w第3章_2 高頻功率放大器

1、高頻電路高頻電路五、負(fù)載特性五、負(fù)載特性1111()(1cos)()1(1cos)()bmbmbmdccccmc mpcMcpbmccbmccpccpUUUggggUIRIRUgg URR 負(fù)載特性是指在晶體管及負(fù)載特性是指在晶體管及Vcc 、 Vbb、 Ubm 一定時(shí)，改一定時(shí)，改變回路諧振電阻變回路諧振電阻Rp，高頻功率放大器的工作狀態(tài)、電，高頻功率放大器的工作狀態(tài)、電流、電壓、功率和效率隨流、電壓、功率和效率隨Rp變化的關(guān)系。變化的關(guān)系。bmbbbzcUVUcos高頻電路高頻電路 晶體管、晶體管、Vcc 、 Vbb、 Ubm 一一定，則定，則Vcc、IQ= - gc (Ubz - Vbb

2、)不不變，因此變，因此Q點(diǎn)固定不變點(diǎn)固定不變。 由于由于cosc= (Ubz-Vbb)/Ubm不變，不變，通角通角c為常數(shù)，則為常數(shù)，則gd的絕對(duì)值與的絕對(duì)值與Rp成反比成反比。 另外，另外，ubemax= Vbb+Ubm不變，不變，則動(dòng)態(tài)特性的則動(dòng)態(tài)特性的A點(diǎn)在點(diǎn)在ubemax線(xiàn)上線(xiàn)上隨隨Rp的增大而變化，的增大而變化， A1A2 A3。 隨著隨著Rp的增大，高頻功率的增大，高頻功率放大器的工作狀態(tài)由放大器的工作狀態(tài)由欠壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)變到變到臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)，然后進(jìn)入，然后進(jìn)入過(guò)壓過(guò)壓狀態(tài)狀態(tài)。討論pccdRg)()cos1 (11高頻電路高頻電路00111(),(),ccMccmcMccm

3、cmpIIIIUIR分析分析1：Ic0、Ic1m、Ucm隨隨Rp變化的情況變化的情況欠壓和臨界狀態(tài)：欠壓和臨界狀態(tài)：集電極電流為尖集電極電流為尖頂脈沖，且頂脈沖，且IcM、c不變，則隨著不變，則隨著Rp的增大，的增大， Ic0 、Ic1m 不變，不變，Ucm= Ic1m Rp隨隨Rp增大而線(xiàn)性增大。增大而線(xiàn)性增大。過(guò)壓狀態(tài)：過(guò)壓狀態(tài)：由于集電極電流不是尖頂由于集電極電流不是尖頂脈沖，其分解系數(shù)不同于尖頂脈沖的脈沖，其分解系數(shù)不同于尖頂脈沖的分解系數(shù)，但總的趨勢(shì)是分解系數(shù)，但總的趨勢(shì)是Rp增大，增大，IcM減小減小，c不變，不變，Ic0 、 Ic1m 隨隨Rp的增大而減少的增大而減少， Ucm=

4、 Ic1m Rp增大較為緩慢。增大較為緩慢。(1cos)cMcbmcIg UbmbbbzcUVUcos高頻電路高頻電路20112cccoc mpococPVIPIRPPPPP，分析分析2：P=、PO、c隨隨Rp變化變化欠壓和臨界狀態(tài)：欠壓和臨界狀態(tài)：由于由于 Ic0 、 Ic1m不不變，隨著變，隨著Rp增大，增大， P=保持不變保持不變， PO線(xiàn)性增大，線(xiàn)性增大， c線(xiàn)性增大。線(xiàn)性增大。進(jìn)入過(guò)壓：進(jìn)入過(guò)壓：隨隨Rp增大增大，由于由于 Ic0、 Ic1m而減少而減少，則隨，則隨Rp增大，增大，P=減小減小，PO減小減小 。而集電極效率在弱。而集電極效率在弱過(guò)壓區(qū)，由于過(guò)壓區(qū)，由于PO下降較下降較

