还要尽量减少功率传输中的损耗。这就涉及其馈电线路的实还要尽量减少功率传输中的损耗。这就涉及其馈电线路的实现问题。现问题。对不同频率电流的等效电路第67页/共110页 集电极电路的两种馈电形式第68页/共110页第69页/共110页基极馈电的两种形式第70页/共110页几种常用的产生基极偏压的方法第71页/共110页第72页/共110页第73页/共110页第74页/共110页第75页/共110页放大器与负载之间用四端网络耦合1.输出匹配网络输出匹配网络 使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器传输到负载的功率最大，即它起着匹配网络的作用。放大器传输到负载的功率最大，即它起着匹配网络的作用。抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它应有良好抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它应有良好的滤波作用。的滤波作用。有效地传送功率到负载，但同时又应尽可能地使这几有效地传送功率到负载，但同时又应尽可能地使这几个电子器件彼此隔离，互不影响。个电子器件彼此隔离，互不影响。第76页/共110页复合输出回路1.输出匹配网络输出匹配网络第77页/共110页等效电路1.输出匹配网络输出匹配网络 虽然阻抗变换网络类型很多，但是，都可以等效成一个标虽然阻抗变换网络类型很多，但是，都可以等效成一个标准的并联谐振回路。准的并联谐振回路。下面就等效成的标准并联谐振回下面就等效成的标准并联谐振回路分析其功率传输效率。图中，路分析其功率传输效率。图中，r为为等效到谐振回路的负载电阻，等效到谐振回路的负载电阻，r1为谐振为谐振回路本身的损耗电阻。回路本身的损耗电阻。第78页/共110页 晶体管等效电路2.输入匹配网络与级间耦合网络输入匹配网络与级间耦合网络）中间放大级工作于过压状）中间放大级工作于过压状）中间放大级工作于过压状）中间放大级工作于过压状态，此时它等效为一个理想电态，此时它等效为一个理想电态，此时它等效为一个理想电态，此时它等效为一个理想电压源，其输出电压几乎不随负压源，其输出电压几乎不随负压源，其输出电压几乎不随负压源，其输出电压几乎不随负载变化。载变化。载变化。载变化。）降低级间耦合回路的效率。）降低级间耦合回路的效率。）降低级间耦合回路的效率。）降低级间耦合回路的效率。因为回路效率降低，意味着回路本身损耗加大，这样就因为回路效率降低，意味着回路本身损耗加大，这样就因为回路效率降低，意味着回路本身损耗加大，这样就因为回路效率降低，意味着回路本身损耗加大，这样就使下级输入电路的损耗功率相对来说显得不重要，也就是减弱使下级输入电路的损耗功率相对来说显得不重要，也就是减弱使下级输入电路的损耗功率相对来说显得不重要，也就是减弱使下级输入电路的损耗功率相对来说显得不重要，也就是减弱了下级对本级工作状态的影响。了下级对本级工作状态的影响。了下级对本级工作状态的影响。了下级对本级工作状态的影响。第79页/共110页输入匹配网络举例2.输入匹配网络与级间耦合网络输入匹配网络与级间耦合网络第80页/共110页 高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高它的输出功率与效率。甲、乙、丙类放大器就是沿着它的输出功率与效率。甲、乙、丙类放大器就是沿着它的输出功率与效率。甲、乙、丙类放大器就是沿着它的输出功率与效率。甲、乙、丙类放大器就是沿着不断减小电流通角不断减小电流通角不断减小电流通角不断减小电流通角 c c的途径，来不断提高放大器效的途径，来不断提高放大器效的途径，来不断提高放大器效的途径，来不断提高放大器效率的。率的。率的。率的。c c的减小是有一定限度的。因为的减小是有一定限度的。因为的减小是有一定限度的。因为的减小是有一定限度的。因为 c c太小时，效太小时，效太小时，效太小时，效率虽然很高，但因率虽然很高，但因率虽然很高，但因率虽然很高，但因I Icm1cm1下降太多，输出功率反而下下降太多，输出功率反而下下降太多，输出功率反而下下降太多，输出功率反而下降。要想维持降。要想维持降。要想维持降。