高頻功率放大器課件

Chapter6

高頻功率放大器§6.1概述§6.2諧振功率放大器的工作原理§6.3晶體管諧振功率放大器的

折線近似分析法§6.4晶體管功率放大器的高頻特性§6.5高頻功率放大器的電路組成Chapter6高頻功率放大器§6.1概述§6.1§6.1概述1、使用高頻功率放大器的目的放大高頻大信號使發(fā)射機末級獲得足夠大的發(fā)射功率。2、高頻功率信號放大器使用中需要解決的兩個問題①高效率輸出②高功率輸出高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是輸出功率大和效率高。聯(lián)想對比：§6.1概述1、使用高頻功率放大器的目的23、諧振功率放大器與小信號諧振放大器的異同之處相同之處：它們放大的信號均為高頻信號，而且放大器的負載均為諧振回路。不同之處：為激勵信號幅度大小不同；放大器工作點不同；晶體管動態(tài)范圍不同。諧振功率放大器波形圖小信號諧振放大器波形圖3、諧振功率放大器與小信號諧振放大器的異同之處相同之處：它們3小信號諧振放大器波形圖小信號諧振放大器4諧振功率放大器波形圖諧振功率放大器54、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同共同之處:都要求輸出功率大和效率高。功率放大器實質上是一個能量轉換器，把電源供給的直流能量轉化為交流能量，能量轉換的能力即為功率放大器的效率。諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(信號的通帶寬度只有其中心頻率的1%或更小)，其工作狀態(tài)通常選為丙類工作狀態(tài)(c＜90)，為了不失真的放大信號，它的負載必須是諧振回路。非諧振放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。低頻功率放大器的負載為無調諧負載，工作在甲類或乙類工作狀態(tài)；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負載。4、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同共同之處:都要求輸6工作狀態(tài)功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式，為了進一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。諧振功率放大器通常工作于丙類工作狀態(tài)，屬于非線性電路功率放大器的主要技術指標是輸出功率與效率工作狀態(tài)功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類7§6.2諧振功率放大器的工作原理1、原理電路諧振功率放大器的基本電路晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉變?yōu)榻涣髂芰康倪^程中起開關控制作用。諧振回路LC是晶體管的負載電路工作在丙類工作狀態(tài)外部電路關系式：晶體管的內(nèi)部特性：§6.2諧振功率放大器的工作原理1、原理電路諧振功率放大8故晶體管的轉移特性曲線表達式：諧振功率放大器轉移特性曲線故得：必須強調指出，集電極電流ic雖然是脈沖狀，但由于諧振回路的這種濾波作用，仍然能得到正弦波形的輸出。諧振功率放大器各部分的電壓與電流的波形圖如下頁的圖所示故晶體管的轉移特性曲線表達式：諧振功率放大器轉移特性曲線故得9高頻功率放大器中各分電壓與電流的關系（a）10高頻功率放大器中各分電壓與電流的關系（a）10高頻功率放大器中各部分電壓與電流的關系高頻功率放大器中各部分電壓與電流的關系11LC回路能量轉換過程回路的這種濾波作用也可從能量的觀點來解釋。回路是由L、C二個儲能元件組成。當晶體管由截止轉入導電時，由于回路中電感L的電流不能突變，因此，輸出脈沖電流的大部分流過電容C，即使C充電。充電電壓的方向是下正上負。這時直流電源VCC給出的能量儲存在電容C之中。過了一段時間，當電容兩端的電壓增大到一定程度(接近電源電壓)，晶體管截止。由于這種周期性的能量補充，所以振蕩回路能維持振蕩。當補充的能量與消耗的能量相等時，電路中就建立起動態(tài)平衡，因而維持了等幅的正弦波振蕩。LC回路能量轉換過程回路的這種濾波作用也可從能量的觀點來解釋122、諧振功率放大器的功率關系和效率

功率放大器的作用原理是利用輸入到基極的信號來控制集電極的直流電源所供給的直流功率，使之轉變?yōu)榻涣餍盘柟β瘦敵鋈?。由前述所知：有一部分功率以熱能的形式消耗在集電極上，成為集電極耗散功率。P==直流電源供給的直流功率；Po=交流輸出信號功率；Pc=集電極耗散功率；根據(jù)能量守衡定理：故集電極效率：2、諧振功率放大器的功率關系和效率功率放大器13由上式可以得出以下兩點結論：1)設法盡量降低集電極耗散功率Pc，則集電極效率c自然會提高。這樣，在給定P=時，晶體管的交流輸出功率Po就會增大；2）由式可知如果維持晶體管的集電極耗散功率Pc不超過規(guī)定值，那么提高集電極效率c，將使交流輸出功率Po大為增加。諧振功率放大器就是從這方面入手，來提高輸出功率與效率的。

由上式可以得出以下兩點結論：1)設法盡量降低集電極耗散14如何減小集電極耗散功率Pc可見使ic在ec最低的時候才能通過，那么，集電極耗散功率自然會大為減小。晶體管集電極平均耗散功率：故：要想獲得高的集電極效率，諧振功率放大器的集電極電流應該是脈沖狀。導通角小于180，處于丙類工作狀態(tài)。諧振功率放大器工作在丙類工作狀態(tài)時c＜90，集電極余弦電流脈沖可分解為傅里葉級數(shù)：如何減小集電極耗散功率Pc可見使ic在ec最低的時候15直流功率：輸出交流功率：Vcm回路兩端的基頻電壓

