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1、高频功率放大器本讲稿第一页，共五十七页知识结构：知识结构：6.1 概述概述6.2 高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理6.3 高频功率放大器的折线近似分析法高频功率放大器的折线近似分析法6.5 高频功率放大器的电路组成高频功率放大器的电路组成6.9 功率合成器功率合成器6.10 晶体管倍频器晶体管倍频器本讲稿第二页，共五十七页学习目标：学习目标：1.掌握高频功率放大器的工作原理掌握高频功率放大器的工作原理2.掌握高频功率放大器的折线近似分析法掌握高频功率放大器的折线近似分析法3.熟悉高频功率放大器的电路组成原则熟悉高频功率放大器的电路组成原则4.掌握功率合成器的工作原理掌握功率合成
2、器的工作原理5.了解倍频器的工作原理了解倍频器的工作原理本讲稿第三页，共五十七页本章重点：本章重点：1.谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理2.高频功率放大器的动态特性和负载特性高频功率放大器的动态特性和负载特性3.高频功率放大器的电路组成高频功率放大器的电路组成4.功率合成器的工作原理功率合成器的工作原理本章难点：本章难点：1.高频功率放大器的动态特性和负载特性的分析高频功率放大器的动态特性和负载特性的分析2.功率合成器的工作原理功率合成器的工作原理本讲稿第四页，共五十七页6.1 概述概述6.1.1 功放的分类功放的分类6.1.2 高频功放的分类和特点高频功放的分类和特点6.1.
3、3 高频功放的技术指标和分析方法高频功放的技术指标和分析方法6.1.4 高频功放与其他放大器的比较高频功放与其他放大器的比较本讲稿第五页，共五十七页6.1.1 功放的分类功放的分类按工作状态分：按工作状态分：按工作频率分：按工作频率分：低频功率放大器低频功率放大器高频功率放大器高频功率放大器 甲类放大器适用于小信号低功率放大；乙类和丙类适用于大功率放大；甲乙类放大器当小信号时工作甲类放大器适用于小信号低功率放大；乙类和丙类适用于大功率放大；甲乙类放大器当小信号时工作在甲类，当大信号时工作在乙类。在甲类，当大信号时工作在乙类。本讲稿第六页，共五十七页高频功放分类：高频功放分类：1）窄带型：以谐振
4、回路作为负载，选频范围）窄带型：以谐振回路作为负载，选频范围 很窄。主要用于放大等幅信号，例如很窄。主要用于放大等幅信号，例如载波信号、调频信号；载波信号、调频信号；2）宽带型：采用工作频带很宽的传输线变压器或者其他宽带匹配网络作为负载。主要）宽带型：采用工作频带很宽的传输线变压器或者其他宽带匹配网络作为负载。主要用于实现功率合成。用于实现功率合成。高频功放特点：高频功放特点：1)放大高频大信号；放大高频大信号；2)工作在丙类状态会伴随严重的失真问题工作在丙类状态会伴随严重的失真问题;3)重点解决失真与效率问题；重点解决失真与效率问题；4)采用谐振负载解决失真。采用谐振负载解决失真。6.1.2
5、 高频功放的分类和特点高频功放的分类和特点本讲稿第七页，共五十七页 放大器处于非线性工作状态，高频小信号谐振放大器的一套线性模型在这里已完放大器处于非线性工作状态，高频小信号谐振放大器的一套线性模型在这里已完全不能用，只能用全不能用，只能用图解法图解法或或折线近似分析法折线近似分析法来分析功率放大器。来分析功率放大器。技术指标：技术指标：功率与效率功率与效率分析方法：分析方法：6.1.3 高频功放的技术指标和分析方法高频功放的技术指标和分析方法分析方法分析方法优点优点缺点缺点图解法图解法利用电子器件的特性曲线来对它的工作状利用电子器件的特性曲线来对它的工作状态进行计算态进行计算从客观实际出发，
