高频功率放大器.ppt

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1、第第3 3章章 高频功率放大器高频功率放大器 3.1谐振功率放大器工作原理谐振功率放大器工作原理3.2谐振功率放大器的性能分析谐振功率放大器的性能分析3.3谐振功率放大器电路谐振功率放大器电路3.4高频功率放大器高频功率放大器概述概述高频谐振功率放大器用于各种无线电发送设备中，高频谐振功率放大器用于各种无线电发送设备中，对高频载波或高频已调波进行功率放大。对高频载波或高频已调波进行功率放大。顾名思义顾名思义,高频功率放大器用于高频功率放大器用于放大高频信号放大高频信号并并获得获得足够大的输出功率足够大的输出功率,常又称为射频功率放大器。常又称为射频功率放大器。它广泛用于发射机、高频加热装置和微

2、波功率源等电它广泛用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。子设备中。1、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功率。放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。2、高频功率放大器的分类高频功率放大器的分类窄带高频功率放大器：以谐振回路为负载，所以又称窄带高频功率放大器：以谐振回路为负载，所以又称谐振功率放大器谐振功率放大器宽带高频功率放大器：采用非选频性负载，如传输线宽带高频功率放大器：采用非选频性负载，如传输线变压器或其他宽带匹配电路变压器或其他宽带匹配电路3.3.谐振功率放大器的特点谐振功率放大器的特点 1.采用谐振网络作负

3、载。采用谐振网络作负载。2.一般工作在丙类或乙类状态。一般工作在丙类或乙类状态。3.工作频率和相对通频带相差很大。工作频率和相对通频带相差很大。4、高频功率放大器使用中需要解决的两个问题高频功率放大器使用中需要解决的两个问题高效率输出高效率输出高功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效率高。输出功率大和效率高。联想对比：联想对比：5、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处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

4、谐振回路。放大器的负载均为谐振回路。不同之处：激励信号幅度大小不同；放大器工不同之处：激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同作点不同,晶体管动态范围不同。晶体管动态范围不同。小信号谐振放大器小信号谐振放大器波形图波形图 谐振功率放大器谐振功率放大器波形图波形图6.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。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，属于非线性电路功率放大器的

5、主要技术指标是功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。输出功率与效率。3.1 谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的基本电路谐振功率放大器的基本电路3.1.1丙类谐振功率放大器丙类谐振功率放大器LC谐振网络为放大器的并谐振网络为放大器的并联谐振网络。联谐振网络。组成：组成：谐振网络的谐振频率谐振网络的谐振频率为信号的中心频率。为信号的中心频率。作用：滤波、匹配。作用：滤波、匹配。谐振功率放大器的基本电路谐振功率放大器的基本电路EB:基极直流电压基极直流电压作用作用:保证三极管工作在保证三极管工作在丙类状态丙类状态EC：集电极直流电压：集电极直流电压作用作用:给放大管

6、合理的静态偏置，给放大管合理的静态偏置，提供直流能量。提供直流能量。谐振功率放大器的基本电路谐振功率放大器的基本电路作用原理作用原理是利用输入到基极的信号来是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所提供控制集电极的直流电源所提供的直流功率，使之转变为交流的直流功率，使之转变为交流功率输出去。功率输出去。直流电源提供的功率：直流电源提供的功率：一部分变为交流输出功率一部分变为交流输出功率另一部分以热能消耗在集电极上另一部分以热能消耗在集电极上特点：特点：1、NPN高频大功率晶体管；改变高频大功率晶体管；改变EB可以改变放大器的工可以改变放大器的工作类型；作类型；2、大信号激励：大信号激励：1

7、2V；3、发射结在一个周期内只有部分时间导通，、发射结在一个周期内只有部分时间导通，iB、iC均为一均为一系列高频脉冲；系列高频脉冲；4、谐振回路作负载可以滤除高频脉冲电流、谐振回路作负载可以滤除高频脉冲电流iC中的谐波分中的谐波分量，同时实现阻抗匹配。量，同时实现阻抗匹配。2.工作原理工作原理要要了了解解高高频频谐谐振振功功率率放放大大器器的的工工作作原原理理，首首先先必必须须了了解解晶晶体体管管的的电电流流、电电压压波波形形及及其其对对应应关关系系。晶晶体体管管转转移移特特性性如如图图中中虚虚线线所所示示。由由于于输输入入信信号号较较大大，可可用用折折线线近近似似转转移移特特性性，如如图图