Icm1基頻電流Rp回路的諧振阻抗

放大器的集電極效率：直流功率：輸出交流功率：Vcm回路兩端16集電極電壓利用系數(shù)波形系數(shù)，通角c的函數(shù)；c越小g1(c)越大越大(即Vcm越大或ecmin越小)c越小效率c越高。因此，丙類諧振功率放大器提高效率c的途徑即為減小c角；使LC回路諧振在信號的基頻上，即ic的最大值應對應ec的最小值。基極偏置為負值；半通角c＜90，即丙類工作狀態(tài)；負載為LC諧振回路。故諧振功率放大器的工作特點：集電極電壓利用系數(shù)波形系數(shù)，通角c的函數(shù)；c越小g1(17§6.3諧振功率放大器的折線近似分析法一、折線法對諧振功率放大器進行分析計算，關鍵在于求出電流的直流分量Ic0和基頻分量Icm1。工程上都采用近似估算和實驗調整相結合的方法對高頻功率放大器進行分析和計算。折線法就是常用的一種分析法。所謂折線法是將電子器件的特性曲線理想化，用一組折線代替晶體管靜態(tài)特性曲線后進行分析和計算的方法。§6.3諧振功率放大器的折線近似分析法一、折線法對18折線分析法的主要步驟：1、測出晶體管的轉移特性曲線ic~eb及輸出特性曲線ic~ec，并將這兩組曲線作理想折線化處理2、作出動態(tài)特性曲線3、是根據(jù)激勵電壓vb的大小在已知理想特性曲線上畫出對應電流脈沖ic和輸出電壓vc的波形4、求出ic的各次諧波分量Ic0、Ic1、Ic2……由給定的負載諧振阻抗的大小，即可求得放大器的輸出電壓、輸出功率、直流供給功率、效率等指標折線分析法的主要步驟：1、測出晶體管的轉移特性曲線ic~e19二、晶體管特性曲線的理想化及其特性曲線晶體管實際特性和理想折線根據(jù)理想化原理晶體管的靜態(tài)轉移特性可用交橫軸于VBZ的一條直線來表示(VBZ為截止偏壓)。二、晶體管特性曲線的理想化及其特性曲線晶體管實際特性和理想折20若臨界線的斜率為gcr，則臨界線方程可寫為ic=gcrec1)欠壓工作狀態(tài)：集電極最大點電流在臨界線的右方，交流輸出電壓較低且變化較大。在非線性諧振功率放大器中，常常根據(jù)集電極是否進入飽和區(qū)，將放大區(qū)的工作狀態(tài)分為三種：由上圖可見，在飽和區(qū)，根據(jù)理想化原理，集電極電流只受集電極電壓的控制，而與基極電壓無關。則ic=gc(eb–VBZ)(eb＞VBZ)若臨界線的斜率為gcr，則臨界線方程可寫為ic=gcrec213)臨界工作狀態(tài)：是欠壓和過壓狀態(tài)的分界點，集電極最大點電流正好落在臨界線上。2)過壓工作狀態(tài)：集電極最大點電流進入臨界線之左的飽和區(qū)，交流輸出電壓較高且變化不大。3)臨界工作狀態(tài)：2)過壓工作狀態(tài)：22三、集電極余弦電流脈沖的分解當晶體管特性曲線理想化后，丙類工作狀態(tài)的集電極電流脈沖是尖頂余弦脈沖。這適用于欠壓或臨界狀態(tài)。尖頂余弦脈沖晶體管的內(nèi)部特性為：它的外部電路關系式當t=0時，ic=icmaxic=gc(eb–VBZ)eb=–VBB+Vbmcostec=VCC–Vcmcost因此，icmax=gcVbm(1–cosc)三、集電極余弦電流脈沖的分解當晶體管特性曲線23若將尖頂脈沖分解為傅里葉級數(shù)由傅里葉級數(shù)的求系數(shù)法得其中：尖頂脈沖的分解系數(shù)若將尖頂脈沖分解為傅里葉級數(shù)由傅里葉級數(shù)的求系數(shù)法得其中：尖24尖頂脈沖的分解系數(shù)當c≈120時，Icm1/icmax達到最大值。在Icmax與負載阻抗Rp為某定值的情況下，輸出功率將達到最大值。這樣看來，取c=120應該是最佳通角了。但此時放大器處于甲級工作狀態(tài)效率太低。右圖可見：尖頂脈沖的分解系數(shù)當c≈120時，Icm1/icmax右25尖頂脈沖的分解系數(shù)由于：－波形系數(shù)由曲線可知：極端情況c=0時，此時=1，c可達100%因此，為了兼顧功率與效率，最佳通角取70左右。尖頂脈沖的分解系數(shù)由于：－波形系數(shù)由曲線可知：此時=1，261.諧振功率放大器的動態(tài)特性高頻放大器的工作狀態(tài)是由負載阻抗Rp、激勵電壓vb、供電電壓VCC、VBB等4個參量決定的。為了闡明各種工作狀態(tài)的特點和正確調節(jié)放大器，就應該了解這幾個參量的變化會使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生怎樣的變化。如果VCC、VBB、vb3個參變量不變，則放大器的工作狀態(tài)就由負載電阻Rp決定。此時，放大器的電流、輸出電壓、功率、效率等隨Rp而變化的特性，就叫做放大器的負載特性。四、諧振功率放大器的動態(tài)特性與負載特性1.諧振功率放大器的動態(tài)特性高頻放大器的工作狀態(tài)是由27當放大器工作于諧振狀態(tài)時，它的外部電路關系式為eb=–VBB+Vbmcost

ec=VCC–Vcmcost消去cost可得，eb=–VBB+Vbm另一方面，晶體管的折線化方程為ic=gc(eb–VBZ)得出在ic–ec坐標平面上的動態(tài)特性曲線(負載線或工作路)方程：=gd(ec–V0)當放大器工作于諧振狀態(tài)時，它的外部電路關系式為eb=–VB28圖中示出動態(tài)特性曲線的斜率為負值，它的物理意義是：從負載方面看來，放大器相當于一個負電阻，亦即它相當于交流電能發(fā)生器，可以輸出電能至負載。用類似的方法，可得出在ic–eb坐標平面的動態(tài)特性曲線。電壓、電流隨負載變化波形圖中示出動態(tài)特性曲線的斜率為負值，它的物理意義是：292.功率放大器的負載特性在其他條件不變(VCC、VBB、vb為一定)，只變化放大器的負載電阻而引起的放大器輸出電壓、輸出功率、效率的變化特性稱為負載特性。電壓、電流隨負載變化波形2.功率放大器的負載特性在其他條件不變(VCC、V301)vc、ic隨負載變化的波形vc、ic隨負載變化的波形如圖所示，放大器的輸入電壓是一定的，其最大值為Vbemax，在負載電阻RP由小至大變化時，負載線的斜率由小變大，如圖中123。不同的負載，放大器的工作狀態(tài)是不同的,所得的ic波形、輸出交流電壓幅值、功率、效率也是不一樣的。2)欠壓、過壓、臨界三種工作狀態(tài)①

欠壓狀態(tài)

B點以右的區(qū)域。在欠壓區(qū)至臨界點的范圍內(nèi)，根據(jù)Vc=RpIc1，放大器的交流輸出電壓在欠壓區(qū)內(nèi)必隨負載電阻RP的增大而增大，其輸出功率、效率的變化也將如此。1)vc、ic隨負載變化的波形vc、ic隨負載變化的波形如31②臨界狀態(tài)負載線和

ebmax正好相交于臨界線的拐點。放大器工作在臨界線狀態(tài)時，輸出功率大，管子損耗小，放大器的效率也就較大。③過壓狀態(tài)放大器的負載較大，在過壓區(qū)，隨著負載Rp的加大，Ic1要下降，因此放大器的輸出功率和效率也要減小。電壓、電流隨負載變化波形②臨界狀態(tài)負載線和③過壓狀態(tài)放大器的電壓、電流隨32根據(jù)上述分析，可以畫出諧振功率放大器的負載特性曲線負載特性曲線

