高频功率放大电路.ppt

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1、第三章第三章高频功率放大电路高频功率放大电路3.1概述概述主要内容：主要内容：3.2丙类谐振功率放大电路丙类谐振功率放大电路3.3宽带高频功率放大电路与功率合成电路宽带高频功率放大电路与功率合成电路小结小结12/13/202213.1概述概述v功能功能高频功率放大器的主要功能是用小功率的高频输入信号去高频功率放大器的主要功能是用小功率的高频输入信号去控制高频功率放大器，将直流电源供给的能量转换为大功率控制高频功率放大器，将直流电源供给的能量转换为大功率高频能量输出，高频能量输出，它主要应用于各种无线电发射机中。它主要应用于各种无线电发射机中。v特点：特点：为了获得大功率，则输入信号为大信号，则

2、放大这种信号的为了获得大功率，则输入信号为大信号，则放大这种信号的放大器工作于非线性状态。放大器工作于非线性状态。12/13/20222v主要技术指标主要技术指标高频输出功率：高频输出功率：Po效率效率：输出功率输出功率Po/直流电源功率直流电源功率PD功率增益：功率增益：输出功率输出功率Po/输入功率输入功率Pi选频特性选频特性v高高频频功功率率放放大大器器希希望望输输出出的的谐谐波波分分量量尽尽可可能能小小，以以免免对对其其它它频道产生干扰。国际对谐波辐射规定是：频道产生干扰。国际对谐波辐射规定是：对中波广播来说，在空间任一点的谐波场强不得超过基波场强的对中波广播来说，在空间任一点的谐波场

3、强不得超过基波场强的0.02%。无论电台的功率有多大，在距电台一公里处的谐波场强不得大于无论电台的功率有多大，在距电台一公里处的谐波场强不得大于50v/m。在一般情况下，假如任一谐波的辐射功率不超过在一般情况下，假如任一谐波的辐射功率不超过25mW，即可认为满足上即可认为满足上述要求。述要求。12/13/202233.2 3.2 丙类谐振功率放大电路丙类谐振功率放大电路 根据放大管集电极电流导通时间的长短，功放分为甲类、根据放大管集电极电流导通时间的长短，功放分为甲类、乙类、丙类等。乙类、丙类等。v高频功率放大器的工作状态？高频功率放大器的工作状态？12/13/20224甲类：在输入信号的整个

4、周期中，集电极都有电流流通的甲类：在输入信号的整个周期中，集电极都有电流流通的放大器称为甲类放大器，此时电流导通角为放大器称为甲类放大器，此时电流导通角为180180o o；QAUBBUbm+Uon信号无失信号无失真放大真放大12/13/20225乙类：在输入信号的整个周期中，只有输入信号正半周集乙类：在输入信号的整个周期中，只有输入信号正半周集电极有电流流通，此时电流导通角为电极有电流流通，此时电流导通角为9090o o；QBUBB=Uon信号失真放信号失真放大大12/13/20226丙类：在输入信号的整个周期中，只有小于输入信号正半丙类：在输入信号的整个周期中，只有小于输入信号正半周集电极

5、有电流流通，此时电流导通角小于周集电极有电流流通，此时电流导通角小于9090o oQCUBBUon信号失真放信号失真放大大12/13/20227v甲类能够对信号无失真放大，而乙类以及丙类放大信甲类能够对信号无失真放大，而乙类以及丙类放大信号时出现了失真！号时出现了失真！v而而放大器的一个非常重要的指标就是信号的失真度！放大器的一个非常重要的指标就是信号的失真度！?12/13/20228傅立叶级数傅立叶级数12/13/20229其其频谱为频谱为丙类功率放大丙类功率放大器输出电流器输出电流v结论：丙类功放无失真放大信号的条件是：加入带通滤波器结论：丙类功放无失真放大信号的条件是：加入带通滤波器将丙

