高頻電子線路第4章高頻功率放大器

第4章高頻功率放大器4.1概述4.2諧振功率放大器的任務(wù)原理4.3晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法4.4晶體管功率放大器的高頻特性4.5高頻功率放大器的電路組成4.1概述1、運(yùn)用高頻功率放大器的目的放大高頻大信號(hào)使發(fā)射機(jī)末級(jí)獲得足夠大的發(fā)射功率。2、高頻功率信號(hào)放大器運(yùn)用中需求處理的兩個(gè)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(diǎn)都是輸出功率大和高。聯(lián)想對(duì)比：icebtooictVBZ3、諧振功率放大器與小信號(hào)諧振放大器的異同之處一樣之處：它們放大的信號(hào)均為高頻信號(hào)，而且放大器的負(fù)載均為諧振回路。不同之處：為鼓勵(lì)信號(hào)幅度大小不同；放大器任務(wù)點(diǎn)不同；晶體管動(dòng)態(tài)范圍不同。諧振功率放大器波形圖小信號(hào)諧振放大器波形圖icQebtooicticQebtooict小信號(hào)諧振放大器波形圖icebtooictVBZ諧振功率放大器波形圖4、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同共同之處:都要求輸出功率大和效率高。功率放大器本質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，把電源供應(yīng)的直流能量轉(zhuǎn)化為交流能量，能量轉(zhuǎn)換的才干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(hào)(信號(hào)的通帶寬度只需其中心頻率的1%或更小)，其任務(wù)形狀通常選為丙類任務(wù)形狀(c＜90)，為了不失真的放大信號(hào)，它的負(fù)載必需是諧振回路。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(fù)載為無調(diào)諧負(fù)載，任務(wù)在甲類或乙類任務(wù)形狀；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負(fù)載。功率放大器的主要技術(shù)目的是輸出功率與效率。表2-1不同任務(wù)形狀時(shí)放大器的特點(diǎn)

任務(wù)形狀

半導(dǎo)通角

理想效率

負(fù)

載

應(yīng)

用

甲類

qc=180°

50%

電阻

低頻

乙類

qc=90°

78.5%

推挽，回路

低頻，高頻

甲乙類

90°＜qc＜180°

50%＜h＜78.5%

推挽

低頻

丙類

qc＜90°

h＞78.5%

選頻回路

高頻

丁類

開關(guān)形狀

90%~100%

選頻回路

高頻

任務(wù)形狀功率放大器普通分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等任務(wù)方式，為了進(jìn)一步提高任務(wù)效率還提出了丁類與戊類放大器。諧振功率放大器通常任務(wù)于丙類任務(wù)形狀，屬于非線性電路4.2諧振功率放大器的任務(wù)原理1、原理電路諧振功率放大器的根本電路晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰康倪^程中起開關(guān)控制造用。諧振回路LC是晶體管的負(fù)載電路任務(wù)在丙類任務(wù)形狀外部電路關(guān)系式：晶體管的內(nèi)部特性：+–vb–iB–+VBB–+VCC–+ecC–+vcL輸出iEiceb故晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線表達(dá)式：諧振功率放大器轉(zhuǎn)移特性曲線故得：必需強(qiáng)調(diào)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，依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轉(zhuǎn)移特性icVBZo理想化icmaxicwto+qc–qco+qc–qcVbmVbmebvc–VBBwt

