中波广播发射技术概述课件.pptx

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1、1讲授提纲讲授提纲1.中波广播的任务和基本规定中波广播的任务和基本规定2.广播发射台的组成要素广播发射台的组成要素3.射频有源器件射频有源器件4.调幅基本分析调幅基本分析5.高频功率放大器高频功率放大器2广播电视系统的基本构成广播电视系统的基本构成三大组成部分三大组成部分：1.节目制作与播出节目制作与播出2.发送与传输发送与传输3.接收与重现。接收与重现。3广播电视系统组成部分的作用广播电视系统组成部分的作用1.节目制作与播出节目制作与播出：利用必要的广播电视设备及技术手段制作出符合标准的广播电视节目信号，并按一定的时间顺序（节目表）将其播出到发送传输端。2.发送与传输发送与传输：将广播电视节

2、目信号进行一定的技术处理（如编码、调制等）后，经过某种传输方式（如地面射频传输、卫星广播、有线传输等）传送到接收端。3.接收与重现接收与重现：接收广播电视节目信号，并对其进行必要的处理和变换，最终还原成图像及声音。4广播的两层含义广播的两层含义广播（广播（Broadcasting）：一种“定点发送、定点发送、群点接收群点接收”的通信方式。泛指：泛指：通过无线电波或有线系统向广大听众或观众传送节目的过程，按照传送的信息形式，可分为声音广播，电视广播和数据广播。特指：特指：声音广播声音广播-广播电台向广大听众进行的节目传送过程。5无线广播电视节目覆盖网无线广播电视节目覆盖网发射台：发射台：完成广播

3、电视节目的发射完成广播电视节目的发射任务的技术设施任务的技术设施。分类：调幅广播调幅广播(AM)发射台发射台、调频调频广播广播(FM)发射台发射台和电视电视(TV)广播发广播发射台射台它们共同组成我国无线广播电视覆盖网。6地面无线电波开路传输地面无线电波开路传输1.调幅中、短波广播调幅中、短波广播：中波（MF）广播频率526.51605.5kHz（120频道），短波广播频率5.9526.1MHz，每套节目的带宽为 4.5kHz，有天波和地波两种传播方式。2.调频广播调频广播：频率VHF频段87108MHz，共210个频道，空间波直线传播（视距）。3.VHF/UHF电视广播电视广播：每个频道带宽

4、是8MHz。在VHF和UHF频段，我国共安排了68个频道（DS-1到DS-68），但目前只使用了47个频道。空间波直线传播（视距）。7极化（极化（PolarizationPolarization）极化：极化：电磁波在空间传播时，其电场强度方向相对电磁波在空间传播时，其电场强度方向相对地面按一定规律变化的现象。地面按一定规律变化的现象。极化方式极化方式：1.线极化线极化垂直极化水平极化2.圆极化圆极化左旋极化右旋极化接收天线的架设除指向、频段、阻抗匹配外，还必须极化匹配。8广播电视波段（频段）划分广播电视波段（频段）划分中中 波波（中 频）526.5kHz（570m）至1605.5kHz（187

5、m），用于对对国国内内的的声声音音广广播。播。短短 波波（高 频）2.3MHz（130m）至26.1MHz（11.5m），主要用于对对国国外外的的声声音广播。音广播。微波微波用于传输节目和进行卫星广播。传输节目和进行卫星广播。可分为特高频（分米波）、超高频（厘米波）、极高频（毫米波）。卫星广播通常使用C波段（3.96.2GHz）和Ku波段(11.712.2GHz)。9中短波段电波的传播特点中短波段电波的传播特点1、中波：、中波：白天主要由地波传播白天主要由地波传播。晚间晚间D层消失，天波由层消失，天波由E电离层电离层反射可传到较远距离反射可传到较远距离。铁塔高度通常为四四分分之之一一波波长长，

6、即几十米至一百多米，所辐射的地波约可传播可传播200公里公里。2、短波：、短波：主要由天波传播主要由天波传播。（F2电离层）电离层）由于电离层的电离程度和位置高度变化，传播不稳定，收听的信号忽强忽弱，称为衰落现象衰落现象。短波广播的发射天线尺寸比中波要短小得多，发射机的功率也可以小得多。靠天波传播的距离很远，可达上万公里可达上万公里。10中波广播的基本规定中波广播的基本规定1、频率范围、频率范围：按照GB201780的规定为526.51606.5KHz2、发送方式、发送方式：地面波3、频道间隔、频道间隔：两个相连频道标称频率为9KHz4、标称频率、标称频率：按照GB201780的规定共有120

