哈工大高频课件第3章高频调谐功率放大器.ppt

第3章 高频调谐功率放大器;;基本要求 1. 了解高频功率放大器的功能和性能指标； 2. 掌握C类谐振功率放大器的工作原理、分析方法、电路构成和使用方法； （※※） 3. 了解传输线变压器的工作原理和应用特点。掌握传输线变压器实现宽带阻抗变换的方法。了解传输线变压器实现功率合成、功率分配的方法； 4. 了解D类、E类功率放大电路的特点。（***）;3.0 功率放大电路 ;b） 具有较高的效率 从前面的分析可知，所有的放大电路实质上都是能量变换器。负载上所得到的信号功率实际上是由直流电源通过放大器件转换而来的。当供给功率放大电路的直流电源功率一定时，为了向负载提供尽可能大的功率，就必须减小损耗，因此提高功率放大电路的能量转换效率是一个重要问题。  功率放大电路的转换效率是最大输出功率与电源所提供的功率之比，用η表示，即  式中, PV为直流电源所提供的功率。 ;3） 尽量减小非线性失真 在功率放大电路中，为了使输出功率尽可能大，三极管一般都工作在极限状态，瞬时工作点将运动到接近于管子的饱和区和截止区， 输出信号不可避免地会有非线性失真，而且输出功率越大，非线性失真越严重。因此必须注意功放管的正确选择， 要保证管子的最大耗散功率PCM、最大集电极电流ICM、最大管压降U(BR)CEO不超过限定范围，使管子工作在安全工作区。 由于功率放大电路中的三极管通常都工作在大信号状态， 因此在进行分析时，一般不采用小信号等效电路法，而是采用图解法进行功放电路的静态和动态分析。 ;2. 功率放大电路提高效率的主要途径 功率放大电路的形式很多，按放大电路不同的工作状态， 可分为甲类放大、 乙类放大、甲乙类放大。  在前面所讨论的电压放大电路中，输入信号在整个周期内都有电流流过放大器件，这种工作方式称为甲类放大， 其工作状态如图3-1（a）所示，由图可见iC≥0。 在甲类放大电路中，直流电源所提供的功率在没有信号输入时，全部消耗在管子和电阻上；当有信号输入时，一部分转化为有用的输出功率，另一部分消耗在器件上。可以证明, 即使在理想情况下???甲类放大电路的效率最高也只能达到50%。 ; 怎样才能使电源所提供的功率尽可能多地转化为有用的信号输出功率呢？ 要想提高放大电路的效率，只有减小损耗。从甲类放大电路可知，静态电流是造成管耗的主要因素。 如果把静态工作点向下移动，使信号等于零时，电源的输出功率也等于零（或很小），信号增大时电源供给的功率也随之增大，这样电源所提供的功率和管耗都会随着输出功率的大小而变化。 利用图3-1（b）和（c）所示工作情况，可以实现上述设想。 图3-1（b）中，有半个周期以上iC0，称为甲乙类放大； 图3-1（c）中，一个周期内只有半个周期iC0，称为乙类放大。 ; 甲乙类和乙类放大虽然减小了静态功耗，提高了效率， 但是由于工作点偏下，会出现严重的波形失真， 因此：既要保持静态时管耗小，又要使波形不产生严重失真， 就必须改进电路结构。 ;3.1 概述;;EC;3. 调谐功率放大器的主要技术指标 输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）等。 ;3.2 丙（C）类高频功率放大器的工作原理 ;;2 工作原理分析;ic;iC频谱 ;3.3 丙（C）类高频功率放大器的折线分析法 ;;输出特性曲线;理想化的输出特性可分为饱和区、放大区和截至区。 ①饱和区：近似认为 只受 的控制，而与 无关。理想的饱和临界线为一条通过原点的斜线。斜率：;uBE;vBE;ic;直流分量分解系数 ;;3. 高频功放的功率与效率 ; 在 的条件下 甲类工作状态： 乙类工作状态： 丙类工作状态：;uBE;;uce;;5.高频功率放大器的负载特性;ic;VCC;;uce;;ubemax2;Ubm;;ubemax2;Vbb;Ucm ;3.4 高频功率放大器的实用电路 ;二、直流馈电电路;Ico;;CB;三 高频功放的耦合回路;图3-23　50MHz功率放大器;补充：丙类倍频器 ;;iC;;以LC谐振回路为输出电路的功率放大器，由于其相对通频带B/ fo只有百分之几甚至千分之几，所以又称为窄带高频功率放大器。由于调谐系统复杂，窄带功率放大器的运用就受到了很大的限制 。 ;3.6.1 传输线变压器 1. 宽频带特性 普通变压器上、下限频率的扩展方法是相互制约的。 为扩展下限频率, 需增大初级线圈电感量, 使其在低频段也能取得较大的输入阻抗, 如采用高导磁率的高频磁芯和增加初级线圈