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1、 (1)串馈：串馈：直流电源直流电源VCC、滤波匹配网络和功率滤波匹配网络和功率管管在电路形式上为在电路形式上为串接串接的一种馈电方式。的一种馈电方式。LC高频扼流圈高频扼流圈，与，与CC 构成构成电源滤波电路。电源滤波电路。在信号频率上在信号频率上LC的感抗很大，接近的感抗很大，接近开路；开路；CC的容抗很小，接近短路，目的的容抗很小，接近短路，目的是避免信号电流通过直流电源而产生级是避免信号电流通过直流电源而产生级间反馈，造成工作不稳定。间反馈，造成工作不稳定。(2)并馈：并馈：直流电源直流电源VCC、滤波匹配网络滤波匹配网络和和功率功率管管在电路形式上为在电路形式上为并接并接的一种馈电方
2、式。的一种馈电方式。LC高频扼流圈，高频扼流圈，CC1隔直电容，隔直电容，CC2电源滤波电容电源滤波电容 要求在信号频率上，要求在信号频率上，LC的感抗很的感抗很大，接近开路，大，接近开路，CC1、CC2的容抗很小，的容抗很小，接近短路。接近短路。此时，虽然电源与滤波匹配网络在形式上是并联此时，虽然电源与滤波匹配网络在形式上是并联的，但滤波匹配网络两端电压的，但滤波匹配网络两端电压vc(t)直接反映在直接反映在LC 上，上，因而有因而有。与。与串串馈电馈电路路相同。相同。(3)串馈与并馈的比较：串馈与并馈的比较：相同点：相同点：两种馈电方式，两种馈电方式，VCC都能全部加到集电极都能全部加到集
3、电极上；上；不同点：不同点：滤波匹配网络的接入方式。滤波匹配网络的接入方式。串馈：串馈：滤波匹配网络处于直流高电位上，网络滤波匹配网络处于直流高电位上，网络元件不能直接接地。元件不能直接接地。并馈：并馈：由于由于CC1 隔断直流，匹配网络处于直流隔断直流，匹配网络处于直流地电位上，网络元件可直接接地，安装比串馈方便。地电位上，网络元件可直接接地，安装比串馈方便。但但LC和和CC1与与匹配网络匹配网络相并联，它们的分布参数影响相并联，它们的分布参数影响网络调谐。网络调谐。2.基极偏置电路基极偏置电路 (1)作用：作用：为放大电路提供合适的偏置电压，使为放大电路提供合适的偏置电压，使功率管工作在丙
4、类。功率管工作在丙类。(2)常用类型：常用类型：三种常用的基极偏置电路三种常用的基极偏置电路。图图(a)，基极偏置电压基极偏置电压由由 VCC 通过通过RB1 和和RB2分压分压提供，为保证丙类工作，其值应小于功率管的导通电压。提供，为保证丙类工作，其值应小于功率管的导通电压。图图(b)、（c），），自给偏置电路。自给偏置电路。图图(b)偏置电路：偏置电路：LB、RB、CB1。RB 产生压产生压降，提供自偏电压；降，提供自偏电压；LB 避免避免RB、CB1 对输入滤波对输入滤波匹配网络的旁路影响匹配网络的旁路影响图图(c)偏置电路：偏置电路：LB 产生压降，提供自偏电压；产生压降，提供自偏电压
5、；3.自给偏置电路自给偏置电路(1)自给偏压自给偏压IB0 的产生的产生 以以图图(b)为为例例，ib 为脉冲电为脉冲电流，可分解为流，可分解为IB0、Ib1m、Ib2m由基由基尔尔霍夫定律得霍夫定律得 电流电流 i2通路有高频扼流圈通路有高频扼流圈LB，只有直流电流可以通只有直流电流可以通过，而过，而ib中的直流分量为中的直流分量为IB0，故故i2为为IB0。ibi2i1 (2)称为自给偏置的原因：称为自给偏置的原因：当未加输入信号时，偏当未加输入信号时，偏置为零；当输入信号由小增大时，由于置为零；当输入信号由小增大时，由于 IB0相应增大，相应增大，加到加到B-E间的偏置电压间的偏置电压V