6、类功放非线性状态所产生谐波成分滤除。将丙类功放非线性状态所产生谐波成分滤除。通通过过滤滤波波器器后后的的电电流为：流为：12/13/202210思考：为什么低频功放不能工作在丙类状态？思考：为什么低频功放不能工作在丙类状态？以音频放大为例，若工作在丙类状态，则其频谱为以音频放大为例，若工作在丙类状态，则其频谱为基波基波二次谐波二次谐波三次次谐三次次谐波波u会产生频谱混叠，不能够无失真恢复原低频信号。会产生频谱混叠，不能够无失真恢复原低频信号。12/13/202211图图 3-1 3-1 晶体管高频功率放大器的原理电路晶体管高频功率放大器的原理电路丙类功放的组成：放大器带通滤波器丙类功放的组成：

7、放大器带通滤波器v高频小信号放大器：高频小信号放大器：滤除外加干扰以及混频干扰滤除外加干扰以及混频干扰削弱前后级电路对削弱前后级电路对LCLC回路特性的影响回路特性的影响v高频功率放大器：高频功率放大器：滤除晶体管工作在非线性特性产生的谐波分量滤除晶体管工作在非线性特性产生的谐波分量功率匹配功率匹配滤波以及滤波以及阻抗变换阻抗变换输入输入信号信号基极静态基极静态偏置偏置集电极静集电极静态偏置态偏置12/13/202212二、二、工作原理工作原理 集电极回路电压为集电极回路电压为 基极回路电压为基极回路电压为 输入信号为输入信号为 U Ub b=U=Ubmbm costcost i ic c 1

8、2/13/202213直流功耗直流功耗P PD D：交流功率交流功率P Po o：集电极效率集电极效率：集电极功耗集电极功耗P PC C：实现大功率、高效率的途径：实现大功率、高效率的途径：降低静态工作点降低静态工作点增大输入信号振幅增大输入信号振幅思考：丙类功放工作在谐振状态，如果失谐会有什么后思考：丙类功放工作在谐振状态，如果失谐会有什么后果？果？PDUCCIC012/13/202214v高频功率放大器一般工作在输入信号为大信号，工作状态高频功率放大器一般工作在输入信号为大信号，工作状态为丙类状态。为丙类状态。斜率斜率g分段折线化处理分段折线化处理12/13/202215（1）当）当t=时

9、，时，ic=02）当）当t=0时，时，ic=IcmUbmcosUbm（1-cos）12/13/202216v由傅立叶级数知识知周期性脉冲可以分解成直流、由傅立叶级数知识知周期性脉冲可以分解成直流、基波基波(信号频率分量信号频率分量)和各次谐波分量，和各次谐波分量，即：即：其中：其中：12/13/202217称为余弦电流脉冲分解系数。称为余弦电流脉冲分解系数。0()为直流分量分解系数；为直流分量分解系数；a1()为基波分量分解系数；为基波分量分解系数；an()为为n次谐波分量分解系数。次谐波分量分解系数。集电极利用系数：集电极利用系数：定义波形系数：定义波形系数：则得出集电极效率和输出功率的另一

10、种表达式：则得出集电极效率和输出功率的另一种表达式：12/13/202218尖顶余弦脉冲的分解系数尖顶余弦脉冲的分解系数()与波形系数与波形系数g1()越小，效率越高越小，效率越高为为120o时输出功率最大时输出功率最大v综合考虑功率以及效率，在综合考虑功率以及效率，在70o时时能够输出较大能够输出较大的功率以及较高的效率。的功率以及较高的效率。例例112/13/202219三、高频功放的性能分析三、高频功放的性能分析v问题提出：问题提出：若若丙丙类类谐谐振振功功放放输输入入为为振振幅幅为为Ubm的的单单频频余余弦弦信信号号，那那么输出单频余弦信号的振幅么输出单频余弦信号的振幅Ucm与与Ubm

11、有什么关系？有什么关系？Ucm的大小受哪些参数影响？的大小受哪些参数影响？12/13/202220由以下表达式：由以下表达式：v当晶体管确定以后，当晶体管确定以后，Ucm与与UBB、UCC、R和和Ubm四个四个参数都有关系。参数都有关系。12/13/202221下图所示为折线化转移特性和输出特性曲线：下图所示为折线化转移特性和输出特性曲线：-gdB动态线动态线12/13/202222放大区内动态线放大区内动态线AB的表达式可用以下步骤求得：的表达式可用以下步骤求得：即：即：其中：其中：12/13/202223而而根据上图还可以写出斜率值根据上图还可以写出斜率值gd的另一种形式：的另一种形式：代

