第3章 高頻諧振放大(32)器

1、3.2 高頻功率放大器的原理和特性（8學(xué)時(shí)）高頻功率放大器的主要功用是放大高頻信號(hào), 并且以高效輸出大功率為目的, 它主要應(yīng)用于各種無線電發(fā)射機(jī)中。主要要求：輸出功率大；效率高；選頻特性好。高頻功率放大器主要工作在C（丙）類導(dǎo)通角，效率高。工作原理 圖3 12是一個(gè)采用晶體管的高頻功率放大器的原理線路, 除電源和偏置電路外, 它是由晶體管、諧振回路和輸入回路三部分組成的。 圖 3 12 晶體管高頻功率放大器的原理線路 基極偏置電壓：由電源提供，要求晶體管靜態(tài)時(shí)發(fā)射結(jié)處于反偏狀態(tài)（與低頻電路基極偏置不同），一般，為負(fù)值，以保證晶體管工作在C類工作狀態(tài)。 輸入的激勵(lì)信號(hào)較大，一般在0.5V以上（甚

2、至可達(dá)1-2V以上），晶體管工作在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)，基極電流和集電極電流只在信號(hào)的部分時(shí)間內(nèi)不為零，是高頻脈沖電流。選用諧振回路為放大器的負(fù)載，具有完成選頻和阻抗匹配功能。選頻：集電極電流為高頻脈沖電流，可分解為基波（有用分量）和諧波（無用分量），用諧振回路選出有用頻率分量，慮除無用頻率分量，達(dá)到放大目的。阻抗匹配：使諧振回路呈現(xiàn)高頻功放所要求的最佳負(fù)載阻抗，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，使功放輸出功率較大。1電流、 電壓波形設(shè)輸入信號(hào)為 則由圖3 12得基極回路電壓為交直流疊加量： (3 17)的波形如圖：圖中是晶體管的門坎電壓，硅管。從的波形可見，一個(gè)周期內(nèi)只在范圍內(nèi)才大于為正值，晶體管才導(dǎo)通，因此晶體

3、管只在范圍內(nèi)才導(dǎo)通，（通角，導(dǎo)通角，晶體管工作在C類狀態(tài)），相應(yīng)的基極電流是只在范圍內(nèi)才有的脈沖電流，由此，集電極電流也是在范圍內(nèi)才有的脈沖電流。集電極電流波形可通過轉(zhuǎn)移特性曲線（與的關(guān)系）得到。為了簡(jiǎn)化，對(duì)晶體管的特性作了折線化處理。集電極周期性脈沖電流按傅立葉展開可以分解成直流、基波(信號(hào)頻率分量)和各次諧波分量, 即 (3 18) 偶函數(shù)可以展開為余弦函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)。其中： (3 19a) (3 19b) (3 19c) 0()、1()、n()分別稱為余弦脈沖的直流、基波、n次諧波的分解系數(shù), 數(shù)值見附錄。只有基波分量頻率與信號(hào)頻率相同，通過諧振回路的選頻作用，選出基波信號(hào)，慮除其它頻

4、率分量，實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的放大。放大器的負(fù)載為并聯(lián)諧振回路，當(dāng)輸入信號(hào)頻率等于其諧振頻率時(shí)，回路呈現(xiàn)較大的諧振阻抗。中只有基波電流分量在回路上產(chǎn)生較大的電壓，而對(duì)頻率遠(yuǎn)離的直流和其它諧波分量回路呈現(xiàn)很小的電阻，相對(duì)應(yīng)的電壓亦很小，幾乎為零，這時(shí)回路的輸出電壓為：其中：RL是諧振回路諧振時(shí)的電阻。是余弦交流電壓，即雖然集電極電流是脈沖電流，但通過回路的選頻作用，電路輸出的電流和電壓卻都是與輸入信號(hào)規(guī)律相同的完整的余弦信號(hào)，實(shí)現(xiàn)不失真大放大。且和都較大，輸出功率也較大。晶體管集電極和發(fā)射極間的電壓為：是交直流疊加量，的波形如圖:當(dāng)集電極回路處于諧振時(shí)，出現(xiàn)在同一時(shí)刻，在相同的條件下，越小，就越集中在的

