第三章 无线电基础.doc

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1、 本文由_w_s贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 RF 无线电通信电路测试与设计 第三章 无线电发射机制作与测试 RF 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 通信系统基本组成框图 信息源 发送设备 传输媒质 接收设备 终端装置 图1.1 通信系统基本组成框图 RF 基带信号 基带信号 已调信号 已调信号 电子信息学院 RF 调幅发送设备 无线电通信电路测试与设计 振荡器 高频放大器 倍频 高频功率 放大器 及调制 话筒 调制信号 放大器 RF 在无线电发射机中，由于在发射机里的振荡器所产生的高频振荡功率很小，因此在它后面要经过一

2、系列的放大缓 在无线电发射机中，由于在发射机里的振荡器所产生的高频振荡功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大缓 冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的高频功率后，才能馈送到天线上辐射出去。这里所提到的放大级都 冲级、 中间放大级、末级功率放大级，获得足够的高频功率后 才能馈送到天线上辐射出去。 足够的高频功率 属于高频功率放大器的范畴。由此可见，高频功率放大器是发送设备的重要组成部分。 属于高频功率放大器的范畴。由此可见，高频功率放大器是发送设备的重要组成部分。 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 具体调频波发送设备框图 天线 调制 信号 调制器 模块 缓冲放大 模块 功率放

3、大 模块 匹配 电路 载波产生 模块 信号发送出去条件: 信号发送出去条件 频率足够高 功率足够大 RF 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 3.1放大器模块制作与测试 放大器模块制作与测试 放大器广泛应用于无线电通信电路中。 放大器广泛应用于无线电通信电路中。无线通信发射和接收机能正常的工作 很大程度上都是放大电路的功劳。在发射机中， 很大程度上都是放大电路的功劳。在发射机中，为了能将调制过的信号有效的 发射出去，必须要将信号的功率进行放大，而接收机接收到的信号都很微弱， 发射出去，必须要将信号的功率进行放大，而接收机接收到的信号都很微弱， 为了能很好的解调还必须，进行调谐低噪声放

4、大。 为了能很好的解调还必须，进行调谐低噪声放大。这一节我们将介绍发射机中 的两种放大器模块的制作，一种是缓冲放大器，另一种是谐振功率放大器。 的两种放大器模块的制作，一种是缓冲放大器，另一种是谐振功率放大器。 3.1.1缓冲放大器模块制作 缓冲放大器模块制作 RF 缓冲放大器的主要作用是为后级功放提供足够大的驱动功率,将后级功放与前级隔离 缓冲放大器的主要作用是为后级功放提供足够大的驱动功率 将后级功放与前级隔离 开来, 避免相互产生影响，兼有增加抗干扰能力。 开来 避免相互产生影响，兼有增加抗干扰能力。至于是否有放大功能取决于实际需 可以将放大缓冲合二为一。 要。可以将放大缓冲合二为一。

5、电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 1. 三极管隔离放大器 VCC_FM + CE81 L81 C82 共集电极 放大电路 R84 E R81 1 2 LOtoPR RV81 3 R82 C81 R83 C B E Q81 3355 B C C83 Q82 3355 C84 L82 L83 N1 R85 CV81 RF VCC_FM 分压式偏置电路 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 双栅场效应管隔离放大器 VCC g1 R521 47K s 11T L507 g2 d 1 RV501 104 2 3 Q6 D VCO_OUT L505 21T 950P G2 G1 S R

6、522 100 CV503 950P C521 104 L506 21T C522 104 3SK122 CV502 RF 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 3.1.2谐振功率放大器模块的制作与测试 谐振功率放大器模块的制作与测试 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件用于发射机的末级， 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件用于发射机的末级，作用 发射机的末级 是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求， 是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线 将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平， 将其辐射到空间，保

7、证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平， 并且不干扰相邻信道的通信。 并且不干扰相邻信道的通信。 高频功率放大器的分类 窄带高频功率放大器：通常以具有选频滤波作用的谐振电路作为输出回路负载， 窄带高频功率放大器：通常以具有选频滤波作用的谐振电路作为输出回路负载， 故又称为调谐功率放大器 谐振功率放大器；为了提高效率， 调谐功率放大器或 故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；为了提高效率，谐振功率放大器常工 作于乙类或丙类状态。 作于乙类或丙类状态。 宽带高频功率放大器： 宽带高频功率放大器：宽带高频功率放大器的输出电路负载则是采用传输线 变压器或其他宽带匹配电路（非谐振负载），因此又