要想维持I Icm1cm1不变，就必须加大激励电压，这又不变，就必须加大激励电压，这又不变，就必须加大激励电压，这又不变，就必须加大激励电压，这又可能因激励电压过大，而引起管子的击穿。可能因激励电压过大，而引起管子的击穿。可能因激励电压过大，而引起管子的击穿。可能因激励电压过大，而引起管子的击穿。丁类、戊类等放大器就是采用固定丁类、戊类等放大器就是采用固定丁类、戊类等放大器就是采用固定丁类、戊类等放大器就是采用固定 c c为为为为9090，但尽量降低管子的耗散功率的办法，来提高功率放大但尽量降低管子的耗散功率的办法，来提高功率放大但尽量降低管子的耗散功率的办法，来提高功率放大但尽量降低管子的耗散功率的办法，来提高功率放大器的效率的。器的效率的。器的效率的。器的效率的。第81页/共110页 丁类放大器的晶体管工作于开关状态：导通时，丁类放大器的晶体管工作于开关状态：导通时，丁类放大器的晶体管工作于开关状态：导通时，丁类放大器的晶体管工作于开关状态：导通时，管子进入饱和区，器件内阻接近于零；截止时，电流管子进入饱和区，器件内阻接近于零；截止时，电流管子进入饱和区，器件内阻接近于零；截止时，电流管子进入饱和区，器件内阻接近于零；截止时，电流为零，器件内阻接近于无穷大。这样，就使集电极功为零，器件内阻接近于无穷大。这样，就使集电极功为零，器件内阻接近于无穷大。这样，就使集电极功为零，器件内阻接近于无穷大。这样，就使集电极功耗大为减小，效率大大提高。在理想情况下，丁类放耗大为减小，效率大大提高。在理想情况下，丁类放耗大为减小，效率大大提高。在理想情况下，丁类放耗大为减小，效率大大提高。在理想情况下，丁类放大器的效率可达大器的效率可达大器的效率可达大器的效率可达100%100%。晶体管丁类放大器都是由两个晶体管组成的，晶体管丁类放大器都是由两个晶体管组成的，晶体管丁类放大器都是由两个晶体管组成的，晶体管丁类放大器都是由两个晶体管组成的，它它它它们轮流导电，来完成功率放大任务。控制晶体管工作们轮流导电，来完成功率放大任务。控制晶体管工作们轮流导电，来完成功率放大任务。控制晶体管工作们轮流导电，来完成功率放大任务。控制晶体管工作于开关状态的激励电压波形可以是正弦波，也可以是于开关状态的激励电压波形可以是正弦波，也可以是于开关状态的激励电压波形可以是正弦波，也可以是于开关状态的激励电压波形可以是正弦波，也可以是方波。晶体管丁类放大器有两种类型的电路：一种是方波。晶体管丁类放大器有两种类型的电路：一种是方波。晶体管丁类放大器有两种类型的电路：一种是方波。晶体管丁类放大器有两种类型的电路：一种是电流开关型，另一种是电压开关型。电流开关型，另一种是电压开关型。电流开关型，另一种是电压开关型。电流开关型，另一种是电压开关型。第82页/共110页晶体管丁类放大器原理图第83页/共110页电流开关型放大器的谐振回路中心点的电压波形第84页/共110页电压开关型电路的输出等效电路第85页/共110页优点：优点：优点：优点：谐波输出较小；谐波输出较小；谐波输出较小；谐波输出较小；效率高。效率高。效率高。效率高。缺点：缺点：缺点：缺点：频率上限受到限制。频率上限受到限制。频率上限受到限制。频率上限受到限制。第86页/共110页 晶体管丁类放大器总是由两个晶体管组成的，晶体管丁类放大器总是由两个晶体管组成的，晶体管丁类放大器总是由两个晶体管组成的，晶体管丁类放大器总是由两个晶体管组成的，而戊类放大器则是单管工作于开关状态。它的特点是而戊类放大器则是单管工作于开关状态。它的特点是而戊类放大器则是单管工作于开关状态。它的特点是而戊类放大器则是单管工作于开关状态。它的特点是选取适当的负载网络参数，以使它的瞬态响应最佳。选取适当的负载网络参数，以使它的瞬态响应最佳。选取适当的负载网络参数，以使它的瞬态响应最佳。选取适当的负载网络参数，以使它的瞬态响应最佳。也就是说，当开关导通（或断开）的瞬间，只也就是说，当开关导通（或断开）的瞬间，只也就是说，当开关导通（或断开）的瞬间，只也就是说，当开关导通（或断开）的瞬间，只有当器件的电压（或电流）降为零后，才能导通（或有当器件的电压（或电流）降为零后，才能导通（或有当器件的电压（或电流）降为零后，才能导通（或有当器件的电压（或电流）降为零后，才能导通（或断开）。这样，即使开关转换时间与工作周期相比较断开）。这样，即使开关转换时间与工作周期相比较断开）。