5、附近，而最大時(shí)最小，越小，意味著較大時(shí)也較大的時(shí)間也越少，相應(yīng)的集電極的功率損耗也較小，所以越小，功率放大器的效率越高。減小晶體管的導(dǎo)通角可以提高功放的效率，所以高頻功放的導(dǎo)通角一般，工作在C類工作狀態(tài)，而低頻功放卻不能工作在C類工作狀態(tài)，因?yàn)榈皖l功放的相對(duì)帶寬很寬，只能采用電阻作為負(fù)載，沒有選頻作用，如果工作在C類工作狀態(tài)，基極電流、集電極電流都是脈沖電流，輸出電壓也時(shí)脈沖電壓，輸出信號(hào)出現(xiàn)嚴(yán)重的失真。2 高頻功放的能量關(guān)系 （1）輸出功率P1：在集電極電路中, 諧振回路得到的高頻功率(高頻一周的平均功率)即輸出功率P1為 (3 22)（2）集電極電源供給的直流輸入功率P0為直流功率 (3

6、23)(3) 集電極損耗功率Pc:直流輸入功率與集電極輸出高頻功率之差就是集電極損耗功率Pc, 即 (3 24)Pc變?yōu)楹纳⒃诰w管集電結(jié)中的熱能。 定義集電極效率為 (4)集電極效率： (3 25) 其中：波形系數(shù)，基波電流分量與直流電流分量之比。越大，基波分量越大，輸出功率越大，反映了電路的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，直流電流中被轉(zhuǎn)換成有用的基波電流的比例。集電極電壓利用系數(shù)，直流電壓轉(zhuǎn)換成有用的輸出電壓的比例。因?yàn)樗裕杭最惞Ψ?，則；乙類功放，則；C類功放，則。由式(3 24)、 (3 25)可以得到輸出功率P1和集電極損耗功率Pc之間的關(guān)系為 (3 26) ， ， 在Pc一定時(shí)（集電極允許的功率消耗

7、確定的情況下），效率越高，越小，則輸出功率越大。Pc提高到4Pc，提高了70。提高效率的途徑：提高和。 提高波形系數(shù)：減小，提高。不能太小，太小，降低，減小，減小，輸出功率減小，為了兼顧輸出功率和效率，通常選擇在范圍。 提高電壓利用系數(shù)：在電源電壓一定時(shí)，增大集電極的輸出電壓，可提高回路的諧振電阻（設(shè)計(jì)成最佳電阻）。(5)激勵(lì)功率：設(shè)其基波電流振幅為I b1, 且與ub同相(忽略實(shí)際存在的容性電流), 則激勵(lì)功率（信號(hào)源提供給放大器的平均功率）為： (3 27) (6) 高頻功放的功率放大倍數(shù)：高頻功放的功率放大倍數(shù)為： (3 28)用dB表示為 (3 29) a：越大，越小；b：隨著增大而增

8、大；c：隨著先增大，而后幾乎不變。 高頻諧振功率放大器的工作狀態(tài)1 高頻功放的動(dòng)特性 動(dòng)特性是指當(dāng)加上激勵(lì)信號(hào)及接上負(fù)載阻抗時(shí), 晶體管集電極電流ic與電極電壓(ube或uce)的關(guān)系曲線, 它在icuCE或iBuBE坐標(biāo)系統(tǒng)中是一條曲線。與低頻電路的作圖法一樣，對(duì)于高頻功放同樣采用作圖法可以由輸入信號(hào)定量地畫出相對(duì)應(yīng)的輸出電壓、輸出電流的波形。首先要求出高頻功放的動(dòng)特性曲線（相當(dāng)于低頻電路的交流負(fù)載線），然后根據(jù)高頻功放的動(dòng)特性曲線，采用作圖法可以由輸入信號(hào)定量地畫出相對(duì)應(yīng)的輸出電壓、輸出電流的波形。由于高頻功放工作在非線性狀態(tài)，icuCE或iBuBE是非線性關(guān)系，分析時(shí)較為復(fù)雜。工程上可采

9、用折線近似分析法，雖有一定誤差，但方法簡(jiǎn)單，能滿足工程要求。（1）晶體管特性曲線的理想化用折線表示晶體管的電壓、電流的關(guān)系。圖中用折線代替輸入特性曲線中實(shí)際的曲線和輸出特性曲線中飽和區(qū)中的曲線，用等間距的水平線代替輸出特性曲線中實(shí)際略微的上翹的曲線，而將實(shí)際的特性曲線理想化。（2）icuCE和iBuBE曲線轉(zhuǎn)化為icuCEuBE曲線：根據(jù)晶體管的輸入特性曲線由基極電壓uBE的波形可以得到基極電流iB的波形，再根據(jù)晶體管的輸出特性曲線由iB基極電流的波形可以得到集電極電流ic的波形、集電極電壓uCE的波形。為了方面，可以由基極電壓uBE的波形直接得到集電極電流ic的波形、集電極電壓uCE的波形。