欠壓狀態(tài)的功率和效率都比較低，集電極耗散功率也較大，輸出電壓隨負載阻抗變化而變化，因此較少采用。但晶體管基極調幅，需采用這種工作狀態(tài)。根據(jù)上述分析，可以畫出諧振功率放大器的負載特性曲線負載特性曲33過壓狀態(tài)的優(yōu)點是，當負載阻抗變化時，輸出電壓比較平穩(wěn)且幅值較大，在弱過壓時，效率可達最高，但輸出功率有所下降，發(fā)射機的中間級、集電極調幅級常采用這種狀態(tài)。負載特性曲線過壓狀態(tài)的優(yōu)點是，當負載阻抗變化時，輸出電壓比較平負載特性曲34臨界狀態(tài)的特點是輸出功率最大，效率也較高，比最大效率差不了許多，可以說是最佳工作狀態(tài)，發(fā)射機的末級常設計成這種狀態(tài)，在計算諧振功率放大器時，也常以此狀態(tài)為例。負載特性曲線掌握負載特性，對分析集電極調幅電路、基極調幅電路的工作原理，對實際調整諧振功率放大器的工作狀態(tài)和指標是很有幫助的。臨界狀態(tài)的特點是輸出功率最大，效率也較高，比最大效負載特性曲35五、放大器工作狀態(tài)及導通角的調整1.導通角c的調整由若保持Vb不變增大偏置VBB；或保持VBB不變增大激勵、電壓振幅Vb；或同時增大VBB和Vb，這三種情況均可使導通角c增大，若相反，則可使c減小。但是采取上述三種方法中的任一個方法，當c增大時，ic脈沖電流的振幅Im會加大，輸出功率Po當然也會加大，而當c減小時，Im和Po均將減小。有時希望增大c，但要保持Im不變，則應在增加VBB的同時，適當減小激勵Vb。五、放大器工作狀態(tài)及導通角的調整1.導通角c的調整由362.欠壓、臨界、過壓工作狀態(tài)的調整調整欠壓、臨界、過壓三種工作狀態(tài)，大致有以下幾種方法：改變集電極負載Rp；改變供電電壓VCC；改變偏壓VBB；改變激勵Vb。(1)改變Rp，但Vb、VCC、VBB不變當負載電阻Rp由小至大變化時，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉入過壓。在臨界狀態(tài)時輸出功率最大。(2)改變VCC，但Rp、Vb、VBB不變當集電極供電電壓VCC由小至大變化時，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉入過壓。2.欠壓、臨界、過壓工作狀態(tài)的調整調整欠壓、臨界、37VCC變化時對工作狀態(tài)的影響在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流的振幅基本上不隨VCC變化而變化，故輸出功率基本不變；而在過壓區(qū)，輸出電流的振幅將隨VCC的減小而下降，故輸出功率也隨之下降。VCC變化時對工作狀態(tài)的影響在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流的38在過壓區(qū)中輸出電壓隨VCC改變而變化的特性為集電極調幅的實現(xiàn)提供依據(jù)；因為在集電極調幅電路中是依靠改變VCC來實現(xiàn)調幅過程的。改變VCC時，其工作狀態(tài)和電流、功率的變化如上圖所示。在過壓區(qū)中輸出電壓隨VCC改變而變化的特性為集電極調39(3)Vbm變化，但VCC、VBB、Rp不變或VBB變化，但VCC、Vb、Rp不變這兩種情況所引起放大器工作狀態(tài)的變化是相同的。因為無論是Vbm還是VBB的變化，其結果都是引起eb的變化。由eb=VBB+Vbmcost

ebmax=VBB+Vbm當VBB或Vbm由小到大變化時，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉入過壓。(3)Vbm變化，但VCC、VBB、Rp不變或VBB變化，40Vbm變化時電流、功率的變化Vbm變化時電流、功率的變化41六、諧振功率放大器的計算諧振功率放大器的主要指標是功率和效率。以臨界狀態(tài)為例：1)首先要求得集電極電流脈沖的兩個主要參量icmax和c導通角c集電極電流脈沖幅值Icm六、諧振功率放大器的計算諧振功率放大器的主要指標是功率和效率422)電流余弦脈沖的各諧波分量系數(shù)0(c)、1(c)、…、n(c)可查表求得，并求得個分量的實際值。3)諧振功率放大器的功率和效率直流功率：P==Ic0VCC交流輸出功率：集電極效率：2)電流余弦脈沖的各諧波分量系數(shù)0(c)、1(c434)根據(jù)可求得最佳負載電阻：在臨界工作時，接近于1，作為工作估算，可設定=1?！白罴选钡暮x在于采用這一負載值時，調諧功率放大器的效率較高，輸出功率較大。可以證明，放大器所要求的最佳負載是隨導通角c改變而變化的。c小，Rp大。要提高放大器的效率，就要求放大器具有大的最佳負載電阻值。在實際電路中，放大器所要求的最佳電阻需要通過匹配網(wǎng)絡和終端負載(如天線等)相匹配。4)根據(jù)可求得最佳負載電阻：在臨界工作時，接近于1，作為44§6.4晶體管功率放大器的高頻效應一、概述

用折線法分析高頻功率放大器時要引入相當?shù)恼`差，低頻時誤差還是允許的。但隨著工作頻率的提高，由于晶體管的高頻特性及大信號的注入效應而引入的誤差將更大，嚴重時，使放大器無法工作。

一方面應該考慮晶體管基區(qū)少數(shù)載流子的渡越時間、晶體管的體電阻(特別是rbb的影響)。飽和壓降及引線電感等因素的影響；另一方面，功率放大管基本工作在大信號，即大注入條件下，必須考慮大注入所引起的基極電流和飽和壓降增加的影響。上述的這些影響都會使放大器的功率增益、最大輸出功率及效率的急驟下降。§6.4晶體管功率放大器的高頻效應一、概述45二、基區(qū)渡越時間的影響

在高頻小信號工作時，渡越角是以擴散電容的形式來表示基區(qū)渡越時間的影響的，由于信號的幅度小結電容可等效成線性的。而在大信號高頻工作時，必須考慮其非線性特性。

通過實驗，可以用示波器觀察功率放大器放大管各極電流波形隨工作頻率變化而變化的情況。高頻情況下功放管

各電極電流波形二、基區(qū)渡越時間的影響在高頻小信號工作時，渡46在工作頻率很高，渡越角在0=10~20時，功放管各電極電流的變化情況：(1)發(fā)射極電流ie