5、P=下降緩慢，下降緩慢，c略增。進(jìn)入強(qiáng)過(guò)壓區(qū)，略增。進(jìn)入強(qiáng)過(guò)壓區(qū)， Ic1m下降較下降較大，大，c就會(huì)下降就會(huì)下降 。高頻電路高頻電路1、在、在欠壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)的大部分范圍內(nèi)，的大部分范圍內(nèi)，Po 、 c都較低，且當(dāng)諧振電阻都較低，且當(dāng)諧振電阻Rp變化時(shí)，輸出信變化時(shí)，輸出信號(hào)電壓振幅將產(chǎn)生較大變化（輸出不穩(wěn)號(hào)電壓振幅將產(chǎn)生較大變化（輸出不穩(wěn)定），因此，除了特殊場(chǎng)合外，很少采用定），因此，除了特殊場(chǎng)合外，很少采用這種工作狀態(tài)。這種工作狀態(tài)。注：注：Rp = 0（負(fù)載短路），（負(fù)載短路）， Pc達(dá)最大值。達(dá)最大值。2、在、在臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)， Po最大，最大， c也高，常用也高，常用于發(fā)射機(jī)的功

6、率輸出級(jí)，以便獲得最大輸于發(fā)射機(jī)的功率輸出級(jí)，以便獲得最大輸出功率。出功率。3、在、在過(guò)壓過(guò)壓狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)，當(dāng)Rp變化時(shí)，輸出信號(hào)變化時(shí)，輸出信號(hào)電壓振幅電壓振幅Ucm變化較小，多用于需要維持變化較小，多用于需要維持輸出電壓比較平穩(wěn)的場(chǎng)合，如發(fā)射機(jī)的中輸出電壓比較平穩(wěn)的場(chǎng)合，如發(fā)射機(jī)的中間放大級(jí)。間放大級(jí)。在在弱過(guò)壓區(qū)弱過(guò)壓區(qū)，集電極效率最高，輸出功率，集電極效率最高，輸出功率Po下降下降不多。不多。結(jié)論結(jié)論高頻電路高頻電路六、各級(jí)電壓對(duì)工作狀態(tài)的影響六、各級(jí)電壓對(duì)工作狀態(tài)的影響（一）（一）Vcc對(duì)工作狀態(tài)的影響對(duì)工作狀態(tài)的影響1m ax()ccQcb zb bb mb mdcccmpcmb

7、eb bb mQVIgUVUUgggURIuVU 對(duì)點(diǎn) ：( 變 ) ，不 變不 變不 變當(dāng)當(dāng)gc、Ubz、Vbb、Ubm、Rp不變時(shí)不變時(shí),在欠壓區(qū)：在欠壓區(qū)：VccVcccos(1cos)bzbbcbmcMcbmcUVUIg U不變不變11()c mcMcII不變高頻電路高頻電路（一）（一）Vcc對(duì)工作狀態(tài)的影響對(duì)工作狀態(tài)的影響1、當(dāng)當(dāng)Vcc由由Vcc 變大到變大到Vcc 時(shí)，時(shí)， IQ 、 ubemax不變，不變， ic依然是尖脈沖，依然是尖脈沖， Ic1m不變，不變，gd 不變，動(dòng)態(tài)特性向右平移，由臨界進(jìn)入欠壓。不變，動(dòng)態(tài)特性向右平移，由臨界進(jìn)入欠壓。2、當(dāng)當(dāng)Vcc由由Vcc 變變小小

8、到到Vcc 時(shí)，時(shí)， IQ 、 ubemax不變，不變， ic變?yōu)榘柬斆}沖，變?yōu)榘柬斆}沖，進(jìn)入過(guò)壓區(qū)，進(jìn)入過(guò)壓區(qū)， Ic1m下降，下降， |gd|略為增加略為增加，原動(dòng)態(tài)特性向左移，由臨，原動(dòng)態(tài)特性向左移，由臨界進(jìn)入過(guò)壓。界進(jìn)入過(guò)壓。VccVcc1bmbmdcccmpc mUUgggUR I 過(guò)壓區(qū)（模）（）高頻電路高頻電路Vcc對(duì)電流和功率的影響對(duì)電流和功率的影響可用于可用于集電極集電極調(diào)幅調(diào)幅0011()()ccMcc mcMcIIII 欠壓區(qū)：，20112cccoc mpococPV IPIRPPPPP，高頻電路高頻電路（二）（二）Ubm（變）對(duì)工作狀態(tài)的影響（變）對(duì)工作狀態(tài)的影響max