6、计算结果比从客观实际出发，计算结果比较准确较准确对工作状态的分析不对工作状态的分析不方便，手续较复杂方便，手续较复杂折线近似折线近似分析法分析法将电子器件的特征曲线用折线段来表示，将电子器件的特征曲线用折线段来表示，然后对放大器的工作状态进行分析计算然后对放大器的工作状态进行分析计算物理概念清楚，分析工作状态物理概念清楚，分析工作状态方便方便计算准确度较低计算准确度较低本讲稿第八页，共五十七页6.1.4 高频功放与其他放大器的比较高频功放与其他放大器的比较与低频功放的比较：与低频功放的比较：高高选频网络选频网络丙类丙类窄窄 百分之零点几到百分百分之零点几到百分之几之几高高（一个工作（一个工作中
7、心频率中心频率 ）高频功高频功放放低低无调谐负无调谐负载载甲类、甲乙类、甲类、甲乙类、推挽乙类推挽乙类宽宽 低低（20Hz-30KHz）低频功低频功放放效率效率负载负载工作状态工作状态相对带宽相对带宽 工作频率工作频率 共同点：输出功率大、效率高共同点：输出功率大、效率高不同点：不同点：本讲稿第九页，共五十七页与高频小信号调谐放大器比较：与高频小信号调谐放大器比较：放大对放大对象象谐振网络的作用谐振网络的作用工作状工作状态态分析方法分析方法质量指标质量指标高频功率高频功率放大器放大器高频大高频大信号信号从失真的集电极电流脉冲中选出从失真的集电极电流脉冲中选出基波、滤除谐波，从而得到不失基波、滤
8、除谐波，从而得到不失真的信号输出真的信号输出丙类丙类图解法或者解图解法或者解析近似分析法析近似分析法功率和效率功率和效率高频小信高频小信号放大器号放大器高频小高频小信号信号抑制干扰信号抑制干扰信号甲类甲类线性等效电路线性等效电路增益、通频带、选择增益、通频带、选择性、稳定性和噪声系性、稳定性和噪声系数数共同点：放大的都是高频信号，且负载均为谐振网络共同点：放大的都是高频信号，且负载均为谐振网络不同点：不同点：本讲稿第十页，共五十七页6.2 高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理6.2.1 基本电路结构基本电路结构6.2.2 工作原理分析工作原理分析6.2.3 功率关系功率关系本讲稿第
9、十一页，共五十七页 晶体管的工作情况与频率有极其密切的关系，把其工作频率范围划分为三个区域：晶体管的工作情况与频率有极其密切的关系，把其工作频率范围划分为三个区域：低频区：低频区：中频区：中频区：高频区：高频区：中频区要考虑晶体管各个结电容的作用中频区要考虑晶体管各个结电容的作用高频区需进一步考虑引线电感的作用高频区需进一步考虑引线电感的作用分析和计算相当困难。分析和计算相当困难。低频区可以不考虑其等效电路中的电抗分量等影响，可以用与分析电子管高频功率放大器类似的方法来低频区可以不考虑其等效电路中的电抗分量等影响，可以用与分析电子管高频功率放大器类似的方法来分析。分析。本讲稿第十二页，共五十七
10、页6.2.1 基本电路结构基本电路结构 大功率晶体管，能承受高大功率晶体管，能承受高电压，大电流。电压，大电流。本讲稿第十三页，共五十七页1.功率放大器的作用原理：功率放大器的作用原理：利用输入到基级的信号，来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号功率输出出去。利用输入到基级的信号，来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号功率输出出去。假设：假设：P=直流电源供给的直流功率直流电源供给的直流功率 Po=交流输出信号功率交流输出信号功率 Pc=集电极耗散功率集电极耗散功率 则，由能量守恒定律可得：则，由能量守恒定律可得：P=Po+Pc为了说明放大器的转换能力，
11、采用集电极效率为了说明放大器的转换能力，采用集电极效率c，其定义为：，其定义为：两点结论：两点结论：1）降低）降低Pc则则c提高，提高，P=一定时，一定时，Po增大增大 2）若）若Pc不超过规定值，则不超过规定值，则c提高，将使提高，将使Po大为增加，大为增加，P=也相应提高。也相应提高。6.2.2 工作原理分析工作原理分析本讲稿第十四页，共五十七页VBEic-VBBVBZVbiciCVbmgC+VBE _2.集电极电流集电极电流ic本讲稿第十五页，共五十七页iC+VBE _VBEic-VBB-VBZVbicVbmgCicmax2.集电极电流集电极电流ic本讲稿第十六页，共五十七页iCiC1i