10、為此要將icuCE和iBuBE曲線轉(zhuǎn)化為icuCEuBE曲線。晶體管的輸入特性曲線經(jīng)理想化近似后，iBuBE曲線轉(zhuǎn)化直線，iB與uBE為線性關(guān)系，又晶體管的iB與ic為線性關(guān)系，所以ic與uBE也為線性關(guān)系。將icuCE曲線中iB所對(duì)應(yīng)區(qū)域轉(zhuǎn)化為間隔相等的間隔，并表示相應(yīng)的uBE，這樣就得到理性化的輸出特性曲線，一族間隔均勻并與橫軸（電壓坐標(biāo)軸）平行的直線，icuCEuBE曲線。（3）輸出電壓、電流的波形： 畫出動(dòng)特性曲線：在icuCE曲線上，令：，則：，在時(shí)，在晶體管輸出特性的橫軸上可以找到相應(yīng)的的點(diǎn)，由基極和發(fā)射極之間的電壓，在晶體管輸出特性曲線上找到對(duì)應(yīng)的那條線，所對(duì)應(yīng)的集電極電流就是與

11、這時(shí)的所對(duì)應(yīng)的電流，由和這兩個(gè)值，可以在晶體管輸出特性曲線上找到對(duì)應(yīng)的一點(diǎn)A，A點(diǎn)的橫坐標(biāo)為，縱坐標(biāo)為，最終得到動(dòng)特性的第一點(diǎn)A，；當(dāng)：，則：，在時(shí)刻，對(duì)應(yīng)的，并且為負(fù)值，在輸出特性曲線上相對(duì)應(yīng)的一條線應(yīng)該在輸出特性橫軸下方，所以在晶體管輸出特性曲線上找到一點(diǎn)：橫坐標(biāo)為，縱坐標(biāo)為，則得到Q點(diǎn)（，連接A、Q兩點(diǎn)，連線與橫軸相交于B點(diǎn)，此點(diǎn)的電壓值就是當(dāng)時(shí)對(duì)應(yīng)的值，其值為，因?yàn)?，?dāng)時(shí)，晶體管剛開始截止，此時(shí)。所以可得到動(dòng)特性的第二點(diǎn)B點(diǎn)（）；當(dāng)：，則：，由于無論如何，都不能為負(fù)值，的最小值也等于零，所以動(dòng)特性的第三點(diǎn)C點(diǎn)應(yīng)該在輸出特性上的橫坐標(biāo)為，縱坐標(biāo)為的那點(diǎn)，即C點(diǎn)，（，0）；連接A、B、C得

12、到的折線就是高頻功放的動(dòng)特性曲線，是功放工作時(shí)工作點(diǎn)移動(dòng)的軌跡，決定了工作點(diǎn)的變化范圍，也決定了集電極電壓、電流的變化范圍。由此動(dòng)特性可以由輸入電壓的波形畫出對(duì)應(yīng)的輸出電壓和電流的波形。在A點(diǎn)沒有進(jìn)入飽和區(qū)時(shí)，動(dòng)特性曲線的斜率為而所以：如果A點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)時(shí)，飽和區(qū)中的線用臨界飽和線代替，可見，動(dòng)特性曲線不僅與有關(guān)，而且與有關(guān)。 畫出輸出電壓、電流的波形： a. 時(shí)，晶體管的工作點(diǎn)處在輸出特性曲線中橫坐標(biāo)等于的橫軸上，此時(shí)晶體管的發(fā)射結(jié)處于反偏，晶體管截止，基極、集電極電流均為零，但有輸出電壓；b. 此后隨著由逐漸增大到的過程中，逐漸減小，但在基極偏壓小于晶體管的門坎電壓時(shí)，晶體管的發(fā)射結(jié)處于反