VBZ

–VBB

wt

VCC

wt

wt

wt

eb

ib

ic

ec

Vcm

Vcm

vb

高頻功率放大器中各分電壓與電流的關(guān)系〔a〕wt或電壓電流VBZoicmaxecminicqcecVcmVCCicvcebmax2pp–VBZvBVbmvb23p2p25p(b)高頻功率放大器中各部分電壓與電流的關(guān)系LC回路能量轉(zhuǎn)換過程回路的這種濾波作用也可從能量的觀念來解釋?；芈肥怯蒐、C二個(gè)儲(chǔ)能元件組成。當(dāng)晶體管由截止轉(zhuǎn)入導(dǎo)電時(shí)，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(fù)。這時(shí)直流電源VCC給出的能量?jī)?chǔ)存在電容C之中。過了一段時(shí)間，當(dāng)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(bǔ)充，所以振蕩回路能維持振蕩。當(dāng)補(bǔ)充的能量與耗費(fèi)的能量相等時(shí)，電路中就建立起動(dòng)態(tài)平衡，因此維持了等幅的正弦波振蕩。–+C+–+–icL–+iL2、諧振功率放大器的功率關(guān)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(hào)來控制集電極的直流電源所供應(yīng)的直流功率，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍盘?hào)功率輸出去。由前述所知：有一部分功率以熱能的方式耗費(fèi)在集電極上，成為集電極耗散功率。PDC=直流電源供應(yīng)的直流功率；Po=交流輸出信號(hào)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：由上式可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：1)設(shè)法盡量降低集電極耗散功率Pc，那么集電極效率c自然會(huì)提高。這樣，在給定PDC時(shí)，晶體管的交流輸出功率Po就會(huì)增大；2〕由式可知假設(shè)維持晶體管的集電極耗散功率Pc不超越規(guī)定值，那么提高集電極效率c，將使交流輸出功率Po大為添加。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。如何減小集電極耗散功率Pc可見使ic在ec最低的時(shí)候才干經(jīng)過，那么，集電極耗散功率自然會(huì)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(yīng)該是脈沖狀。導(dǎo)通角小于180，處于丙類任務(wù)形狀。諧振功率放大器任務(wù)在丙類任務(wù)形狀時(shí)c＜90，集電極余弦電流脈沖可分解為傅里葉級(jí)數(shù)：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：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(hào)的基頻上，即ic的最大值應(yīng)對(duì)應(yīng)ec的最小值?；鶚O偏置為負(fù)值；半通角c＜90，即丙類任務(wù)形狀；負(fù)載為L(zhǎng)C諧振回路。故諧振功率放大器的任務(wù)特點(diǎn)：4.3諧振功率放大器的折線近似分析法一、折線法對(duì)諧振功率放大器進(jìn)展分析計(jì)算，關(guān)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(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合的方法對(duì)高頻功率放大器進(jìn)展分析和計(jì)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，用一組折線替代晶體管靜態(tài)特性曲線后進(jìn)展分析和計(jì)算的方法。折線分析法的主要步驟：1、測(cè)出晶體管的轉(zhuǎn)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置2、作出動(dòng)態(tài)特性曲線3、是根據(jù)鼓勵(lì)電壓vb的大小在知理想特性曲線上畫出對(duì)應(yīng)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(fù)載諧振阻抗的大小，即可求得放大器的輸出電壓、輸出功率、直流供應(yīng)功率、效率等目的二、晶體管特性曲線的理想化及其特性曲線晶體管實(shí)踐特性和理想折線根據(jù)理想化原理晶體管的靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性可用交橫軸于VBZ的一條直線來表示(VBZ為截止偏壓)。