諧振高頻功率

1、發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì),RC低頻振蕩,LC低頻振蕩,功放分類,甲類：一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通（2,乙類：半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通（,甲乙類：大于半個(gè)周期，小于一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通（,丙類：小于半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通（,丁類：工作在開關(guān)狀態(tài),戊類：工作在開關(guān)狀態(tài)的基礎(chǔ)上，采用特殊設(shè)計(jì)的集電極回路,從甲類到戊類的設(shè)計(jì)思想是為了提高功放電路的效率,第二章 諧振功率放大器,2.1 諧振功率放大器地工作原理,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),2.3 諧振功率放大器電路,2.4 高頻功率放大器,第二章 諧振功率放大器,諧振功率放大器 用諧振系統(tǒng)作為匹配網(wǎng)絡(luò)地功率放大器。 一般為丙類功率放大。 主要應(yīng)用在無線電發(fā)射機(jī)中，用來對(duì)載波信號(hào)或高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)

2、行功率放大。 在某些場(chǎng)合，例如對(duì)調(diào)幅波信號(hào)進(jìn)行功率放大的發(fā)射機(jī)，為了保證調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)不失真，一般都采用乙類工作，這種功率放大器又被稱為：線性功率放大器。 本章重點(diǎn)討論丙類工作的諧振功率放大器。也對(duì)其它工作狀態(tài)的諧振功率放大器進(jìn)行介紹,2.1 諧振功率放大器地工作原理,2.1.1 丙類諧振功率放大器,電路的特點(diǎn) 靜態(tài)時(shí)，管子工作在截止區(qū)。 由Lr和Cr及負(fù)載ZL組成并聯(lián)諧振電路,其中,QL是有載品質(zhì)因數(shù),2.1 諧振功率放大器地工作原理,2.1.1 丙類諧振功率放大器,2.電路的工作原理 因?yàn)殪o態(tài)時(shí)，管子處于截止?fàn)顟B(tài)。 所以當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，只有當(dāng)瞬時(shí)的電位高于0.6V時(shí)，才能有ib電流并形成i

3、c電流。因此形成的脈沖串的寬度均小于半個(gè)周期,返回,2.1 諧振功率放大器地工作原理,2.1.1 丙類諧振功率放大器,根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)展開得到,利用諧振回路的選頻特性，可以選取基波或者諧波,平均量,基波分量,諧波分量,2.1 諧振功率放大器地工作原理,2.1.1 丙類諧振功率放大器,丙類電路的缺點(diǎn)： （功率和效率的矛盾,功放電路的效率是隨導(dǎo)通時(shí)間的減少而增大。但是隨著導(dǎo)通時(shí)間的減小，基波分量的幅度Ic1m將相應(yīng)減小，從而導(dǎo)致了放大器的輸出功率減小,解決的方法：提高輸入激勵(lì)電壓幅度Vbm和讓基極的直流偏置電壓VBB的絕對(duì)值增大。 但是同時(shí)又造成了三極管的反向偏壓過高（ VBB Vbm,2.1 諧振

4、功率放大器的工作原理,2.1.2 丁戊類諧振功率放大器,通過Tr的作用，把Vi變成極性相反的輸入激勵(lì)電壓，使極性相同的兩個(gè)管子在vb1和vb2足夠大的情況下，輪流飽和導(dǎo)通和截止,L、C、RL組成串聯(lián)諧振回路，選取基波成分。只要諧振回路是高Q，則RL可以得到不失真的輸出功率,一、丁類諧振功率放大器,2.1 諧振功率放大器的工作原理,2.1.2 丁戊類諧振功率放大器,二、戊類諧振功率放大器,因?yàn)榭紤]到管子的結(jié)電容和電路的分布電容的存在，導(dǎo)通到截止或逆過程均需要時(shí)間；管子的功耗增大。所以，丁類的效率可以達(dá)到90以上。電路的改進(jìn)考慮是在一個(gè)管子處于飽和，而且其VCES是最小時(shí)才有電流。目的是為了達(dá)到降

5、低管子的功耗,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),2.2.1 近似分析方法（準(zhǔn)靜態(tài)分析法,1. 因?yàn)榧姌O的負(fù)載是調(diào)諧回路，由此形成的電壓是余弦波，流過的電流為脈動(dòng)電流，而且ic與vce是互為確定的；所以，要準(zhǔn)確分析靠非線性微分方程,假設(shè)一：諧振回路是理想濾波器，只選取所需要的頻率,假設(shè)二：只是從靜態(tài)的輸入、輸出特性曲線來考慮，高頻 效應(yīng)忽略,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),2.2.1 近似分析方法（準(zhǔn)靜態(tài)分析法,設(shè)定VBB、Vbm、VCC和Vcm四個(gè)電量的數(shù)值，并根據(jù)t0、 15、 30、 45、決定vBE和vCE。并由vBE為參變量的輸出特性曲線找出對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)。最后確定ic的波形,2.