隨著工作頻率提高，存貯在基區(qū)中的載流子由于輸入信號vb迅速向負極性變化而返回發(fā)射極，因而ie出現(xiàn)反向脈沖，管子的導通角加大，工作頻率越高,ie反向脈沖的寬度就越大，幅值也越南高，導通角也越擴展。(2)集電極電流ic

ic的峰值滯后于Ie的峰值，二者差一渡越角0，ic的導通角也由低頻時的c增大到：c+20高頻情況下功放管各電極電流波形在工作頻率很高，渡越角在0=10~20時，47(3)基極電流ib

由于ie出現(xiàn)反向脈沖，根據(jù)ib=ie–ic，所以ib也出現(xiàn)反向電流脈沖，反向電流的出現(xiàn)，使其基波分量Ib1大大增加，Ib1的增加將提高了對激勵功率的要求。上述分析表明，ic的導通角加大，將使功率管的效率大大降低；Ib1的加大將使激勵功率增加，這會使放大器的功率增益降低，這種現(xiàn)象將隨工作頻率升高而加劇。高頻情況下功放管

各電極電流波形(3)基極電流ib由于ie出現(xiàn)反上述分析表明，48三、晶體管基極體電阻rbb的影響當頻率增高時，已經(jīng)證明基極電流的基波振值Ib1是迅速增加的，這表明b–e間呈現(xiàn)的交流阻抗顯著減小，因此rbb的影響便相對增加，要求的激勵功率將更大，這會使功率增益進一步減小。四、飽和壓降Vces大信號注入時，功率管的飽和壓降將增大，在高頻工作時，集電極體電阻也要提高，致使飽和壓降進一步增加。例如:當f=30MHz時，實測某管的Vces=1.5V，當f=200MHz時，Vces則可大到3.5V。

Vces的增加，會使功率放大器的輸出功率、效率、功率增益均減少。三、晶體管基極體電阻rbb的影響當頻率增高時，已經(jīng)49五、引線電感的影響

在更高頻率工作時，要考慮管子各電極引線電感的影響，其中以發(fā)射極的引線電感影響最嚴重，因為它能使輸出輸入電路之間產(chǎn)生寄生耦合。

一般長度為10mm的引線，其電感約為10–3H，在工作頻率為300MHz時，感抗值約為1.9，若通過1A高頻電流，則會在此感抗上產(chǎn)生約1.9V的負反饋電壓。這種負反饋當然會使輸出功率及功率增益下降，并使激勵增加。五、引線電感的影響在更高頻率工作時，要考慮管50§6.5高頻功率放大器的電路組成一、直流饋電電路二、輸出回路和級間耦合回路集電極饋電電路基極饋電電路級間耦合網(wǎng)絡輸出匹配網(wǎng)絡§6.5高頻功率放大器的電路組成一、直流饋電電路二、輸出511.集電極饋電電路根據(jù)直流電源連接方式的不同，集電極饋電電路又分為串聯(lián)饋電和并聯(lián)饋電兩種。一、直流饋電電路1.集電極饋電電路根據(jù)直流電源連接方式的不52(1)串饋電路指直流電源VCC、負載回路(匹配網(wǎng)絡)、功率管三者首尾相接的一種直流饋電電路。C1、LC為低通濾波電路，A點為高頻地電位，既阻止電源VCC中的高頻成分影響放大器的工作，又避免高頻信號在LC負載回路以外不必要的損耗。C1、LC的選取原則為

1/LC＜回路阻抗1/10

LC＞1/c10(2)并饋電路指直流電源VCC、負載回路(匹配網(wǎng)絡)、功率管三者為并聯(lián)連接的一種饋電電路。如圖LC為高頻扼流圈，C1為高頻旁路電容，C2為隔直流通高頻電容，

LC、C1、C2的選取原則與串饋電路基本相同。(1)串饋電路指直流電源VCC、負載回路(匹配網(wǎng)絡)53

(3)串并饋直流供電路的優(yōu)缺點

在并饋電路中，信號回路兩端均處于直流地電位，即零電位。對高頻而言，回路的一端又直接接地，因此回路安裝比較方便，調諧電容C上無高壓，安全可靠；缺點是在并饋電路中，LC處于高頻高電位上，它對地的分布電容較大，將會直接影響回路諧振頻率的穩(wěn)定性；串聯(lián)電路的特點正好與并饋電路相反。(3)串并饋直流供電路的優(yōu)缺點542.基極饋電電路基極饋電電路也分串饋和并饋兩種?；鶚O偏置電壓VBB可以單獨由穩(wěn)壓電源供給，也可以由集電極電源VCC分壓供給。在功放級輸出功率大于1W時，基極偏置常采用自給偏置電路。2.基極饋電電路基極饋電電路也分串饋和并饋兩種?；?51.級間耦合網(wǎng)絡多級功放中間級的一個很大問題是后級放大器的輸入阻抗是變化的，是隨激勵電壓的大小及管子本身的工作狀態(tài)變化而變化的。這個變化反映到前級回路，會使前級放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化。此時，若前級原來工作在欠壓狀態(tài)，則由于負載的變化，其輸出電壓將不穩(wěn)定。對于中間級而言，最主要的是應該保證它的電壓輸出穩(wěn)定，以供給下級功放穩(wěn)定的激勵電壓，而效率則降為次要問題。二、輸出回路和級間耦合回路1.級間耦合網(wǎng)絡多級功放中間級的一個很大問56對于中間級應采取如下措施：1)使中間級放大器工作于過壓狀態(tài)，使它近似為一個恒壓源。2)降低級間耦合回路的效率?；芈沸式档秃螅浔旧淼膿p耗加大。這樣下級輸入阻抗的變化相對于回路本身的損耗而言就不顯得重要了。中間級耦合回路的效率一般為k=0.1~0.5，平均在0.3上下。也就是說，中間級的輸出功率應為后一級所需激勵功率的3~10倍。對于中間級應采取如下措施：1)使中間級放大器工作于過壓狀態(tài)572.輸出匹配網(wǎng)絡輸出匹配網(wǎng)絡常常是指設備中末級功放與天線或其他負載間的網(wǎng)絡，這種匹配網(wǎng)絡有L型、型、T型網(wǎng)絡及由它們組成的多級網(wǎng)絡，也有用雙調諧耦合回路的。輸出匹配網(wǎng)絡的主要功能與要求是匹配、濾波和高效率。高頻調諧功率放大器的阻抗匹配就是在給定的電路條件下，改變負載回路的可調元件，將負載阻抗ZL轉換成放大管所要求的最佳負載阻抗Rp，使管子送出的功率P0能盡可能多的饋至負載。這就叫做達到了匹配狀態(tài)，或簡稱匹配。2.輸出匹配網(wǎng)絡輸出匹配網(wǎng)絡常常是指設備中末級功放58下圖所示的匹配網(wǎng)絡具有電路簡單、容易實現(xiàn)的優(yōu)點，不足之處是電路的品質因數(shù)Q值很低(通常Q＜10)，因此電路的濾波特性很差，所以在實際的發(fā)射機中，常常選用T型或型網(wǎng)絡作匹配之用。下圖所示的匹配網(wǎng)絡具有電路簡單、容易實現(xiàn)的優(yōu)點，不足59下圖是兩種形網(wǎng)絡是其中的形式之一(也可以用T型網(wǎng)絡)。圖中R2代表終端(負載)電阻，R1代表由R2折合到左端的等效電阻，故接線用虛線表示。下圖是兩種形網(wǎng)絡是其中的形式之一(也可以用T型網(wǎng)絡60下圖是兩種形網(wǎng)絡是其中的形式之一(也可以用T型網(wǎng)絡)。圖中R2代表終端(負載)電阻，R1代表由R2折合到左端的等效電阻，故接線用虛線表示。下圖是兩種形網(wǎng)絡是其中的形式之一(也可以用T型網(wǎng)絡61最常見的輸出回路是復合輸出回路，如圖所示。圖中，介于電子器件與天線回路之間的L1C1回路就叫做中介回路；RACA分別代表天線的輻射電阻與等效電容；Ln、cn為天線回路的調諧元件，它們的作用是使天線回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，以獲得最大的天線回路電流iA，亦即使天線輻射功率達到最大。復合輸出回路(為了簡化電路，省略了直流電源及輔助元件L、C、C等)這種電路是將天線(負載)回路通過互感或其他形式與集電極調諧回路相耦合。最常見的輸出回路是復合輸出回路，如圖所示。圖中，介于電子器件62可以看到：兩種輸出網(wǎng)絡，從晶體管集電極向右方看去，都應等效為一個并聯(lián)諧振回路，如圖所示。等效電路由耦合電路的理論可知，當天線回路調諧到串聯(lián)諧振狀態(tài)時，它反映到L1C1中介回路的等效電阻為因而等效回路的諧振阻抗為可以看到：兩種輸出網(wǎng)絡，從晶體管集電極向右方看去，都63改變M(晶體管電路由于元件小，實現(xiàn)可變M是較困難的，這時里為了便于說明問題，因而仍采用了改變M的講法)，就可以在不影響回路調諧的情況下，調整中介回路的等效阻抗，以達到阻抗匹配的目的。耦合越緊，即互感M越大，則反映等效電阻越大，回路的等效阻抗也就下降越多。改變M(晶體管電路由于元件小，實現(xiàn)可變M是較困難的，64為了使器件的輸出功率絕大部分能送到負載RA上就希望