8、中中实实线线所所示示。图图中中UB为为管管子子导导通通电电压压，gm为特性斜率。为特性斜率。图图3.2丙类工作情况的输入电压、集电极电流波形丙类工作情况的输入电压、集电极电流波形图图2.1谐振功率放大器原理电路谐振功率放大器原理电路设输入电压为一余弦电压，即设输入电压为一余弦电压，即ub=Ubmcost则管子基极、发射极间电压则管子基极、发射极间电压uBE为为uBE=-EB+ub=-EB+Ubmcost在丙类工作时，在丙类工作时，EBUB，在这种偏置条件下，集，在这种偏置条件下，集电极电流电极电流iC为余弦脉冲，其最大值为为余弦脉冲，其最大值为iCmax，电流流通，电流流通的相角为的相角为2，

9、通常称，通常称为集电极电流的导通角为集电极电流的导通角，丙类，丙类工作时，工作时，/2。图图3.2丙类工作情况的输入电压、集电极电流波形丙类工作情况的输入电压、集电极电流波形把把集集电电极极电电流流脉脉冲冲用用傅傅氏氏级级数数展展开开，可可分分解解为为直直流流、基基波波和和各各次次谐谐波波，因因此此，集集电电极极电电流流iC可写为可写为iC=IC0+ic1+ic2+=IC0+Ic1mcost+Ic2mcos2t+式中，式中，IC0为直流电流，为直流电流，Ic1m、Ic2m分别为基波、二分别为基波、二次谐波电流幅度次谐波电流幅度。式中，直流分量式中，直流分量式中，直流分量式中，直流分量I Ic0

10、c0为为为为基波或一次谐波分量幅值为基波或一次谐波分量幅值为基波或一次谐波分量幅值为基波或一次谐波分量幅值为n n次谐波分量幅值为次谐波分量幅值为次谐波分量幅值为次谐波分量幅值为/1/0=g1 0 1 2 30,1,2,32.01.00.50.40.30.20.10-0.051030507090110130150170上式中上式中上式中上式中0(c)0(c)、1(c)1(c)、n(c)n(c)是是是是cc的函数，分别称为集的函数，分别称为集的函数，分别称为集的函数，分别称为集电极电流的分解系数，即余弦脉冲的直流、基波、电极电流的分解系数，即余弦脉冲的直流、基波、电极电流的分解系数，即余弦脉冲的

11、直流、基波、电极电流的分解系数，即余弦脉冲的直流、基波、n n次次次次谐波的分解系数谐波的分解系数谐波的分解系数谐波的分解系数谐谐振振功功率率放放大大器器的的集集电电极极负负载载是是一一高高Q的的LC并并联联振振荡荡回回路路，如如果果选选取取谐谐振振角角频频率率0等等于于输输入入信信号号ub的的角角频频率率，那那么么，尽尽管管在在集集电电极极电电流流脉脉冲冲中中含含有有丰丰富富的的高高次次谐谐波波分分量量，但但由由于于并并联联谐谐振振回回路路的的选选频频滤滤波波作作用用，振荡回路两端的电压可近似认为只有基波电压，振荡回路两端的电压可近似认为只有基波电压，谐振回路两端的电压近似为基波电压，为谐振

12、回路两端的电压近似为基波电压，为谐振回路两端的电压近似为基波电压，为谐振回路两端的电压近似为基波电压，为u uc c=I=Ic1mc1m costcost R Rp p=U Ucmcmcostcost式中，式中，式中，式中，U Ucmcm=I=Ic1mc1mR Rp p，R Rp p=R=R0 0R RL L/(R/(R0 0+R+RL L)。注意，。注意，。注意，。注意，R R0 0是回路空载谐振阻抗，此处是回路空载谐振阻抗，此处是回路空载谐振阻抗，此处是回路空载谐振阻抗，此处R RL L是负载电阻等是负载电阻等是负载电阻等是负载电阻等效到谐振回路两端的电阻，若接入系数为效到谐振回路两端的电

13、阻，若接入系数为效到谐振回路两端的电阻，若接入系数为效到谐振回路两端的电阻，若接入系数为p p，则，则，则，则R RL L前要乘以前要乘以前要乘以前要乘以1/p1/p2 2。晶体管集电极、发射极间电压晶体管集电极、发射极间电压uCE等于等于uce=EC-uc=EC-cmcost图图2.3电流、电压波形电流、电压波形功率和效率的计算功率和效率的计算功率和效率的计算功率和效率的计算 集电极电源集电极电源集电极电源集电极电源E EC C供给的直流输入功率供给的直流输入功率供给的直流输入功率供给的直流输入功率P PE E为：为：为：为：放大器的输出功率放大器的输出功率放大器的输出功率放大器的输出功率P

14、 P0 0：LCLC振荡回路得到的高频功率振荡回路得到的高频功率振荡回路得到的高频功率振荡回路得到的高频功率P PE E=E=EC CI Ic0c0功率和效率的计算功率和效率的计算功率和效率的计算功率和效率的计算P Pc c=P=PE EPPo o集集电电极极耗耗散散功功率率PC：直直流流输输入入功功率率PE与与集集电电极极输输出出高高频功率频功率Po之差为：之差为：集集电电极极效效率率C：即即输输出出高高频频功功率率Po与与直直流流输输入入功功率率PE之比之比，它它是是表表示示集集电电极极回回路路能能量量转转换换的的重重要要参参数数。谐谐振振功率放大器就是要获取尽量大的功率放大器就是要获取尽