12、C2ICO2.集电极电流集电极电流ic本讲稿第十七页，共五十七页例题：试求高频功率放大器的基本电路中并联谐振回路各次谐波与基频的阻抗值之比。已知回路例题：试求高频功率放大器的基本电路中并联谐振回路各次谐波与基频的阻抗值之比。已知回路Q10，回路谐振于，回路谐振于基频。基频。解：并联谐振回路的谐振阻抗为：解：并联谐振回路的谐振阻抗为：对于谐波对于谐波n的阻抗为：的阻抗为：可知，回路对高次谐波呈电容性阻抗。且各次谐波的阻可知，回路对高次谐波呈电容性阻抗。且各次谐波的阻抗与基频阻抗之比很小，可认为是短路的。抗与基频阻抗之比很小，可认为是短路的。iC+VBE _本讲稿第十八页，共五十七页结论：结论：i
13、C呈脉冲状，且包含很多谐波，失真很大。呈脉冲状，且包含很多谐波，失真很大。集电极电路内采用并联谐振回路，如使其谐振于基频，那么将对基频呈现很大集电极电路内采用并联谐振回路，如使其谐振于基频，那么将对基频呈现很大的纯电阻性阻抗，而对谐波的阻抗则很小，可视为短路。的纯电阻性阻抗，而对谐波的阻抗则很小，可视为短路。并联谐振回路由于并联谐振回路由于iC所产生的电压降所产生的电压降vC也几乎只包含基频。也几乎只包含基频。能得到正弦波形的输出。能得到正弦波形的输出。本讲稿第十九页，共五十七页3.集电极输出电压集电极输出电压iC+VBE _本讲稿第二十页，共五十七页4.集电极电压、电流和基级电压的波形集电极
14、电压、电流和基级电压的波形晶体管集电极电压：晶体管集电极电压：晶体管基级电压：晶体管基级电压：晶体管集电极的电流：晶体管集电极的电流：iC+VBE _本讲稿第二十一页，共五十七页本讲稿第二十二页，共五十七页6.2.3.高频功放的功率关系高频功放的功率关系 00.20.30.40.10.520o40o60o80o 100o 120o 140o 160o180o本讲稿第二十三页，共五十七页当晶体管允当晶体管允许许的耗散功率一定的耗散功率一定时时，(3)Pc1PoPcPoPoccc -=+=本讲稿第二十四页，共五十七页6.3 晶体管谐振功率放大器的晶体管谐振功率放大器的 折线近似分析法折线近似分析法
15、n6.3.1 晶体管特性曲线的理想化及其解析式晶体管特性曲线的理想化及其解析式n6.3.2 集电极余弦电流脉冲的分解集电极余弦电流脉冲的分解n6.3.3 高频功率放大器的动态特性高频功率放大器的动态特性n6.3.4 高频功率放大器的负载特性高频功率放大器的负载特性n6.3.5 各极电压对工作状态的影响各极电压对工作状态的影响本讲稿第二十五页，共五十七页6.3.1 晶体管特性曲线的理想化晶体管特性曲线的理想化 及其解析式及其解析式n1、折线法、折线法 所谓折线法，是将电子器件的特性曲线理想化，用一组折线代所谓折线法，是将电子器件的特性曲线理想化，用一组折线代替晶体管特性曲线后进行分析和计算的方法
16、。替晶体管特性曲线后进行分析和计算的方法。实质：用简单的数学解析式来代表电子器件的特性曲线。实质：用简单的数学解析式来代表电子器件的特性曲线。n2、工程上都采用工程上都采用近似估算近似估算和和实验调整实验调整相结合的方法相结合的方法对高频功率放大器进行分析和计算。对高频功率放大器进行分析和计算。关键在于求出电流的直流分量和基频分量。关键在于求出电流的直流分量和基频分量。本讲稿第二十六页，共五十七页n3、晶体管静态特性曲线折线化、晶体管静态特性曲线折线化 两种曲线：输出特性曲线、转移特性曲线。两种曲线：输出特性曲线、转移特性曲线。输出特性曲线：输出特性曲线：基极电流（电压）恒定，集电极电基极电流