反射電阻r>>回路損耗電阻r1衡量回路傳輸能力優(yōu)劣的標準，通常以輸出至負載的有效功率與輸入到回路的總交流功率之比來代表。這比值叫做中介回路的傳輸效率k，簡稱中介回路效率。為了使器件的輸出功率絕大部分能送到負載RA上就希望衡65從回路傳輸效率高的觀點來看，應使QL盡可能地小。但從要求回路濾波作用良好來考慮，則QL值又應該足夠大。從兼顧這兩方面出發(fā)，QL值一般不應小于10。在功率很大的放大器中，QL也有低到10以下的。故有:從回路傳輸效率高的觀點來看，應使QL盡可能地小。但從66Chapter6

高頻功率放大器§6.1概述§6.2諧振功率放大器的工作原理§6.3晶體管諧振功率放大器的

折線近似分析法§6.4晶體管功率放大器的高頻特性§6.5高頻功率放大器的電路組成Chapter6高頻功率放大器§6.1概述§6.67§6.1概述1、使用高頻功率放大器的目的放大高頻大信號使發(fā)射機末級獲得足夠大的發(fā)射功率。2、高頻功率信號放大器使用中需要解決的兩個問題①高效率輸出②高功率輸出高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是輸出功率大和效率高。聯(lián)想對比：§6.1概述1、使用高頻功率放大器的目的683、諧振功率放大器與小信號諧振放大器的異同之處相同之處：它們放大的信號均為高頻信號，而且放大器的負載均為諧振回路。不同之處：為激勵信號幅度大小不同；放大器工作點不同；晶體管動態(tài)范圍不同。諧振功率放大器波形圖小信號諧振放大器波形圖3、諧振功率放大器與小信號諧振放大器的異同之處相同之處：它們69小信號諧振放大器波形圖小信號諧振放大器70諧振功率放大器波形圖諧振功率放大器714、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同共同之處:都要求輸出功率大和效率高。功率放大器實質上是一個能量轉換器，把電源供給的直流能量轉化為交流能量，能量轉換的能力即為功率放大器的效率。諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(信號的通帶寬度只有其中心頻率的1%或更小)，其工作狀態(tài)通常選為丙類工作狀態(tài)(c＜90)，為了不失真的放大信號，它的負載必須是諧振回路。非諧振放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。低頻功率放大器的負載為無調諧負載，工作在甲類或乙類工作狀態(tài)；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負載。4、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同共同之處:都要求輸72工作狀態(tài)功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式，為了進一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。諧振功率放大器通常工作于丙類工作狀態(tài)，屬于非線性電路功率放大器的主要技術指標是輸出功率與效率工作狀態(tài)功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類73§6.2諧振功率放大器的工作原理1、原理電路諧振功率放大器的基本電路晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉變?yōu)榻涣髂芰康倪^程中起開關控制作用。諧振回路LC是晶體管的負載電路工作在丙類工作狀態(tài)外部電路關系式：晶體管的內(nèi)部特性：§6.2諧振功率放大器的工作原理1、原理電路諧振功率放大74故晶體管的轉移特性曲線表達式：諧振功率放大器轉移特性曲線故得：必須強調指出，集電極電流ic雖然是脈沖狀，但由于諧振回路的這種濾波作用，仍然能得到正弦波形的輸出。諧振功率放大器各部分的電壓與電流的波形圖如下頁的圖所示故晶體管的轉移特性曲線表達式：諧振功率放大器轉移特性曲線故得75高頻功率放大器中各分電壓與電流的關系（a）76高頻功率放大器中各分電壓與電流的關系（a）10高頻功率放大器中各部分電壓與電流的關系高頻功率放大器中各部分電壓與電流的關系77LC回路能量轉換過程回路的這種濾波作用也可從能量的觀點來解釋?；芈肥怯蒐、C二個儲能元件組成。當晶體管由截止轉入導電時，由于回路中電感L的電流不能突變，因此，輸出脈沖電流的大部分流過電容C，即使C充電。充電電壓的方向是下正上負。這時直流電源VCC給出的能量儲存在電容C之中。過了一段時間，當電容兩端的電壓增大到一定程度(接近電源電壓)，晶體管截止。由于這種周期性的能量補充，所以振蕩回路能維持振蕩。當補充的能量與消耗的能量相等時，電路中就建立起動態(tài)平衡，因而維持了等幅的正弦波振蕩。LC回路能量轉換過程回路的這種濾波作用也可從能量的觀點來解釋782、諧振功率放大器的功率關系和效率