15、量大的Po和尽量高的和尽量高的C。式中，式中，式中，式中，称为，称为，称为，称为集电极电压利用系数集电极电压利用系数集电极电压利用系数集电极电压利用系数；，称为，称为，称为，称为波形系数波形系数波形系数波形系数/1/0=g1 0 1 2 30,1,2,32.01.00.50.40.30.20.10-0.0510305070901101301501704 4晶体管放大器导通角与效率的关系晶体管放大器导通角与效率的关系晶体管放大器导通角与效率的关系晶体管放大器导通角与效率的关系 由由由由式式式式（314314）可可可可知知知知，要要要要提提提提高高高高集集集集电电电电极极极极效效效效率率率率 c

16、c，关关关关键键键键是是是是提提提提高高高高集集集集电电电电极极极极电电电电压压压压利利利利用用用用系系系系数数数数 和和和和增增增增大大大大波波波波形形形形系系系系数数数数g g1 1(c c)。放大器工作在甲类放大器工作在甲类放大器工作在甲类放大器工作在甲类：c c=180=180，g g1 1(c c)=1)=1，cmaxcmax=50%=50%工作在乙类工作在乙类工作在乙类工作在乙类：c c=90=90，g g1 1(c c)=/2)=/2，cmaxcmax=78.5%=78.5%工作在丙类工作在丙类工作在丙类工作在丙类：c c9090，g g1 1(c c)/2)78.5%78.5%

17、/1/0=g1 0 1 2 30,1,2,32.01.00.50.40.30.20.10-0.051030507090110130150170g g1 1(c c)随随随随 c c减小而增大，减小而增大，减小而增大，减小而增大，极限情况下（极限情况下（极限情况下（极限情况下（c c=0=0），），），），g g1 1(c c)=2)=2，cmaxcmax=100%=100%实实实实际际际际上上上上，c c不不不不可可可可能能能能等等等等于于于于00（此此此此时时时时P Po o=0=0），因因因因此此此此效效效效率率率率也也也也不不不不可可可可能能能能达达达达到到到到100%100%。丙丙丙丙

18、类类类类功功功功率率率率放放放放大大大大器器器器可可可可以以以以获获获获得得得得比比比比甲甲甲甲类类类类、乙乙乙乙类类类类更更更更高高高高的的的的效效效效率率率率。c c的的的的减减减减小小小小，会会会会引引引引起起起起输输输输出出出出功功功功率率率率的的的的减减减减小小小小，为为为为了了了了兼兼兼兼顾顾顾顾效效效效率率率率与与与与输输输输出出出出功功功功率率率率，实际中一般取实际中一般取实际中一般取实际中一般取 c c=60=607575左右。左右。左右。左右。已知集电极电流余弦脉冲已知集电极电流余弦脉冲已知集电极电流余弦脉冲已知集电极电流余弦脉冲，试求通角，试求通角，试求通角，试求通角，时

19、时时时,集电极电流的直流集电极电流的直流集电极电流的直流集电极电流的直流分量和基波分量；若分量和基波分量；若分量和基波分量；若分量和基波分量；若，求出两种情况，求出两种情况，求出两种情况，求出两种情况下放大器的效率各为多少？下放大器的效率各为多少？下放大器的效率各为多少？下放大器的效率各为多少？P PE E谐振功率放大器的工作状态分析谐振功率放大器的工作状态分析1、解析分析法解析分析法解解析析分分析析法法首首先先要要解解决决的的问问题题是是找找到到器器件件的的数数学学模模型型。由由于于晶晶体体管管处处于于大大信信号号非非线线性性工工作作区区，特特性性曲曲线线可可用用折折线线近近似，似，谐振功率

20、放大器的动态特性谐振功率放大器的动态特性谐振功率放大器的动态特性谐振功率放大器的动态特性 谐振功率放大器的工作状态是根据谐振功率放大器的工作状态是根据uBE=uBEmax、uCE=uCEmin时瞬时工作点时瞬时工作点A在静特性曲线上所处位置确定在静特性曲线上所处位置确定的。的。当当A点落在输出特性的放大区时，为欠压状态；点落在输出特性的放大区时，为欠压状态；当当A点正好落在临界点上时，为临界状态；点正好落在临界点上时，为临界状态；当当A点落在饱和区时，为过压状态。点落在饱和区时，为过压状态。谐振功率放大器的三种工作状态及其判别方法谐振功率放大器的三种工作状态及其判别方法谐振功率放大器的三种工作