13、偏，晶體管截止，基極、集電極電流均為零，但有輸出電壓，晶體管的工作點(diǎn)將沿橫軸向左移動(dòng)，輸出電壓逐漸減??；c. 當(dāng)時(shí)，基極偏壓等于晶體管的門坎電壓，晶體管開始導(dǎo)通，晶體管的工作點(diǎn)正好處于B點(diǎn)，此后隨著逐漸增大，晶體管的基極、集電極電流均由零逐漸增大，輸出電壓逐漸減小，晶體管的工作點(diǎn)從B點(diǎn)沿動(dòng)特性線AB向上移動(dòng)；d. 當(dāng)時(shí)，輸出電壓最小，輸出電流達(dá)到最大，晶體管的工作點(diǎn)沿動(dòng)特性線AB向上移動(dòng)到A點(diǎn)；e. 當(dāng)由逐漸增大時(shí)，隨著逐漸增大，晶體管的工作點(diǎn)沿動(dòng)特性線AB向下移動(dòng)，當(dāng)時(shí)，基極偏壓等于晶體管的門坎電壓，晶體管開始截止，晶體管的工作點(diǎn)正好處于B點(diǎn)，此后隨著逐漸增大，晶體管的基極、集電極電流均等于

14、零，輸出電壓逐漸增大，晶體管的工作點(diǎn)從B點(diǎn)沿橫軸向右移動(dòng)到橫坐標(biāo)等于處；f當(dāng)由時(shí)，晶體管的發(fā)射結(jié)一直處于反偏，晶體管一直處于截止，基極、集電極電流一直均等于為零，輸出電壓由小到大，再由大到小，時(shí)，過程中晶體管的工作點(diǎn)在橫軸上由橫坐標(biāo)等于處沿橫軸向右移動(dòng)到C點(diǎn)，再由C點(diǎn)沿橫軸向左移動(dòng)到橫坐標(biāo)等于，至此信號(hào)的一個(gè)周期結(jié)束，我們由一個(gè)脈沖的信號(hào)，根據(jù)工作點(diǎn)在晶體管的動(dòng)特性上的運(yùn)動(dòng)，畫出了一個(gè)完整的輸出電壓的波形。2 高頻功放的工作狀態(tài) 高頻諧振功率放大器根據(jù)集電極電流是否進(jìn)入飽和區(qū)可以分為欠壓、 臨界和過壓三種狀態(tài)。（1）欠壓狀態(tài)：功放的集電極上基波的輸出電壓幅值較小，集電極電流較小，晶體管的工作點(diǎn)

15、在放大區(qū)和截止區(qū)間變化，沒有進(jìn)入到飽和區(qū)，這時(shí)功放工作在欠壓狀態(tài)。欠壓狀態(tài)時(shí)，在激勵(lì)信號(hào)一定的條件下，加到晶體管的輸入端的脈沖電壓的峰值是定值，對(duì)應(yīng)的集電極脈沖電流的峰值是定值，相應(yīng)的直流分量和基波分量的幅值也是定值。在激勵(lì)信號(hào)不變的條件下，為了提高功放的效率，須提高電壓利用系數(shù)，可通過增大來增大。由圖可以看出，增大，將使動(dòng)特性曲線AB段的斜率減小，即減小，AB線段陡峭程度減小，變?yōu)榫€段，工作點(diǎn)由A點(diǎn)變到點(diǎn)，隨之增大，但集電極電流基本不變，和基本不變，所以輸出功率將隨著的增大而增大，而卻基本不變，因此效率隨著的增大而增大。從的波形可以看出，在激勵(lì)信號(hào)不變的條件下，可以隨的增大而增大，當(dāng) A點(diǎn)移

16、動(dòng)到臨界飽和線上的點(diǎn)時(shí)，達(dá)到最大值，在這之前，都沒有達(dá)到可以達(dá)到的最大值，表明在達(dá)到點(diǎn)前，集電極電壓利用的不充分，所以將這種工作狀態(tài)稱為欠壓狀態(tài)。（2）過壓狀態(tài)：功放的集電極上基波的輸出電壓幅值較大，集電極電流較大，晶體管的工作點(diǎn)在放大區(qū)和飽和截止區(qū)間變化，進(jìn)入到飽和區(qū)，這時(shí)功放工作在過壓狀態(tài)。欠壓狀態(tài)時(shí)，集電極電流隨的增大而增大，同時(shí)也隨著的增大而增大。當(dāng)或增大到使晶體管的工作點(diǎn)進(jìn)入到飽和區(qū)以后，將不再增大反而迅速下降。因?yàn)殡S著的增大，減小，當(dāng)晶體管的工作點(diǎn)剛進(jìn)入到臨界飽和線上時(shí)， 達(dá)到最小，如果再增大，如使之接近時(shí)，將小于，此瞬間晶體管不但發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)也處于正向偏置，即工作在