17、（电压）恒定，集电极电流与集电极电压的关系曲线。流与集电极电压的关系曲线。转移特性曲线：转移特性曲线：集电极电压恒定，集电极电流与基极集电极电压恒定，集电极电流与基极电压的关系曲线。电压的关系曲线。本讲稿第二十七页，共五十七页n4、折线分析法的主要步骤：、折线分析法的主要步骤：测出晶体管的输出特性曲线与转移特性曲线，测出晶体管的输出特性曲线与转移特性曲线，并将这两组曲线作理想化折线处理并将这两组曲线作理想化折线处理作出动态特性曲线作出动态特性曲线根据激励电压的大小在已知理想特性曲线上根据激励电压的大小在已知理想特性曲线上作出对应电流脉冲作出对应电流脉冲iC和输出电压和输出电压vC的波形的波形求
18、出求出iC的各次谐波分量，结合给定的负载谐的各次谐波分量，结合给定的负载谐振阻抗的大小，求得放大器的输出电压、输振阻抗的大小，求得放大器的输出电压、输出功率、直流供给功率、效率等指标。出功率、直流供给功率、效率等指标。本讲稿第二十八页，共五十七页5、晶体管特性曲线的理想化及其解析式、晶体管特性曲线的理想化及其解析式本讲稿第二十九页，共五十七页6.3.2 集电极余弦电流脉冲的分解集电极余弦电流脉冲的分解n1、余弦电流脉冲的表达式余弦电流脉冲的表达式n2、余弦电流脉冲的分解系数余弦电流脉冲的分解系数本讲稿第三十页，共五十七页6.3.3 高频功率放大器的动态特性高频功率放大器的动态特性n1、动态特性
19、和静态特性、动态特性和静态特性1）晶体管的）晶体管的静态特性静态特性是在是在集电极电路内没有负载阻抗集电极电路内没有负载阻抗的的条件下获得的。例如条件下获得的。例如vC不变，不变，iCvB的关系曲线就是静的关系曲线就是静态特性曲线转移特性曲线。态特性曲线转移特性曲线。2）动态特性：动态特性：如果集电极电路有负载阻抗，则当改变如果集电极电路有负载阻抗，则当改变vB使使iC变化时，由于负载上有电压降，就必然引起变化时，由于负载上有电压降，就必然引起vC的变的变化。即在考虑了负载的反作用后，所获得的化。即在考虑了负载的反作用后，所获得的vC、vB与与iC的的关系曲线就是动态特性曲线。最常用的是当关系
20、曲线就是动态特性曲线。最常用的是当vC、vB同时变同时变化时，化时，iCvC关系的动态特性曲线。关系的动态特性曲线。本讲稿第三十一页，共五十七页n2、当晶体管静态特性曲线理想化为折线而且放大器工作当晶体管静态特性曲线理想化为折线而且放大器工作于负载回路谐振状态（即负载为纯电阻性）时，动态特性于负载回路谐振状态（即负载为纯电阻性）时，动态特性曲线也是一条直线。曲线也是一条直线。证明：放大器负载谐振时外部电路关系为证明：放大器负载谐振时外部电路关系为整理可得：整理可得：将其代入内部关系式将其代入内部关系式iC+VBE _本讲稿第三十二页，共五十七页其中：其中：表示斜率（放大器相当于一个负电阻表示斜
21、率（放大器相当于一个负电阻/一个交流电能发一个交流电能发生器，输出电能至负载）生器，输出电能至负载）表示截距表示截距本讲稿第三十三页，共五十七页vcicVoABOVCCQVcmvcmingd在静态特征曲线的在静态特征曲线的vc轴上取轴上取B点，使点，使OB=V0，由，由B点作斜点作斜率为率为gd的直线的直线BA，即得动态特征曲线。，即得动态特征曲线。3、动态特性曲线、动态特性曲线动态特性曲线的画法：动态特性曲线的画法：取取Q（t=900，vc=VCC，vb=VBB）、）、A（t=00，vc=VCCVcm，vb=VBB Vbm）两点，连成直线两点，连成直线vBmax=-VBB+Vbm本讲稿第三十
22、四页，共五十七页4.同理，可求出同理，可求出iC-vB平面内的动态特性曲线。平面内的动态特性曲线。在实际工作中，晶体管工作于放大区和截止在实际工作中，晶体管工作于放大区和截止区时，区时，iC几乎不受集电极电压变化的影响，几乎不受集电极电压变化的影响，因而在因而在iC-vB平面上的动态特性曲线几乎和静平面上的动态特性曲线几乎和静态特性曲线重合。因此在态特性曲线重合。因此在iC-vB平面上可以用平面上可以用静态特性来表示动态特性。静态特性来表示动态特性。本讲稿第三十五页，共五十七页vcicVoABOVCCQVcmvcmingdvBmax=-VBB+Vbm5、关于动态特性曲线的几点讨论、关于动态特性
