第二章諧振高頻功率ppt課件

1、發(fā)射機設(shè)計發(fā)射機設(shè)計RC低頻振蕩低頻振蕩LC低頻振蕩低頻振蕩模擬乘法器模擬乘法器調(diào)幅電路調(diào)幅電路高頻功率發(fā)射高頻功率發(fā)射功放分類：甲類：一個周期內(nèi)導通（2）乙類：半個周期內(nèi)導通（ ）甲乙類：大于半個周期，小于一個周期內(nèi)導通（ ）丙類：小于半個周期內(nèi)導通（ ）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)計的集電極回路從甲類到戊類的設(shè)計思想是為了提高功放電路的效率從甲類到戊類的設(shè)計思想是為了提高功放電路的效率第二章第二章 諧振功率放大器諧振功率放大器2.1 諧振功率放大器地工作原理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諧振功率放大器地性能特點2.3 諧振功率放大器

2、電路諧振功率放大器電路2.4 高頻功率放大器高頻功率放大器第二章第二章 諧振功率放大器諧振功率放大器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。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。一般為丙類功率放大。主要應用在無線電發(fā)射機中，用來對載波信號或高主要應用在無線電發(fā)射機中，用來對載波信號或高頻已調(diào)波信號進行功率放大。頻已調(diào)波信號進行功率放大。在某些場合，例如對調(diào)幅波信號進行功率放大的發(fā)射機，在某些場合，例如對調(diào)幅波信號進行功率放大的發(fā)射機，為了保證調(diào)幅信號的包絡(luò)不失真，一般都采用乙類工作，為了保證調(diào)幅信號的包絡(luò)不失真，一般都采用乙類工作，這種功率放大器又被稱

3、為：線性功率放大器。這種功率放大器又被稱為：線性功率放大器。本章重點討論丙類工作的諧振功率放大器。也對其它工作本章重點討論丙類工作的諧振功率放大器。也對其它工作狀態(tài)的諧振功率放大器進行介紹。狀態(tài)的諧振功率放大器進行介紹。2.1 諧振功率放大器地工作原理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諧振功率放大器電路的特點 靜態(tài)時，管子工作在截止區(qū)。 由Lr和Cr及負載ZL組成并聯(lián)諧振電路。其中，trtrtCCCCCLrLLrLLRLRRLRQ220202)(ReQL是有載品質(zhì)因數(shù)2.1 諧振功率放大器地工作原理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諧振功率放大器

4、2.電路的工作原理因為靜態(tài)時，管子處于截止狀態(tài)。所以當有信號輸入時，只有當瞬時的電位高于0.6V時，才能有ib電流并形成ic電流。因此形成的脈沖串的寬度均小于半個周期。返回2.1 諧振功率放大器地工作原理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諧振功率放大器根據(jù)傅里葉級數(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。tItIIismcsmccoc2coscos21平均量基波分量諧波分量另外一個方面，電路還把含電抗分量的外接負載變換為Re，調(diào)節(jié)Lr和Cr，則Re值也變。滿足電路集電極負載值的要求，起了匹配作用。 諧振回路起到了選頻和匹配的雙重作用。諧振回路起到了選頻和匹

5、配的雙重作用。2.1 諧振功率放大器地工作原理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諧振功率放大器丙類電路的缺點：丙類電路的缺點： （功率和效率的矛盾） 功放電路的效率是隨導通時間的減少而增大。但是隨著導通時間的減小，基波分量的幅度Ic1m將相應減小，從而導致了放大器的輸出功率減小。解決的方法：提高輸入激勵電壓幅度Vbm和讓基極的直流偏置電壓VBB的絕對值增大。但是同時又造成了三極管的反向偏壓過高（ VBB Vbm）。2.1 諧振功率放大器的工作原理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電壓

6、，使極性相同的兩個管子在vb1和vb2足夠大的情況下，輪流飽和導通和截止。 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LLRLQ0一、丁類諧振功率放大器一、丁類諧振功率放大器2.1 諧振功率放大器的工作原理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丁戊類諧振功率放大器二、戊類諧振功率放大器二、戊類諧振功率放大器 因為考慮到管子的結(jié)電容和電路的分布電容的存在，導通到截止或逆過程均需要時間；管子的功耗增大。所以，丁類的效率可以達到90以上。電路的改進考慮是在一個管子處于飽和，而且其VCES是最小時才有電流。目的是為了達到降低管子的功

7、耗。2.2 諧振功率放大器地性能特點諧振功率放大器地性能特點2.2.1 近似分析方法（準靜態(tài)分析法）近似分析方法（準靜態(tài)分析法）1. 因為集電極的負載是調(diào)諧回路，由此形成的電壓是余弦波，流過的電流為脈動電流，而且ic與vce是互為確定的；所以，要準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。tVVvtVVvcmCCCEbmBEBEcoscos假設(shè)二：只是從靜態(tài)的輸入、輸出特性曲線來考慮，高頻 效應忽略。2.2 諧振功率放大器地性能特點諧振功率放大器地性能特點2.2.1 近似分析方法（準靜態(tài)分析法）近似分析方法（準靜態(tài)分析法） 設(shè)定VBB、Vbm、VCC和Vcm四個