17、飽和狀態(tài)，本來在晶體管的輸出特性曲線上可以由這時(shí)的和找到相應(yīng)的工作點(diǎn)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的集電極電流為，但由于此時(shí)工作點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)入到了飽和區(qū)，而在飽和區(qū)內(nèi)功放的動(dòng)特性曲線用臨界代替，所以工作點(diǎn)不是在點(diǎn)，而是在臨界飽和線上的點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的集電極電流的幅值為，這時(shí)電流隨著的下降而迅速減小，對(duì)應(yīng)的的波形為頂部凹陷的余弦脈沖。這時(shí)的工作狀態(tài)稱為過壓狀態(tài)。頂部出現(xiàn)凹陷，是高頻功放中所特有的一種狀態(tài)和特有的電流波形。出現(xiàn)這種狀態(tài)的原因是，振蕩回路上的電壓并不取決于的瞬時(shí)電流，使得在脈沖的頂部期間，集電極電流迅速下降，只是采用電抗元件作負(fù)載時(shí)才有的情況。由于出現(xiàn)了凹陷，它相當(dāng)于一個(gè)余弦脈沖減去兩個(gè)余弦脈沖，所以基波分量和直流

18、分量都小于欠壓狀態(tài)的值，則輸出功率將下降，直流輸入功率也下降。（3）臨界狀態(tài)：欠壓狀態(tài)時(shí)，集電極電流隨的增大而增大，同時(shí)也隨著的增大而增大。當(dāng)或增大到使晶體管的工作點(diǎn)剛進(jìn)入到飽和區(qū)時(shí)，工作點(diǎn)進(jìn)入到臨界飽和線的A點(diǎn)，這時(shí)的工作狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)時(shí)較小，達(dá)到最大，集電極電流為余弦脈沖，基波分量和直流分量都最大，與欠壓和過壓狀態(tài)比較，此時(shí)既有較大的基波電流，也有較大的回路電壓，晶體管的輸出功率最大，高頻功放一般工作在此狀態(tài)。保證這一狀態(tài)所需的集電極負(fù)載電阻稱為臨界電阻或最佳負(fù)載電阻。高頻諧振功率放大器根據(jù)集電極電流是否進(jìn)入到飽和區(qū)分為三種工作狀態(tài)：時(shí)，功放工作在欠壓狀態(tài)；時(shí)，功放工作在過壓狀

19、態(tài)；時(shí)，功放工作在臨界狀態(tài)；輸出功率最大，功放一般工作在此狀態(tài)。3 高頻功放臨界狀態(tài)的計(jì)算已知條件：電源電壓，晶體管的參數(shù)（晶體管的輸出跨導(dǎo)，反映了對(duì)的控制作用）、晶體管的門坎電壓，功放的工作狀態(tài)：臨界狀態(tài)、通角，臨界狀態(tài)下的電壓利用系數(shù)或輸出功率臨界狀態(tài)下的電壓利用系數(shù)。求：輸出功率；臨界狀態(tài)下的電壓利用系數(shù)；輸出電壓、最佳電阻、電源供給功率、集電極消耗功率和效率；激勵(lì)電壓。 輸出功率（已知臨界狀態(tài)下的電壓利用系數(shù)，求輸出功率）：臨界狀態(tài)下，當(dāng)工作點(diǎn)移動(dòng)到臨界線上時(shí)，對(duì)應(yīng)的集電極電壓，電流，則，得：所以：得：臨界狀態(tài)下的電壓利用系數(shù)（已知輸出功率，求電壓利用系數(shù)）： 因?yàn)椋狠敵鲭妷骸⒆罴央娮?/p>

20、、電源供給功率、集電極消耗功率和效率:輸出電壓電源供給功率集電極消耗功率效率最佳電阻激勵(lì)電壓 高頻功放的外部特性 高頻功放外部特性：放大器的性能隨外部參數(shù)（負(fù)載、激勵(lì)電壓、基極電源電壓、集電極電源電壓、諧振電路參數(shù)）變化而變化的規(guī)律。1高頻功放的負(fù)載特性 負(fù)載特性是指只改變負(fù)載電阻RL, 高頻功放電流、電壓、功率及效率變化的特性。圖 3 18(b)是根據(jù)圖3 18(a)而得到的功率、效率曲線。欠壓狀態(tài)下：RL增大，將使動(dòng)特性曲線的斜率減小，陡峭程度減小， 隨之增大，但集電極電流基本不變（變化較小），和基本不變，所以輸出功率將隨著的增大而增大，而卻基本不變，集電極損耗隨著的增大而減小，因此效率隨