6、BE=IB0RB均将向负值方向增均将向负值方向增大。这种偏置电压随输入信号电压振幅而变化的效应称大。这种偏置电压随输入信号电压振幅而变化的效应称为为自给偏置效应自给偏置效应。(3)自给偏置电路的作用：自给偏置电路的作用：用于放大等幅载波信号的功率放大器，可以在输用于放大等幅载波信号的功率放大器，可以在输入信号振幅变化时起到自动稳定输出电压振幅的作用。入信号振幅变化时起到自动稳定输出电压振幅的作用。用于正弦振荡器，可以提高振荡幅度的稳定性。用于正弦振荡器，可以提高振荡幅度的稳定性。若用于线性功率放大器，会使放大器偏离乙类若用于线性功率放大器，会使放大器偏离乙类工作，造成输出信号失真，应当避免。工
7、作，造成输出信号失真，应当避免。1.串联谐振回路串联谐振回路(1)电路：电路：r 固有损耗电阻固有损耗电阻(2)分析分析式中，式中，。称称为为谐谐振振频频率率。此。此时时，回路，回路电电流达到最大，并且与流达到最大，并且与电压电压同相同相。引入参数引入参数 有有载载品品质质因数因数Qe越大，频率选择性越强，滤波效果越好。越大，频率选择性越强，滤波效果越好。固有品固有品质质因数因数 由于由于R0、RC使使Qe 小于小于Q0，增加了通频带宽，要增加了通频带宽，要改善必须增大改善必须增大Re，除选用除选用 Q0大的电压外，还要电压大的电压外，还要电压源源RS小，并限制小，并限制 RL。2.并联谐振回
8、路并联谐振回路(1)电路电路(2)分析分析令回路令回路总电导为总电导为 0，求得，求得谐谐振角振角频频率率 ，此此时时，输输出出电压电压 V 最大，并与最大，并与 I 同相。同相。令令 有有载载品品质质因数因数 固有品固有品质质因数因数要增大要增大的的电电流源，流源，的的负载负载。2.3.2滤波匹配网络滤波匹配网络 1.位置：位置：对交流通路而言，滤波匹配网络对交流通路而言，滤波匹配网络(Filter-Matched Network)介于功率管介于功率管T和外接负载和外接负载RL之间。之间。2.对滤波匹配网络的要求（对滤波匹配网络的要求（3条）条）(1)变换变换将外接负载将外接负载RL变换为放
9、大管所要求的变换为放大管所要求的负载负载Re，以保证放大器高效率地输出所需功率。以保证放大器高效率地输出所需功率。(2)滤波滤波充分滤除不充分滤除不需要的高次谐波分量，以保证需要的高次谐波分量，以保证在外接负载上输出所需基波功在外接负载上输出所需基波功率率(在倍频器中为所需的倍频在倍频器中为所需的倍频功率功率)。工程上用工程上用谐波抑制度谐波抑制度Hn表示滤波性能的好坏。表示滤波性能的好坏。设设IL1m和和ILnm分别为通过外接负载分别为通过外接负载电流电流中中基波基波和和n 次谐波次谐波分量的振幅，相应的基波和分量的振幅，相应的基波和n 次谐波次谐波功率功率分分别为别为PL和和PLn，则对则
10、对n 次谐波的次谐波的谐波抑制度谐波抑制度定义为定义为 Hn 越小，网络对越小，网络对n 次谐次谐波的抑制能力越强。通常波的抑制能力越强。通常n 选选2，即，即对二次谐波的抑制度对二次谐波的抑制度。(3)高效高效将功率管将功率管给给出的信号功率出的信号功率 Po 高效地高效地传传送到外接送到外接负载负载上，即要求网上，即要求网络络的的传输传输效率效率接近接近 1。3.讨论讨论(1)谐波抑制度谐波抑制度Hn和和传输效率传输效率K间的矛盾间的矛盾 在实际滤波匹配网络中，提高谐波在实际滤波匹配网络中，提高谐波抑制度抑制度Hn，就会牺牲传输效率就会牺牲传输效率K，反反之亦然。之亦然。(2)说明说明通过
11、通过LC 并联谐振回路来简要说明。并联谐振回路来简要说明。图图中中 L 和和 C 为滤为滤波网波网络络(在在谐谐振功放中，振功放中，简简称称 L 型型网网络络)，rL 为为 L 中的中的固有固有损损耗耗电电阻阻，RL 为为外接外接负载电负载电阻阻。令令 为为回路回路固有品固有品质质因数因数，在高，在高 Q 条条件下，它的件下，它的有有载载品品质质因数因数 Qe 近似近似为为 显然，当显然，当Q0一定时，一定时，Qe越小，即越小，即RL 越大于越大于rL，相应的相应的K就越大。但就越大。但Qe越小，回路谐振曲线越平越小，回路谐振曲线越平坦，对谐波的抑制能力就越差。坦，对谐波的抑制能力就越差。谐振