6、圖解分析法,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),2.2.1 近似分析方法（準(zhǔn)靜態(tài)分析法,ic為脈動(dòng)波形，根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)，可以知道ic的平均分量為Ico，基波分量振幅為Ic1m和諧波分量，由此可以決定,諧振回路的Re,直流電源的功率,輸出的交流功率,集電極的功率,功放電路的效率,至負(fù)載特性,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),2.2.2 欠壓、臨界和過壓狀態(tài),工作狀態(tài)分類 分類的原則是否進(jìn)入飽和區(qū)為界限,2. 工作狀態(tài)不同時(shí)的對(duì)ic的影響,當(dāng)VBB、Vbm、和VCC為定值時(shí)，因?yàn)?則電路的工作狀態(tài)： A欠壓狀態(tài)，工作在放大區(qū)。 A臨界狀態(tài)， A過壓狀態(tài)，工作進(jìn)入飽和區(qū),A狀態(tài)下， ic的值卻下降，而

7、且出現(xiàn)下凹的波形,返回,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),2.2.3 VBB、Vbm、VCC和Vcm四個(gè)電量對(duì)電路性能的影響,一、負(fù)載特性,圖2-2-3是Re變化時(shí)， 引起ic的變化波形。 因?yàn)閕c是脈沖波，而且是周期變化的，根據(jù)傅立葉級(jí)數(shù)展開，可以得到,直流分量,基波分量,還有諧波分量,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),2.2.3 VBB、Vbm、VCC和Vcm四個(gè)電量對(duì)電路性能的影響,理論證明,因?yàn)镽e的變化，則導(dǎo)致Ico、Icm、Vcm、Po、PD、PC和C的變化,但是若選取合適的Re，使電路工作在臨界狀態(tài)，則Po達(dá)到最大值， C的值較高， PC較小。所以，Re值稱為諧振功率放大器的匹配

8、負(fù)載,Vce(sat）是飽和壓降,至公式頁(yè),Po則是所需的輸出功率,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),2.2.3 VBB、Vbm、VCC和Vcm四個(gè)電量對(duì)電路性能的影響,二、調(diào)制特性（集電極調(diào)制和基極調(diào)制,1）集電極調(diào)制特性是指當(dāng)VBB、Vbm和Re一定時(shí)，放大器性能隨VCC變化特性,從輸入特性曲線可知，當(dāng)VBB、Vbm為定值時(shí)，則vBEmax和ic的脈沖寬度也為定值,當(dāng)VCC由大變小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的vCEmin的動(dòng)態(tài)點(diǎn)也必定由大變小。 ic的值也將由大變小。并且出現(xiàn)下凹變化,圖2-2-2,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),2.2.3 VBB、Vbm、VCC和Vcm四個(gè)電量對(duì)電路性能的影響,2）基

9、極調(diào)制特性是指當(dāng)VCC、Vbm和Re一定時(shí)，放大器性能隨VBB變化特性,從輸入特性可知（圖2-1-2） VBB由負(fù)值向正值方向增大時(shí)，則,而且ic電流的脈沖和幅度也增加。工作狀態(tài)也由欠壓進(jìn)入過壓狀態(tài),圖2-1-2,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),3）集電極調(diào)制電路和基極調(diào)制電路,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),2.2.3 VBB、Vbm、VCC和Vcm四個(gè)電量對(duì)電路性能的影響,三、放大特性,1）當(dāng)VCC、VBB和Re為定值時(shí)，放大性能會(huì)隨著Vbm的大小變化而變化,2.2 諧振功率放大器地性能特點(diǎn),2.2.3 VBB、Vbm、VCC和Vcm四個(gè)電量對(duì)電路性能的影響,3）限幅器 Vbm的變化范

10、圍工作在過壓狀態(tài)，而且其Vbmmin不能低于臨界狀態(tài)的對(duì)應(yīng)的Vbm值（限幅門限值,2）線性放大作用 Vbm的變化范圍必須在欠壓區(qū)，可作為線性放大。但從放大特性可知，欠壓區(qū)的特性曲線不是完全直線，會(huì)產(chǎn)生失真。實(shí)際電路可加負(fù)反饋或采用乙類推挽電路,2.3 諧振功率放大器電路,2.3.1直流饋電電路,一、集電極直流饋電方式 （1）串連饋電方式 （2）并聯(lián)饋電方式,兩種直流饋電各有特點(diǎn)： 串聯(lián)式的濾波匹配網(wǎng)絡(luò)處于直流的高電位上，網(wǎng)絡(luò)元件不能直接接地。 并聯(lián)式的濾波匹配網(wǎng)絡(luò)不處于直流電位上，因此可直接接地。但是Lc和Cc1的串聯(lián)后并接在濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的兩端，分布參數(shù)影響大,共同特點(diǎn)是：Vcc都能夠全部加到

11、集電極上,2.3 諧振功率放大器電路,2.3.1直流饋電電路,二、基極直流饋電方式 （1）分壓式饋電方式 （2）自給偏壓饋電方式,2.3 諧振功率放大器電路,2.3.2 濾波匹配網(wǎng)絡(luò),要求,1. 把RL轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合放大電路所要求的Re，提高效率,2. 濾去高次諧波，選出所需的基波或者倍頻信號(hào)。諧波抑制度為,3. 傳輸效率盡量接近1,2.3 諧振功率放大器電路,2.3.2 濾波匹配網(wǎng)絡(luò),傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)考慮,1）因?yàn)橹C波的抑制度與傳輸效率的要求是矛盾的。所以在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到K要高，Hn也要高，因此在實(shí)際的匹配網(wǎng)絡(luò)往往是采用Qe較低和，T及L型及由其組成的多級(jí)混合網(wǎng)絡(luò)（Qe10,例：LC諧振回路分析（屬