理想化折線〔虛線〕icgceb0VBZic過壓區(qū)臨界限欠壓區(qū)ebec0(a)(b)gcr假設(shè)臨界限的斜率為gcr，那么臨界限方程可寫為ic=gcrec1)欠壓任務(wù)形狀：集電極最大點(diǎn)電流在臨界限的右方，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，經(jīng)常根據(jù)集電極能否進(jìn)入飽和區(qū)，將放大區(qū)的任務(wù)形狀分為三種：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(guān)。那么ic=gc(eb–VBZ)(eb＞VBZ)3)臨界任務(wù)形狀：是欠壓和過壓形狀的分界點(diǎn)，集電極最大點(diǎn)電流正好落在臨界限上。2)過壓任務(wù)形狀：集電極最大點(diǎn)電流進(jìn)入臨界限之左的飽和區(qū)，交流輸出電壓較高且變化不大。三、集電極余弦電流脈沖的分解當(dāng)晶體管特性曲線理想化后，丙類任務(wù)形狀的集電極電流脈沖是尖頂余弦脈沖。這適用于欠壓或臨界形狀。尖頂余弦脈沖晶體管的內(nèi)部特性為：它的外部電路關(guān)系式當(dāng)t=0時(shí)，ic=icmaxic=gc(eb–VBZ)eb=–VBB+Vbmcostec=VCC–Vcmcost因此，icmax=gcVbm(1–cosc)icmaxwto2qc假設(shè)將尖頂脈沖分解為傅里葉級(jí)數(shù)由傅里葉級(jí)數(shù)的求系數(shù)法得其中：尖頂脈沖的分解系數(shù)an2.01.00.50.40.30.20.1020°40°60°80°100°qca1a0180°120°160°a1a0a0a1a2a3140°尖頂脈沖的分解系數(shù)當(dāng)c≈120時(shí)，Icm1/icmax到達(dá)最大值。在Icmax與負(fù)載阻抗Rp為某定值的情況下，輸出功率將達(dá)到最大值。這樣看來，取c=120應(yīng)該是最正確通角了。但此時(shí)放大器處于甲級(jí)任務(wù)形狀效率太低。右圖可見：an2.01.00.50.40.30.20.1020°40°60°80°100°qca1a0180°120°160°a1a0a0a1a2a3140°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(shí)，此時(shí)=1，c可達(dá)100%因此，為了兼顧功率與效率，最正確通角取70左右。an2.01.00.50.40.30.20.1020°40°60°80°100°qca1a0180°120°160°a1a0a0a1a2a3140°1.諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性高頻放大器的任務(wù)形狀是由負(fù)載阻抗Rp、鼓勵(lì)電壓vb、供電電壓VCC、VBB等4個(gè)參量決議的。為了闡明各種任務(wù)形狀的特點(diǎn)和正確調(diào)理放大器，就應(yīng)該了解這幾個(gè)參量的變化會(huì)使放大器的任務(wù)形狀發(fā)生怎樣的變化。假設(shè)VCC、VBB、vb3個(gè)參變量不變，那么放大器的任務(wù)形狀就由負(fù)載電阻Rp決議。此時(shí)，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(fù)載特性。四、諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性當(dāng)放大器任務(wù)于諧振形狀時(shí)，它的外部電路關(guān)系式為eb=–VBB+Vbmcostec=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(biāo)平面上的動(dòng)態(tài)特性曲線(負(fù)載線或任務(wù)路)方程：=gd(ec–V0)icic321Im0180°＜90°半導(dǎo)通角wtBACD321負(fù)載增大eb=ebmaxVCCQecminVcm1.欠壓形狀2.臨界形狀3.過壓形狀RpVcmVcm圖中示出動(dòng)態(tài)特性曲線的斜率為負(fù)值，它的物理意義是：從負(fù)載方面看來，放大器相當(dāng)于一個(gè)負(fù)電阻，亦即它相當(dāng)于交流電能發(fā)生器，可以輸出電能至負(fù)載。用類似的方法，可得出在ic–eb坐標(biāo)平面的動(dòng)態(tài)特性曲線。電壓、電流隨負(fù)載變化波形icic321Im0180°＜90°半導(dǎo)通角wtBACD321負(fù)載增大eb=ebmaxVCCQecminVcm1.欠壓形狀2.臨界形狀3.過壓形狀RpVcmVcm2.功率放大器的負(fù)載特性在其他條件不變(VCC、VBB、vb為一定)，只變化放大器的負(fù)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(fù)載特性。