w第3章-2 高頻功率放大器

五、負(fù)載特性負(fù)載特性是指在晶體管及Vcc、Vbb、Ubm一定時(shí)，改變回路諧振電阻Rp，高頻功率放大器的工作狀態(tài)、電流、電壓、功率和效率隨Rp變化的關(guān)系。晶體管、Vcc、Vbb、Ubm一定，則Vcc、IQ=-

gc(Ubz-

Vbb)不變，因此Q點(diǎn)固定不變。由于cosθc=(Ubz-Vbb)/Ubm不變，通角θc為常數(shù)，則gd的絕對(duì)值與Rp成反比。另外，ubemax=Vbb+Ubm不變，則動(dòng)態(tài)特性的A點(diǎn)在ubemax線上隨Rp的增大而變化，A1→A2

→

A3。隨著Rp的增大，高頻功率放大器的工作狀態(tài)由欠壓狀態(tài)變到臨界狀態(tài)，然后進(jìn)入過壓狀態(tài)。討論分析1：Ic0、Ic1m、Ucm隨Rp變化的情況欠壓和臨界狀態(tài)：集電極電流為尖頂脈沖，且IcM、θc不變，則隨著Rp的增大，

Ic0、Ic1m

不變，Ucm=Ic1mRp隨Rp增大而線性增大。過壓狀態(tài)：由于集電極電流不是尖頂脈沖，其分解系數(shù)不同于尖頂脈沖的分解系數(shù)，但總的趨勢(shì)是Rp增大，IcM減小↓，θc不變，Ic0、Ic1m

隨Rp的增大而減少↓，Ucm=Ic1mRp增大較為緩慢。分析2：P=、PO、ηc隨Rp變化欠壓和臨界狀態(tài)：由于

Ic0、

Ic1m不變，隨著Rp增大，P=保持不變，

PO線性增大，ηc線性增大。進(jìn)入過壓：隨Rp增大↑，由于

Ic0、

Ic1m而減少↓，則隨Rp增大，P=減小↓，PO減小↓。而集電極效率在弱過壓區(qū)，由于PO下降較P=下降緩慢，ηc略增。進(jìn)入強(qiáng)過壓區(qū)，Ic1m下降較大，ηc就會(huì)下降。1、在欠壓狀態(tài)的大部分范圍內(nèi)，Po、

ηc都較低，且當(dāng)諧振電阻Rp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)定），因此，除了特殊場(chǎng)合外，很少采用這種工作狀態(tài)。注：Rp

=

0（負(fù)載短路），Pc達(dá)最大值。

2、在臨界狀態(tài)，Po最大，ηc也高，常用于發(fā)射機(jī)的功率輸出級(jí)，以便獲得最大輸出功率。

3、在過壓狀態(tài)，當(dāng)Rp變化時(shí)，輸出信號(hào)電壓振幅Ucm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)的中間放大級(jí)。在弱過壓區(qū)，集電極效率最高，輸出功率Po下降不多。結(jié)論六、各級(jí)電壓對(duì)工作狀態(tài)的影響

（一）Vcc對(duì)工作狀態(tài)的影響當(dāng)gc、Ubz、Vbb、Ubm、Rp不變時(shí),在欠壓區(qū)：VccVcc（一）Vcc對(duì)工作狀態(tài)的影響1、當(dāng)Vcc由Vcc’’

變大到Vcc’

時(shí)，IQ、

ubemax不變，ic依然是尖脈沖，Ic1m不變，gd不變，動(dòng)態(tài)特性向右平移，由臨界進(jìn)入欠壓。2、當(dāng)Vcc由Vcc’’

變小到Vcc’’’

時(shí)，IQ、

ubemax不變，ic變?yōu)榘柬斆}沖，進(jìn)入過壓區(qū)，Ic1m下降，|gd|略為增加，原動(dòng)態(tài)特性向左移，由臨界進(jìn)入過壓。VccVccVcc對(duì)電流和功率的影響可用于集電極調(diào)幅（二）Ubm（變）對(duì)工作狀態(tài)的影響1、當(dāng)Ubm由U’bm增大到U’’bm時(shí)，Q不變，ubemax增大(A上移)，cosθc減少，θc增大，α1增大，|gd|減小(AB繞Q左旋)，由欠壓進(jìn)入臨界。2、當(dāng)Ubm由U’’bm增大到U’’’bm時(shí)，Q不變，ubemax增大(A上移)，Ucm基本不變，|gd|變大(AB繞Q右旋)，由臨界進(jìn)入過壓。當(dāng)gc、Ubz、Vbb、Vcc、Rp不變UbmUbm（二）Ubm變化對(duì)工作狀態(tài)的影響1、當(dāng)Ubm由U’bm↑增大到U’’bm時(shí)，Q不變，ubemax增大（A上移），cosθc減少，(1-cosθc)↑，θc增大，α1增大↑，|gd|減小（AB繞Q左旋），由欠壓（A1)進(jìn)入臨界(A2)。2、當(dāng)Ubm由U’’bm增大到U’’’bm時(shí)，Q不變，ubemax增大（A上移），Ucm基本不變，|gd|變大（AB繞Q右旋），由臨界(A2)進(jìn)入過壓(A3)。當(dāng)gc、Ubz、Vbb、Vcc