21、状态及其判别方法谐振功率放大器的三种工作状态及其判别方法从上面动特性曲线随从上面动特性曲线随RP变化的分析可以看出：变化的分析可以看出：（1）RP增大，工作状态由欠压变到临界再进入过压。增大，工作状态由欠压变到临界再进入过压。（2）RP增增大大，相相应应的的集集电电极极电电流流减减小小，波波形形由由余余弦弦脉冲变成凹陷脉冲。脉冲变成凹陷脉冲。（3）RP增大，增大，uCE减小，输出电压减小，输出电压uc波形不变，波形不变，仍然是余弦脉冲，幅值仍然是余弦脉冲，幅值Ucm增大。增大。一、一、负载特性负载特性负负载载特特性性是是指指当当保保持持EC、EB、Ubm不不变变而而改改变变RP时时，谐谐振振功

22、功率率放放大大器器的的电电流流IC0、Ic1m，电电压压Ucm，输输出出功功率率Po，集集电电极极损损耗耗功功率率PC，电电源源功功率率PE及及集集电电极极效效率率C随之变化的曲线。随之变化的曲线。3.2.3四个电压量对性能影响的定性分析四个电压量对性能影响的定性分析图2.8电流波形随Re的变化及其负载特性(a)电流波形；(b)、(c)负载特性从上面动特性曲线随从上面动特性曲线随RP变化的分变化的分析可以看出：析可以看出：RP增大，工作状态由欠压变到增大，工作状态由欠压变到临界再进入过压。临界再进入过压。RP增大，相应的集电极电流增大，相应的集电极电流ic减小减小iC=IC0+Ic1mcost

23、+Ic2mcos2t+IC0、Ic1m随着随着RP增大而减小增大而减小Ucm=Ic1mRp由于由于PE=ECIC0，因此，因此，PE的变化的变化规律与规律与IC0相同。相同。临界时：临界时：Po最大。最大。表三种工作状态的比较2.调制特性调制特性集电极调制特性集电极调制特性特点：特点：随着随着EC减小，放大器的工作状态先后经历：减小，放大器的工作状态先后经历：欠欠压压临界临界过压。过压。集电极电流减小，波形由余弦脉冲变成凹陷脉冲。集电极电流减小，波形由余弦脉冲变成凹陷脉冲。指指EB、Ubm、RP固定，固定，EC变化对放大器性能的影响。变化对放大器性能的影响。作为集电极调制时应工作于过压区作为集

24、电极调制时应工作于过压区uCE=EC-uc=EC-cmcost2.调制特性调制特性集电极调制特性集电极调制特性特点：特点：随着随着EC减小，放大器的工作状态先后经历：减小，放大器的工作状态先后经历：欠欠压压临界临界过压。过压。集电极电流减小，波形由余弦脉冲变成凹陷脉冲。集电极电流减小，波形由余弦脉冲变成凹陷脉冲。作为集电极调制时应工作于过压区作为集电极调制时应工作于过压区2.调制特性调制特性基极调制特性基极调制特性u ubebe=-=-E EB B+U Ubmbmcost特点：特点：特点：特点：随着随着随着随着E EB B 增增增增大，先后经历：大，先后经历：大，先后经历：大，先后经历：欠压欠

25、压欠压欠压临界临界临界临界过压过压过压过压且且且且 增大。增大。增大。增大。作为基极调制时作为基极调制时应工作于欠压区应工作于欠压区。指指指指 E EC C、U Ubmbm、R RP P固固固固定，定，定，定，E EB B 变化对放变化对放变化对放变化对放大器性能的影响。大器性能的影响。大器性能的影响。大器性能的影响。3.振幅特性振幅特性特点：特点：随着随着Ubm的增的增大，先后经历：大，先后经历：欠压欠压临界临界过压过压且且增大。增大。指指EC、EB、RP固固定，定，Ubm变化对放变化对放大器性能的影响。大器性能的影响。欠压时用于放大，过欠压时用于放大，过压时用于限幅压时用于限幅。u ube

26、be=-=-E EB B+U Ubmbmcost4 4、调谐特性、调谐特性、调谐特性、调谐特性功功功功放放放放的的的的外外外外部部部部电电电电流流流流I Ic0c0、I Ic1mc1m和和和和电电电电压压压压U Ucmcm等等等等随随随随回回回回路路路路电电电电容容容容C C的变化特性称为的变化特性称为的变化特性称为的变化特性称为调谐特性调谐特性调谐特性调谐特性。例例例例3131 有有有有一一一一个个个个用用用用硅硅硅硅NPNNPN高高高高频频频频功功功功率率率率管管管管3DA13DA1做做做做成成成成的的的的谐谐谐谐振振振振功功功功率率率率放放放放大大大大器器器器，已已已已知知知知E EC