8、称为非调谐功率放大器。 ），因此又称为非调谐功率放大器 变压器或其他宽带匹配电路（非谐振负载），因此又称为非调谐功率放大器。 其特点是可以实现功率合成. 其特点是可以实现功率合成 RF 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 一般来说可以将功率放大器依据工作状态不同分为三种，三种放大器的转移特性如图 所示， 一般来说可以将功率放大器依据工作状态不同分为三种，三种放大器的转移特性如图3.1.1所示， 所示 其中Q 分别是三种不同功率放大器的静态工作点， 的电压坐标为u 的门槛电压， 其中 A、QB、QC分别是三种不同功率放大器的静态工作点， QB的电压坐标为 BE的门槛电压， 记作Uon。

9、QC的电压坐标为 记作 。 的电压坐标为-UBB，晶体管的集电极电流波形也如图中所示，分别工作在全导通， ，晶体管的集电极电流波形也如图中所示，分别工作在全导通， 半导通，和小于半导通的三种情况下。分别称它们为甲类，乙类和丙类功率放大器。 半导通，和小于半导通的三种情况下。分别称它们为甲类，乙类和丙类功率放大器。 ic QA QC QB O t O t O ub t ub Ube ub 3 6 0 1 8 0 1 8 0 0 U on UBB 甲类静态有损耗：效率最低 乙类静态无损耗：效率较高 丙类静态无损耗动态时导通角大 RF 于时才有损耗：效率最高 图 2-25 Q点 不 同 时 的 ic

10、导 通 角 图3.1.1甲类、乙类和丙类放大电路转移特性比较 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 为了提高谐振功率放大器的效率，通常都采用丙类功率放大器， 为了提高谐振功率放大器的效率，通常都采用丙类功率放大器， 因此这里只介绍丙类功放的制作。在丙类工作状态下， 因此这里只介绍丙类功放的制作。在丙类工作状态下，集电极 电流的导通时间小于半个周期， 电流的导通时间小于半个周期，集电极电流与输入信号之间存 在着严重的非线性失真，为了滤除非线性失真，其负载采用LC 在着严重的非线性失真，为了滤除非线性失真，其负载采用 谐振网络，谐振负载的作用是： 谐振网络，谐振负载的作用是：从失真的集电极

11、电流脉冲中选 出基波，滤除谐波，从而得到不失真的输出电压。 出基波，滤除谐波，从而得到不失真的输出电压。 RF 电子信息学院 RF 简单高频功率放大器 VBB基极负偏置：丙类工作状态 基极负偏置： 无线电通信电路测试与设计 VCC集电极偏置：提供集电极回路电流 集电极偏置： R1、L1、C1 谐振电路 选频、匹配 、 、 谐振电路: 选频、 对信号源频率谐振 L1 C1 R1 输入Vb： 输入 ：正弦波 输出： 输出：与输入频率相同的正弦波 VBB C2 RF VCC Vb 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 XSC2 G A B T A B XSC1 G T 简单高频功率放大器输入

12、输出电压仿真 L1 C1 R1 V1 C2 V3 V2 RF 结论： 结论：输出电压不失真放大 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 XSC2 G A B T 简单高频功率放大器输出电流仿真 XSC1 G A B T 0.5uH L1 C1 50pF R1 390ohm R2 1ohm V1 0.1V C2 0.01uF V3 V2 0.75V 30MHz 0Deg 12V RF 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 1. 高频功率放大器输入输出波形分析 ub , uBE , iB , iC , uCE , uC iC + uC _ C1 R1 设输入电压ub=Ubmcosct

13、， L1 uBE =VBB + ub = VBB + Ubmcosct iB为一周期性余弦电流脉冲 (见转移特性 见转移特性) 见转移特性 VBB iB C2 VCC ub RF 电子信息学院 RF iB 无线电通信电路测试与设计 通角如何计算? U on ? VBB cos U bm 通角=时 通角 时, iB=0 , iC=0 谐振功率放大器的iB RF 可称为半流通角或截止角（意即t= 时，电流被截止）。 为方便起见，以后将简称为通角。 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 iB为一周期性余弦电流脉冲 iC =iB ， 按傅里叶级数分解为: 可将集电极余弦电流脉冲iC按傅里叶级数