、Rp不變UbmUbmg1Ubm對(duì)電流和功率的影響（三）Vbb對(duì)工作狀態(tài)的影響1、當(dāng)Vbb由V’bb增大到V’’bb時(shí)，Vcc不變，IQ增大（絕對(duì)值減少，Q上移），ubemax增大（A上移），Ucm增大↑，|gd|減小↓（AB左旋），由欠壓(A1)進(jìn)入臨界(A2)。2、當(dāng)Vbb由V’’bb增大到V’’’bb時(shí)，Vcc不變，IQ增大（絕對(duì)值減少，Q上移），ubemax增大（A上移），Ucm略增大↑，|gd|略減?。ˋB基本向上平移），由臨界(A2)進(jìn)入過壓(A3)。gc、Ubz、Vbm、Vcc

、Rp不變VbbVbb（三）Vbb對(duì)工作狀態(tài)的影響VbbVbbI0Vbb0Vbb

P可用于基極調(diào)幅第四節(jié)諧振功率放大電路組成:輸入回路、晶體管、輸出回路。輸入、輸出回路的作用是:⑴提供放大器所需的正常偏置；⑵實(shí)現(xiàn)濾波（調(diào)諧于基波頻率）；⑶保證阻抗匹配。認(rèn)為諧振功放電路由直流饋電電路和匹配網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。一、直流饋電電路

L’是高頻扼流圈，對(duì)直流短路，對(duì)交流開路C’是電源濾波電容(去藕電容),對(duì)直流開路，對(duì)交流短路（一）集電極直流饋電電路（a）串聯(lián)直流饋電（b）并聯(lián)直流饋電L’是高頻扼流圈，對(duì)直流短路，對(duì)交流開路C’是電源濾波電容(去藕電容)，對(duì)直流開路，對(duì)交流短路C’’是隔直電容(耦合電容)，對(duì)直流開路，對(duì)交流短路（二）基極直流饋電電路串聯(lián)饋電并聯(lián)饋電基極自給反向偏置電路二、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，常將諧振功率放大器所采用的匹配網(wǎng)絡(luò)分為輸入、輸出和級(jí)間耦合三種電路。輸入匹配網(wǎng)絡(luò)用于信號(hào)源與諧振功率放大器之間；輸出匹配網(wǎng)絡(luò)用于輸出級(jí)與天線負(fù)載之間；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)與輸出級(jí)之間。匹配網(wǎng)絡(luò)在電路中的作用:①實(shí)現(xiàn)濾波②阻抗匹配。（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)載可獲得最大輸出功率，這就是我們常說的阻抗匹配之一。這就是進(jìn)行輸入阻抗匹配的依據(jù)。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Ω，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。其中電感L1的品質(zhì)因數(shù)在大功率電路中取QL=2~10，R2是T的輸入電阻。僅幾Ω（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。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)選取級(jí)間功率放大器工作在過壓狀態(tài)。R1是保證T1工作在過壓狀態(tài)所需的最佳電阻，Co=2Cob（T1的輸出電容），R2是T2的輸入電阻。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)模型匹配網(wǎng)絡(luò)1、使負(fù)載阻抗與放大器所需要最佳阻抗匹配，即將負(fù)載阻抗轉(zhuǎn)換為放大器所需要最佳阻抗（臨界狀態(tài)）。2、抑制工作頻率范圍以外的不需要的頻率，即濾波作用。希望在負(fù)載天線上輸出最大功率（三）輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（三）輸出匹配網(wǎng)絡(luò)為了輸出得到最高輸出功率，功率放大器應(yīng)工作于臨界狀態(tài)。R1是保證T工作在臨界狀態(tài)所需的最佳電阻，Co=2Cob，R2是負(fù)載電阻。天線負(fù)載50Ω第五節(jié)丙類倍