12、功放谐振功放匹配滤波网络匹配滤波网络的基本的基本形式两种（形式两种（F2-3-4F2-3-4，F2-1-4F2-1-4）。）。其作用：阻抗匹配、选频滤波。其作用：阻抗匹配、选频滤波。满足上述要求的匹配滤波网络满足上述要求的匹配滤波网络形式有多种。形式有多种。不论形式有何不同，均可由下不论形式有何不同，均可由下述串述串-并联阻抗变换公式将其等效并联阻抗变换公式将其等效为上述两种基本网络的组合。为上述两种基本网络的组合。常用滤波匹配网络的结构、组常用滤波匹配网络的结构、组成元件的表达式参阅教材表成元件的表达式参阅教材表2-3-12-3-1。4.串、并联阻抗转换公式串、并联阻抗转换公式 若将一个由电
13、抗和电阻相串接的电路与相并接的若将一个由电抗和电阻相串接的电路与相并接的电路等效转换，根据电路等效转换，根据等效原理等效原理，令两者的，令两者的端导纳相等端导纳相等，即即(1)串转并公式串转并公式由此得由此得 (2)并并转转串公式串公式 (3)说明说明 式中式中，Xp和和Xs为实数为实数 电电容：容：X 电电感：感：XL L 上述各式表明上述各式表明，Qe取定后，取定后，Rp和和Rs，Xp和和Xs 之间可以相互转换。转换前后的电抗性质不变之间可以相互转换。转换前后的电抗性质不变(Xs 和和Xp有相同的正负号有相同的正负号)。5.滤波匹配网络的设计滤波匹配网络的设计在谐振功率放大器中，为了提高传
14、输效率，回路在谐振功率放大器中，为了提高传输效率，回路的有载品质因数都较小，一般在的有载品质因数都较小，一般在10 以下。考虑到谐波以下。考虑到谐波抑制度，常用的滤波匹配网络除了上述最简单的抑制度，常用的滤波匹配网络除了上述最简单的L型型外，更多的是由三个电抗元件组成的外，更多的是由三个电抗元件组成的、T型型以及由以及由它们组成的多级混合网络。下面就介绍它们组成的多级混合网络。下面就介绍滤波匹配网络滤波匹配网络的阻抗变换特性的阻抗变换特性。假设滤波匹配网络的固有损假设滤波匹配网络的固有损耗电阻为零，即耗电阻为零，即回路传输效率回路传输效率趋趋近于近于1，外接负载电阻外接负载电阻为为RL，要要求
15、与求与Re 和和C0 的串接或并接阻抗的串接或并接阻抗相匹配，相匹配，C0 为为功率管的功率管的分布电容分布电容。利用串并联阻抗转换公式，就可以导出各。利用串并联阻抗转换公式，就可以导出各种滤波匹配网络的元件表达式。种滤波匹配网络的元件表达式。例例1:图图(a)为为T 型滤波匹配网络型滤波匹配网络，要求与，要求与Re 和和C0 串接阻抗匹配，串接阻抗匹配，求各元件表达式求各元件表达式。(注意注意 XC2 含含负负号号)解：解：将将 T 型网型网络络分割成两个串接的分割成两个串接的 L 型网型网络络，图图中中 。再再对这对这两个两个 L 型网型网络络进行分析。进行分析。在后一个在后一个L 型网络
16、型网络中，将中，将XC2 和和RL的串接阻抗转的串接阻抗转换为换为Xp2 和和Rp2 的并接阻抗的并接阻抗，分别取值为分别取值为 其中，其中，令令，回路并，回路并联谐联谐振，振，则则 L 型网型网络络呈呈现现的的谐谐振振电电阻阻为为且网络元件的表达式为且网络元件的表达式为，再来分析前一个再来分析前一个L型网络型网络，它的负载电阻，它的负载电阻为为。将。将和和的并接阻抗转换为的并接阻抗转换为Xs1和和Rs1的串接阻抗，分的串接阻抗，分别为别为 其中其中。令。令 ，回路，回路串串联谐联谐振，振，则则 L 型网型网络络呈呈现现的的谐谐振振电电阻阻 或或 ，由于由于 Qe2 为为正正实实数，因而数，因