27、C=24V=24V，P Po o=2W=2W，工工工工作作作作频频频频率率率率f f0 0=1MHz=1MHz。查查查查晶晶晶晶体体体体管管管管手手手手册册册册知知知知参参参参数数数数为为为为特特特特征征征征频频频频率率率率f fT T70MHz70MHz，功功功功率率率率增增增增益益益益A Ap p13dB13dB，集集集集电电电电极极极极最最最最大大大大允允允允许许许许电电电电流流流流I Icmaxcmax=750mA=750mA，饱饱饱饱和和和和压压压压降降降降V VCE(SAT)CE(SAT)，集集集集电极最大耗散功率电极最大耗散功率电极最大耗散功率电极最大耗散功率P PCMCM=1W

28、=1W。试求它的能量关系。试求它的能量关系。试求它的能量关系。试求它的能量关系。分分分分析析析析：根根根根据据据据前前前前面面面面提提提提到到到到，晶晶晶晶体体体体三三三三极极极极管管管管工工工工作作作作在在在在临临临临界界界界状状状状态态态态，g g1 1(c c)则则则则近近近近似似似似为为为为1 1，兼兼兼兼顾顾顾顾效效效效率率率率与与与与输输输输出出出出功功功功率率率率，取取取取c=70c=70解：（解：（解：（解：（1 1）工作状态为临界状态时，有）工作状态为临界状态时，有）工作状态为临界状态时，有）工作状态为临界状态时，有u ucmincmin=V=VCE(SAT)CE(SAT)。

29、于是于是于是于是UUcmcm=E=EC Cuucmincmin=24=24-（2 2）由式（）由式（）由式（）由式（311311）得）得）得）得A=178mAA=178mA（3 3）由附录）由附录）由附录）由附录A A可查得可查得可查得可查得0 0，1 1（4 4）由式（）由式（）由式（）由式（38b38b）得）得）得）得iicmaxcmax=I=Ic1mc1m/1 1(70)=178/0.436(70)=178/0.436=408mAI=408mAIcmaxcmax(750mA(750mA（5 5）I Icoco=i=icmaxcmax 0 0(70)=4080.253=103mA(70)=

30、4080.253=103mA（6 6）由式（）由式（）由式（）由式（312312）得）得）得）得PPE E=E=ECCI Ic0c0（7 7）由式（）由式（）由式（）由式（313313）PPc c=P=PE EPPo o=2.472-2=0.472WP=2.472-2=0.472WPCMCM(1W)(1W)（8 8）由功率增益的定义）由功率增益的定义）由功率增益的定义）由功率增益的定义 以上计算可以作为实际谐振功率放大器设计的依据。以上计算可以作为实际谐振功率放大器设计的依据。以上计算可以作为实际谐振功率放大器设计的依据。以上计算可以作为实际谐振功率放大器设计的依据。3.3谐振功率放大器电路谐

31、振功率放大器电路前前面面，我我们们对对谐谐振振功功率率放放大大器器的的原原理理电电路路进进行行了了分分析析，但但实实际际的的谐谐振振功功率率放放大大器器电电路路，往往往往要要比比原原理理电电路路复复杂杂得得多多。它它通通常常包包括括直直流流馈馈电电(包包括括集集电电极极馈馈电电和和基基极极馈馈电电)和和匹匹配配网网络络(包包括括输输入入匹匹配配网网络络和和输输出出匹匹配配网网络络)两两个个部部分分，现分别介绍如下。现分别介绍如下。直流馈电电路直流馈电电路所谓馈电是指直流通路。为了使功率放大器能所谓馈电是指直流通路。为了使功率放大器能所谓馈电是指直流通路。为了使功率放大器能所谓馈电是指直流通路。

32、为了使功率放大器能工作于所需要的状态（如丙类状态），各电极工作于所需要的状态（如丙类状态），各电极工作于所需要的状态（如丙类状态），各电极工作于所需要的状态（如丙类状态），各电极必须有相应的馈电电源。必须有相应的馈电电源。必须有相应的馈电电源。必须有相应的馈电电源。直流馈电电路分为基极馈电电路和集电极馈电直流馈电电路分为基极馈电电路和集电极馈电直流馈电电路分为基极馈电电路和集电极馈电直流馈电电路分为基极馈电电路和集电极馈电电路，按连接形式可分为串联馈电和并联馈电电路，按连接形式可分为串联馈电和并联馈电电路，按连接形式可分为串联馈电和并联馈电电路，按连接形式可分为串联馈电和并联馈电两种形式。两种