23、曲线的几点讨论1）动态特性曲线是直线还是直线段？）动态特性曲线是直线还是直线段？答：直线段答：直线段2）随着集电极电压的变化，集电极电流如何变？）随着集电极电压的变化，集电极电流如何变？答：随着集电极电压的减小，集电极电流增大。答：随着集电极电压的减小，集电极电流增大。3）A点的横坐标和纵坐标分别对应着什么？点的横坐标和纵坐标分别对应着什么？答：横坐标对应着集电极电压的最小值，纵坐标对应着集电极电流的答：横坐标对应着集电极电压的最小值，纵坐标对应着集电极电流的最大值。最大值。4）Q点和点和A点横坐标的差代表什么？点横坐标的差代表什么？答：交流输出电压的振幅。答：交流输出电压的振幅。5）随着动态
24、特性曲线斜率的变化，集电极电流的最大值和集电极电压的最小值以及交流输出电压的振幅将发生什么样）随着动态特性曲线斜率的变化，集电极电流的最大值和集电极电压的最小值以及交流输出电压的振幅将发生什么样的变化？的变化？答：答：|gd|动态特性曲线远离横轴，动态特性曲线远离横轴，iCmax，vCmin，Vcm。本讲稿第三十六页，共五十七页6、对应于不同负载阻抗值、对应于不同负载阻抗值Rp的动态特性曲线的动态特性曲线动态特性曲线的斜率和动态特性曲线的斜率和Rp 有有关，关，Rp越大，越大，Vcm越大，越大，则则 越小，故放越小，故放大器的工作状态会随着大器的工作状态会随着Rp的的变化而变化。变化而变化。R
25、p和斜率、和斜率、iCmax、Vcm、vcmin以及晶体管工作状态的关以及晶体管工作状态的关系。系。本讲稿第三十七页，共五十七页1定义定义2特性特性 n6.3.4高频功率放大器的负载特性高频功率放大器的负载特性 指指VBB、Vbm和和 VCC一一定定，放放大大器性能随器性能随Rp的变化特性。的变化特性。Rp 的增加的增加势势必将引起必将引起 Vcm 增大增大(Vcm=RpIcm)Rp Vcm vCEmin iCmax ICm1和和 IC0 功功放放欠压欠压 过压过压 iC 波形出现波形出现凹陷凹陷。本讲稿第三十八页，共五十七页Rp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区Icm1IcoVcm据此可以
26、画出据此可以画出 Ic0 和和 Icm1 和和Vcm随随 Rp 变化的特性。变化的特性。本讲稿第三十九页，共五十七页3 Po、P=、PC、C 随随 Rp 变化的曲线变化的曲线 Vcm =RpIcm1，Po=VcmIcm1/2 P =VCCIC0，PC =PPo C=Po/PPoRp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区P=PcRp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区Icm1IcoVcm本讲稿第四十页，共五十七页4讨论讨论(1)欠欠压压区区Rp ，iC 脉脉冲冲高高度度略略有有减减小小，相相应应的的 IC0、Ic1m 也也略略有有减减小小，因因而而 Vcm(=RpIcm1)和和 Po()近似近似线
27、线性增大，而性增大，而 P=(=VCCIC0略有减小，略有减小，C 增大，增大，PC 减小。减小。(2)过压区过压区Rp ，电电流流脉脉冲冲高高度度迅迅速速减减小小，凹凹陷陷加加深深，相相应应的的 IC0、Ic1m 迅迅速速减减小小，结结果果使使 Vcm 略略有有增增加加，Po、P=减小，且减小，且 Po 比比 P=减小的慢，从而减小的慢，从而 C 略有增加，略有增加，PC 略有减小。略有减小。Rp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区Icm1IcoVcmPoRp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区P=Pc本讲稿第四十一页，共五十七页5.结论：结论：1)、欠压时、欠压时Icm1几乎不变，过压时几
28、乎不变，过压时Vcm几乎不变。因而可以把欠压状态的放大器当几乎不变。因而可以把欠压状态的放大器当作一个恒流源，把过压状态的放大器当作一个恒压源。作一个恒流源，把过压状态的放大器当作一个恒压源。2)、三种工作状态的优缺点：、三种工作状态的优缺点：临界状态优点：输出功率最大，效率较高，是最佳工作状态。主要用于发射机末级。临界状态优点：输出功率最大，效率较高，是最佳工作状态。主要用于发射机末级。过压状态优点：过压状态优点：Rp变化时，输出电压比较平稳，弱过压时，效率最高。但输出功率有所下降。常用于需要维持输出电压比较平稳的场合，发射变化时，输出电压比较平稳，弱过压时，效率最高。但输出功率有所下降。常
29、用于需要维持输出电压比较平稳的场合，发射机的中间放大级。机的中间放大级。欠压状态优点：输出功率和效率都很低，而且集电极耗损功率大，一般很少采用。欠压状态优点：输出功率和效率都很低，而且集电极耗损功率大，一般很少采用。Rp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区Icm1IcoVcmPoRp欠压区欠压区过压区过压区临临界界区区P=Pc本讲稿第四十二页，共五十七页6.3.5 各极电压对工作状态的影响各极电压对工作状态的影响1.VCC对工作状态的影响对工作状态的影响 Rp、VBB、Vbm保持不变，当保持不变，当VCC发生变化时，发生变化时，对晶体管工作状态的影响。对晶体管工作状态的影响。因为因为Rp、VB
30、B、Vbm保持不变，所以动态特性曲保持不变，所以动态特性曲线的斜率保持不变，线的斜率保持不变，vBmax保持不变。保持不变。VCC变化时，变化时，Q点的位置产生变化，对晶体管的工点的位置产生变化，对晶体管的工作状态产生影响。作状态产生影响。假如晶体管工作在临界状态，假如晶体管工作在临界状态，VCC变大时，动态特性曲线右移，晶体管由临界状态变为欠压状态，变大时，动态特性曲线右移，晶体管由临界状态变为欠压状态，iCmax基本不变稍有增大；变小时，左移，变为过压状态，基本不变稍有增大；变小时，左移，变为过压状态，iCmax迅速减小。迅速减小。Q1Q2QvCiCvBmax=-vBB+vbmVCCVCC
31、1VCC2本讲稿第四十三页，共五十七页 过过压压状状态态：随随 VCC 减减小小，集集电电极极电电流流脉脉冲冲的的高高度度迅迅速速降降低低，凹凹陷陷加加深深，因因而而 IC0、Icm1、Vcm 将将迅速减小迅速减小。VCC对工作状态的影响对工作状态的影响 欠欠压压状状态态：随随 VCC 减减小小，集集电电极极电电流流脉脉冲冲高高度度略略有有减减小小，因因而而 IC0 和和 Icm1 也也将将略略有有减减小小，Vcm(=RpIcm1)也也略有减小略有减小。故，集电极调幅应工作在过压状态。故，集电极调幅应工作在过压状态。本讲稿第四十四页，共五十七页2.VBB或或Vbm对工作状态的影响对工作状态的影
32、响 Rp、Vbm、VCC保持不变，当保持不变，当VBB 发生变化时，发生变化时，对晶体管工作状态的影响。对晶体管工作状态的影响。因为因为Rp、Vbm、VCC保持不变，所以动态特性保持不变，所以动态特性曲线暂时不会发生变化。曲线暂时不会发生变化。若晶体管工作在临界状态，若晶体管工作在临界状态，-VBB或或vBmax变大，所变大，所对应的对应的iCvC静态特性曲线上移，晶体管由临界状静态特性曲线上移，晶体管由临界状态变为过压状态，态变为过压状态，iCmax稍微变大；稍微变大；当变小时，下移，变为欠压状态，当变小时，下移，变为欠压状态，iCmax迅速迅速下降。下降。QvCiCvBmax=-vBB+v
33、bmVCCvBmax2=-vBB2+vbmvBmax1=-vBB1+vbm本讲稿第四十五页，共五十七页故，基极调幅应工作在欠压状态。故，基极调幅应工作在欠压状态。过过压压状状态态：随随 Vbm 变变大大，IC0 和和 Icm1、Vcm 均均增加缓慢增加缓慢，可认为近似不变。，可认为近似不变。欠欠压压状状态态：随随 Vbm 变变大大，集集电电极极电电流流脉脉冲冲高度变化显著，从而高度变化显著，从而IC0 和和 Icm1、Vcm增加幅度大增加幅度大。-VBB或或Vbm对工作状态的影响对工作状态的影响-VBB或或Vbm-VBB或或Vbm增大增大本讲稿第四十六页，共五十七页6.5 高频功率放大器的电路
34、组成高频功率放大器的电路组成6.5.1 馈电线路馈电线路 1.馈电方式的分类馈电方式的分类 2.馈电线路的组成三原则馈电线路的组成三原则 3.集电极馈电集电极馈电 4.基级馈电基级馈电6.5.2 耦合回路耦合回路 要使高频谐振功率放大器正常工作，在其输入和输出端还需接有：要使高频谐振功率放大器正常工作，在其输入和输出端还需接有：直流馈电线路：为晶体管各级提供合适的偏置；直流馈电线路：为晶体管各级提供合适的偏置；交流匹配网络：将交流功率信号有效地传输。交流匹配网络：将交流功率信号有效地传输。本讲稿第四十七页，共五十七页并联馈电线路：直流电源、匹配网络和晶体管三者形成并联连接的方式。并联馈电线路：
35、直流电源、匹配网络和晶体管三者形成并联连接的方式。串联馈电线路：直流电源、匹配网络和晶体串联馈电线路：直流电源、匹配网络和晶体 管三者形成串联连接的方式。管三者形成串联连接的方式。6.5.1 馈电线路馈电线路1.馈电方式的分类馈电方式的分类根据直流电源连接方式的不同，可分为：根据直流电源连接方式的不同，可分为：本讲稿第四十八页，共五十七页集集电电极极电电流流的的直直流流分分量量IC0是是能能量量的的来来源源，除除了了晶晶体体管管的的内内阻阻外外，应应予予以以短短路路，以以保保证证VCC全全部部加加在在集集电电极极上上，避避免免管管外外电电路路消消耗耗电电源源功率，即功率，即 P=IC0 VCC
36、集集电电极极电电流流的的基基波波分分量量Icm1通通过过负负载载回回路路，以以产产生生所所需需的的高高频频输输出出功功率率，只应在负载回路上产生电压降，其余部分电路都应短路。只应在负载回路上产生电压降，其余部分电路都应短路。集集电电极极电电流流的的的的高高次次谐谐波波分分量量Icmn不不应应消消耗耗功功率率，因因此此对对晶晶体体管管外外的电路应尽可能短路。的电路应尽可能短路。IcoVCCIcm1CLIcmn2.馈电线路的组成三原则馈电线路的组成三原则本讲稿第四十九页，共五十七页LCCCCC1VCCLCuc1VTLCCCVCCLCuc1VTICO直流通路直流通路ICOVCCLCCCCC1VCCL
37、Cuc1VTLCCCVCCLCuc1VTICm1交流通路交流通路Icm1LCCCCC1VCCLCuc1VTLCCCVCCLCuc1VTICmn交流通路交流通路ICmnLCCCCC1VCCLCvcm1VTLCCCVCCLCVcm1VT3.集电极馈电集电极馈电常用的集电极串馈和并馈电路如下图所示：常用的集电极串馈和并馈电路如下图所示：LC：高频扼流圈：通直流阻交流高频扼流圈：通直流阻交流CC：高频旁路电容：通交流隔直流：高频旁路电容：通交流隔直流CC1：隔直电容：通交流隔直流：隔直电容：通交流隔直流 本讲稿第五十页，共五十七页CBLBLBLBCERbReVTVTVTCBCBCB1LBLLCCVTV
38、TVBBVBB4 基极馈电基极馈电IBOVBBIBOIEO +VBB -(3)利用射极电流的直流分量利用射极电流的直流分量EOI在在eR上产生偏压上产生偏压eEOBBRIV-=，而，而且此电路能自动维持放大器的工作稳定。且此电路能自动维持放大器的工作稳定。本讲稿第五十一页，共五十七页功功 率率放大器放大器输入输入匹配匹配网络网络输出输出匹配匹配网络网络RLRSvS(1)使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器传输到负载的功率最大使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器传输到负载的功率最大，即它起着匹配网络的作用。，即它起着匹配网络的作用。(2)抑制工作频率范围以外的