21、著的增大而增大。欠壓狀態(tài)下的特點(diǎn)是效率較低，集電極損耗較大，電流和受負(fù)載電阻的影響小，近似為交流恒流源特性，一般不選擇在此狀態(tài)下工作。臨界狀態(tài)下：臨界狀態(tài)下的特點(diǎn)是輸出功率最大，效率較高（但不是最高，過壓時(shí)更高）。通常應(yīng)選擇在此狀態(tài)下工作。過壓狀態(tài)下：RL增大，基本不變，集電極電流隨之減小，相應(yīng)的和也減小，輸出功率將隨著的增大而減小，也減小，由于比減小的更緩慢些，對(duì)應(yīng)的也比減小的慢些，因此效率隨著的增大而緩慢增大，但增大程度有限，增大到一定值后將下降。集電極損耗隨著的增大而減小。過壓狀態(tài)下的特點(diǎn)是效率高，集電極損耗小，電壓受負(fù)載電阻的影響小，近似為交流恒壓源特性。2高頻功放的振幅特性高頻功放的

22、振幅特性是指只改變激勵(lì)信號(hào)振幅Ub時(shí), 放大器電流、電壓、功率及效率的變化特性。 欠壓狀態(tài)下：、和隨激勵(lì)信號(hào)的振幅的增加而增加，因?yàn)樵龃?，增大，?dǎo)致減小，增大，將隨的增大而增大，由圖可得隨的增大而增大，所以、和隨的增大而增大，但不是線性關(guān)系。過壓狀態(tài)下：增大，工作點(diǎn)進(jìn)入到飽和區(qū)，會(huì)出現(xiàn)凹頂現(xiàn)象而使和減小，但同時(shí)增大，又會(huì)使和增大，使得從中分解出的和隨的增加而略有增加，綜合結(jié)果，在過壓狀態(tài)下，、和隨激勵(lì)信號(hào)的振幅的增加而基本保持不變，可以認(rèn)為是恒壓區(qū)，所以放大等幅信號(hào)時(shí)，應(yīng)選擇在此狀態(tài)下工作。3. 高頻功放的調(diào)制特性高頻功放在完成功率放大任務(wù)的時(shí)候，還可以同時(shí)完成振幅調(diào)制任務(wù)，通常改變功放管的某

23、一極的直流電壓來實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制的目的。高頻功放輸出電壓的振幅隨功放管的某一極的直流電壓變化而變化的特性稱為高頻功放的調(diào)制特性。1) 基極調(diào)制特性只改變時(shí)，高頻功放的電流、電壓、功率及效率的變化特性。 欠壓狀態(tài)下：基極回路的電壓：，增大基極回路的電源電壓（絕對(duì)值減?。?，將減?。?，負(fù)電源），增大，將隨的增大而增大，在激勵(lì)信號(hào)不變情況下，不變，所以、和隨的增大而增大，并且成近似的線性關(guān)系。過壓狀態(tài)下：、和基本不隨變化。2) 集電極調(diào)制特性 只改變時(shí)，高頻功放的電流、電壓、功率及效率的變化特性。只改變時(shí)，不變，動(dòng)特性的斜率不變，高頻功放的動(dòng)特性AB段將隨的變化左右平移，當(dāng)增大時(shí)，Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)增加，向右移

24、動(dòng)，因此動(dòng)特性AB段將隨的增大向右平移。當(dāng)由小到大變化時(shí)，功放的工作狀態(tài)由過壓狀態(tài)進(jìn)入到欠壓狀態(tài)，和隨的增大而增大，在過壓狀態(tài)時(shí)，和隨線性變化，在欠壓狀態(tài)時(shí)，變化變慢。實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制，必須使高頻振蕩振幅與直流電壓（或）成線性關(guān)系，因此在基極調(diào)制時(shí)，應(yīng)選擇在欠壓狀態(tài)，在集電極調(diào)制時(shí)，應(yīng)選擇在過壓狀態(tài)，在直流電壓（或）上疊加一個(gè)較小的信號(hào)（調(diào)制信號(hào)），則輸出信號(hào)的振幅將會(huì)隨調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性變化，完成振幅調(diào)制。4. 高頻功放的調(diào)諧特性 只改變諧振回路的參數(shù)C（或L），高頻功放的電流、電壓、功率及效率的變化特性。設(shè)計(jì)時(shí)，要求負(fù)載回路處于諧振狀態(tài)，實(shí)際中需要調(diào)整才能實(shí)現(xiàn)負(fù)載回路的調(diào)諧要求。一般需要電路的