電壓、電流隨負(fù)載變化波形1)vc、ic隨負(fù)載變化的波形vc、ic隨負(fù)載變化的波形如下圖，放大器的輸入電壓是一定的，其最大值為Vbemax，在負(fù)載電阻RP由小至大變化時(shí)，負(fù)載線的斜率由小變大，如圖中123。不同的負(fù)載，放大器的任務(wù)形狀是不同的,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、臨界三種任務(wù)形狀①欠壓形狀B點(diǎn)以右的區(qū)域。在欠壓區(qū)至臨界點(diǎn)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(fù)載電阻RP的增大而增大，其輸出功率、效率的變化也將如此。②臨界形狀負(fù)載線和ebmax正好相交于臨界線的拐點(diǎn)。放大器工作在臨界限形狀時(shí)，輸出功率大，管子損耗小，放大器的效率也就較大。③過壓形狀放大器的負(fù)載較大，在過壓區(qū)，隨著負(fù)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(fù)載變化波形icic321Im0180°＜90°半導(dǎo)通角wtBACD321負(fù)載增大eb=ebmaxVCCQecminVcm1.欠壓形狀2.臨界形狀3.過壓形狀RpVcmVcm根據(jù)上述分析，可以畫出諧振功率放大器的負(fù)載特性曲線負(fù)載特性曲線欠壓形狀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(fù)載阻抗變化而變化，因此較少采用。但晶體管基極調(diào)幅，需采用這種任務(wù)形狀。欠壓過壓0臨界Ic1Ic0VCRp0hcP=PoPc欠壓過壓臨界Rp欠壓過壓0臨界Ic1Ic0VCRp0hcP=PoPc欠壓過壓臨界Rp過壓形狀的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)負(fù)載阻抗變化時(shí)，輸出電壓比較平穩(wěn)且幅值較大，在弱過壓時(shí)，效率可達(dá)最高，但輸出功率有所下降，發(fā)射機(jī)的中間級(jí)、集電極調(diào)幅級(jí)常采用這種狀態(tài)。負(fù)載特性曲線臨界形狀的特點(diǎn)是輸出功率最大，效率也較高，比最大效率差不了許多，可以說是最正確任務(wù)形狀，發(fā)射機(jī)的末級(jí)常設(shè)計(jì)成這種形狀，在計(jì)算諧振功率放大器時(shí)，也常以此狀態(tài)為例。負(fù)載特性曲線掌握負(fù)載特性，對(duì)分析集電極調(diào)幅電路、基極調(diào)幅電路的任務(wù)原理，對(duì)實(shí)踐調(diào)整諧振功率放大器的任務(wù)形狀和目的是很有協(xié)助的。欠壓過壓0臨界Ic1Ic0VCRp0hcP=PoPc欠壓過壓臨界Rp五、放大器任務(wù)形狀及導(dǎo)通角的調(diào)整1.導(dǎo)通角c的調(diào)整由假設(shè)堅(jiān)持Vb不變?cè)龃笃肰BB；或堅(jiān)持VBB不變?cè)龃蠊膭?lì)、電壓振幅Vb；或同時(shí)增大VBB和Vb，這三種情況均可使導(dǎo)通角c增大，假設(shè)相反，那么可使c減小。但是采取上述三種方法中的任一個(gè)方法，當(dāng)c增大時(shí)，ic脈沖電流的振幅Im會(huì)加大，輸出功率Po當(dāng)然也會(huì)加大，而當(dāng)c減小時(shí)，Im和Po均將減小。有時(shí)希望增大c，但要堅(jiān)持Im不變，那么應(yīng)在添加VBB的同時(shí)，適當(dāng)減小鼓勵(lì)Vb。2.欠壓、臨界、過壓任務(wù)形狀的調(diào)整調(diào)整欠壓、臨界、過壓三種任務(wù)形狀，大致有以下幾種方法：改動(dòng)集電極負(fù)載Rp；改動(dòng)供電電壓VCC；改動(dòng)偏壓VBB；改動(dòng)鼓勵(lì)Vb。(1)改動(dòng)Rp，但Vb、VCC、VBB不變當(dāng)負(fù)載電阻Rp由小至大變化時(shí)，放大器的任務(wù)形狀由欠壓經(jīng)臨界轉(zhuǎn)入過壓。在臨界形狀時(shí)輸出功率最大。(2)改動(dòng)VCC，但Rp、Vb、VBB不變當(dāng)集電極供電電壓VCC由小至大變化時(shí)，放大器的任務(wù)形狀由欠壓經(jīng)臨界轉(zhuǎn)入過壓。欠壓過壓臨界ic1ic2ic3ic4ic5icebecVCC5VCC3VCC1VC1VC2VC3VC4VC5欠壓臨界過壓VCC變化時(shí)對(duì)任務(wù)形狀的影響在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流的振幅根本上不隨VCC變化而變化，故輸出功率根本不變；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。