33、形式。两种形式。两种形式。一一.谐振功放的集电极馈电原则谐振功放的集电极馈电原则1)保保证证集集电电极极电电流流iC中中的的直直流流分分量量IC0只只流流过过集集电电极极直直流流电电源源EC(即即：对对直直流流而而言言，EC应应直直接接加加至至晶晶体体管管c、e两两端端)，以以便便直直流流电源提供的直流功率全部交给晶体管；电源提供的直流功率全部交给晶体管；直直流流分分量量IC0是是产产生生能能量量的的源源泉泉，它它由由EC经经过过晶晶体体管管电电路路输输送送至至集集电电极极，它它应应该该除除了了晶晶体体管管的的内内阻阻外外，没没有有其其他他内内阻阻消消耗耗能能量；量；2)还还应应保保证证谐谐振

34、振回回路路两两端端仅仅有有基基波波分分量量压压降降(即即：对对基基波波而而言言，回回路路应应直直接接接接到到晶晶体体c,e两两端端)，以以便便把把变变换换后后的交流功率传送给回路负载；的交流功率传送给回路负载；换换句句话话说说：高高频频基基波波分分量量Ic1m应应通通过过负负载载回回路路产产生生所所需需的的高高频频功功率率。因因此此，Ic1m只只应应在在负负载载回回路路上上产产生生电电压压降降，其余的部分对于其余的部分对于Ic1m来说，都应是短路的。来说，都应是短路的。3)另另外外也也应应保保证证外外电电路路对对高高次次谐谐波波分分量量icnm呈呈现现短短路路，以以免产生附加损耗。免产生附加损

35、耗。2.集电极馈电线路形式集电极馈电线路形式集电极馈电可分为两种形式，集电极馈电可分为两种形式，一种为串联一种为串联馈电，另一种为并联馈电。馈电，另一种为并联馈电。(1)串联馈电。集电极串联馈电是一种在电路串联馈电。集电极串联馈电是一种在电路形式上直流电源形式上直流电源EC，集电极谐振回路负载，晶体，集电极谐振回路负载，晶体管管c,e三者为串联连接的馈电方式。三者为串联连接的馈电方式。CC为为滤滤波波旁旁路路电电容容，作作用用是是对对高高频频相当于短路，对直流相当于开路相当于短路，对直流相当于开路LC为为高高频频扼扼流流圈圈，作作用用是是阻阻止止高高频频电电流流流流过过电电源源，对对交交流流相

36、相当当于于开开路，对直流相当于短路路，对直流相当于短路(2)并并联联馈馈电电。与与串串馈馈相相对对应应，集集电电极极并并馈馈线线路路是是指指直直流流电电源源EC，集集电电极极谐谐振振回回路路负负载载，晶晶体体管管c,e三者在电路形式上为并联连接的一种馈电方式。三者在电路形式上为并联连接的一种馈电方式。3.基极馈电线路基极馈电线路基基极极馈馈电电线线路路原原则则上上和和集集电电极极馈馈电电相相同同，也也有有串串馈馈与与并并馈馈之之分分。基基极极串串联联馈馈电电是是指指偏偏置置电电压压EB，输输入入信信号号源源ub及及管管子子b,e三三者者在在电电路路形形式式上上为为串串联联连连接接的的一一种种馈

37、馈电电方方式式，而而在在电电路路形形式上为并联连接的则称为并联馈电。式上为并联连接的则称为并联馈电。谐谐振振功功放放的的基基极极馈馈电电线线路路的的组组成成原原则则与与集集电极馈电线路相仿。电极馈电线路相仿。第第一一，基基极极电电流流中中的的直直流流分分量量IB0只只流流过过基基极极偏置电源偏置电源(即即EB直接加到晶体管直接加到晶体管b,e两端两端)。第第二二，基基极极电电流流中中的的基基波波分分量量ib1只只流流过过输输入入端端的的激激励励信信号号源源，以以便便使使输输入入信信号号控控制制晶晶体体管管的的工作，实现放大工作，实现放大。偏压偏压EB的获得的获得在在丙丙类类谐谐振振功功率率放放

38、大大器器中中，基基极极偏偏置置电电压压EB可可为为小小的的正正偏偏压压、负负偏偏压压及及零零偏偏压压。正正的的EB可可用用分分压压获获得得，如如图图(a),(b)所所示示。但但应应注注意意，分分压压电电阻阻数数值值应应适适当当选选大些，以减小分压电路的功耗。大些，以减小分压电路的功耗。负负偏偏置置电电压压不不给给出出能能量量，只只消消耗耗能能量量，所所以以可可用用自给偏置电路自给偏置电路获得。获得。自偏置分为自偏置分为基极自给偏置及发射极自给偏置。基极自给偏置及发射极自给偏置。（1 1）在基极和发射极并联一个支路）在基极和发射极并联一个支路）在基极和发射极并联一个支路）在基极和发射极并联一个支