功率放大器的作用原理是利用輸入到基極的信號來控制集電極的直流電源所供給的直流功率，使之轉變?yōu)榻涣餍盘柟β瘦敵鋈ァＳ汕笆鏊河幸徊糠止β室詿崮艿男问较脑诩姌O上，成為集電極耗散功率。P==直流電源供給的直流功率；Po=交流輸出信號功率；Pc=集電極耗散功率；根據(jù)能量守衡定理：故集電極效率：2、諧振功率放大器的功率關系和效率功率放大器79由上式可以得出以下兩點結論：1)設法盡量降低集電極耗散功率Pc，則集電極效率c自然會提高。這樣，在給定P=時，晶體管的交流輸出功率Po就會增大；2）由式可知如果維持晶體管的集電極耗散功率Pc不超過規(guī)定值，那么提高集電極效率c，將使交流輸出功率Po大為增加。諧振功率放大器就是從這方面入手，來提高輸出功率與效率的。

由上式可以得出以下兩點結論：1)設法盡量降低集電極耗散80如何減小集電極耗散功率Pc可見使ic在ec最低的時候才能通過，那么，集電極耗散功率自然會大為減小。晶體管集電極平均耗散功率：故：要想獲得高的集電極效率，諧振功率放大器的集電極電流應該是脈沖狀。導通角小于180，處于丙類工作狀態(tài)。諧振功率放大器工作在丙類工作狀態(tài)時c＜90，集電極余弦電流脈沖可分解為傅里葉級數(shù)：如何減小集電極耗散功率Pc可見使ic在ec最低的時候81直流功率：輸出交流功率：Vcm回路兩端的基頻電壓

Icm1基頻電流Rp回路的諧振阻抗

放大器的集電極效率：直流功率：輸出交流功率：Vcm回路兩端82集電極電壓利用系數(shù)波形系數(shù)，通角c的函數(shù)；c越小g1(c)越大越大(即Vcm越大或ecmin越小)c越小效率c越高。因此，丙類諧振功率放大器提高效率c的途徑即為減小c角；使LC回路諧振在信號的基頻上，即ic的最大值應對應ec的最小值?；鶚O偏置為負值；半通角c＜90，即丙類工作狀態(tài)；負載為LC諧振回路。故諧振功率放大器的工作特點：集電極電壓利用系數(shù)波形系數(shù)，通角c的函數(shù)；c越小g1(83§6.3諧振功率放大器的折線近似分析法一、折線法對諧振功率放大器進行分析計算，關鍵在于求出電流的直流分量Ic0和基頻分量Icm1。工程上都采用近似估算和實驗調整相結合的方法對高頻功率放大器進行分析和計算。折線法就是常用的一種分析法。所謂折線法是將電子器件的特性曲線理想化，用一組折線代替晶體管靜態(tài)特性曲線后進行分析和計算的方法?！?.3諧振功率放大器的折線近似分析法一、折線法對84折線分析法的主要步驟：1、測出晶體管的轉移特性曲線ic~eb及輸出特性曲線ic~ec，并將這兩組曲線作理想折線化處理2、作出動態(tài)特性曲線3、是根據(jù)激勵電壓vb的大小在已知理想特性曲線上畫出對應電流脈沖ic和輸出電壓vc的波形4、求出ic的各次諧波分量Ic0、Ic1、Ic2……由給定的負載諧振阻抗的大小，即可求得放大器的輸出電壓、輸出功率、直流供給功率、效率等指標折線分析法的主要步驟：1、測出晶體管的轉移特性曲線ic~e85二、晶體管特性曲線的理想化及其特性曲線晶體管實際特性和理想折線根據(jù)理想化原理晶體管的靜態(tài)轉移特性可用交橫軸于VBZ的一條直線來表示(VBZ為截止偏壓)。二、晶體管特性曲線的理想化及其特性曲線晶體管實際特性和理想折86若臨界線的斜率為gcr，則臨界線方程可寫為ic=gcrec1)欠壓工作狀態(tài)：集電極最大點電流在臨界線的右方，交流輸出電壓較低且變化較大。在非線性諧振功率放大器中，常常根據(jù)集電極是否進入飽和區(qū)，將放大區(qū)的工作狀態(tài)分為三種：由上圖可見，在飽和區(qū)，根據(jù)理想化原理，集電極電流只受集電極電壓的控制，而與基極電壓無關。則ic=gc(eb–VBZ)(eb＞VBZ)若臨界線的斜率為gcr，則臨界線方程可寫為ic=gcrec873)臨界工作狀態(tài)：是欠壓和過壓狀態(tài)的分界點，集電極最大點電流正好落在臨界線上。2)過壓工作狀態(tài)：集電極最大點電流進入臨界線之左的飽和區(qū)，交流輸出電壓較高且變化不大。3)臨界工作狀態(tài)：2)過壓工作狀態(tài)：88三、集電極余弦電流脈沖的分解當晶體管特性曲線理想化后，丙類工作狀態(tài)的集電極電流脈沖是尖頂余弦脈沖。這適用于欠壓或臨界狀態(tài)。尖頂余弦脈沖晶體管的內(nèi)部特性為：它的外部電路關系式當t=0時，ic=icmaxic=gc(eb–VBZ)eb=–VBB+Vbmcostec=VCC–Vcmcost因此，icmax=gcVbm(1–cosc)三、集電極余弦電流脈沖的分解當晶體管特性曲線89若將尖頂脈沖分解為傅里葉級數(shù)由傅里葉級數(shù)的求系數(shù)法得其中：尖頂脈沖的分解系數(shù)若將尖頂脈沖分解為傅里葉級數(shù)由傅里葉級數(shù)的求系數(shù)法得其中：尖90尖頂脈沖的分解系數(shù)當c≈120時，Icm1/icmax達到最大值。在Icmax與負載阻抗Rp為某定值的情況下，輸出功率將達到最大值。這樣看來，取c=120應該是最佳通角了。但此時放大器處于甲級工作狀態(tài)效率太低。右圖可見：尖頂脈沖的分解系數(shù)當c≈120時，Icm1/icmax右91尖頂脈沖的分解系數(shù)由于：－波形系數(shù)由曲線可知：極端情況c=0時，此時=1，c可達100%因此，為了兼顧功率與效率，最佳通角取70左右。尖頂脈沖的分解系數(shù)由于：－波形系數(shù)由曲線可知：此時=1，921.諧振功率放大器的動態(tài)特性高頻放大器的工作狀態(tài)是由負載阻抗Rp、激勵電壓vb、供電電壓VCC、VBB等4個參量決定的。為了闡明各種工作狀態(tài)的特點和正確調節(jié)放大器，就應該了解這幾個參量的變化會使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生怎樣的變化。如果VCC、VBB、vb3個參變量不變，則放大器的工作狀態(tài)就由負載電阻Rp決定。此時，放大器的電流、輸出電壓、功率、效率等隨Rp而變化的特性，就叫做放大器的負載特性。四、諧振功率放大器的動態(tài)特性與負載特性1.諧振功率放大器的動態(tài)特性高頻放大器的工作狀態(tài)是由93當放大器工作于諧振狀態(tài)時，它的外部電路關系式為eb=–VBB+Vbmcost