这样，即使开关转换时间与工作周期相比较断开）。这样，即使开关转换时间与工作周期相比较已相当长，也能避免在开关器件内同时产生大的电压已相当长，也能避免在开关器件内同时产生大的电压已相当长，也能避免在开关器件内同时产生大的电压已相当长，也能避免在开关器件内同时产生大的电压或电流。这就避免了在开关转换瞬间内的器件功耗，或电流。这就避免了在开关转换瞬间内的器件功耗，或电流。这就避免了在开关转换瞬间内的器件功耗，或电流。这就避免了在开关转换瞬间内的器件功耗，从而克服了丁类放大器的缺点。从而克服了丁类放大器的缺点。从而克服了丁类放大器的缺点。从而克服了丁类放大器的缺点。第87页/共110页 晶体管戊类放大器原理图第88页/共110页戊类功率放大器的电压、电流波形第89页/共110页 现代通信的发展趋势之一是在宽波段工作范围内现代通信的发展趋势之一是在宽波段工作范围内现代通信的发展趋势之一是在宽波段工作范围内现代通信的发展趋势之一是在宽波段工作范围内能采用自动调谐技术，以便于迅速转换工作频率。为能采用自动调谐技术，以便于迅速转换工作频率。为能采用自动调谐技术，以便于迅速转换工作频率。为能采用自动调谐技术，以便于迅速转换工作频率。为了满足上述要求，可以在发射机的中间各级采用宽带了满足上述要求，可以在发射机的中间各级采用宽带了满足上述要求，可以在发射机的中间各级采用宽带了满足上述要求，可以在发射机的中间各级采用宽带高频功率放大器，它不需要调谐回路，就能在很宽的高频功率放大器，它不需要调谐回路，就能在很宽的高频功率放大器，它不需要调谐回路，就能在很宽的高频功率放大器，它不需要调谐回路，就能在很宽的波段范围内获得线性放大。波段范围内获得线性放大。波段范围内获得线性放大。波段范围内获得线性放大。最常见的宽带高频功率放大器是利用宽带变压最常见的宽带高频功率放大器是利用宽带变压最常见的宽带高频功率放大器是利用宽带变压最常见的宽带高频功率放大器是利用宽带变压器器器器做耦合电路的放大器。宽带变压器有两种形式：一种做耦合电路的放大器。宽带变压器有两种形式：一种做耦合电路的放大器。宽带变压器有两种形式：一种做耦合电路的放大器。宽带变压器有两种形式：一种是利用普通变压器的原理，只是采用高频磁心，可工是利用普通变压器的原理，只是采用高频磁心，可工是利用普通变压器的原理，只是采用高频磁心，可工是利用普通变压器的原理，只是采用高频磁心，可工作到短波波段；另一种是利用传输线原理与变压器原作到短波波段；另一种是利用传输线原理与变压器原作到短波波段；另一种是利用传输线原理与变压器原作到短波波段；另一种是利用传输线原理与变压器原理二者结合的所谓传输线变压器，这是最常用的一种理二者结合的所谓传输线变压器，这是最常用的一种理二者结合的所谓传输线变压器，这是最常用的一种理二者结合的所谓传输线变压器，这是最常用的一种宽带变压器。宽带变压器。宽带变压器。宽带变压器。第90页/共110页低频变压器及其频率特性示例第91页/共110页11传输线变压器第92页/共110页4 传输线变压器第93页/共110页宽频带变压器耦合放大器电路举例宽频带变压器耦合放大器电路举例宽频带变压器耦合放大器电路举例宽频带变压器耦合放大器电路举例第94页/共110页功率合成与分配网络应满足的条件功率合成与分配网络应满足的条件功率合成功率合成(或分配或分配)网络原理网络原理功率合成电路举例功率合成电路举例第95页/共110页在高频功率放大器中，当需要的输出功率超过单个在高频功率放大器中，当需要的输出功率超过单个在高频功率放大器中，当需要的输出功率超过单个在高频功率放大器中，当需要的输出功率超过单个电子器件所能输出的功率时，可以将几个电子器件的输出电子器件所能输出的功率时，可以将几个电子器件的输出电子器件所能输出的功率时，可以将几个电子器件的输出电子器件所能输出的功率时，可以将几个电子器件的输出功率叠加起来，以获得足够大的输出功率。这就是功率合功率叠加起来，以获得足够大的输出功率。这就是功率合功率叠加起来，以获得足够大的输出功率。这就是功率合功率叠加起来，以获得足够大的输出功率。这就是功率合成技术。成技术。成技术。成技术。举例：举例：功率合成器方框图示例第96页/共110页 一个理想的功率合成电路应该满足哪些条件呢一个理想的功率合成电路应该满足哪些条件呢一个理想