在過壓區(qū)中輸出電壓隨VCC改動(dòng)而變化的特性為集電極調(diào)幅的實(shí)現(xiàn)提供根據(jù)；由于在集電極調(diào)幅電路中是依托改動(dòng)VCC來實(shí)現(xiàn)調(diào)幅過程的。改動(dòng)VCC時(shí)，其任務(wù)形狀和電流、功率的變化如上圖所示。00(a)(b)欠壓形狀過壓形狀VCC欠壓形狀過壓形狀VCCIc0Icm1PoP=Pc(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任務(wù)形狀的變化是一樣的。由于無論是Vbm還是VBB的變化，其結(jié)果都是引起eb的變化。由eb=VBB+Vbmcostebmax=VBB+Vbm當(dāng)VBB或Vbm由小到大變化時(shí)，放大器的任務(wù)形狀由欠壓經(jīng)臨界轉(zhuǎn)入過壓。iceb4maxvceVCCeb3maxeb2maxeb1max0VC4VC3VC2VC1tQVbm變化時(shí)電流、功率的變化(a)過壓形狀欠壓形狀VbmIC0OIcm1(b)過壓形狀欠壓形狀VbmPoOP=Pcip六、諧振功率放大器的計(jì)算諧振功率放大器的主要目的是功率和效率。以臨界形狀為例：1)首先要求得集電極電流脈沖的兩個(gè)主要參量icmax和c導(dǎo)通角c集電極電流脈沖幅值Icm2)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(gè)分量的實(shí)踐值。3)諧振功率放大器的功率和效率直流功率：PDC=Ic0VCC交流輸出功率：集電極效率：4)根據(jù)可求得最正確負(fù)載電阻：在臨界任務(wù)時(shí)，接近于1，作為任務(wù)估算，可設(shè)定=1。“最正確〞的含義在于采用這一負(fù)載值時(shí)，調(diào)諧功率放大器的效率較高，輸出功率較大?？梢宰C明，放大器所要求的最正確負(fù)載是隨導(dǎo)通角c改動(dòng)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正確負(fù)載電阻值。在實(shí)踐電路中，放大器所要求的最正確電阻需求經(jīng)過匹配網(wǎng)絡(luò)和終端負(fù)載(如天線等)相匹配。4.4晶體管功率放大器的高頻效應(yīng)一、概述用折線法分析高頻功率放大器時(shí)要引入相當(dāng)?shù)恼`差，低頻時(shí)誤差還是允許的。但隨著任務(wù)頻率的提高，由于晶體管的高頻特性及大信號(hào)的注入效應(yīng)而引入的誤差將更大，嚴(yán)重時(shí)，使放大器無法任務(wù)。一方面應(yīng)該思索晶體管基區(qū)少數(shù)載流子的渡越時(shí)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要素的影響；另一方面，功率放大管根本任務(wù)在大信號(hào)，即大注入條件下，必需思索大注入所引起的基極電流和飽和壓降添加的影響。上述的這些影響都會(huì)使放大器的功率增益、最大輸出功率及效率的急驟下降。二、基區(qū)渡越時(shí)間的影響在高頻小信號(hào)任務(wù)時(shí)，渡越角是以分散電容的方式來表示基區(qū)渡越時(shí)間的影響的，由于信號(hào)的幅度小結(jié)電容可等效成線性的。而在大信號(hào)高頻任務(wù)時(shí)，必需思索其非線性特性。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，可以用示波器察看功率放大器放大管各極電流波形隨任務(wù)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wt0qcwt0(wt0=10°~20°)ibicie2wt0在任務(wù)頻率很高，渡越角在0=10~20時(shí)，功放管各電極電流的變化情況：(1)發(fā)射極電流ie隨著任務(wù)頻率提高，存貯在基區(qū)中的載流子由于輸入信號(hào)vb迅速向負(fù)極性變化而前往發(fā)射極，因此ie出現(xiàn)反向脈沖，管子的導(dǎo)通角加大，任務(wù)頻率越高,ie反向脈沖的寬度就越大，幅值也越南高，導(dǎo)通角也越擴(kuò)展。(2)集電極電流icic的峰值滯后于Ie的峰值，二者差一渡越角0，ic的導(dǎo)通角也由低頻時(shí)的c增大到：c+20高頻情況下功放管各電極電流波形wt0qcwt0(wt0=10°~20°)ibicie2wt0(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大大添加，Ib1的添加將提高了對(duì)鼓勵(lì)功率的要求。上述分析闡明，ic的導(dǎo)通角加大，將使功率管的效率大大降低；Ib1的加大將使鼓勵(lì)功率添加，這會(huì)使放大器的功率增益降低，這種景象將隨任務(wù)頻率升高而加劇。高頻情況下功放管

