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第4章高频谐振功率放大器
概述
高频谐振功率放大器的工作原理
高频谐振功率放大器的实际电路
概述
高频谐振功率放大器用于各种无线电发送设备中,对高频载波或高频已调波进行功率放大。
工作状态:
A,B,AB,C;(甲、乙、甲乙、丙)
D,E,S; (开关型)
F,G,H ;(特殊技术型)
目的:能够使电信号能够有效地进行远距离传输
特点:高频、大信号、非线性工作
要求:输出功率大(PE=PO+PC)、转换效率高
窄带高频功率放大器:以谐振回路为负载,所以又称
谐振功率放大器
宽带高频功率放大器:采用非选频性负载,如传输线
变压器或其他宽带匹配电路
分析方法:折线法近似分析
高频谐振功率放大器的工作原理
特点:
1、NPN高频大功率晶体管,高fT;改变UBB可以改变放大器的工作类型;
2、大信号激励:1—2V;
3、发射结在一个周期内只有部分时间导通,iB、iC均为一系列高频脉冲;
4、谐振回路作负载可以滤除高频脉冲电流iC中的谐波分量,同时实现阻抗匹配。
组成:BJT、LC谐振回路、馈电电源
UCC
UBB
iB
iC
uCE
uBE
L
C
RL
ui
VT
基本电路构成
工作原理及性能指标
忽略高频效应----按照低频特性分析;
忽略基区宽变效应----输出特性水平、
平行、等间隔;
忽略管子结电容、载流子基区渡跃时间;
忽略穿透电流----截止区ICEO=0;
分析与计算大大简化,但误差也大;
理论分析与计算只是为电路参数的选择与调整提供依据与指导,实际电路工作时需要调整。
uCE
0
ic
输出特性
uBE
0
ib
UD
输入特性
静特性曲线的折线近似
转移特性
uBE
0
ic
UD
gm
一、特性曲线的折线化:
二、各极电流、电压波形:
uBE
ib
t
Uim
UBB
UD
-

uBE
ib
t
-

t
-

ic
uBE
ic
t
-

图解可见,iB和iC的都是余弦脉冲,定义θ为导通角,三极管只在(-θ,θ)内导通,当θ<90o时,功率放大器工作于丙类状态。
iC
t
-

0
ic1
Ic1m
t
0
uc
Uc1m
t
0
t
uCE1
UCC
0
Uc1m
......
2
cos
cos
2
1
0
+
+
+
=
t
I
t
I
I
i
i
c
c
c
c
c
w
w
余弦脉冲展开为傅立叶级数:
将
当iC流过LC谐振回路时,在回路两端产生电压uC。由于谐振回路的选频特性, uC中只有基波分量幅度最大,其它频率的信号电压幅度较小可以忽略。
设Re——并联回路谐振时的等效负载电阻,包括BJT的输出电导和等效的RL。
从图中可以看出,丙类高频谐振功放由于选频作用,即使iC是不连续的脉冲电流,在谐振回路两端也会得到余弦电压。
还可以利用选频特性得到倍频器。
如果振荡回路的0=n,则在回路两端可得到频率为n的电压:u0=Umcosnt;相当于实现了对输入信号的n倍频
ic余弦脉冲的分解
ic
icmax
-/2

-
/2
t
IM
IMcos
其中0(θ)、1(θ) 、…、n (θ)为谐波分解系数;另定义1=Ic1m/Ic0= 1(θ) / 0(θ)为波形系数,随减小而增大。
/ 
1 /0 = 1
0
1
2
3
0 , 1 , 2 , 3







0
-
10 30 50 70 90 110 130 150 170
三、高频功放中的能量关系与效率:
2)集电极电源提供功率:
1)集电极输出功率:
3)集电极损耗功率:
4)集电极效率:
5)对效率的影响
电压利用系数c=Uc1m/UCC<1, c≤1, 1 随而变化;
乙类功放:= /2 ,1 = /2 ,max=/4=%;
丙类功放: < /2 ,减小,1 提高, c提高;但是很小时, 1提高不多,输出功率却降低很多。故通常选在60o~90o之间。
6)放大器的激励功率:
7)功率放大倍数: