通信綜合電路第三章

1、 第三章 高頻功率放大電路3.1 概述功率放大器分類：甲類，乙類，丙類。三類功率放大器的特征:ic0uuBEonCCC U U BBcc+ub+ u BE+uCE+uOiBic_u+c3-2 丙類諧振功率放大電路設(shè)ic0UuBEon UBBUBEmaxUbm-c+c0icicmax-c+c03.2.1 工作管理其中：功率關(guān)系折線近似分析方法轉(zhuǎn)移特性曲線uBEUon0icic臨界線uBE4uBE3uBE2uBE1uCE輸出特性曲線臨界線方程：跨導(dǎo)：臨界線icuBE4uBE3uBE2uBE1uCE欠壓區(qū)過壓區(qū)集電極余弦電流脈沖的分解(1)(2)icicmax-c+c0將(2)代入(1)得:(3)當(dāng)

2、 時:(4)(3)-(4)得:(5)(6)集電極脈沖決定于其高度和通角用傅立葉級數(shù)分解,集電極脈沖得：令:得:直流分量的分解系數(shù);:基波分量的分解系數(shù);:N次諧波分量的分解系數(shù).當(dāng)時:最大21 電壓利用率波形系數(shù)有最大值0.563功率最大值時,效率很低。為兼顧功率與效率一般 取70o左右。00.10.20.30.40.520o40o120o180o60o 例：若三極管的Uon=0.6V，g=10mA/V，Icm=20mA，又UCC=12V，求當(dāng)分別為180、90和60時的輸出功率和相應(yīng)的基極偏壓UBB，以及為60時的集電極效率。（忽略集電極飽和壓降）解：UCm= UCC -UCEmin12VV

3、BEVon0icg3.2.2 性能分析動態(tài)特性曲線（交流負(fù)載線）：iC隨uCE變化的曲線。消去 得：（1）晶體管的轉(zhuǎn)移特性：（2）（1）代入（2）得：令：uCEic動態(tài)特性曲線的做法:(1)在uCE軸上取uCE =UO，做斜率為gd的直線。Uo.(2)Vcc.Q時:時:. A連接A、Q兩點即得動態(tài)特性曲線 uCEicUcc.Q.A1ic0A2 .負(fù)載 增大,增大,減小。(1)較小時,動態(tài)特性曲線與 相交于A1點。較小。欠壓工作狀態(tài)。(2)增大,動態(tài)特性曲線與 、臨界飽和線相交于A2點。臨界工作狀態(tài)。(3)繼續(xù)增大,動態(tài)特性曲線與 相交于A3點。集電極電流出現(xiàn)凹坑。過壓工作狀態(tài)。A3 .增大 其

4、他條件不變時放大器電流、電壓、功率等隨負(fù)載阻抗變化的特性。電壓、電流特性曲線：欠壓臨界過壓放大器工作在欠壓狀態(tài)時, 可看作恒流源工作在過壓狀態(tài)時, 可看作恒壓源功率、效率特性曲線：欠壓過壓 臨界1. 負(fù)載特性三種工作狀態(tài)的優(yōu)缺點:(1)臨界狀態(tài)：輸出功率最大，效率最高；主要用于發(fā)射機末級；(2)過壓狀態(tài)：負(fù)載阻抗變化時，輸出電壓平穩(wěn)；弱過壓時，效率最高；過壓越嚴(yán)重，輸出功率越??；(3)欠壓狀態(tài)：輸出功率與效率都較低，集電極耗散功率大，輸出電壓不穩(wěn)定；2. 放大特性 其他條件不變，輸入Ubm變化時輸出電壓、功率、效率等的變化規(guī)律。臨界欠壓過壓ic0uuBEon 臨界欠壓過壓3. 調(diào)制特性1) 基

5、極調(diào)制特性 輸出電壓、電流隨基極偏壓UBB變化的規(guī)律。CCC U U BBcc+ub+ u BE+uCE+uOiBic_u+c 與Ubm對輸出電壓和電流的影響類似。臨界欠壓過壓 要實現(xiàn)基極調(diào)幅功率放大器應(yīng)該工作在欠壓工作狀態(tài)。2）集電極調(diào)制特性 :輸出電壓、電流隨集電極偏壓UCC變化的規(guī)律。（ 不變）UCEicUcc.QUcc.QUccUcc臨界過壓欠壓臨界過壓欠壓解:UCEic例: 一高頻功放,輸出功率為30W，選用高頻大功率管3DA77， 工作在臨界狀態(tài) 狀態(tài)。導(dǎo)通角 750。 已知：Ucc=24V, ， ，臨界線斜率gcr=1.67A/V ， 集電極最大允許損耗為50W，集電極最大電流I

6、cmax=5A. 試 計算集電極的電流、電壓以及功率、效率和臨界負(fù)載電阻。(舍去)略大于Icmax=5A小于最大功耗, 功放安全工作 例：某高頻功放工作在臨界狀態(tài)，已知UCC=18V，gcr=0.6A/V，60，R=100,求輸出功率Po、直流功率PD和集電極效率c。UCEic 例：已知一諧振功放工作在欠壓狀態(tài)，如果要將它調(diào)整臨界狀態(tài)，需要改變哪些參數(shù)？不同的調(diào)整方法所得到的輸出功率PO是否相同？為什么？3.2.3 饋電線路與匹配網(wǎng)絡(luò)對于不同的電流分量等效電路不同:(a)直流分量等效電路(b)基波分量等效電路(c)高次諧波分量等效電路Ico.(a)Ic1.(b)Icn.(c)1. 饋電線路UC

7、C集電極饋電線路:+Uccuc +uc +與串饋所得結(jié)果一致。為避免Ucc上雜散電容的影響，Ucc總是接在靠地的一端。串饋UCC并饋UCC基極饋電:串饋并饋VBB的產(chǎn)生:練習(xí)：不改變電路的饋電方式，改正下面電路 的錯誤。作用：1. 阻抗變換; 四端 網(wǎng)絡(luò)2. 濾波;3. 將功率有效地傳送到負(fù)載。種類:1. 簡單耦合回路，倒L型網(wǎng)絡(luò);2. 復(fù)合輸出回路;3. 型和T型匹配網(wǎng)絡(luò)等。耦合回路的設(shè)計:功放的用途不同時，最佳工作狀態(tài)不同，耦合回路也應(yīng)有區(qū)別。輸出級：臨界狀態(tài)；輸入級和中間級：過壓狀態(tài)。2. 匹配網(wǎng)絡(luò) 例:一高頻功放工作于臨界狀態(tài)，已知Ucc，Po和 UCEmin；功放的 工作頻率為f0

8、, 輸出回路如下圖所示，空載品質(zhì)因數(shù)Q0 , 有載 品質(zhì)因數(shù)為QL, 求: L, C1，C2的值。 LL解:(1)(2)(1)/(2) 即可求出C2，進而可求出C1 .3.3 寬帶高頻功率放大電路與功率合成電路特點：采用非調(diào)諧寬帶網(wǎng)絡(luò)作為匹配網(wǎng)絡(luò)；常用傳輸線變壓器作為匹配網(wǎng)絡(luò)；工作狀態(tài)：甲類。3.3.1 傳輸線變壓器的特性及其應(yīng)用1. 寬頻帶特性基于傳輸線原理與變壓器原理。以傳輸線方式和變壓器方式同時進行能量傳輸。具有寬頻帶和阻抗變換兩種特性兩種工作模式：傳輸線模式變壓器模式+V1-+VI1.I1.I2.I2.傳輸線方程: 傳輸線的相移常數(shù)；l: 傳輸線的長度；ZC : 傳輸線的特性阻抗。當(dāng) l 很短， l-0時：當(dāng)傳輸線與終端匹配時：2、1:4（或4:1）阻抗傳輸線變壓器+V0+V1-+VI1.I1.I2.I2.I1.I2.+Zi+V1-ZiI1.I2.+頻率較低時，工作在變壓器模式；顯然：頻率很高時，工作在傳輸線模式；設(shè) l 很短：匹配時：即：3.3.2 功率合成 將多個功率放大電路同時對輸