各電極電流波形wt0qcwt0(wt0=10°~20°)ibicie2wt0三、晶體管基極體電阻rbb的影響當(dāng)頻率增高時(shí)，曾經(jīng)證明基極電流的基波振值Ib1是迅速添加的，這闡明b–e間呈現(xiàn)的交流阻抗顯著減小，因此rbb的影響便相對(duì)添加，要求的鼓勵(lì)功率將更大，這會(huì)使功率增益進(jìn)一步減小。四、飽和壓降Vces大信號(hào)注入時(shí)，功率管的飽和壓降將增大，在高頻任務(wù)時(shí)，集電極體電阻也要提高，致使飽和壓降進(jìn)一步添加。例如:當(dāng)f=30MHz時(shí)，實(shí)測(cè)某管的Vces=1.5V，當(dāng)f=200MHz時(shí)，Vces那么可大到3.5V。Vces的添加，會(huì)使功率放大器的輸出功率、效率、功率增益均減少。五、引線電感的影響在更高頻率任務(wù)時(shí)，要思索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(yán)重，由于它能使輸出輸入電路之間產(chǎn)生寄生耦合。普通長(zhǎng)度為10mm的引線，其電感約為10–3H，在任務(wù)頻率為300MHz時(shí)，感抗值約為1.9，假設(shè)經(jīng)過1A高頻電流，那么會(huì)在此感抗上產(chǎn)生約1.9V的負(fù)反響電壓。這種負(fù)反響當(dāng)然會(huì)使輸出功率及功率增益下降，并使鼓勵(lì)添加。1.集電極饋電電路根據(jù)直流電源銜接方式的不同，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LCC1LC+VCCALCCC1+VCCLC2(a)