9、1-()1-(1 cos) ( )cos()/ccQcbzbbbebbbmbmdccmccpcbzbbbmQVIg UVAuVUUggURUVU ：，不變：，變1、當(dāng)、當(dāng)Ubm由由Ubm增大到增大到Ubm時(shí)，時(shí)，Q不變，不變，ubemax增大增大(A上移上移)， cosc減少，減少，c增大，增大，1增大，增大，|gd |減小減小(AB繞繞Q左旋左旋)，由欠壓進(jìn)，由欠壓進(jìn)入臨界。入臨界。2、當(dāng)、當(dāng)Ubm 由由Ubm增大到增大到Ubm時(shí)，時(shí)， Q 不變，不變，ubemax增大增大(A上移上移)，Ucm基本不變，基本不變，|gd | 變大變大(AB繞繞Q右旋右旋)，由臨界進(jìn)入過(guò)壓。，由臨界進(jìn)入過(guò)壓。

10、當(dāng)當(dāng)gc、Ubz、Vbb、 Vcc、Rp不變不變UbmUbm高頻電路高頻電路（二）（二）Ubm變化對(duì)工作狀態(tài)的影響變化對(duì)工作狀態(tài)的影響m ax1()1(1 cos ) ( )cos()/ccQcbzbbbebbbmbmdccmccpcbzbbbmQVIg UVAuVUUggURUVU ： ， 不 變 ：， 變1、當(dāng)、當(dāng)Ubm由由Ubm增大到增大到Ubm時(shí)，時(shí)， Q不變，不變， ubemax增大（增大（A上移），上移）， cosc減少，減少，(1-cosc) ，c增大，增大，1增大增大 ，|gd |減?。p?。ˋB繞繞Q左左旋），由旋），由欠壓（欠壓（A1)進(jìn)入進(jìn)入臨界臨界(A2)。2、當(dāng)、當(dāng)U

11、bm 由由Ubm增大到增大到Ubm時(shí)，時(shí)， Q 不變，不變， ubemax增大（增大（A上移），上移），Ucm基本不變，基本不變， |gd | 變大（變大（AB繞繞Q右旋），由右旋），由臨界臨界(A2)進(jìn)入進(jìn)入過(guò)壓過(guò)壓(A3) 。當(dāng)當(dāng)gc、Ubz、Vbb、 Vcc 、Rp不變不變UbmUbm高頻電路高頻電路g1110( )cg120,66%0,100%6080ccc輸出功率最大：甲乙類(lèi)，效率功效最高：效率，輸出功率為0，無(wú)用之間，功率可以，效率可以100%78.5%66%50%1.571.32高頻電路高頻電路Ubm對(duì)電流和功率的影響對(duì)電流和功率的影響1011020cos(1cos)()1()(

12、)2bzbbcbmccbzbbcMccMcccbmcMbmcccccc mmopUIUIUVg UgUVIIV IIIRPP ，高頻電路高頻電路（三）（三）Vbb對(duì)工作狀態(tài)的影響對(duì)工作狀態(tài)的影響max1:():Qbbbebcccbzbmbmcpbdcmc mcmQ Vg UAUUgIVuVgUIRU ，變，變，1、當(dāng)當(dāng)Vbb由由Vbb增大到增大到Vbb時(shí)，時(shí)， Vcc不變，不變， IQ增大（絕對(duì)值減少，增大（絕對(duì)值減少，Q上移），上移），ubemax增大（增大（A上移），上移）， Ucm增大增大， |gd |減小減?。ˋB左旋），由左旋），由欠壓欠壓(A1)進(jìn)入進(jìn)入臨界臨界(A2) 。2、當(dāng)當(dāng)