8、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應的動態(tài)點。最后確定ic的波形。2. 圖解分析法2.2 諧振功率放大器地性能特點諧振功率放大器地性能特點2.2.1 近似分析方法（準靜態(tài)分析法）近似分析方法（準靜態(tài)分析法）ic為脈動波形，根據(jù)傅里葉級數(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：諧振回路的諧振回路的RemccmIV1Re 直流電源的功率直流電源的功率輸出的交流功率輸出的交流功率集電極的功率集電極的功率功放電路的效率功放電路的效率COCCDIVP mccmOIVP121ODCPPPDOC

9、PPtItIIismcsmccoc2coscos21至負載特性2.2 諧振功率放大器地性能特點諧振功率放大器地性能特點2.2.2 欠壓、臨界和過壓狀態(tài)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入飽和區(qū)為界限。2. 工作狀態(tài)不同時的對ic的影響當VBB、Vbm、和VCC為定值時，因為Re1mccmIV當負載電阻Re變化時，則Vcm也變。Re增大 Vcm增大。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)，工作進入飽和區(qū)。A狀態(tài)下， ic的值卻下降，而且出現(xiàn)下凹的波形。返回2.2 諧振功率放大器地性能特點諧振功率放大器地性能特點2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、

10、V VCCCC和和V Vcmcm四個電量對電路性能的影響四個電量對電路性能的影響一、負載特性圖2-2-3是Re變化時， 引起ic的變化波形。因為ic是脈沖波，而且是周期變化的，根據(jù)傅立葉級數(shù)展開，可以得到直流分量ttdiItdiICmcCcocos1211基波分量還有諧波分量。2.2 諧振功率放大器地性能特點諧振功率放大器地性能特點2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和V Vcmcm四個電量對電路性能的影響四個電量對電路性能的影響理論證明：理論證明： 因為Re的變化，則導致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

11、Po達到最大值， C的值較高， PC較小。所以，Re值稱為諧振功率放大器的匹配負載。ocesatccocmeoptPVVPVR22)(2121Vce(sat）是飽和壓降至公式頁Po則是所需的輸出功率2.2 諧振功率放大器地性能特點諧振功率放大器地性能特點2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和V Vcmcm四個電量對電路性能的影響四個電量對電路性能的影響二、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VBB、Vbm和Re一定時，放大器性能隨VCC變化特性。從輸入特性曲線可知，當VBB、Vbm為定值時，則vBEmax和ic的脈沖寬度也為定值。當VCC由大變小時

12、，相對應的vCEmin的動態(tài)點也必定由大變小。 ic的值也將由大變小。并且出現(xiàn)下凹變化。圖2-2-22.2 諧振功率放大器地性能特點諧振功率放大器地性能特點2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和V Vcmcm四個電量對電路性能的影響四個電量對電路性能的影響（2）基極調(diào)制特性是指當VCC、Vbm和Re一定時，放大器性能隨VBB變化特性。從輸入特性可知（圖2-1-2） VBB由負值向正值方向增大時，則bmBBBEvVvmax而且ic電流的脈沖和幅度也增加。工作狀態(tài)也由欠壓進入過壓狀態(tài)。圖2-1-22.2 諧振功率放大器地性能特點諧振功率放大器地性能特點（3）集電極調(diào)制電路和

13、基極調(diào)制電路2.2 諧振功率放大器地性能特點諧振功率放大器地性能特點2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和V Vcmcm四個電量對電路性能的影響四個電量對電路性能的影響三、放大特性（1）當VCC、VBB和Re為定值時，放大性能會隨著Vbm的大小變化而變化。2.2 諧振功率放大器地性能特點諧振功率放大器地性能特點2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和V Vcmcm四個電量對電路性能的影響四個電量對電路性能的影響（3）限幅器Vbm的變化范圍工作在過壓狀態(tài)，而且其Vbmmin不能低于臨界狀態(tài)的對應的Vbm值（限幅門限值）。（2）線性放大作用Vbm的變化

14、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，會產(chǎn)生失真。實際電路可加負反饋或采用乙類推挽電路。2.3 諧振功率放大器電路諧振功率放大器電路2.3.1直流饋電電路直流饋電電路一、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：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。共同特點是：Vcc都能夠全部加到集電極上。2.3 諧振功率放大器電路諧振功率放大器電路2.3.1直流饋電電路直流饋電電路二、基極

15、直流饋電方式（1）分壓式饋電方式（2）自給偏壓饋電方式分壓決定分壓決定VB的值的值自給偏壓方式：由自給偏壓方式：由iB中的中的IB0在直流電阻上的壓降，與在直流電阻上的壓降，與IB0一一樣，隨樣，隨iB的大小變化的大小變化2.3 諧振功率放大器電路諧振功率放大器電路2.3.2 濾波匹配網(wǎng)絡(luò)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)要求：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。諧波抑制度為：mlmLLnnIIPPH1lnlg20lg103. 傳輸效率盡量接近1 oLKPP2.3 諧振功率放大器電路諧振功率放大器電路2.3.2 濾波匹配網(wǎng)絡(luò)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計考慮：傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計考慮：（1）因為諧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)計時，考慮到K要高，Hn也要高，因此在實際的匹配網(wǎng)絡(luò)往往是采用Qe較低和，T及L型及由其組成的多級混合網(wǎng)絡(luò)（QerL而且在高Qe的條件下（ oC）-1 RL電路近似得到：LLLoLLoeRrr