12、入代入:则得：则得：因此：动态电导因此：动态电导gd与与R、都有关系，且都有关系，且gd与与R不等。不等。12/13/2022241负载特性负载特性v当当放放大大器器直直流流电电源源电电压压UCC和和UBB以以及及激激励励电电压压Ubm固固定定不不变变，放放大大器器的的集集电电极极电电流流Ic0、Ic1m、回回路路电电压压Ucm、输输出出功功率率Po、效效率率随随负负载载电电阻阻变变化化的的特特性性称称为为放放大大器器的的负负载载特性。它是高频功率放大器的重要特性之一。特性。它是高频功率放大器的重要特性之一。v下下图图表表示示在在三三种种不不同同负负载载电电阻阻时时，根根据据折折线线法法作作出

13、出的的三三条条不不同同的的动动态态负负载载线线A1B1、A2B2、A3B3，以以及及相相应应的的集集电电极极电电流脉冲波形。流脉冲波形。12/13/20222512/13/202226（1）动动态态特特性性曲曲线线1代代表表R较较小小因因而而Ucm也也较较小小的的情情形形，称称为为欠欠压压工工作作状状态态。它它与与静静态态曲曲线线交交点点A1决决定定了了集集电电极极电电流流脉脉冲的高度。显然，这时电流波形为尖顶余弦脉冲；冲的高度。显然，这时电流波形为尖顶余弦脉冲；（2）随随着着R的的增增加加，动动态态线线斜斜率率逐逐渐渐减减小小，输输出出电电压压Ucm也也逐逐渐渐增增加加。直直到到它它与与临临

14、界界线线交交于于一一点点A2时时，放放大大器器工工作作于临界状态。此时电流波形仍为尖顶余弦脉冲；于临界状态。此时电流波形仍为尖顶余弦脉冲；（3）负载电阻）负载电阻R继续增加，输出电压进一步增大，即进继续增加，输出电压进一步增大，即进入过压工作状态。动态线入过压工作状态。动态线3就是这种情形。其波形发生发生就是这种情形。其波形发生发生凹陷，是由于进入过压区后转移特性为负斜率而产生的。凹陷，是由于进入过压区后转移特性为负斜率而产生的。12/13/20222712/13/202228现将三种工作状态的优缺点综合如下：现将三种工作状态的优缺点综合如下：例例2作作为为末末级级功功放放，要要求求输输出出足

15、足够够大大的的功功率率和和具具有有较较高高的的效效率率，显然采用临界工作状态是合理的。显然采用临界工作状态是合理的。过压状态具有较高的效率，并具有恒压性质，因此它较适过压状态具有较高的效率，并具有恒压性质，因此它较适合用于中间级。这时它能向后级提供比较稳定的激励电压。合用于中间级。这时它能向后级提供比较稳定的激励电压。欠压状态的输出功率与效率都比较低，而且集电极耗散功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，输出电压又不够稳定，因此较少采用，但在某些场合，率大，输出电压又不够稳定，因此较少采用，但在某些场合，例如基极调幅，就是工作在欠压状态。例如基极调幅，就是工作在欠压状态。12

16、/13/2022292、各级电压对工作状态的影响、各级电压对工作状态的影响以以上上着着重重讨讨论论了了负负载载阻阻抗抗对对放放大大器器工工作作状状态态的的影影响响。现现在在我们来研究各级电压变化时，对放大器工作状态的影响。我们来研究各级电压变化时，对放大器工作状态的影响。（1）改变改变UCC对工作状态的影响对工作状态的影响通通常常，UCC保保持持不不变变。但但在在集集电电极极调调幅幅电电路路中中，则则是是依依靠靠改改变变UCC来来实实现现调调幅幅过过程程。因因此此有有必必要要研研究究当当负负载载、UBB、Ubm保保持不变，只改变持不变，只改变UCC时，放大器工作状态的变化。时，放大器工作状态的