14、分解为: iC =IC0 + ic1 + ic2 + = IC0 + Ic1mcosct + Ic2mcos2ct + 由于回路对基频谐振， 对其他谐波的阻抗很小，且呈容性，因此， 由于回路对基频谐振，呈纯电阻RP，对其他谐波的阻抗很小，且呈容性，因此，只有基 频电流与基频电压才能产生输出电压， 频电流与基频电压才能产生输出电压， 因此 uc = -RPIc1mcosct = -Ucmcosct uCE =VCC + uc = VCC ? Ucmcosct 电子信息学院 RF 则 由上述分析可得谐振功率放大器的各极电压与电流波形如图所示。 由上述分析可得谐振功率放大器的各极电压与电流波形如图所

15、示。 RF 无线电通信电路测试与设计 结论： 结论：输入输出电压不失真 电流失真 RF 图3.1.4 谐振功放各极电压与电流的波形 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 2、谐振功率放大器的功率关系 I C 0 = i Cmax 0 ( ) I c 1 m = i Cmax 1 ( ) I c n m = i Cmax n ( ) 式中 0 1 L n 的函数，称为尖顶余弦脉冲的分解系数， 是 的函数，称为尖顶余弦脉冲的分解系数， 可由傅立叶级数分解得到， 可由傅立叶级数分解得到， 可以推出 sin ? cos 0 ( ) = (1 ? cos ) ? cos sin 1 ( ) =

16、(1 ? cos ) 2 sin n cos ? n cos n sin 2 ( ) = ? n(n 2 ? 1)(1 ? cos ) RF Ic0 = I cm I cmn = = 1 2 1 2 1 2 i C d ( C t) td ( t) t) 1 i C cos C C i C cos n t d ( C 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 0 1 L n 的关系见3.1.5图。 等与 的关系见 图 由图可以看出： 由图可以看出： 谐波分量的次数越高， 谐波分量的次数越高，振幅越 小； 120 对于某次谐波，存在一通角 对于某次谐波，存在一通角使 n 取得最大值； an(

17、)取得最大值； 对于丙类谐功放， 对于丙类谐功放， ao()和a1() 都随的增加而增大， 都随的增加而增大，而波形系 的增加而减小； 数g1()随的增加而减小； RF I cm1 1 ） （ g1 ( ) = I co （） 0 图3.1.5 余弦脉冲的分解系数 电子信息学院 RF 功率关系 无线电通信电路测试与设计 2 1 U cm 1 2 1 2 2 Po = U cm I c1m = = I c1m RP = I c max 1 ( ) R p 输出功率： 输出功率： 2 2 RP 2 2 直流电源提供功率： 直流电源提供功率： PV = IC0 VCC 晶体管的集电极耗散功率： 晶体

18、管的集电极耗散功率： 1 U cm I c1m P 1 RF g ( ) 放大器的集电极效率为： 放大器的集电极效率为： c = o = 2 = 1 PV 2 V CC I C0 Pc =PV Po 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 1 波形系数 UcmI c1m Po 2 1 = g1 ( ) c = = PV 2 VCCI C0 集电极电压利用系数 上式说明， 越小，则效率c 越高。 越高。 上式说明， 越小， 越小，则功率P 但 越小，则功率 0 越小 矛盾 RF 输出功率Po最大应选择通角 输出功率 最大应选择通角为120，但此时效率C并不是最高。 最大应选择通角 但此时效

19、率 并不是最高。 最佳通角 最佳通角取6575 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 例3.1.1 已知某谐振功率放大器Ucc=24V, Ico=250mA, 已知某谐振功率放大器Ucc=24V, 电压利用系数=1 试求：直流功率Pv 效率 =1， Pv， Po=5W, 电压利用系数=1，试求：直流功率Pv，效率， 谐振电阻Rp, 基波电流Icm1, 通角 谐振电阻Rp, 基波电流Icm1, 通角 解：Pv=VccIco=24250=6W =Po/Pv=5/6=83.3% 电压利用系数=1，则Ucm=vcc ， 电压利用系数 Rp=ucm2/2Po=242/(25)=57.6 Icm1