39、路（2 2）利用晶体管内部电阻，由于内部电阻较小，得到的）利用晶体管内部电阻，由于内部电阻较小，得到的）利用晶体管内部电阻，由于内部电阻较小，得到的）利用晶体管内部电阻，由于内部电阻较小，得到的EB不稳定不稳定不稳定不稳定（3 3）在发射极加入）在发射极加入）在发射极加入）在发射极加入ReRe和和和和CeCe图2.17基极自给偏置电路图2.18发射极自给偏置电路例例例例3232 改改改改正正正正图图图图314314（a a）所所所所示示示示的的的的高高高高频频频频功功功功率率率率放放放放大大大大功功功功率率率率放放放放大大大大器器器器电电电电路路路路中中中中的的的的错错错错误误误误，不不不不得

40、得得得改改改改变变变变馈馈馈馈电电电电形形形形式式式式，重重重重新新新新画画画画出出出出正正正正确确确确的的的的电电电电路。路。路。路。题意分析：题意分析：题意分析：题意分析：针对输入回路和输出回路，分析时主要看两点，一点是各针对输入回路和输出回路，分析时主要看两点，一点是各针对输入回路和输出回路，分析时主要看两点，一点是各针对输入回路和输出回路，分析时主要看两点，一点是各自回路交流通道是否正常，另一点是各自回路直流通道是自回路交流通道是否正常，另一点是各自回路直流通道是自回路交流通道是否正常，另一点是各自回路直流通道是自回路交流通道是否正常，另一点是各自回路直流通道是否正常，即是否满足直流馈

41、电原则。否正常，即是否满足直流馈电原则。否正常，即是否满足直流馈电原则。否正常，即是否满足直流馈电原则。解：解：解：解：输入回路中，显然输入信号经过输入回路中，显然输入信号经过输入回路中，显然输入信号经过输入回路中，显然输入信号经过C C1 1后将直接流过电源后将直接流过电源后将直接流过电源后将直接流过电源E EB B，应加扼流圈，应加扼流圈，应加扼流圈，应加扼流圈L Lb b；输出回路中，由于扼流圈；输出回路中，由于扼流圈；输出回路中，由于扼流圈；输出回路中，由于扼流圈LcLc对高频对高频对高频对高频信号呈断开作用，故输出回路没有交流通道，应加一电信号呈断开作用，故输出回路没有交流通道，应加

42、一电信号呈断开作用，故输出回路没有交流通道，应加一电信号呈断开作用，故输出回路没有交流通道，应加一电容容容容C CC C。输出匹配网络输出匹配网络高高频频功功率率放放大大器器中中都都要要采采用用一一定定形形式式的的回回路路，以以使使它它的的输输出出功功率率能能有有效效地地传传输输到到负负载载(下下级级输输入入回回路路或或者者天天线线回回路路)。这这种种保保证证外外负负载载与与谐谐振振功功率率放放大大器器最最佳佳工作要求相匹配的网络常称为匹配网络工作要求相匹配的网络常称为匹配网络。输输出出匹匹配配网网络络介介于于功功率率管管和和外外接接负负载载之之间间，对对它的主要要求是：它的主要要求是：(1)

43、匹匹配配网网络络应应有有选选频频作作用用，充充分分滤滤除除不不需需要要的的直直流流和和谐谐波波分分量量，以以保保证证外外接接负负载载上上仅仅输输出出高高频频基基波功率。波功率。一、对滤波匹配网络的要求一、对滤波匹配网络的要求(2)匹匹配配网网络络还还应应具具有有阻阻抗抗变变换换作作用用，使使负负载载阻阻抗抗与与放放大大器器阻阻抗抗达达到到最最佳佳匹匹配配。（保保证证输输出出到到负载功率最大）负载功率最大）(3)彼此隔离互影响。彼此隔离互影响。二二.LC网络的阻抗变换作用网络的阻抗变换作用(1)串串、并并联联阻阻抗抗转转换换。若若需需将将电电阻阻、电电抗抗串串联联电电路路(Rs、Xs串串联联)与

44、与它它们们相相并并联联的的电电路路(Rp、Xp并并联联)之之间间作作恒恒等等变变换换，则可根据端导纳相等的原则进行变换，即则可根据端导纳相等的原则进行变换，即就可得到所需的串、并联阻抗转换公式，即就可得到所需的串、并联阻抗转换公式，即(2.42)(2.43)式中式中为为品品质质因因数数，一一般般都都大大于于1。并并联联形形式式电电阻阻Rp大大于于串串联联形形式式电电阻阻Rs；转转换换前前后后电电抗抗性性质质不不变变，且电抗值相差很小。且电抗值相差很小。图图3.3.2L型匹配网络(2)L型匹配网型匹配网络络若给定功率管要求的若给定功率管要求的Re，（，（C到到D）(2.45)（E到F）（1）型网