25、一些外部指標(biāo)來指示，通過高頻功放的調(diào)諧特性，可以指示放大器是否調(diào)諧。諧振時(shí)，有極大值，和有極小值，可以指示放大器是否達(dá)到了調(diào)諧。失諧后，晶體管的損耗會(huì)迅速增大，因此調(diào)諧過程中失諧狀態(tài)時(shí)間應(yīng)盡可能的短，調(diào)諧動(dòng)作要迅速，以防晶體管因過熱而損壞，也可以在調(diào)諧時(shí)降低或來防止晶體管因過熱而損壞。3.3 高頻功率放大器的高頻效應(yīng)1. 少數(shù)載流子的渡越時(shí)間效應(yīng) 晶體管本質(zhì)上是電荷控制器件。2. 非線性電抗效應(yīng) 功放管中存在集電結(jié)電容, 這個(gè)電容是隨集電結(jié)電壓Ube變化的非線性勢(shì)壘電容。 (3 30)3. 發(fā)射極引線電感的影響 (3 31) 4. 飽和壓降的影響 晶體管工作于高頻時(shí), 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其飽和壓降隨頻率

26、提高而加大。 3.4 高頻功率放大器的實(shí)際線路包括直流饋電電路（偏置電路）、輸入和輸出網(wǎng)絡(luò)。 直流饋電線路 直流饋電線路包括集電極和基極饋電線路。下面結(jié)合集電極饋電線路和基極饋電線路說明Cb、Lb的應(yīng)用方法。要求：給晶體管提供合適的直流偏置，保證放大器正常工作；回路中直流電流和高頻電流有正常的通路，高頻信號(hào)不能流過直流電源，以減小不必要的高頻功率的損失。（1） 集電極饋電線路 串聯(lián)式饋電線路晶體管、電源、諧振回路三者串聯(lián)連接。圖 3 25 集電極饋電線路形式(a) 串聯(lián)饋電直流通路：電源扼流圈諧振回路中的電感L晶體管的集電極c發(fā)射極e電源。的作用：大電感對(duì)高頻信號(hào)阻抗很大斷路，阻止高頻交流電流

27、流過直流電源，以減小不必要的高頻功率的損失。交流通路：晶體管的集電極c發(fā)射極e諧振回路LC旁路電容集電極c。的作用：對(duì)高頻信號(hào)短路，提供高頻交流通路。優(yōu)點(diǎn)：分布電容不影響諧振回路。并聯(lián)式饋電線路晶體管、電源、諧振回路三者并聯(lián)連接。圖 3 25 集電極饋電線路形式(b) 并聯(lián)饋電直流通路：電源扼流圈晶體管的集電極c發(fā)射極e電源。的作用：大電感對(duì)高頻信號(hào)阻抗很大斷路，阻止高頻交流電流流過直流電源，以減小不必要的高頻功率的損失。交流通路：晶體管的集電極c發(fā)射極e諧振回路LC旁路電容集電極c。的作用：對(duì)高頻信號(hào)短路，提供高頻交流通路，隔直流，保證晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)合適。優(yōu)點(diǎn)：諧振回路的一端處于直流地電

28、位，安裝方便。2基極饋電線路基極饋電線路也有串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式?；鶚O的負(fù)偏壓既可以是外加的, 也可以由基極直流電流或發(fā)射極直流電流流過電阻產(chǎn)生。（1）發(fā)射極自給偏壓式：直流通路：晶體管的發(fā)射極e電阻輸入變壓器的次級(jí)線圈基極b發(fā)射極e。原理：晶體管基極直流電位。當(dāng)集電極電流時(shí)，流過電阻產(chǎn)生電壓降，晶體管發(fā)射極直流電位，則晶體管發(fā)射極基極電壓為：，保證了發(fā)射極基極電壓為負(fù)偏壓自給偏壓式。的作用：對(duì)高頻信號(hào)短路，提供高頻交流通路，阻止高頻交流電流流過，以減小不必要的高頻功率的損失。優(yōu)點(diǎn)：偏壓隨激勵(lì)大小變化，使晶體管各極電流受激勵(lì)變化的影響減小，電路工作穩(wěn)定。（2） 組合偏壓式：（3） 零偏壓式：圖