20、=Ucm/Rp=24/57.6=0.42A g()= Icm1/ Ico=0.42/0.25=1.68， ， RF 也可采用g()=2/的关系求得。 的关系求得。 也可采用 的关系求得 由图3.1.5并查附录得 并查附录得=76o 由图 并查附录得 电子信息学院 RF 实际功率放大器电路1 实际功率放大器电路 耦合 无线电通信电路测试与设计 选频 滤波 匹配 选频 滤波 匹配 负偏置 丙类 电路的工作原理改进图 RF 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 实际功率放大器电路2 实际功率放大器电路 VCC_FM + CE82 10uFL toANT N1 Q83 1971 C85 L85

21、 L86 C86 CV82 C87 L87 C88 C89 toVR 1 2 3 L84 C8A 104 RF 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 高频功率放大器和低频功率放大器的区别 共同特点:要求输出功率P大和效率 共同特点 要求输出功率 大和效率高。 要求输出功率 大和效率 但由于二者的工作频率和相对频带宽度相差很大，就决定了它们之间有着根本的差异： 1.负载性质不同 负载性质不同 低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。 低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。因 此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。 此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。

22、由几百kHz一直到几百MHz kHz一直到几百MHz、 高频功率放大器的工作频率高（由几百kHz一直到几百MHz、几 GHz甚至几十GHz），但相对频带很窄。 甚至几十GHz GHz甚至几十GHz），但相对频带很窄。采用调谐负载 RF 例如，低频自20至 Hz，高低频率之比达l,000 l,000倍 例如，低频自20至20,000 Hz，高低频率之比达l,000倍。宽带 20 例如，调幅广播电台（535 kHz的频段范围 的频带宽度为9 kHz， 的频段范围） 例如，调幅广播电台（5351,605 kHz的频段范围）的频带宽度为9 kHz， 如中心频率取为900kHz 则相对频宽只相当于中心频

23、率的百分之一。 900kHz， 如中心频率取为900kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心 频率越高，则相对频宽越小。因此， 频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络 作为负载回路。 作为负载回路。窄带 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 丙类谐振功率放大器的性能分析 在基极输入电压u 的作用下， 将经历不同的工作区域， 在基极输入电压 b的作用下，VT将经历不同的工作区域，因 此放大器将工作在不同的状态: 此放大器将工作在不同的状态 不大以致u 将截止， 当ub不大以致 BEUon时，VT将截止， 变大，管子V 将导通，如果u 的振幅不太大， 当

24、ub变大，管子 T将导通，如果 b 的振幅不太大，则VT导 通时处于放大区，称丙类放大器工作于欠压状态 欠压状态； 通时处于放大区，称丙类放大器工作于欠压状态； 如果U 很大， 导通时将从放大区进入饱和区， 如果 bm很大，VT导通时将从放大区进入饱和区，于是称丙 类放大器工作在过压状态 过压状态； 类放大器工作在过压状态； RF 如果U 的大小刚好使V 进入临界饱和， 如果 bm的大小刚好使 T进入临界饱和，则称丙类放大器工 作在临界状态 临界状态； 作在临界状态； 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 丙类谐振功率放大器的动态特性与负载特性 大信号的功放一般采用图解法分析： 大信号

25、的功放一般采用图解法分析：动态交流负载线 由于负载为谐振的，因此集电极电压和电流波形不一样； 由于负载为谐振的，因此集电极电压和电流波形不一样；交流负载线不再 是直线红线 是直线 红线 ic ic uBEmax A B C D 0 负载线的画法 可根据工作点 和斜率确定 自行看书 ct E G Vcc Q uBE H uCEmin F uCE ucE RF Ucm 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 高频功率放大器的工作状态取决于负载阻抗RP和电压VCC、VBB、Ubm 四个参数。工作状态不同，放大器的输出功率、 四个参数。工作状态不同，放大器的输出功率、效率和管耗就大不 相同。下面