17、变化。12/13/202230CDEF12/13/20223112/13/202232（2）改变）改变Ubm或或UBB对工作状态的影响对工作状态的影响UCC、UBB与与R不不变变，改改变变激激励励电电压压Ubm，设设原原先先工工作作在在临界状态临界状态12/13/202233Ubm减小减小Ubm增加增加当当Ubm增加，这增加，这时放大器将进入时放大器将进入过压状态。过压状态。当当Ubm减小，这减小，这时放大器将进入时放大器将进入欠压状态。欠压状态。12/13/202234这这样样，就就得得到到如如图图所所示示的的电电流流变变化化曲曲线线。在在过过压压区区，Ic1m、Ic0接接近于恒定；在欠压区

18、，电流随近于恒定；在欠压区，电流随Ubm的下降而下降。的下降而下降。12/13/202235下面研究下面研究UBB的变化对放大器工作状态的影响：的变化对放大器工作状态的影响：例例3假定假定UCC、Ubm、R不变。当不变。当UBB从反向偏置向正向偏置变从反向偏置向正向偏置变化时，化时，Icm增大，而且工作状态从欠压转入过压，因此，增大，而且工作状态从欠压转入过压，因此，UBB的变化对集电极电流脉冲波形以及的变化对集电极电流脉冲波形以及Ic1m、Ic0、各功率等量的各功率等量的影响与影响与Ubm的影响是类似的。显然，在过压区的影响是类似的。显然，在过压区Ubm或或UBB的变的变化对化对Ic1m的影

19、响很小。只有在欠压区，的影响很小。只有在欠压区，Ubm或或UBB才能有效地才能有效地控制控制Ic1m的变化。因此基极调幅（相当于改变的变化。因此基极调幅（相当于改变UBB）与已调波与已调波放大（相当于改变放大（相当于改变Ubm）都应工作在欠压状态。都应工作在欠压状态。12/13/202236四、直流馈电线路与匹配网络四、直流馈电线路与匹配网络1集电极馈电电路集电极馈电电路对于集电极电路，由于其电流是脉冲形状，包含各种频率对于集电极电路，由于其电流是脉冲形状，包含各种频率成分，电路的组成原则是：成分，电路的组成原则是：12/13/202237v直流直流Ic0是产生直流功率的；是产生直流功率的；v

20、Ic0由由UCC经经过过管管外外电电路路提提供供给给集集电电极极，应应该该是是除除了了晶晶体体管管的的内内阻阻外外，没没有有其其它它电电阻阻消消耗能量。耗能量。12/13/202238v高高频频基基波波分分量量Ic1m应应通通过过负负载载电电路路，以以产产生生所所需要的高频输出功率。需要的高频输出功率。vIc1m只应在负载回路产生电只应在负载回路产生电压降，其余的部分对于压降，其余的部分对于Ic1m来来说，都应该是短路的。说，都应该是短路的。12/13/202239v外电路对高次谐波外电路对高次谐波Ic1m尽可能接近短路尽可能接近短路12/13/202240要要满满足足以以上上几几条条原原则则

21、，可可以以采采用用串串联联馈馈电电与与并并联联馈馈电电两两种种电路，简称串馈与并馈。电路，简称串馈与并馈。v串馈，将电子器件、负载回路和电源三部分是串联起来。串馈，将电子器件、负载回路和电源三部分是串联起来。v并馈，将电子器件、负载回路和电源三部分并联起来并馈，将电子器件、负载回路和电源三部分并联起来12/13/2022412基极馈电电路基极馈电电路v利利用用基基极极电电流流的的直直流流分分量量即即基基极极偏偏置置电电阻阻Rb上上产产生生所所需要的偏置电压需要的偏置电压UBB12/13/202242v利利用用基基极极电电流流在在基基极极扩扩散散电电阻阻rbb上上产产生生所所需要的需要的UBB优

22、点是简单、元件用得少优点是简单、元件用得少缺缺点点是是数数值值较较小小且且不不够够稳稳定定，因因而而一一般般只只在在需需要要小小的的UBB时才采用这种电路。时才采用这种电路。12/13/202243v利利用用发发射射极极电电流流的的直直流流分分量量Ic0在在发发射射极极偏偏置置电电阻阻Re上上产生所需要的产生所需要的UBB例例4v优点是可以自动维持放优点是可以自动维持放大器的工作稳定。大器的工作稳定。12/13/202244五匹配网络五匹配网络高高频频功功率率放放大大器器中中都都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。一一般般

23、来来说说，放放大大器器与与负负载载之之间间所所用用的的回回路可以用图所示的四端网络来表示。路可以用图所示的四端网络来表示。12/13/202245v由由于于高高频频功功率率放放大大器器工工作作于于非非线线性性状状态态，因因此此线线性性电电路路的的阻阻抗匹配（负载阻抗与电源内阻相等）概念已不适用。抗匹配（负载阻抗与电源内阻相等）概念已不适用。v非非线线性性工工作作时时，电电子子器器件件的的内内阻阻变变动动剧剧烈烈：导导通通时时，内内阻阻很小；截止时内阻近于无穷大。很小；截止时内阻近于无穷大。v高高频频功功放放的的阻阻抗抗匹匹配配的的概概念念是是：在在给给定定的的电电路路条条件件下下，改改变变负负

24、载载回回路路的的可可调调元元件件，使使电电子子器器件件送送出出额额定定的的输输出出功功率率PO至负载。这就叫达到了匹配状态。至负载。这就叫达到了匹配状态。v常用的的匹配网络有前面介绍的常用的的匹配网络有前面介绍的T型、型、L型选频匹配网络。型选频匹配网络。12/13/2022463.3宽带高频功率放大电路与功率合成电路宽带高频功率放大电路与功率合成电路v窄带高频功率放大器窄带高频功率放大器v宽带高频功率放大器宽带高频功率放大器适用于固定频率或频率变化范围较小的高频设备适用于固定频率或频率变化范围较小的高频设备一般工作在丙类状态一般工作在丙类状态适用于频率相对变化范围较大的短波、超短波的高频设备

25、适用于频率相对变化范围较大的短波、超短波的高频设备工作在甲类、甲乙类工作在甲类、甲乙类12/13/202247一普通变压器不能在较宽频带内工作的原因一普通变压器不能在较宽频带内工作的原因以以高高频频变变压压器器为为负负载载的的放放大大器器其其最最高高工工作作频频率率可可达达几几百百千千赫赫至至十十几几兆兆赫赫，但但当当工工作作频频率率更更高高时时，由由于于普普通通变变压压器器的的线圈漏感和匝间分布电容的作用，其输出功率将急剧下降。线圈漏感和匝间分布电容的作用，其输出功率将急剧下降。12/13/202248L、LS1、r1是变压器初级绕组的电感量、漏感和损耗电阻；是变压器初级绕组的电感量、漏感和

26、损耗电阻；LS2、r2是折合到初级后次级绕组的漏感和损耗电阻；是折合到初级后次级绕组的漏感和损耗电阻；C是变压是变压器等效分布电容，它是变压器各分布电容折合到初级后的总和。器等效分布电容，它是变压器各分布电容折合到初级后的总和。RL是是折折合合到到初初级级后后的的等等效效负负载载电电阻阻；US、RS是是信信号号源源电电压压及及其其内阻。内阻。12/13/202249在在低低频频端端，由由于于频频率率较较低低，各各漏漏感感和和损损耗耗电电阻阻很很小小，也也可可略略去去不计；不计；在在低低频频端端，由由于于频频率率较较低低，故故感感抗抗很很小小，总总的的等等效效阻阻抗抗较较小，故输出电压就很小。小

27、，故输出电压就很小。12/13/202250在在高高频频端端由由于于初初级级绕绕组组电电感感的的感感抗抗很很大大，因因此此在在高高频频等等效效电电路路中中可可以以认认为为电电感感L是开路的是开路的；在在高高频频端端，负负载载RL接接在在Ls和和C组组成成的的串串联联谐谐振振回回路路的的容容抗抗元元件件的的两两端端，因因此此输输出出特特性性具具有有串串联联谐谐振振的的件件质质，在在谐谐振振频频率率fs附近，负载两端的电压急剧增加，并在附近，负载两端的电压急剧增加，并在fs上达到最大。上达到最大。12/13/202251其频率特性如图所示：其频率特性如图所示：v由由于于频频率率响响应应特特性性在在

28、高高端端有有一一个个峰峰起起，且且频频率率高高于于fs后后，信信号号的的输输出出幅幅度度就就急急剧剧地地下下降降，这这就就是是导导致致一一般般变变压压器器高高频频响响应应变差不能在更高的频率上工作的原因。变差不能在更高的频率上工作的原因。12/13/202252v通过增加初级线圈匝数的办法，可以改善变压器的低频响应，通过增加初级线圈匝数的办法，可以改善变压器的低频响应，但匝数的增高，势必使分布电容但匝数的增高，势必使分布电容C加大，也就使高频响应恶化，加大，也就使高频响应恶化，v高高磁芯，使变压器的工作频带大大展宽，但任何磁芯都有其磁芯，使变压器的工作频带大大展宽，但任何磁芯都有其最佳的工作频

29、段，高于此频段工作时，磁芯的损耗将大大增加，最佳的工作频段，高于此频段工作时，磁芯的损耗将大大增加，使传输效率急剧下降使传输效率急剧下降12/13/202253二、传输线变压器二、传输线变压器能能不不能能设设法法减减少少分分布布电电容容和和漏漏感感的的影影响响，而而把把这这个个不不利利因因素素变变为为有有利利因因素素呢呢？宽宽带带传传输输线线变变压压器器就就是是根根据据这这种种设设想想制制作作出出来来的的。传传输输线线变变压压器器是是将将传传输输线线绕绕在在高高导导磁磁率率低低损损耗耗的的磁磁心心上上构构成成的的。传传输输线线可可以以用用同同轴轴线线、带带状状传传输输线线或或双双绞绞线线。这这

30、种种变变压压器器的的最最高高工工作作频频率率可可以以扩扩展展到到几几百百兆兆赫赫甚甚至至上上千千兆兆赫赫。利利用用下下图图所所示示的的一一种种简简单单的的传传输输线线变变压压器器，可可以以说说明明这这种特殊变压器能同时扩展上、下限频率的原理。种特殊变压器能同时扩展上、下限频率的原理。12/13/20225412/13/202255在在以以传传输输线线工工作作时时，信信号号从从1、3端端输输入入，2、4端端输输出出。如如果果信信号号的的波波长长与与传传输输线线的的长长度度可可以以相相比比拟拟，则则两两根根导导线线固固有有的的分分布布电电感感和和相相互互间间的的分分布布电电容容就就构构成成了了传传

31、输线的分布参数等效电路。输线的分布参数等效电路。12/13/202256根据传输线定理，则传输线的特性阻抗决定于：根据传输线定理，则传输线的特性阻抗决定于：r单位线长的损耗电阻；单位线长的损耗电阻；G单位线长区间两线间的漏电导；单位线长区间两线间的漏电导；L单位线长的分布电感；单位线长的分布电感；C单位线长区间两线间的分布电容；单位线长区间两线间的分布电容；12/13/202257对对于于理理想想的的、无无损损耗耗的的传传输输线线，则则其其特特性性阻阻抗抗可可进进一一步步简简化化为：为：由此可见，传输线的特性阻抗仅决定于导线的结构与两线间由此可见，传输线的特性阻抗仅决定于导线的结构与两线间的介

32、质，而与其传输的信号电平无关。的介质，而与其传输的信号电平无关。12/13/202258传输线在信号源与负载间起了一个阻抗变压器的作用，即负载电阻传输线在信号源与负载间起了一个阻抗变压器的作用，即负载电阻RL经传输线变换后在输入端的等效电阻，应等于信号源内阻经传输线变换后在输入端的等效电阻，应等于信号源内阻RS，或或者信号源内阻经传输线变换后在其输出端的等效电阻应等于负载电者信号源内阻经传输线变换后在其输出端的等效电阻应等于负载电阻阻RL，这样传输系统将达到匹配。根据传输线原理可知，当信号这样传输系统将达到匹配。根据传输线原理可知，当信号源内阻源内阻RS、负载电阻负载电阻RL已知时，满足最佳功

33、率传输条件的传输线特已知时，满足最佳功率传输条件的传输线特性阻抗为：性阻抗为：故故为为了了实实现现负负载载电电阻阻RL和和信信号号源源内内阻阻RS的的完完全全匹匹配配，传传输输线线本本身身的的特特性性阻阻抗抗就就应应该该为为某某一一特特性性值值。对对于于1：1传传输输线线变变压压器器，则则当当特特性性阻阻抗抗与与负负载载阻阻抗抗即即信信号号源源内内阻阻相相等等时时，则则传传输输线线工工作作于于匹匹配配状状态态。此时负载上得到的功率与输入功率相等且不因频率的变化而变化。此时负载上得到的功率与输入功率相等且不因频率的变化而变化。12/13/202259对理想功率合成器的要求是：对理想功率合成器的要

34、求是：1、N个个同同类类型型的的放放大大器器，它它们们的的输输山山振振幅幅相相等等，每每个个放放大大器器供供给给匹匹配配负负载载额额定定功功率率PO，则则N个个放放大大器器输输至至负负载载的的总总功功率率为为NPO。2、合合成成器器中中各各单单元元放放大大器器应应相相互互隔隔离离，某某一一单单元元放放大大器器如如若若损损坏坏，应应不不影影响响相相邻邻放放大大器器的的工工作作。这这些些放放大大器器仍仍应应向向负负载提供白己的额定功率载提供白己的额定功率PO。三、功率合成器三、功率合成器12/13/202260下图为一功率合成器方框图。下图为一功率合成器方框图。12/13/202261功功率率分分

35、配配则则是是功功率率合合成成的的反反过过程程。其其作作用用是是将将某某信信号号功功率率平平均均地地、互互不不影影响响地地分分配配给给各各个个独独立立负负载载。使使各各负负载载得得到到均均等等的的、同同相相或或反反相相的的分分信信号号。在在任任一一功功率率合合成成器器中中，实实际际上上也也包包含含了了一一定定数数量量的的功功率率分分配配器器。功功率率分分配配技技术术近近年年来来已已被被广广泛泛地地采采用用。例例如如，在在电电视视天天线线共共用用器器系系统统中中，就就采采用用一一套套功功率率分分配配器器，将将接接收收天天线线所所接接收收的的电视信号，均匀地、互不影响地分配到各电视用户。电视信号，均

36、匀地、互不影响地分配到各电视用户。12/13/202262如如上上所所述述，功功率率分分配配器器、功功率率合合成成器器均均由由一一定定数数量量的的宽宽频频带带合合成成网网络络、分分配配网网络络及及线线性性功功率率放放大大器器构构成成。其其中中合合成成网网络络与与分分配配网网络络多多以以传传输输线线变变压压器器为为基基础础构构成成。两两者者的的差差别别仅仅在在于于端端口口的的连连接接方方式式不不同同。故故通通常常把把这这类类网网络通称为络通称为“混合网络混合网络”。12/13/2022631高高频频谐谐振振功功率率放放大大电电路路可可以以工工作作在在甲甲类类、乙乙类类或或丙丙类类状状态态。相相比

37、比之之下下，丙丙类类谐谐振振功功放放的的输输出出功功率率虽虽不不及及甲甲类类和和乙乙类类大大，但但效效率率高高，节节约约能能源源，所所以以是是高高频频功功放放中中经经常常选选用用的的一一种电路形式。种电路形式。2丙丙类类谐谐振振功功放放效效率率高高的的原原因因在在于于导导通通角角，也也就就是是晶晶体体管管导导通通时时间间短短，集集电电极极功功耗耗减减小小。但但导导通通角角越越小小，将将导导致致输输出出功功率率越越小小。所所以以选选择择合合适适的的角角，是是丙丙类类谐谐振振功功放放在在兼兼顾顾效率和输出功率两个指标时的一个重要考虑。效率和输出功率两个指标时的一个重要考虑。小结小结12/13/20