29、3 26 基極饋電線路的組合偏壓和零偏壓形式 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)高頻功放的輸出電路是通過各種耦合電路（匹配網(wǎng)絡(luò)）實(shí)現(xiàn)的，一般為雙端口網(wǎng)絡(luò)。該雙端口網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有這樣的幾個(gè)特點(diǎn): (1) 以保證放大器傳輸?shù)截?fù)載的功率最大, 即起到阻抗匹配的作用； (2) 抑制工作頻率范圍以外的不需要頻率, 即有良好的濾波作用； (3) 具有與功放相適應(yīng)的通頻帶，適應(yīng)波段工作要求，大多數(shù)發(fā)射機(jī)為波段工作。1. LC匹配網(wǎng)絡(luò) 圖3 27是幾種常用的LC匹配網(wǎng)絡(luò)。 圖 3 27幾種常見的LC匹配(a) L型; (b) T型; (c) 型LC元件功率消耗很小，有較高的傳輸效率，具有選頻作用，電路頻帶較窄。各種LC匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗變換

30、。對(duì)于L I型網(wǎng)絡(luò)有 如果需要將網(wǎng)絡(luò)較大的等效電阻變換成較小的阻抗時(shí)，可以采用L I型網(wǎng)絡(luò)。例如有一個(gè)實(shí)際的負(fù)載電阻大于高頻功放所要的最佳負(fù)載阻抗，若直接將此電阻接到功放上時(shí)，由于該電阻不等于最佳阻抗，則功放的輸出功率將受到影響。在負(fù)載前面接一個(gè)L I型網(wǎng)絡(luò)再接到功放的輸出端，就可以通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的Q值，使變換后的阻抗，實(shí)現(xiàn)阻抗變換。圖 3 28L型匹配網(wǎng)絡(luò) (a) L-I型網(wǎng)絡(luò)：與負(fù)載電阻并聯(lián)的電抗元件的電抗值，：與負(fù)載電阻串聯(lián)的電抗元件的電抗值，與組成了串聯(lián)諧振回路，諧振時(shí)滿足。電路可以變換成、和三者串聯(lián)的電路，諧振時(shí)同樣滿足，電路在諧振時(shí)對(duì)外呈現(xiàn)的等效電阻為。例：變換后有： (3 32a)

31、 (3 32b) (3 32c)推導(dǎo)：變換前回路的總等效阻抗， 總等效阻抗：變換后回路的總等效阻抗， 總等效阻抗：變換前后回路的總等效阻抗應(yīng)相等，即變換前后回路的總等效阻抗的實(shí)部和虛部相等，即通常滿足：，則得：根據(jù)定義有：則， ， ，即： (3 32a) (3 32b) (3 32c)對(duì)于L-型網(wǎng)絡(luò)有圖 3 28L型匹配網(wǎng)絡(luò) (b) L-型網(wǎng)絡(luò) (3 33a) (3 33b) (3 33c)可以完成網(wǎng)絡(luò)較小的等效阻抗變換成較大的阻抗。圖3 29一超短波輸出放大器的實(shí)際電路, 工作于固定頻率。 圖 3 29 一超短波輸出放大器的實(shí)際電路放大器的輸出端要求有較大的負(fù)載，而天線的阻抗較小，通過II型匹配網(wǎng)絡(luò)，將天線的阻抗變大，以滿足放大器的負(fù)載要求。2 耦合回路圖3 30是一短波發(fā)射機(jī)的輸出放大器， 它采用互感耦合回路作輸出電路, 多波段工作。 圖3 30 短波輸出放大器的實(shí)際線路 高頻功放的實(shí)際線路舉例 圖3 31(a)是工作頻率為50 MHz的晶體管諧振功率放大電路, 它向50外接負(fù)載提供25W功率, 功率增益達(dá)7 dB。 圖 3 31 高頻功放實(shí)際線路(a) 50 MHz諧振功放電路; (b) 175 MHz諧振功放電路3.5 高頻功放、功率