13、Vbb 由由Vbb增大到增大到Vbb時(shí)，時(shí)， Vcc 不變，不變， IQ增大（絕對(duì)值減少，增大（絕對(duì)值減少，Q上移），上移），ubemax增大（增大（A上移），上移）， Ucm略增大略增大 ， |gd | 略減小略減?。ˋB基本向上平移），由基本向上平移），由臨界臨界(A2)進(jìn)入進(jìn)入過(guò)壓過(guò)壓(A3) 。gc、Ubz、Vbm、 Vcc 、Rp不變不變VbbVbb高頻電路高頻電路（三）（三）Vbb對(duì)工作狀態(tài)的影響對(duì)工作狀態(tài)的影響VbbVbbI0Vbb0Vbb P可用于可用于基極調(diào)基極調(diào)幅幅高頻電路高頻電路第四節(jié)第四節(jié) 諧振功率放大電路諧振功率放大電路組成組成: 輸入回路、晶體管輸入回路、晶體管、輸

14、出回路輸出回路。輸入、輸出回路的作用是輸入、輸出回路的作用是:提供放大器所需的正常偏置；提供放大器所需的正常偏置；實(shí)現(xiàn)濾波（調(diào)諧于基波頻率）；實(shí)現(xiàn)濾波（調(diào)諧于基波頻率）；保證阻抗匹配保證阻抗匹配。認(rèn)為諧振功放電路由認(rèn)為諧振功放電路由直流饋電電路直流饋電電路和和匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò)兩兩部分組成部分組成。高頻電路高頻電路一、直流饋電電路一、直流饋電電路L是高頻扼流圈，對(duì)直流短路，是高頻扼流圈，對(duì)直流短路，對(duì)交流開(kāi)路對(duì)交流開(kāi)路C是電源濾波電容是電源濾波電容(去藕電容去藕電容),對(duì)對(duì)直流開(kāi)路，對(duì)交流短路直流開(kāi)路，對(duì)交流短路tUVutnItItIIicmcccecnmmcmccccoscos2coscos2

15、10 （一）集電極直流饋電電路（一）集電極直流饋電電路（a）串聯(lián)直流饋電）串聯(lián)直流饋電高頻電路高頻電路（b）并聯(lián)直流饋電）并聯(lián)直流饋電L是高頻扼流圈，對(duì)直是高頻扼流圈，對(duì)直流短路，對(duì)交流開(kāi)路流短路，對(duì)交流開(kāi)路C是電源濾波電容是電源濾波電容(去藕去藕電容電容)，對(duì)直流開(kāi)路，對(duì)，對(duì)直流開(kāi)路，對(duì)交流短路交流短路C是隔直電容是隔直電容(耦合電耦合電容容)，對(duì)直流開(kāi)路，對(duì)交，對(duì)直流開(kāi)路，對(duì)交流短路流短路tUVutnItItIIicmcccecnmmcmccccoscos2coscos210 高頻電路高頻電路（二）基極直流饋電電路（二）基極直流饋電電路tUVutnItItIIibmbbbebnmmbmbb

16、bcoscos2coscos210 串聯(lián)饋電串聯(lián)饋電并聯(lián)饋電并聯(lián)饋電高頻電路高頻電路基極自給反向偏置電路基極自給反向偏置電路tnItItIIibnmmbmbbbcos2coscos210 高頻電路高頻電路二、匹配網(wǎng)絡(luò)二、匹配網(wǎng)絡(luò)根據(jù)諧振功率放大器在發(fā)射機(jī)中所處位置的不同，常根據(jù)諧振功率放大器在發(fā)射機(jī)中所處位置的不同，常將諧振功率放大器所采用的匹配網(wǎng)絡(luò)分為將諧振功率放大器所采用的匹配網(wǎng)絡(luò)分為輸入輸入、輸出輸出和和級(jí)間耦合級(jí)間耦合三種電路。三種電路。輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)用于信號(hào)源與諧振功率放大器之間；用于信號(hào)源與諧振功率放大器之間；輸出匹配網(wǎng)絡(luò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)用于輸出級(jí)與天線(xiàn)負(fù)載之間；用于輸出級(jí)與