7、个编号的标称频率。如江苏人民广播电台使用的中波广播标称频率为585KHZ（7号）、702KHZ（20号）、1314KHZ（88号）和1413KHZ（99号）11中波广播基本规定中波广播基本规定5、发射带宽：、发射带宽：按照GB201780的规定。使用531KHZ（1号标称频率）时为+4.5KHz；使用5401593KHz（2号至119号标称频率）时为+10KHZ；使用1602KHz（120号标称频率）时为+4.56、射率保护率：、射率保护率：为保证得到满意的收听质量所需要的欲收信号场强与干扰信号场强的最小比值对同频为26dB；对邻频（9KHz间隔）为5dB。7、载频频率偏差允许限度、载频频率偏

8、差允许限度：10Hz8、同步广播网频率同步制相邻电台允许频偏、同步广播网频率同步制相邻电台允许频偏0.015Hz12短波广播基本规定短波广播基本规定 1.频率范围频率范围 2.326.1 MHz（130.4m11.49m）2.发射方式发射方式 空间 3.频道间隔频道间隔 双边带10 kHz，单边带5 kHz 4.标称频率标称频率 5 kHz的整数倍 5.发射带宽发射带宽 双边带9 kHz，单边带4.5 kHz 6.动态压缩动态压缩 处理后的动态范围 20 dB13广播发送技术广广播播发发送送技技术术：关于广播节目发送系统和设备的技术。广广播播发发送送设设备备：完成运载音频信息的一种工具，是广播

9、电视系统的一个重要组成部分。广广播播发发送送系系统统：完成音频信息转换为空间电磁波的工作系统。广广播播发发射射台台的的首首要要任任务务：把要传送的音频信号通过一定的方式调制在载波上，并放大到额定的功率，然后利用天线以电磁波的方式发射出去，在一定的覆盖范围内利用接收机就可以收听到声音广播。14广播发射台的组成框图 15发射台的基本任务发射台的基本任务1.产产生生高高频频振振荡荡激激励励电电能能,由高频振荡器产生高频电流或电压；2.控控制制高高频频振振荡荡电电能能,用传送的节目信号（基带信号）去调制高频振荡，使高频电能按所传送信号的变化而变化；3.将将受受控控高高频频振振荡荡电电能能转转换换为为空

10、空间间电电磁磁波波，由天线向空间发射。16广播发射台组成和工作过程组成组成：发射机（中、短波调幅广播发射机）、天馈线系统、电源设备和其他辅助设备等。过程过程：从广播电台送来的节目信号，经线路放大器送到主用发射机，发射机将节目信号放大、调制变为电磁波，从天线发射出去。发射台所需的电能由电网电源提供。为了保证在发生故障或停电时不致中断电波的发射，发射台的关键设备或部件设有备份。17中、短波广播发射台的构成中、短波广播发射台的构成1 1、发发射射机机：用音频信号对载波进行调幅，并将调幅波放大到额定的功率电平的装置。2 2、馈馈线线：将发射机输出的已调制的高频电流送到天线上去的装置。阻抗匹配由调配网络

11、调配网络完成。3 3、天天线线：将馈线送来的已调高频电流转换为无线电波并辐射到空间去的设备。4 4、控控制制台台：a.将被传送的信号切换到发射机的输入端；b.对发射机进行开、关机等主要操作；c.对发射机主要工作状态和播出质量进行监测。5 5、配电装置、配电装置：向各种设备不间断供电。6、辅辅助助设设备备：包括冷冷却却系系统统、假假负负载载和调调试试检检测测设设备备等。18中波广播发送设备的特点中波广播发送设备的特点1、高效率高效率：高效率不仅关系到能源节省，而且关系发射机的可靠性的提高。2、屏调幅方式、屏调幅方式：屏极调幅电路构成简单，工作稳定，易于维护调整，且直流电压低，效率略高。3、强制冷

12、却、强制冷却：主要有蒸发冷和风冷。4、系统繁复、系统繁复：为了发送设备达到大功率和高可靠性的要求。保证安全优质播出。一般发射台均设有十分繁复的系统。如有主备机倒换系统。故障越限报警系统。电网自动倒换系统等。19中波发射台系统简图中波发射台系统简图音频切换器音频处理器音频分配器电子管发射机全固态PDM 发射机功放手动切换器AM接收机巡回监听控制器32路音频监测器显示器取样整流卫星接收机微波接收机光接收机标频MFS （1）标频MFS （2）SG-1输出 （1）SG-1输出 （2）音频处理器调配网络9kHz9kHz去各主发射机去各备发射机馈线信号系统发射系统同步激励器系统监听系统监测系统调幅度音频2

13、0主要组成设备和系统一、发射台的核心设备一、发射台的核心设备-发射机发射机广播发射机是用被传送的音频信号对其载波进行调幅，并放大到额定功率电平的设备。有专门用于中波广播和短波广播的发射机。二、天馈线系统二、天馈线系统 馈线是将发射机输出的已调制的高频电流送到天线上去的装置。天线则是将已调制的高频电流的能量转换成电磁波的形式辐射出去的设备。为了使天线输入阻抗与馈线阻抗相匹配，在天馈线之间一般装有调配装置。21主要组成设备和系统三、辅助设备三、辅助设备 1.冷冷却却系系统统：发射机的功率放大管的耗散功率很大，特别是板极耗散功率最大。为了使发射机工作正常，就必须采用各种强制冷却方式使耗散功率产生的热

14、量尽快散发掉。通常采用的冷却方式有风冷、水冷、蒸发冷却，或几者兼而有之。2.假假负负载载：当发射机需要调整和功率计需要校正时，它能为发射机提供一个标准的负载电阻，并能承受发射机送来的全部功率。3.调调试试监监测测设设备备：供测试发送设备技术指标的专用设备和供监听、监测发射机工作状态的设备。22主要组成设备和系统四、控制台四、控制台 在有人职守的发射台一般都设有控制台，控制台的主要作用是：1.切换被传送的信号到发射机的输入端；2.对发射机进行开、关机等主要操作；3.对发射机主要工作状态和运行质量进行监测。五、配电装置五、配电装置为了不间断地向各种设备供电，发射台一般都有两路电源，用一备一，并设有

15、配电装置。23调幅广播发射机的类型1、低低电电平平调调幅幅发发射射机机：有栅极调幅、帘栅极调幅、抑制栅极调幅 和自动板极调幅四种方式。其特点是信号在低电平级进行调幅，整机效率低，电声指标差，现已被淘汰不用。2、乙类板极调幅发射机、乙类板极调幅发射机3、脉宽调制（、脉宽调制（PDM）式调幅发射机）式调幅发射机4、脉冲阶梯调制（、脉冲阶梯调制（PSM）式调幅发射机）式调幅发射机5、数字调幅式广播发射机、数字调幅式广播发射机24调幅发射机的运行技术指标调幅发射机的运行技术指标中波广播发射机的运行技术指标，主要应符合GY 32-84调幅广播发射机运行技术指标等级调幅广播发射机运行技术指标等级的要求,并

16、按GY 31-84调幅广播发射机运行调幅广播发射机运行技术指标测量方法技术指标测量方法进行实际测量。运行技术指标的完整测量包括载波输出功率、载波输出功率、总效率、载波频率容差、调幅度、正负调幅不总效率、载波频率容差、调幅度、正负调幅不对称度、载波跌落、噪声电平、振幅频率特性、对称度、载波跌落、噪声电平、振幅频率特性、谐波失真、高放稳定性、可靠性实验谐波失真、高放稳定性、可靠性实验等多项，可参照上述标准。25中波广播发射系统的主要技术指标中波广播发射系统的主要技术指标1、额定输出功率、额定输出功率：指发射机在无调制情况下，送至馈线上的原设计规定的载波功率。2、整机效率、整机效率：发射机通常要给出

17、两种情况下的整机效率。发射机不加调制时，输出的载波功率与整机总输入功率之比的整机效率。当发射机的调制度为m时输出的平均功率与总输入功率之比是调制度为m时的整机功率。3、失真度：、失真度：失真度是反映发射机输出的射频包络非线性失真的指标。常用不同频率的单音送给发射机进行调制，然后检波出包络进行测量。K=（高次谐波的均方根值）/基波有效值26中波广播发射系统的主要技术指标中波广播发射系统的主要技术指标4、噪声电平、噪声电平：噪声电平是指不加调制时和调制度m=1时，从发射机输出端分别检波出来的噪声电压与音频电压之比，用分贝表示。5、频率响应、频率响应：它是指调制度m=0.5 时，在规定音频范围内。以

18、1KHz的信号电平作为基准的发射机输出的音频响应,用分贝表示。6、载波跌落、载波跌落：它是指调制度m=0变到m=1时发射机载波电压下跌的百分数度之差异。27中波广播发射系统的主要技术指标中波广播发射系统的主要技术指标7、调幅度不对称性、调幅度不对称性：指调制号信号为正弦波时，发射机输出射频包络正负半周调幅度之差异。8、附加幅射、附加幅射：指发射机产生规定频带之外的幅射。通常包括谐波辐射、寄生辐射和远离所需频带的不需要的互调产物。9、频率稳定度、频率稳定度：指发射机保持原设计工作频率的能力，且取决于振荡器的频率稳定度。28小结小结一、信息的传输和处理是无线电技术的首要任务。无线电通信是利用电磁波

19、来传递信息的。一个完整的通信系统是由信号源、发送设备、传输设备和接收装置五个部分组成五个部分组成。二、无线电广播是无线电通信的典型应用之一。无线电广播通信系统可概括为发射装置。接收装置和传输媒质所组成。广播发送设备的任务广播发送设备的任务是把欲传送的信息调制在载波上。经天线以电磁波的形式辐射出去。调制的过程是在发送设备中完成的；广播接收设备的任务是选出天线接收的信号加以放大。还原成原来的信息。解调的过程是在接收设备中完成。29小结小结三、广播作为一种特殊形式的通信有其自身的特点。从功率等级、调制方式、工作频段和工作条件等角度。可对声音广播发送设备进行不同的分类。中波广播的基本规定是中波广播发中

20、波广播的基本规定是中波广播发射设备的工作准则射设备的工作准则。广播播出通路广播播出通路可分为直播通路和转播通路。四、发射台的基本任务发射台的基本任务：产生高频振荡电能，控制高频振荡电能，将已调的高频振荡电能转换为空间电磁波。发射台的构成要素有线路设备、发射设备、天线设备、电源设备、机房设备、遥控设备等。30小结小结五、中波广播发送设备的基本特点中波广播发送设备的基本特点是：高效率、屏调幅方式、强制冷却和系统繁复。主要技术指标主要技术指标有：额定输出功率、整机效率、失真度、噪声电平、频率响应、载波跌落、调幅度不对称性、附加辐射和频率稳定度。六、中波广播发射机的基本组成有五大部分中波广播发射机的基

21、本组成有五大部分：高频部分、低频部分、电源部分和控制部分。31射频有源器件发送设备所使用的有源器件：发射电子管高频晶体管双极性BJT场效应管FET工作原理与低频有源器件基本等同，但具有自身的特点。着重了解高频特性。32电子管的三个主要电极电子管的三个主要电极1.阴极（阴极（k）：加热产生电子发射，作用相当于晶体管的发射极（晶体管的发射极（e）或场效应管的源极场效应管的源极（s）。2.栅极（栅极（g）：加有负的控制电压，影响阴极附近的电场分布，从而有效控制阳极电流，作用相当于晶体管的基极（晶体管的基极（b）或场效应管的栅场效应管的栅极（极（g）。3.阳极（阳极（a）：加有极高的正电压，与栅压共同

22、内正常工作所需的电场分布，收集来自阴极绝大部分的电子，作用相当于晶体管的集电晶体管的集电极（极（c）或场效应管的漏极（场效应管的漏极（d）。33发射电子管 三种热电子发射阴极：纯钨阴极碳化敷钍钨阴极氧化物阴极34三极管的构造及符号 三个电极三个电极1.阴极：发射电子2.板极：收集电子3.栅极：控制板流35广播电视发射电子管的阴极类型类型：所用的电子管除百千瓦级以上的管子仍用钨阴极外。其它都采用碳化敷钍钨阴极和氧化物阴极。结构结构：由于工作在高电压大电流的情况下，所以对阴极的电极结构要有特殊要求。通常碳化针钨阴极采用笼形结构、网状结构(如FU113F)和P形结构(FU23S)，纯钨阴极多采用笼形

23、结构。也有少数采用螺旋结构(如FU500F和FU5S)。加热方式加热方式：千瓦以上的发射管因为要求阴极发射电流大，一般都采用直热式阴极，为了提高发射效率有时也采用傍热式阴极。氧化物阴极都是采用傍热式。36发射电子管的栅极作用作用：离阴极较近，它的电位对阴极附近的电场有很强的影响，栅极上的电压能对板流起控制作用，而这栅极上的电压能对板流起控制作用，而这种控制作用又远远大于板极电压对板流的控制作用种控制作用又远远大于板极电压对板流的控制作用。栅极是决定电子管性能和各项指标(放大量、直线性等)的关键电极。形状形状：总是做成栅栏形，用金属丝编制成：栅网状或绕成螺旋状，大功率发射管的栅极常做成笼形网状。

24、特点特点：大功率发射管的阴极发射电流较大，温度很高。由于位于阴极附近，会从阴极得到相当大的附加热量。栅极由于热发射或二次电子发射，在栅路中将产生反向栅流，反向栅流的负阻效应将破坏电子管的正常工作。37发射电子管的板极作用作用：与其他电极一起建立发射管正常工作所必须的电场分布，收集从阴极发射出来的绝大部分电子，并构成输出回路的一部分。特点特点：在发射管工作时，由于电于轰击和及热辐射，在板极上产生大量热能，如何保证电子管工作中所产生的总耗散功率能及时地、安全地散发出去是一个非常重要的问题。随着发射管输出功率的不断增大及由于提高工作频率要求缩小电极尺寸，就必须相应提高板极的耗散功率密度。通常发射管板

25、极的耗散功率密度是每平方厘米有几十瓦到几百瓦，这样大的功率密度靠采用自然辐射或传导的冷却方式(自然冷却方式)已远不能胜任，因此，除了小功率发射管外，在发射管中总是采用强制冷却。38发射电子管的极限参量 额定板耗额定板耗PaM：取决于板极的尺寸、形状、所用材料及冷却方式等。极限栅耗极限栅耗Pg1max：决定于栅丝的粗细、密绕程度和所用的材料。由于发射管往往工作于栅流较大的状态，因此栅极上的损耗功率不可忽视。最大帘栅耗最大帘栅耗Pg2max：帘栅压必须在加板压的同时或之后才能加上。在调整放大器时板极回路应绝对避免开路。极极限限板板压压Eamax：在高频放大器和振荡器中，板压的瞬时最大值接近于直流板

26、压的两倍。在板极调幅中板压的瞬时最大值，接近直流板压的四倍。最最高高使使用用频频率率fmax：当工作频率远低于最高使用频率时，发射管可在极限板压下工作。当工作频率接近最高使用频率时，必须降低板压使用，可参考手册中给定的数值。39发射管的额定输出功率发射管的额定输出功率是电子管的一个重要参数。输出功率不是只决定于电子管本身，在很大程度上还取决于管外电路的设计，设计得好，效率就高，对于同样的输入自然就有较大的输出。电子管制造厂只能肯定发射管本身所能经得起的消耗功率，而无法确定设计者究竟能从管中取出多大的功率。严格说来，所谓“额定输出功率”只是一个参考值，既不是最佳值，也不是最大值，也不能作为一个极

27、限参量。尽管如此，电子管手册中所给出的电子管额定输出功率，还是有一定参考价值的。当已知发射机的输出功率，进行设计选管时，它是最初的参考依据。40电子管的微变参数 微变跨导S微变内阻Ri放大系数41发射管在使用和维护中的注意事项 1、灯丝电压 灯丝电压要求稳定在额定值使用。过高或过低使用，对机器的稳定和管子的使用寿命都是不利的。一般允许灯丝电压变化范围为5%，但如果能把变化范围控制在1%使用，对延长电子管的寿命是有利的。采用直流供电的灯丝电源，应定期倒换灯丝电压极性。对经过长期使用且阴流下降的发射管，适当提高其灯丝电压可以使电子管继续工作一段时间。422、板、栅电压的加法发射管的板压、栅压不允许

28、超过极限参数使用。一般板压5kV以上的发射管，应采取平滑渐升或分段加压；开始加压的数值，不应超过正常值的60%。各类发射管都不允许超过电子管手册中所规定的板耗和栅耗功率的极限敛据运用。一般情况下，使用在规定值的80%以下为宜。433、电源通断要求（1）首先开启全部冷却系统并检查是否正常。（2）接入灯丝电压，凡是灯丝电流大于20A的发射管，都应有调压装置，以便平滑升压或分段加灯丝电压。或者采用相应的限流设备，使启动时的灯丝电流不超过额定值的150。（3）接入栅压。（4）接入板压。（5）接入帘栅压。（6）接入激励和调制电压。切断各极电源时，应按相反顺序进行。此外，必须在灯丝电流断开1020分钟后，

29、方可关闭冷却系统电源。444、板极限流保护当发射管出现打火、闪烁现象或偏压电阻烧坏等故障时，板流急剧增大，为阻止发射管板极电流的无限增大、以保护发射管和回路元件，需在板极直流供电电路中串接限流电阻。大功率发射管的板极电路上，最好装有保险，以便出现过流现象时，保护电子管。保险熔断电流一般不应大于板极实际最大工作电流的23倍。45保护装置 5、过流保护装置 发射管的阴极回路上应串联直流过荷继电器，当电流超过额定位，立即断开高压，以保护电子管和设备。6、过热保护装置 发射管由于出现闪烁、打火和各种偶然因素，如天线打火、机器失谐、寄生振荡、操作不当等现象，会使板极耗散功率增加或冷却系统缺水都能导致板极

30、过热，甚至烧坏电子管。因此需加过热保护装置。46双极型晶体管双极晶体管（BJT）电流放大能力频率特性截截止止频频率率f：随工作频率的提高，晶体管的共发短路电流放大系数降低到0的 0.707时，所对应的频率。特特征征频频率率fT：共发短路电流放大系数=1时所对应的频率。47特征频率fT不仅反映了电流放大系数随信号频率升高而下降的问题，而且也反映晶体管静态工作点（Ic和Uce）的变化问题，即晶体管的运用范围问题。晶体管高频功率放大器的输出功率和功率增益的大小及线性运用情况都与fT有关。fT是晶体管在高频工作时能够全面反映高频放大系数的一个综合参数。48等fT曲线族 在Q点(ICQ,UCQ)fT最大

31、。在低电压小电流区，低电压大电流区，高压大电流区，高压小电流区，fT下降都非常显著。49二次击穿特性当Uce上升到B点时，集电极发生雪崩击穿（一次击穿）。经过一短暂的时间后，电压会突然减小到E点。同时，电流急骤增大。如果没有适当的保护措施，电流将继续增大到F点，从而会造成晶体管永久性损坏。晶晶体体管管的的二二次次击击穿穿：从高电压小电流向低电压大电流跃变，并伴随着电流急骤增大的现象。A、B、C三点分别称为负、零、正偏压二次击穿的触发点（临界点）。A、B、C连线就是二次击穿的功耗线，即PSB曲线.50防止二次击穿的主要措施（1）尽量减少晶体管芯片和晶体管内的缺陷，减少结表面电场和电位分布的不均匀

32、性；（2）采取发射集镇流电阻，限制晶体管发射极电流的增加。（3）采取箝位稳压的方法。（4）改善晶体管的散热条件，提高抗二次击穿的能力。51场效应管FET优点a.依靠多数载流子工作的器件，这使它没有少子存储效应，适用于高频和高速工作，具有负的电流温度系数，可以避免热崩和热不稳定性二次击穿等。b.输入阻抗高，使输入电路功耗小，便于级间直接耦合。c.制造工艺相对比较简单。52使用MOSFET应注意的问题注意漏源极之间的电压uds，漏级电流id，栅源极间的电压uGS，耗散功率Pcm等数值都不能超过最大允许值。要特别注意对栅极的保护，尤其是MOSFET，它的输入电阻非常高，栅极如果感应有电荷，就很难释放

33、掉，电荷的积累就会使电压升高。特别是极间电容比较小的管，少量的电荷就足以能产生击穿管子的高电压。为了避免这种情况，关键不不能能让让栅栅极极悬悬空空，要在栅源极之间保持直流通路，即使不用时也要用金属线将三个电极短路。焊接时，应把烙铁的电源断开，再去焊栅极，以免交流感应将栅极击穿。53高频大功率管的散热 散热设计的基本任务散热设计的基本任务：根据传热学的基本原理，为器件设计一热阻尽可能低的热流通路（散热系统），使器件发出的热量能通过它尽快的散发出去，从而保证器件运行时，其内部的结温始终保持在允许的温度之内。功率晶体管的输出功率受最高允许温度功率晶体管的输出功率受最高允许温度Tjm限限制。制。当功率

34、晶体管在大功率状态下工作时，由于内部功耗使沟道温度或结温升高，如果管子内部的温度过高，管子的参数就会随着时间的增长产生显著的漂移，不能稳定工作，使管子的寿命大为缩短，甚至烧坏。54计算散热器的基本公式在环境温度为25C的条件下Pcm可由晶体管手册中查得。如果环境温度高于或低于25C，则设计时某一环境温度的允许功耗为55调制的原因调制的原因1、有效的电磁辐射：有效的电磁辐射：根据天线理论，只有当发射天线的尺寸是被辐射信号波长的十分之一以上时，信号才能实现有效的辐射。2、节目信号的频谱区分：节目信号的频谱区分：对各个频道的节目采用不同的载波进行调制，就可在频谱上将它们区分开来。56高频等幅振荡（载

35、波信号）Carrier Signal已调信号（携带有信号特征的高频振荡）Modulated Signal 调制器调制信号（含原始信息电信号）Modulating Signal图2-1 调制过程的示意图调制（Modulation）定义定义：利用欲传送的低频信号去控制高频振荡（载波）的某一参数，使之具有信号特征的过程；也即由携带信息的原始节目信号去控制高频振荡信号的某一参数，使该参数按原始电信号（调制信号）的规律变化的处理方式。实现实现：调制必须采取具有非线性的频率变换电路来实现频谱的搬移和变换。57调制和解调调制和解调调调制制：在发送端，将要传送的信息（称为调制信号）运载到高频率的交变电流（称为

36、载波）上的过程。涉及到三种信号：涉及到三种信号：1.载波信号载波信号：受调制的高频交变信号2.调制信号调制信号：调制载波的信号3.已调波信号已调波信号：调制后的载波信号解解调调：在接收端，从已调波上将它运载的信息检取出来的过程。解调是调制的逆过程。解调是调制的逆过程。58模拟调制方式模拟调制方式正弦交流电有三个要素正弦交流电有三个要素 振幅、频率、相位振幅、频率、相位（1）调调幅幅（Amplitude Modulation）高频振荡的幅度随着调制信号幅度变化而变化。（2）调调频频（Frequency Modulation）高频振荡的瞬时频率随调制信号大小作线性变化。（3）调调相相（Phase

37、Modulation）高频振荡的瞬时相位随调制信号大小作线性变化。由于和都是使高频振荡的总相角（t+0）受到调变，故统称为角角度度调调制制（Angle Modulation），简称调角。值得指出，在调角时，高频振荡的振幅不变。59一般分析步骤一般分析步骤1.数学表达式2.波形3.频谱4.相量图5.功率关系6.调制效率7.电路模型60线性电路和非线性电路线性电路和非线性电路定义上：定义上：线性电路线性电路是指完全由线性元件构成的电路。非线性电路非线性电路是指含有一个以上非线性元件构成的电路。数学上：数学上：线性电路线性电路能用一个常系数线性微分方程加以描述。非线性电路非线性电路不能用一个常系数线

38、性微分方程加以描述。物理上：物理上：线性电路线性电路不会产生新的频率分量。非线性电路非线性电路一定会产生新的频率分量。方法上：方法上：线性电路线性电路满足叠加原理。非线性电路非线性电路不满足叠加原理。61四种四种 调幅调幅1.含含有有载载波波的的双双边边带带调调幅幅，简简称称普普通通调调幅幅（），主要应用于中波调幅广播（）。2.抑抑制制载载波波的的双双边边带带调调幅幅（DSB-AM,Double Side Band-AM），又称平衡调幅或抑载调幅，主要应用于调频立体声广播（stereo FM）的副信道中差信号（S=L-R）对38z副载波的调制。彩色电视中的色度信号C（t）=U sin sct

39、V cos sct对彩色副载波(fsc=4.43Mz)的调制。3.单边带调幅（单边带调幅（SSB-AM,Single Side Band-AM），），主要用于短波广播中。4.残残留留边边带带调调幅幅（VSB-AM,Vestigial Side Band-AM），主要用于电视广播中对图象信号（P或V信号）对图象载波f P(或fV)的调制。62调幅波的表达式（时域分析）调幅波的表达式（时域分析）包络函数包络函数 U c 1+m a cost载波分量载波分量 U c cosct上边频分量上边频分量 m a U c cos（c+）t/2下边频分量下边频分量 m a U c cos（c-）t/2调幅系数

40、（调幅度）调幅系数（调幅度）m a=U /U c 调幅度又可进一步分为上、下调幅度保证不失真条件保证不失真条件 0m a1 63调幅波的波形调幅波的波形64调幅波的频谱调幅波的频谱65频谱结构三部分组成（频域分析）频谱结构三部分组成（频域分析）1.载频分量载频分量fc 幅度 Uc2.上边频分量上边频分量fc+F 幅度 ma Uc/23.下边频分量下边频分量fc-F 幅度 maUc /2通频带通频带 B=2F一条重要结论一条重要结论-调幅过程实质上是将调制信号u (t)的频谱进行“搬移搬移”操作，搬至载频的两边。相应的通频带B=2 Fmax，即最高话音频率的两倍。66调幅波的两个重要参数调幅波的

41、两个重要参数1.调调幅幅度度 m a-反映调幅波振幅变化的相对程度。调幅度又可进一步分为上、下调幅度保证不失真条件保证不失真条件 0m a1 2.通通频频带带 B=2 Fmax-反映已调波的有效带宽。67能量关系能量关系瞬时功率：瞬时功率：p（t）=u2（t）/R载波功率：载波功率：P0 =U c 2/2 R最大状态功率：最大状态功率：P0max=U c max 2/2 R=（1+m a）2 P0 当m a =1满调幅时，P0max=4 P0 最小状态功率：最小状态功率：P0min=U c min 2/2 R=（1-m a）2 P0平均功率：平均功率：P av=(1+m a 2/2）P0 当m

42、 a=1时,P av=1.5 P0 边带功率：边带功率：P =PDSB =(ma)2 P0 /2调制效率：调制效率：AM=P DSB /(P DSB +P0)=m a 2/(2+ma)68AMAM电路模型电路模型模拟乘法器模拟乘法器：是核心部件，将输入信号频谱不失真地搬移到某一载频的两侧。滤波器滤波器：取出有用分量，抑制无用分量。69平衡调幅 DSB-AM基本设想基本设想：“只传两个边带，不传载波”时时域域分分析析：已调波有两个特点，高频振荡之包络已不再是在载波振幅上下变化。合成包络不再反映调制信号变化规律，但仍保持调制信号的特征。频频域域分分析析：载波分量fc已经被抑制，频谱中只含有上边频和

43、下边频分量。调制效率调制效率：100%电路模型电路模型：模拟乘法器70平衡调幅波的特点平衡调幅波的幅度与调制信号幅度的绝对值成平衡调幅波的幅度与调制信号幅度的绝对值成正比。正比。当调制信号的绝对值最大时，平衡调幅波幅度最大；当调制信号等于零时，平衡调幅波幅度也为零。调幅信号为正值时，平衡调幅波与载波同相；调幅信号为正值时，平衡调幅波与载波同相；调制信号电压为负值时，平衡调幅被与载波反调制信号电压为负值时，平衡调幅被与载波反相。相。当调制信号电平过零而改变其电压极性时，平衡调幅波相位随之变化180。71单边带调幅SSB-AM基本设想：基本设想：只用一个边带依然保持调制信号的特征，并可节省一半带宽

44、。两两种种方方式式：只传送上边带的USSB-AM和只传送下边带的LSSB-AM。时时域域分分析析：u（t）=m a U c cos（c +）t/2 （上边带单边带调幅 USSB-AM）或u（t）=m a U c cos（c -）t/2 （下边带单边带调幅 LSSB-AM）频域分析频域分析：载波分量fc已经被抑制，频谱中只含有上边频或下边频分量。电路模型电路模型：（1）滤波法，（2）相移法。优点优点：（1）提高信道利用率，B=Fmax；（2）节约发射功率；（3）失真小，噪音小，保密性强。缺缺点点：（1）频率稳定度要高，尤其载频要非常准确和稳定；（2）放大器线性放大要求高；（3）需陡峭边沿（截止性