ec=VCC–Vcmcost消去cost可得，eb=–VBB+Vbm另一方面，晶體管的折線化方程為ic=gc(eb–VBZ)得出在ic–ec坐標平面上的動態(tài)特性曲線(負載線或工作路)方程：=gd(ec–V0)當放大器工作于諧振狀態(tài)時，它的外部電路關系式為eb=–VB94圖中示出動態(tài)特性曲線的斜率為負值，它的物理意義是：從負載方面看來，放大器相當于一個負電阻，亦即它相當于交流電能發(fā)生器，可以輸出電能至負載。用類似的方法，可得出在ic–eb坐標平面的動態(tài)特性曲線。電壓、電流隨負載變化波形圖中示出動態(tài)特性曲線的斜率為負值，它的物理意義是：952.功率放大器的負載特性在其他條件不變(VCC、VBB、vb為一定)，只變化放大器的負載電阻而引起的放大器輸出電壓、輸出功率、效率的變化特性稱為負載特性。電壓、電流隨負載變化波形2.功率放大器的負載特性在其他條件不變(VCC、V961)vc、ic隨負載變化的波形vc、ic隨負載變化的波形如圖所示，放大器的輸入電壓是一定的，其最大值為Vbemax，在負載電阻RP由小至大變化時，負載線的斜率由小變大，如圖中123。不同的負載，放大器的工作狀態(tài)是不同的,所得的ic波形、輸出交流電壓幅值、功率、效率也是不一樣的。2)欠壓、過壓、臨界三種工作狀態(tài)①

欠壓狀態(tài)

B點以右的區(qū)域。在欠壓區(qū)至臨界點的范圍內(nèi)，根據(jù)Vc=RpIc1，放大器的交流輸出電壓在欠壓區(qū)內(nèi)必隨負載電阻RP的增大而增大，其輸出功率、效率的變化也將如此。1)vc、ic隨負載變化的波形vc、ic隨負載變化的波形如97②臨界狀態(tài)負載線和

ebmax正好相交于臨界線的拐點。放大器工作在臨界線狀態(tài)時，輸出功率大，管子損耗小，放大器的效率也就較大。③過壓狀態(tài)放大器的負載較大，在過壓區(qū)，隨著負載Rp的加大，Ic1要下降，因此放大器的輸出功率和效率也要減小。電壓、電流隨負載變化波形②臨界狀態(tài)負載線和③過壓狀態(tài)放大器的電壓、電流隨98根據(jù)上述分析，可以畫出諧振功率放大器的負載特性曲線負載特性曲線

欠壓狀態(tài)的功率和效率都比較低，集電極耗散功率也較大，輸出電壓隨負載阻抗變化而變化，因此較少采用。但晶體管基極調幅，需采用這種工作狀態(tài)。根據(jù)上述分析，可以畫出諧振功率放大器的負載特性曲線負載特性曲99過壓狀態(tài)的優(yōu)點是，當負載阻抗變化時，輸出電壓比較平穩(wěn)且幅值較大，在弱過壓時，效率可達最高，但輸出功率有所下降，發(fā)射機的中間級、集電極調幅級常采用這種狀態(tài)。負載特性曲線過壓狀態(tài)的優(yōu)點是，當負載阻抗變化時，輸出電壓比較平負載特性曲100臨界狀態(tài)的特點是輸出功率最大，效率也較高，比最大效率差不了許多，可以說是最佳工作狀態(tài)，發(fā)射機的末級常設計成這種狀態(tài)，在計算諧振功率放大器時，也常以此狀態(tài)為例。負載特性曲線掌握負載特性，對分析集電極調幅電路、基極調幅電路的工作原理，對實際調整諧振功率放大器的工作狀態(tài)和指標是很有幫助的。臨界狀態(tài)的特點是輸出功率最大，效率也較高，比最大效負載特性曲101五、放大器工作狀態(tài)及導通角的調整1.導通角c的調整由若保持Vb不變增大偏置VBB；或保持VBB不變增大激勵、電壓振幅Vb；或同時增大VBB和Vb，這三種情況均可使導通角c增大，若相反，則可使c減小。但是采取上述三種方法中的任一個方法，當c增大時，ic脈沖電流的振幅Im會加大，輸出功率Po當然也會加大，而當c減小時，Im和Po均將減小。有時希望增大c，但要保持Im不變，則應在增加VBB的同時，適當減小激勵Vb。五、放大器工作狀態(tài)及導通角的調整1.導通角c的調整由1022.欠壓、臨界、過壓工作狀態(tài)的調整調整欠壓、臨界、過壓三種工作狀態(tài)，大致有以下幾種方法：改變集電極負載Rp；改變供電電壓VCC；改變偏壓VBB；改變激勵Vb。(1)改變Rp，但Vb、VCC、VBB不變當負載電阻Rp由小至大變化時，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉入過壓。在臨界狀態(tài)時輸出功率最大。(2)改變VCC，但Rp、Vb、VBB不變當集電極供電電壓VCC由小至大變化時，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉入過壓。2.欠壓、臨界、過壓工作狀態(tài)的調整調整欠壓、臨界、103VCC變化時對工作狀態(tài)的影響在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流的振幅基本上不隨VCC變化而變化，故輸出功率基本不變；而在過壓區(qū)，輸出電流的振幅將隨VCC的減小而下降，故輸出功率也隨之下降。VCC變化時對工作狀態(tài)的影響在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流的104在過壓區(qū)中輸出電壓隨VCC改變而變化的特性為集電極調幅的實現(xiàn)提供依據(jù)；因為在集電極調幅電路中是依靠改變VCC來實現(xiàn)調幅過程的。改變VCC時，其工作狀態(tài)和電流、功率的變化如上圖所示。在過壓區(qū)中輸出電壓隨VCC改變而變化的特性為集電極調105(3)Vbm變化，但VCC、VBB、Rp不變或VBB變化，但VCC、Vb、Rp不變這兩種情況所引起放大器工作狀態(tài)的變化是相同的。因為無論是Vbm還是VBB的變化，其結果都是引起eb的變化。由eb=VBB+Vbmcost