26、来了解工作状态随这几个参数而变化的情况。 相同。下面来了解工作状态随这几个参数而变化的情况。 基极调制特性 放大特性 uBE=VBB+Ubmcosct uCE=VccUcmcosct 集电极 调制特性 负载特性 RF 电子信息学院 RF 负载特性 无线电通信电路测试与设计 如果维持三个电压参数不变，那么工作状态就取决于 如果维持三个电压参数不变，那么工作状态就取决于RP。此时各种电 输出电压、功率与效率等随R 而变化的曲线，就叫负载特性。 流、输出电压、功率与效率等随 P而变化的曲线，就叫负载特性。 RF 图3.1.7 三种工作状态 越大， 绝对值越小。因此， 负载阻抗RP越大，负载线的斜率g

27、d绝对值越小。因此，放大器的工 作状态随着负载的不同而变化。 作状态随着负载的不同而变化。 增大时放大器的工作状态从欠压、 RP 增大时放大器的工作状态从欠压、临界到过压 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 放大器的工作状态发生变化，电压电流功率效率都会有变化见图 放大器的工作状态发生变化，电压电流功率效率都会有变化见图3.1.8 观察图3.1.7，在欠压区至临界线的范围内， 观察图3.1.7，在欠压区至临界线的范围内，当 3.1.7 的范围内 逐渐增大时， RP逐渐增大时，集电极电流脉冲的最大值以及流 的变化都不大。 增加，仅仅使i 通角 的变化都不大。RP增加，仅仅使iC略有减

28、因此，在欠压区内的i 小。因此，在欠压区内的iCmax(Ic1m、IC0 )几乎维 的增加而略有下降。 持常数， 持常数，仅随RP的增加而略有下降。但进入过压 区后，集电极电流脉冲开始下凹， 区后，集电极电流脉冲开始下凹，而且凹陷程度 的增大而急剧加深， 随着RP的增大而急剧加深，致使与Ic1m、IC0也急 c1m、 剧下降。 的关系式看出， 剧下降。再由Ucm = RPIc1m的关系式看出，在欠压 变化很小， 区由于Ic1m变化很小，因此Ucm随RP的增加而直线 上升。进入过压区后， 上升。进入过压区后，由于Ic1m随RPRF 的增加而显 著下降， 的增加而很缓慢地上升。 著下降，因此Ucm

29、随RP的增加而很缓慢地上升。近 似地说， 几乎不变， 似地说，欠压时Ic1m几乎不变，过压时Ucm几乎不 变。因而可以把欠压状态的放大器当作一个理想 电流源； 电流源；把过压状态的放大器当作一个理想电压 源。 图3.1.8 谐振功放的负载特性 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 由于V 不变， 直流输入功率 PV = IC0 VCC。由于VCC不变，因此 曲线的形状相同。 PV曲线与IC0曲线的形状相同。 1 2 I c1m RP 交流输出功率 Po=UcmIc1m= 2 。 由图 3.1.8看出 在临界状态， 达到最大值。 看出， 3.1.8看出，在临界状态，Po达到最大值。Rp最

30、佳 匹配负载。 匹配负载。这就是为什么我们在设计高频功率放 大器时，如果从输出功率最大着眼， 大器时，如果从输出功率最大着眼，就应力求它 工作在临界状态的原因。 工作在临界状态的原因。 图3.1.8 谐振功放的负载特性 由图，在欠压区内， 减小时， 集电极耗散功率 Pc =PVPo，由图，在欠压区内，当RP减小时，Pc上升很 强欠压工作状态) 达到最大值，可能使晶体管烧坏。 快。当RP=0时(强欠压工作状态)，Pc达到最大值，可能使晶体管烧坏。必 须避免发生这种情况。 须避免发生这种情况。 RF P0 = 在欠压时， 变化很小， 的增加而增加； 效率 在欠压时，PV变化很小，所以随Po的增加而

31、增加；到达 P 下降快，因而继续增加， 临界状态后，开始时因为Po的下降没有PV下降快，因而继续增加，但增加 临界状态后，V 很缓慢。 的继续增加， 的急速下降而下降，因而略有减小。 很缓慢。随着RP的继续增加，Po因Ic1m的急速下降而下降，因而略有减小。 由此可知，在靠近临界的弱过压状态出现最大值。 由此可知，在靠近临界的弱过压状态出现最大值。 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 负载变化时三种工作状态的优缺点综合如下： 负载变化时三种工作状态的优缺点综合如下： Ucm Ic1m PV 临界状态的优点是输出功率最大，也较高，可以说是最佳工作状态 临界状态的优点是输出功率最大， 也