串饋(b)

并饋4.5高頻功率放大器的電路組成(1)串饋電路指直流電源VCC、負(fù)載回路(匹配網(wǎng)絡(luò))、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(diǎn)為高頻地電位，既阻止電源VCC中的高頻成分影響放大器的任務(wù)，又防止高頻信號(hào)在LC負(fù)載回路以外不用要的損耗。C1、LC的選取原那么為1/LC＜回路阻抗1/10LC＞1/c10(2)并饋電路指直流電源VCC、負(fù)載回路(匹配網(wǎng)絡(luò))、功率管三者為并聯(lián)銜接的一種饋電電路。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的選取原那么與串饋電路根本一樣。(3)串并饋直流供電路的優(yōu)缺陷在并饋電路中，信號(hào)回路兩端均處于直流地電位，即零電位。對(duì)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(diào)諧電容C上無高壓，平安可靠；缺陷是在并饋電路中，LC處于高頻高電位上，它對(duì)地的分布電容較大，將會(huì)直接影響回路諧振頻率的穩(wěn)定性；串聯(lián)電路的特點(diǎn)正好與并饋電路相反。2.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(dú)由穩(wěn)壓電源供應(yīng)，也可以由集電極電源VCC分壓供應(yīng)。在功放級(jí)輸出功率大于1W時(shí)，基極偏置常采用自給偏置電路。1.級(jí)間耦合網(wǎng)絡(luò)多級(jí)功放中間級(jí)的一個(gè)很大問題是后級(jí)放大器的輸入阻抗是變化的，是隨鼓勵(lì)電壓的大小及管子本身的任務(wù)形狀變化而變化的。這個(gè)變化反映到前級(jí)回路，會(huì)使前級(jí)放大器的任務(wù)形狀發(fā)生變化。此時(shí)，假設(shè)前級(jí)原來任務(wù)在欠壓形狀，那么由于負(fù)載的變化，其輸出電壓將不穩(wěn)定。對(duì)于中間級(jí)而言，最主要的是應(yīng)該保證它的電壓輸出穩(wěn)定，以供應(yīng)下級(jí)功放穩(wěn)定的鼓勵(lì)電壓，而效率那么降為次要問題。二、輸出回路和級(jí)間耦合回路對(duì)于中間級(jí)應(yīng)采取如下措施：1)使中間級(jí)放大器任務(wù)于過壓形狀，使它近似為一個(gè)恒壓源。2)降低級(jí)間耦合回路的效率?；芈沸式档秃?，其本身的損耗加大。這樣下級(jí)輸入阻抗的變化相對(duì)于回路本身的損耗而言就不顯得重要了。中間級(jí)耦合回路的效率普通為k=0.1～0.5，平均在0.3上下。也就是說，間級(jí)的輸出功率應(yīng)為后一級(jí)所需鼓勵(lì)功率的3～10倍。2.輸出匹配網(wǎng)絡(luò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常是指設(shè)備中末級(jí)功放與天線或其他負(fù)載間的網(wǎng)絡(luò)，這種匹配網(wǎng)絡(luò)有L型、型、T型網(wǎng)絡(luò)及由它們組成的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)，也有用雙調(diào)諧耦合回路的。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的主要功能與要求是匹配、濾波和高效率。高頻調(diào)諧功率放大器的阻抗匹配就是在給定的電路條件下，改動(dòng)負(fù)載回路的可調(diào)元件，將負(fù)載阻抗ZL轉(zhuǎn)換成放大管所要求的最正確負(fù)載阻抗Rp，使管子送出的功率P0能盡能夠多的饋至負(fù)載。這就叫做到達(dá)了匹配形狀，或簡(jiǎn)稱匹配。以下圖所示的匹配網(wǎng)絡(luò)具有電路簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，缺乏之處是電路的質(zhì)量因數(shù)Q值很低(通常Q＜10)，因此電路的濾波特性很差，所以在實(shí)踐的發(fā)射機(jī)中，經(jīng)常選用T型或型網(wǎng)絡(luò)作匹配之用。RpRpLLCRL(小)CRL(大)(b)RL＞Rp匹配網(wǎng)絡(luò)(a)

RL＜Rp匹配網(wǎng)絡(luò)以下圖是兩種形網(wǎng)絡(luò)是其中的方式之一(也可以用T型網(wǎng)絡(luò))。圖中R2代表終端(負(fù)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。R1C1C2R2L1(a)以下圖是兩種形網(wǎng)絡(luò)是其中的方式之一(也可以用T型網(wǎng)絡(luò))。圖中R2代表終端(負(fù)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。R1C1R2C2L1(b)