45、能高）的滤波器。72残留边带调幅VSB-AM基本设想：基本设想：规定图象信号全部保留上边带的06 MHz，下边带保留频率较低部分01.25 MHz。以减少接收设备有成本，不产生失真，且易于实现发送特点：发送特点：上边带06 MHz全传，下边带00.75 MHz全传，0.75 1.25 MHz减传，1.25 MHz 6 MHz不传。发射总带宽为1.25+6.5+0.25=8 MHz。电路模型：电路模型：首先对图像载波fv进行双边带调幅，再经残留边带滤波器（斜切滤波器）形成电视发射信号。73四种调幅方式的比较四种调幅方式的比较共性：共性：均属于实现频谱搬移的线性调制系统，调制前后的信号频谱分量间符

46、合线性迭加原理，具有线性对应关系。已调波的包络中均含有调制信号的特征。电路中最基本的部件是模拟乘法器和滤波器。个性：个性：已调波的频谱结构组成部分已调波的有效带宽调制效率主要优点主要缺点应用场合：普通调幅普通调幅（中波和短波广播），平衡调幅平衡调幅（多种预调制），单边带调幅单边带调幅（短波广播），残留边残留边带调幅带调幅（电视图像广播）。74高频功率放大器的基本电路图高频功率放大器的基本电路图 75电子管高频功率放大器组成电子管高频功率放大器组成 三个基本部分三个基本部分1.电子管电子管：把直流能量转换为交流能量；2.谐振回路谐振回路：电子管的负载；3.电电源源供给电子管各电极电压，保证电子管

47、的正常工作。两个主要电路两个主要电路1.板板极极电电路路：并联振荡回路和直流板极电压Ea的馈电电路。2.栅栅极极电电路路：加入直流偏压Eg，一般Ea为负值。电路中有高频旁路电容和高频阻流圈。76高功放的工作状态高功放的工作状态按照板流通角按照板流通角的大小的大小1.甲类甲类（=180）2.甲乙类甲乙类（90180）3.乙类乙类（=90）4.丙类丙类（90）根据放大器有无栅流及栅流大小（动态工作范围）根据放大器有无栅流及栅流大小（动态工作范围）1.缓冲状态缓冲状态2.欠压状态欠压状态3.临界状态临界状态4.弱过压状态弱过压状态5.强过压状态强过压状态77晶体管高频功率放大器晶体管高频功率放大器

48、78晶体管高频功率放大器晶体管高频功率放大器按电路形式按电路形式谐振式功放（窄带功放）非谐振式功放（宽带功放）按工作状态按工作状态（1）甲类(A类，流通角=180)；（2）甲乙类(AB类，90 180)；（3）乙类(B类，=90)；（4）丙类(C类，90)。79馈电和偏置电路馈电和偏置电路功能功能：在直流电源和晶体管之间构成通路，使基极和集电极上建立起所需直流电压和工作电流，并保证高频电流不流入电源，即馈电和偏置电路应不显著影响高频信号的传输，且不应形成向其它电路的高频泄漏。在结构型式在结构型式串串馈馈：直流电源（包括馈电电路）高频电路和晶体管三者串联连接的电路。并并馈馈：直流电源（包括馈电电

49、路）高频电路和晶体管三者并联的电路。80输入、输出匹配电路输入、输出匹配电路 输入匹配网络：输入匹配网络：将功放管的输入阻抗变换为功率放大器的额定输入阻抗（50），在所需带宽内满足一定的匹配指标（如反射损耗、驻波比等）。输出匹配网络：输出匹配网络：将功率放大器的额定负载阻抗（50）变换为使功放管线性输出功率最佳时所需的集电极负载阻抗，所以输出匹配网络是一个具有宽而平的频响特性的阻抗变换网络。81功率合成功率合成功率合成：功率合成：利利用用两两个个以以上上的的晶晶体体管管放放大大器器，同同时时对对输输入入信信号号进进行行放放大大，然然后后利利用用合合成成网网络络将将各各个个放放大大器器输输出出功

50、功率率相加，得到总的输出功率相加，得到总的输出功率。与晶体管的并联和推挽使用区别与晶体管的并联和推挽使用区别：在并联和推挽电路中同时工作的是几只同型号晶体管，其应用状态是不隔离的、相互之间有影响，其中一管损坏将要引起其它管的工作状态发生变化，甚至使其它管子也相继损坏。功率合成器各各单单元元放放大大器器之之间间是是隔隔离离的的，相相互互之之间间没没有有影影响响。如如一一管管损损坏坏，另另一一管管仍仍照照常常工工作作，只只是是输出功率减小。输出功率减小。82混合网络混合网络要求要求（1）阻抗匹配，（2）宽带性能好，（3）隔离性能好，（4）插入损耗足够低，（5）合成网络对阻抗失配不太敏感，（6）体积