32、较高， 的优点是输出功率最大 Ropt最佳匹配电阻。这种工作状态主要用于发射机末级。 最佳匹配电阻。 最佳匹配电阻 这种工作状态主要用于发射机末级。 (Ucc ? Uces) 2 Ucm 2 Rp = 2 Po 2 Po 过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳；在弱过压 过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳； 的优点是 效率可达最高，但输出功率有所下降。 时，效率可达最高，但输出功率有所下降。它常用于需要维持输出电压比 RF 较平稳的场合，例如发射机的中间放大级。 较平稳的场合，例如发射机的中间放大级。 欠压状态的输出功率与效率都比较低，而且集电极耗散功率大，输出

33、电 欠压状态的输出功率与效率都比较低，而且集电极耗散功率大， 的输出功率与效率都比较低 压又不够稳定，因此一般较少采用。 压又不够稳定，因此一般较少采用。 电子信息学院 RF 练习： 练习： 无线电通信电路测试与设计 谐振电路原来工作在临界状态， 谐振电路原来工作在临界状态， 态如何变化？功率管是否安全？ 态如何变化？功率管是否安全？ RP 临界 若输入信号频率突然增加， 若输入信号频率突然增加，问电路工作状 欠压 ， 一谐振功率放大器工作在临界状态，实测时发现P0 仅为设计值的， 一谐振功率放大器工作在临界状态，实测时发现P 仅为设计值的 却略大于设计值。问放大器工作在什么状态？如何调整才能

34、使P 而IC0却略大于设计值。问放大器工作在什么状态？如何调整才能使 0和IC0 接近 设计值 Ucm 欠压工作状态 Rp Ic1m RF PV 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 Vcc的变化对工作状态的影响 集电极调制特性 的变化对工作状态的影响集电极调制特性 的变化对工作状态的影响 一定时， 改变， 当Rp、Ubm、UBB一定时，放大器的性能随 、 、 一定时 放大器的性能随Ucc改变，称为谐振功放的集电极调 改变 制特性，如图3.1.9所示。由图可见，当Ucc由小增大，放大器将历经过压、临界 所示。 由小增大， 制特性，如图 所示 由图可见， 由小增大 放大器将历经过压、 和

35、欠压三种工作状态，在过压区随着Ucc的的增大，放大器逐渐靠近临界状态， 的的增大， 和欠压三种工作状态，在过压区随着 的的增大 放大器逐渐靠近临界状态， 直流分量Ico、基波分量幅度Icm、输出电压幅度 迅速增大。 直流分量 、基波分量幅度 、输出电压幅度Ucm迅速增大。在欠压区，随着 迅速增大 在欠压区， Ucc的增大，Ico、Icm、Ucm变化不大。由此可见，工作在过压区的谐振功放， 的增大， 、 变化不大。 的增大 、 变化不大 由此可见，工作在过压区的谐振功放， Ucc的变化可以有效地控制 的变化可以有效地控制Ucm的变化，这就是集电极的调制特性。 的变化， 的变化可以有效地控制 的变

36、化 这就是集电极的调制特性。 集电极 调幅 RF VCC减小，工作状态从欠压、 减小，工作状态从欠压、 临界到过压 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 集电极调制特性动画 RF 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 Ubm的变化对工作状态的影响 的变化对工作状态的影响 一定时， 改变， 当Rp、UCC、UBB一定时，放大器的性能随 、 、 一定时 放大器的性能随Ubm改变，称为谐振功放的放大特 改变 如图3.1.10所示。由图可见，当Ubm由小增大，放大器将历经欠压、临界和过 所示。 由小增大， 性，如图 所示 由图可见， 由小增大 放大器将历经欠压、 压三种工作状态，在欠压

37、区Ucm随Ubm的增大而增大，为了提高放大特性的线性 的增大而增大， 压三种工作状态，在欠压区 随 的增大而增大 减小非线性失真，在电路结构上可以采用负反馈等措施。在过压区， 度，减小非线性失真，在电路结构上可以采用负反馈等措施。在过压区，Ubm在较 在较 大范围内变化，而放大器的输出幅度Ucm基本不变，所以工作在过压区的谐振功放 基本不变， 大范围内变化，而放大器的输出幅度 基本不变 就成了限幅器。 就成了限幅器。 限幅 欲想改变Ubm有效控 欲想改变 有效控 实现放大， 制Ucm实现放大，则 实现放大 由小增大， 当Ubm由小增大， 由小增大 放大器应工作在欠压 放大器应工作在欠压 放大器