39、不需要频率，即它抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它有良好的滤波作用。有良好的滤波作用。(3)在有几个电子器件同时输出功率的情况下，保证它们都在有几个电子器件同时输出功率的情况下，保证它们都能有效地传送功率到公共负载能有效地传送功率到公共负载，同时又尽可能地使这几个电子器，同时又尽可能地使这几个电子器件件彼此隔离，互不影响彼此隔离，互不影响。输入匹配网络或级间耦合网络输入匹配网络或级间耦合网络:是用以与下级放大器的输入端相连接是用以与下级放大器的输入端相连接输出匹配网络输出匹配网络:是用以输出功率至天线或其他负载是用以输出功率至天线或其他负载 高频功放都要采用一定的耦合回路，以使输出功率能有
40、效地传输到负载（下级输入回路或天线回路），一般说高频功放都要采用一定的耦合回路，以使输出功率能有效地传输到负载（下级输入回路或天线回路），一般说来，放大器与负载之间的耦合可采用下图所示的四端网络来表示。这个四端网络应完成的来，放大器与负载之间的耦合可采用下图所示的四端网络来表示。这个四端网络应完成的任务任务是：是：6.5.2 输出、输入与级间耦合回路输出、输入与级间耦合回路分类：分类：本讲稿第五十二页，共五十七页6.9 功率合成器功率合成器功率合成技术：功率合成技术：利利用用多多个个功功率率放放大大电电路路同同时时对对输输入入信信号号进进行行放放大大,然然后后设设法法将将各各个个功功放放的的输
41、输出出信信号号相相加加,这这样样得得到到的总输出功率可以远远大于单个功放电路的输出功率，这就是功率合成技术。的总输出功率可以远远大于单个功放电路的输出功率，这就是功率合成技术。利用功率合成技术可以获得几百瓦甚至上千瓦的高频输出功率。利用功率合成技术可以获得几百瓦甚至上千瓦的高频输出功率。本讲稿第五十三页，共五十七页功率合成器的原理方框图由图可知：功率合成器的关键部分是功率分配与合成网络。由图可知：功率合成器的关键部分是功率分配与合成网络。本讲稿第五十四页，共五十七页 相互无关条件：合成器各放大电路互相隔离相互无关条件：合成器各放大电路互相隔离,即当其中某一个功率放大器损坏时即当其中某一个功率放
42、大器损坏时,相邻的其它功率放大器的工相邻的其它功率放大器的工作状态不受影响作状态不受影响,仅仅是功率合成器输出总功率减小一些。仅仅是功率合成器输出总功率减小一些。功率合成电路的条件：功率合成电路的条件：功率相加条件：功率相加条件：N个同类型的放大器，它们的输出振幅相等，每个放大器供给匹配负载以额定功率个同类型的放大器，它们的输出振幅相等，每个放大器供给匹配负载以额定功率PSO，则，则N个放大器输至负载总功率为个放大器输至负载总功率为N PSO。要满足上述条件，关键在于选择合适的混合网络传输线变压器。要满足上述条件，关键在于选择合适的混合网络传输线变压器。本讲稿第五十五页，共五十七页6.10 晶
43、体管倍频器晶体管倍频器1概念概念倍频器倍频器(Frequency Multiplier)：将输入信号的频率倍增将输入信号的频率倍增 n 倍的电路。倍的电路。3原理原理 在在丙丙类类谐谐振振放放大大器器中中，将将输输出出谐谐振振回回路路调调谐谐在在输输入入信信号号频频率率的的 n 次次谐谐波波上上，则则输输出出谐谐振振回回路路上上仅仅有有 iC 中中的的 n 次次谐谐波波分分量量产产生生的的高高频频电电压压，而而其其他他分分量量产产生生的的电电压压均均可可忽忽略略，因因而而 RL 上上得得到到了了频频率率为为输输入入信信号号频频率率 n 倍的输出信号功率。倍的输出信号功率。2分类分类丙类倍频器：利用丙类放大器电流脉冲中的谐波来获得倍频；丙类倍频器：利用丙类放大器电流脉冲中的谐波来获得倍频；参量倍频器：利用晶体管的结电容随电压变化的非线性来获得倍频。参量倍频器：利用晶体管的结电容随电压变化的非线性来获得倍频。本讲稿第五十六页，共五十七页谢谢大家！本讲稿第五十七页，共五十七页