ebmax=VBB+Vbm當VBB或Vbm由小到大變化時，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉入過壓。(3)Vbm變化，但VCC、VBB、Rp不變或VBB變化，106Vbm變化時電流、功率的變化Vbm變化時電流、功率的變化107六、諧振功率放大器的計算諧振功率放大器的主要指標是功率和效率。以臨界狀態(tài)為例：1)首先要求得集電極電流脈沖的兩個主要參量icmax和c導通角c集電極電流脈沖幅值Icm六、諧振功率放大器的計算諧振功率放大器的主要指標是功率和效率1082)電流余弦脈沖的各諧波分量系數(shù)0(c)、1(c)、…、n(c)可查表求得，并求得個分量的實際值。3)諧振功率放大器的功率和效率直流功率：P==Ic0VCC交流輸出功率：集電極效率：2)電流余弦脈沖的各諧波分量系數(shù)0(c)、1(c1094)根據(jù)可求得最佳負載電阻：在臨界工作時，接近于1，作為工作估算，可設定=1?！白罴选钡暮x在于采用這一負載值時，調諧功率放大器的效率較高，輸出功率較大?？梢宰C明，放大器所要求的最佳負載是隨導通角c改變而變化的。c小，Rp大。要提高放大器的效率，就要求放大器具有大的最佳負載電阻值。在實際電路中，放大器所要求的最佳電阻需要通過匹配網(wǎng)絡和終端負載(如天線等)相匹配。4)根據(jù)可求得最佳負載電阻：在臨界工作時，接近于1，作為110§6.4晶體管功率放大器的高頻效應一、概述

用折線法分析高頻功率放大器時要引入相當?shù)恼`差，低頻時誤差還是允許的。但隨著工作頻率的提高，由于晶體管的高頻特性及大信號的注入效應而引入的誤差將更大，嚴重時，使放大器無法工作。

一方面應該考慮晶體管基區(qū)少數(shù)載流子的渡越時間、晶體管的體電阻(特別是rbb的影響)。飽和壓降及引線電感等因素的影響；另一方面，功率放大管基本工作在大信號，即大注入條件下，必須考慮大注入所引起的基極電流和飽和壓降增加的影響。上述的這些影響都會使放大器的功率增益、最大輸出功率及效率的急驟下降。§6.4晶體管功率放大器的高頻效應一、概述111二、基區(qū)渡越時間的影響

在高頻小信號工作時，渡越角是以擴散電容的形式來表示基區(qū)渡越時間的影響的，由于信號的幅度小結電容可等效成線性的。而在大信號高頻工作時，必須考慮其非線性特性。

通過實驗，可以用示波器觀察功率放大器放大管各極電流波形隨工作頻率變化而變化的情況。高頻情況下功放管

各電極電流波形二、基區(qū)渡越時間的影響在高頻小信號工作時，渡112在工作頻率很高，渡越角在0=10~20時，功放管各電極電流的變化情況：(1)發(fā)射極電流ie

隨著工作頻率提高，存貯在基區(qū)中的載流子由于輸入信號vb迅速向負極性變化而返回發(fā)射極，因而ie出現(xiàn)反向脈沖，管子的導通角加大，工作頻率越高,ie反向脈沖的寬度就越大，幅值也越南高，導通角也越擴展。(2)集電極電流ic

ic的峰值滯后于Ie的峰值，二者差一渡越角0，ic的導通角也由低頻時的c增大到：c+20高頻情況下功放管各電極電流波形在工作頻率很高，渡越角在0=10~20時，113(3)基極電流ib

由于ie出現(xiàn)反向脈沖，根據(jù)ib=ie–ic，所以ib也出現(xiàn)反向電流脈沖，反向電流的出現(xiàn)，使其基波分量Ib1大大增加，Ib1的增加將提高了對激勵功率的要求。上述分析表明，ic的導通角加大，將使功率管的效率大大降低；Ib1的加大將使激勵功率增加，這會使放大器的功率增益降低，這種現(xiàn)象將隨工作頻率升高而加劇。高頻情況下功放管

各電極電流波形(3)基極電流ib由于ie出現(xiàn)反上述分析表明，114三、晶體管基極體電阻rbb的影響當頻率增高時，已經(jīng)證明基極電流的基波振值Ib1是迅速增加的，這表明b–e間呈現(xiàn)的交流阻抗顯著減小，因此rbb的影響便相對增加，要求的激勵功率將更大，這會使功率增益進一步減小。四、飽和壓降Vces大信號注入時，功率管的飽和壓降將增大，在高頻工作時，集電極體電阻也要提高，致使飽和壓降進一步增加。例如:當f=30MHz時，實測某管的Vces=1.5V，當f=200MHz時，Vces則可大到3.5V。

Vces的增加，會使功率放大器的輸出功率、效率、功率增益均減少。三、晶體管基極體電阻rbb的影響當頻率增高時，已經(jīng)115五、引線電感的影響

在更高頻率工作時，要考慮管子各電極引線電感的影響，其中以發(fā)射極的引線電感影響最嚴重，因為它能使輸出輸入電路之間產(chǎn)生寄生耦合。

一般長度為10mm的引線，其電感約為10–3H，在工作頻率為300MHz時，感抗值約為1.9，若通過1A高頻電流，則會在此感抗上產(chǎn)生約1.9V的負反饋電壓。這種負反饋當然會使輸出功率及功率增益下降，并使激勵增加。五、引線電感的影響在更高頻率工作時，要考慮管116§6.5高頻功率放大器的電路組成一、直流饋電電路二、輸出回路和級間耦合回路集電極饋電電路基極饋電電路級間耦合網(wǎng)絡輸出匹配網(wǎng)絡§6.5高頻功率放大器的電路組成一、直流饋電電路二、輸出1171.集電極饋電電路根據(jù)直流電源連接方式的不同，集電極饋電電路又分為串聯(lián)饋電和并聯(lián)饋電兩種。一、直流饋電電路1.集電極饋電電路根據(jù)直流電源連接方式的不118(1)串饋電路指直流電源VCC、負載回路(匹配網(wǎng)絡)、功率管三者首尾相接的一種直流饋電電路。C1、LC為低通濾波電路，A點為高頻地電位，既阻止電源VCC中的高頻成分影響放大器的工作，又避免高頻信號在LC負載回路以外不必要的損耗。C1、LC的選取原則為

1/LC＜回路阻抗1/10

LC＞1/c10(2)并饋電