45、络的形式型网络的形式如图如图(a)所示，显然，它可以视作是两节所示，显然，它可以视作是两节L型匹型匹配网络的级联，如图配网络的级联，如图(b)所示，所示，型网络的阻抗变换型网络的阻抗变换特点是高特点是高低低高。高。3、型匹配网络和型匹配网络和T型匹配网络型匹配网络型匹配网络型匹配网络T型匹配网络型匹配网络T型网络的形式如图型网络的形式如图(c)所示。它同样可视作是所示。它同样可视作是两节两节L型匹配网络的级联，如图型匹配网络的级联，如图(d)所示。与所示。与型匹配网络相反，型匹配网络相反，T型匹配网络的阻抗变换特点是型匹配网络的阻抗变换特点是低低高高低。低。前前面面的的讨讨论论认认为为天天线线

46、为为纯纯电电阻阻rA，但但实实际际上上天天线线常常为为阻阻容容性性负负载载。这这时时，可可以以把把它它的的电电容容归归入入匹匹配配网网络络电电抗抗中中去去，按按前前面面纯纯阻阻负负载载情情况况进进行行分分析析。表表列列出出了常用匹配网络及相应设计公式。了常用匹配网络及相应设计公式。表2.22 2、输入匹配网络、输入匹配网络、输入匹配网络、输入匹配网络由于中间级和末级的输入信号电平、工作状态和负载往往由于中间级和末级的输入信号电平、工作状态和负载往往由于中间级和末级的输入信号电平、工作状态和负载往往由于中间级和末级的输入信号电平、工作状态和负载往往不同，所以对它们的要求也不同。中间级的负载是下一

47、级不同，所以对它们的要求也不同。中间级的负载是下一级不同，所以对它们的要求也不同。中间级的负载是下一级不同，所以对它们的要求也不同。中间级的负载是下一级的输入阻抗，它的值会随着激励电压的大小和电子元器件的输入阻抗，它的值会随着激励电压的大小和电子元器件的输入阻抗，它的值会随着激励电压的大小和电子元器件的输入阻抗，它的值会随着激励电压的大小和电子元器件本身工作状态的变化而变化，就使得级间耦合网络的等效本身工作状态的变化而变化，就使得级间耦合网络的等效本身工作状态的变化而变化，就使得级间耦合网络的等效本身工作状态的变化而变化，就使得级间耦合网络的等效阻抗发生变化，从而引起中间级放大器工作状态的变化

48、。阻抗发生变化，从而引起中间级放大器工作状态的变化。阻抗发生变化，从而引起中间级放大器工作状态的变化。阻抗发生变化，从而引起中间级放大器工作状态的变化。如果中间级工作在欠压状态，则输出电压将是不稳定的，如果中间级工作在欠压状态，则输出电压将是不稳定的，如果中间级工作在欠压状态，则输出电压将是不稳定的，如果中间级工作在欠压状态，则输出电压将是不稳定的，这是下一级电路不希望的。所以，最重要的是应该保证输这是下一级电路不希望的。所以，最重要的是应该保证输这是下一级电路不希望的。所以，最重要的是应该保证输这是下一级电路不希望的。所以，最重要的是应该保证输出电压（下一级的激励电压）稳定，而集电极效率则降

49、为出电压（下一级的激励电压）稳定，而集电极效率则降为出电压（下一级的激励电压）稳定，而集电极效率则降为出电压（下一级的激励电压）稳定，而集电极效率则降为次要问题。事实上对于中间级工作于低电平、集电极效率次要问题。事实上对于中间级工作于低电平、集电极效率次要问题。事实上对于中间级工作于低电平、集电极效率次要问题。事实上对于中间级工作于低电平、集电极效率低一些，对整个系统影响不大。低一些，对整个系统影响不大。低一些，对整个系统影响不大。低一些，对整个系统影响不大。为了保证给下一级电路提供稳定的激励电压，中间级可以为了保证给下一级电路提供稳定的激励电压，中间级可以为了保证给下一级电路提供稳定的激励电

50、压，中间级可以为了保证给下一级电路提供稳定的激励电压，中间级可以采取如下措施：采取如下措施：采取如下措施：采取如下措施：（1 1）中间级工作于过压状态。此时，它等效为一个恒压）中间级工作于过压状态。此时，它等效为一个恒压）中间级工作于过压状态。此时，它等效为一个恒压）中间级工作于过压状态。此时，它等效为一个恒压源，其输出电压几乎不随负载的变化而变化。源，其输出电压几乎不随负载的变化而变化。源，其输出电压几乎不随负载的变化而变化。源，其输出电压几乎不随负载的变化而变化。（2 2）降低级间耦合网络的效率。）降低级间耦合网络的效率。）降低级间耦合网络的效率。）降低级间耦合网络的效率。3.3.33.3