38、：欠压、 放大器：欠压、 状态；它可以放大高 状态RF ； 临界到过压 频等幅波（载波、 频等幅波（载波、调 频波、调相波） 频波、调相波） 欲 想改变Ubm，使Ucm 想改变 ， 基本不变实现限幅 实现限幅， 基本不变实现限幅， 则放大器应工作在过 则放大器应工作在过 压状态。 压状态。 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 UBB的变化对工作状态的影响 基极调制特性 BB 的变化对工作状态的影响基极调制特性 的变化对工作状态的影响 基极调制特性V 基极调制 特性 VBB RF 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 馈电原则： 馈电原则 1、合适的工作点。高频谐振功率放大器工

39、作在丙类, 它的馈电线路除了保证集电极合适的工作电压外，还 要保证基极偏置。 2、负载是谐振回路。因此，交流等效电路还要考虑 到负载是谐振回路，交流分量Icm1必须通过谐振回路， 以获得交流信号的放大。 3、高频谐振功率放大器工作在大电流状态，为了减 RF 少功耗，外电路应对直流Ico近似短路，但又不能对交 流短路。 4、外电路为保证输出波形不失真，应对高次谐波分 量Icmn近似短路。 电子信息学院 谐振功放的馈电电路 馈电原则： 馈电原则 RF 无线电通信电路测试与设计 5、在共射组态的电路中，电源的+、-端中必须有一 端要接地，即与发射极相连分布电容。 全部加到管子上； 保证VCC、VBB

40、全部加到管子上； 电路尽可能少消耗高频信号功率。 电路尽可能少消耗高频信号功率。 电子信息学院 RF 读一读 谐振功率放大器的馈电电路 RF 无线电通信电路测试与设计 高频基波分量Ic1m应通过负载回路，以产生所需要的高频 高频谐波分量，Icmn 是“副产品”，不应消耗功率（倍频 直流电流IC0是产生能量的源泉，它由VCC经管外电路输至 输出功率。 器除外）。因此管外电路对Icmn 来说，应该尽可能接近于短 集电极，应该是除了晶体管的内阻外，没有其他电阻消耗能 因此，Ic1m只应在负载回路上产生电压降，其余的部分对于 路，如图2.41（c）所示。 量。因此要求管外电路对直流来说的等效电路如图2

41、.41（a） I所示。 c1m来说，都应该是短路的。所以，对于Ic1m的等效电路应如 图2.41（b）所示。 基 本 组 成 原 则 图2.41 集电极电路对不同频率电流的等效电路 RF 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 不管是集电极电路还是基极电路， 馈电方式都可以分为串联馈电与并联馈电。 RF 串馈：电子器件、负载回路和直流电源三部分是串联起来的。 并馈: 将这三部分并联起来。 图2.42 集电极电路的两种馈电形式 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 LC是负载回路；C是高频旁路电容，C是隔直电容， 它们对高频应呈现很小的阻抗，相当于短路。 RF 图2.42 集电极电

42、路的两种馈电形式 电子信息学院 RF 无线电通信电路测试与设计 L是射频扼流圈（Radio Frequency Choke)， 理论上它对直流是短路的， 对高频则呈现很大的阻抗（开路）， 以阻止高频电流通过公用电源内阻产生高频能量损耗， 特别是避免在各级之间由此而产生的寄生耦合； RF 图2.42 集电极电路的两种馈电形式 电子信息学院 串馈 RF 无线电通信电路测试与设计 晶体管、调谐回路、电源三者 相串联； L为高频扼流圈，其感抗 XL=WL比谐振电阻RP大一个数 量级； C为高频旁路电容，对电源相当 于开路，对信号频率相当于短 路；为回路建立高频地电位。 为回路建立高频地电位。 为回路建立高频地电位 其容抗Xc=1/WC比谐振电阻RP小 RF 一个数量级； C上充有左负右正的电压Vcc； L,C构