17、而根号内的值应大于零，根号内的值应大于零，故有故有相应网络元件的表达式相应网络元件的表达式为为 若已知若已知 Re、C0 与与 RL，并并选选定定 Qe1，则则 T 型网型网络络的各元件的各元件值值由下列各式确定：由下列各式确定：式中式中，的匹配要的匹配要求。但由于求。但由于Re越接近越接近RL，A 越趋近越趋近Qe1，XC1就越大，就越大，相应相应C1就越小，而过就越小，而过讨论：讨论：该网络仅适用于该网络仅适用于小的小的C1，在实践上是难以实现的，故此处，在实践上是难以实现的，故此处，Re不易接不易接近近RL。例例2：图示图示 型滤波匹配网络型滤波匹配网络，要求与，要求与Re、C0的并接阻
18、抗匹配，求各元件表达式。的并接阻抗匹配，求各元件表达式。解：解：首先取首先取 ，L1 和和 C0 并并联谐联谐振，网振，网络络得到得到简简化，然后将化，然后将 XL2 用虚用虚线线分成两个串分成两个串联电联电感，即感，即。在由。在由 与与 XC2 组组成的成的 L 型网型网络络中，中，它的它的负载为负载为RL，现现将将XC2与与 RL 并并联联阻抗阻抗转换为转换为串串联联阻阻抗抗 Xs2 和和 Rs2。并令并令，网，网络络串串联谐联谐振，振，结果是网络呈现的结果是网络呈现的谐振电阻谐振电阻为：为：且且 在由在由 XC1 和和 组组成的网成的网络络中，它的中，它的负载为负载为 ，现现令令 回路串
19、回路串联谐联谐振，振，因而因而 或或 由于由于恒恒为为正正实实数，故有数，故有 RL 设设，则则，若已知若已知 Re、C0 和和 RL，并并选选定定 ，则则网网络络元件元件值值下列各式确定下列各式确定该该网网络络适用于适用于 RL的匹配要求。的匹配要求。160MHz160MHz、13W13W谐振功率放大器谐振功率放大器 该功率放大器功率增益达该功率放大器功率增益达9dB，向负载提供，向负载提供13W功率。功率。基极采用近似零偏压电路（基极采用近似零偏压电路（IB0在在Lb直流电阻上产生很小直流电阻上产生很小的反偏压），使放大器工作在丙类，集电极采用并馈电路。的反偏压），使放大器工作在丙类，集电
20、极采用并馈电路。LC为高频扼流圈，为高频扼流圈，CC为高频旁路电容。为高频旁路电容。C1、C2、L1构构成输入成输入T型匹配网络，调节型匹配网络，调节C1和和C2可使本级输入阻抗等于可使本级输入阻抗等于前级放大器要求的前级放大器要求的50匹配电阻，以传输最大功率。匹配电阻，以传输最大功率。L2、C3、C4构成输出构成输出L型匹配网络，调节型匹配网络，调节C3、C4可使可使50的负载阻抗变换为功率放大器所要求的匹配电阻的负载阻抗变换为功率放大器所要求的匹配电阻Re。175MHzVMOS175MHzVMOS场效晶体管谐振功放电路场效晶体管谐振功放电路 该电路功率增益该电路功率增益10dB，效率大于
21、，效率大于60%，可向负载提供，可向负载提供10W功率。功率。栅极采用并馈，漏极采用串馈。栅极采用并馈，漏极采用串馈。栅极采用栅极采用C1、C2、C3、L1组成的组成的T形匹配网络。形匹配网络。漏极采用漏极采用L2、L3、C5、C7、C8组成的组成的形匹配网络。形匹配网络。电路优点：电路优点：a)动态范围大，其转移特性线性范围大。动态范围大，其转移特性线性范围大。b）输入阻抗高（可达）输入阻抗高（可达108），要求输入信号功率小，栅偏流小。），要求输入信号功率小，栅偏流小。c)工作频率高（多子导电，不存在少子储存效应）。工作频率高（多子导电，不存在少子储存效应）。d）漏极电流的负温度系数可以防止二次击穿。）漏极电流的负温度系数可以防止二次击穿。谐振功率放大器可以用作倍频器。如实现谐振功率放大器可以用作倍频器。如实现n倍频，只要将输出倍频，只要将输出LC回路回路调谐在调谐在n频率上（频率上（为输入信号频率）。为输入信号频率）。