38、22643折折线线分分析析法法是是工工程程上上常常用用的的一一种种近近似似方方法法。利利用用折折线线分分标标法法可可以以对对丙丙类类谐谐振振功功放放进进行行性性能能分分析析，得得出出它它的的负负载载特特性性、放放大大特特性性和和调调制制特特性性。若若丙丙类类谐谐振振功功效效用用来来放放大大等等幅幅信信号号(如如调调频频信信号号)时时，应应该该工工作作在在临临界界状状态态；若若用用来来放放大大非非等等幅幅信信号号(如如调调幅幅信信号号)时时，应应该该工工作作在在欠欠压压状状态态；若若用用来来进进行行基基极极调调幅幅，应应该该工工作作在在欠欠压压状状态态；若若用用来来进进行行集集电电极极调调幅幅，

39、应应该该工工作作在在过过压压状状态态。折折线线化化的的动动态态线线在在性性能能分分析析中中起起了了非非常常重重要要的的作用。作用。12/13/2022654丙丙类类谐谐振振功功放放的的输输入入回回路路常常采采用用自自给给负负偏偏压压方方式式，输输出出回回路路有有串串馈馈和和并并馈馈两两种种直直流流馈馈电电方方式式。为为了了实实现现和和前前后后级级电电路路的的阻阻抗抗匹匹配配，可可以以采采用用LC分分立立元元件件、微微带带线线或或传传输输线线变变压压器器几几种种不不同同形形式式的的匹匹配配网网络络，分分别别适适用用于于不不同同频频段段和不同工作状态。和不同工作状态。5谐谐振振功功放放属属于于窄窄

40、带带功功效效。宽宽带带高高频频功功放放采采用用非非调调谐谐方方式式，工工作作在在甲甲类类状状态态，采采用用具具有有宽宽频频带带特特性性的的传传输输线线变变压压器进行阻抗匹配，并可利用功率合成技术增大输出功率。器进行阻抗匹配，并可利用功率合成技术增大输出功率。12/13/202266例例1在在下下图图中中,若若Uon=0.6V,g=10mAV,ICm=20mA,又又UCC=12V,求求当当分分别别为为180,90和和60时时的的输输出出功功率率和和相相应应的的基基极极偏偏压压UBB,以以及及为为60时时的的集集电电极极效效率率。(忽忽略略集集电电极极饱饱和和压压降降)返回返回12/13/2022

41、67例例2设某谐振功率放大器的动态特性如图所示。已知：设某谐振功率放大器的动态特性如图所示。已知：UBB=-0.5V，UOn0.6V，Ubm=2.5V。回答并计算以下几项：回答并计算以下几项：（1）此时功率放大器工作于何种状态？画出）此时功率放大器工作于何种状态？画出ic的波形；的波形；（2）计算）计算、Po、PD和和R；（3）若要求功率放大器的效率最大，应如何调整？若要求功率放大器的效率最大，应如何调整？返回返回12/13/202268例例3某高频谐振功放工作于临界状态，输出功率为某高频谐振功放工作于临界状态，输出功率为15W，且，且UCC=24V，导通角导通角70o。功放管的参数为：功放管

42、的参数为：gcr=1.5A/V。求求（1）直流功耗）直流功耗PD，集电极功耗集电极功耗PC、效率效率和和等效负载等效负载R各是多各是多少？（其中：少？（其中：0(70o）0.253,1(70o）0.436)(2)若输入信号振幅增加一倍，功放的工作状态如何改变若输入信号振幅增加一倍，功放的工作状态如何改变?此此时的输出功率大约为多少？时的输出功率大约为多少？（3）若负载电阻增加一倍，功放的工作状态如何改变？）若负载电阻增加一倍，功放的工作状态如何改变？（4）若回路失谐，会有何危险？如何指示？）若回路失谐，会有何危险？如何指示？返回返回12/13/202269例例4改正下图线路中的错误，不得改变馈电形式，重新画出改正下图线路中的错误，不得改变馈电形式，重新画出正确的线路。正确的线路。12/13/202270解：解：返回返回12/13/202271