17、天線(xiàn)負(fù)載之間；級(jí)間耦合匹配網(wǎng)絡(luò)級(jí)間耦合匹配網(wǎng)絡(luò)用于高頻功率放大器的推動(dòng)級(jí)與輸用于高頻功率放大器的推動(dòng)級(jí)與輸出級(jí)之間。出級(jí)之間。匹配網(wǎng)絡(luò)在電路中的匹配網(wǎng)絡(luò)在電路中的作用作用:實(shí)現(xiàn)濾波實(shí)現(xiàn)濾波阻抗匹配阻抗匹配。高頻電路高頻電路（一）輸入匹配網(wǎng)絡(luò)（一）輸入匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)于一個(gè)給定的信號(hào)源，當(dāng)負(fù)載電阻跟信號(hào)源內(nèi)阻相等時(shí)，負(fù)對(duì)于一個(gè)給定的信號(hào)源，當(dāng)負(fù)載電阻跟信號(hào)源內(nèi)阻相等時(shí)，負(fù)載可獲得最大輸出功率，這就是我們常說(shuō)的載可獲得最大輸出功率，這就是我們常說(shuō)的阻抗匹配之一阻抗匹配之一。這就是進(jìn)行輸入阻抗匹配的依據(jù)。這就是進(jìn)行輸入阻抗匹配的依據(jù)。surLR2222222222max()()2()444ssssoLLL

18、LLLLLLLssLoUUUUPRRRRrRrRR rrRrR rrRUUrRrPr在， 一定，當(dāng)，最大高頻電路高頻電路高頻功率晶體管的輸入阻抗實(shí)數(shù)部分的數(shù)值通常只有幾高頻功率晶體管的輸入阻抗實(shí)數(shù)部分的數(shù)值通常只有幾，而信而信號(hào)源的內(nèi)阻比晶體管的輸入電阻要高。為了使信號(hào)源的功率有效號(hào)源的內(nèi)阻比晶體管的輸入電阻要高。為了使信號(hào)源的功率有效地加到高頻功率晶體管的發(fā)射結(jié)上，可采用輸入匹配網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)地加到高頻功率晶體管的發(fā)射結(jié)上，可采用輸入匹配網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻功率晶體管的輸入電阻與信號(hào)源內(nèi)阻的匹配。高頻功率晶體管的輸入電阻與信號(hào)源內(nèi)阻的匹配。其中電感其中電感L1的品質(zhì)因數(shù)在大功率電路中取的品質(zhì)因數(shù)在大功

19、率電路中取QL=210，R2是是T的輸入的輸入電阻。電阻。11222122112111)1(1)1(RQXQQRXRQRRXRQXLCLLCLCLL僅幾僅幾高頻電路高頻電路)1 (11/) 1(/222111222211CLLLLLCLCXQRQRQXRRQRXQRX1/) 1(/) 1(1/122211221211RRQRXXRQRQXQRXLLLLLCLC高頻電路高頻電路（二）級(jí)間耦合匹配網(wǎng)絡(luò)（二）級(jí)間耦合匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)級(jí)間耦合匹配網(wǎng)絡(luò)，其負(fù)載是下一級(jí)功率放大器的輸入阻抗。對(duì)級(jí)間耦合匹配網(wǎng)絡(luò)，其負(fù)載是下一級(jí)功率放大器的輸入阻抗。為保證級(jí)間功率放大器在其負(fù)載變化時(shí)，仍能向下一級(jí)提供平為保證級(jí)間功率放大器在其負(fù)載變化時(shí)，仍能向下一級(jí)提供平穩(wěn)的輸出電壓，應(yīng)選取穩(wěn)的輸出電壓，應(yīng)選取級(jí)間功率放大器級(jí)間功率放大器工作在工作在過(guò)壓狀態(tài)過(guò)壓狀態(tài)。R1是保證是保證T1工作在過(guò)壓狀態(tài)所需的最佳電阻，工作在過(guò)壓狀態(tài)所需的最佳電阻，Co=2Cob（T1的輸?shù)?/p>