《高频功率放大器》PPT课件

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1、第四章、高频功率放大器与功率合成技术主要内容：丙类谐振功放的特点丙类谐振功放的工作原理丙类谐振功放的性能分析——折线近似方法丙类谐振功放的动态特性和负载特性。丙类谐振功放的直流馈电线路。丙类谐振功放的级间匹配问题(匹配网络)丁类高频功率放大电路简介宽带高频功率放大器简介§4.1概述一、作用与应用：作用:高频功率放大器的作用实际上是把电源的直流能量转换成高频交流能量。应用：发射机发射无线电波高频加热、高频换流、微波功率源二、高频功放的特点：特点:高频、大功率、高效率，电路属非线性三、与低频功放、小信号谐振放大器比较1.与低频功放相比较：相同点：都要求输出功率大和效率高激励信号幅度均为大信号不同

2、点：工作频率和相对频带不同负载性质不同工作状态不同2.与小信号谐振放大器比较相同点：放大的信号均为高频信号放大器的负载均为谐振回路不同点：激励信号幅度大小不同谐振网络的作用不同工作状态不同四、高频功放的分析方法图解法：利用电子器件的特性曲线来分析它的工作状态解析近似分析法：把电子器件的特性曲线用某些近似解析式来表示——最常用的是折线法五、高频功放中用作放大的有源期间晶体管：千瓦级以下电子管：千瓦级以上六、高频功放管的主要技术指标输出功率大效率高谐波分量尽量小§4.2谐振功率放大器分析4.2.1谐振功率放大器的工作原理：一、获得高效率所需要的条件：能量转换效率：或写成：谐振功率放大器的原理电路

3、电路说明：三极管V在工作时应处于丙类工作状态，只有小部分时间导通。LC谐振回路起到滤波和匹配作用。基极电源VBB应小于死区电压以保证晶体管工作于丙类状态，一般VBB略小于0。集电极电压VCC是功率放大器的能量来源。三种工作状态：半导通角，为甲类工作状态半导通角，为乙类工作状态半导通角，为丙类工作状态二、电路性能的分析1、采用的分析方法——准线性的折线近似分析法：将电子器件特性曲线理想化，即将每一条特性曲线用一条或几条(组成折线)来代替，这样就可以用简单的数字解释或来代表电子器件的特性曲线。优点:物理概念清楚，计算比较简单，而概括性的理论分析、工程近似估算已满足要求。缺点:精度较低。二、电路性

4、能的分析2、工作原理（余弦脉冲分解）：设输入ui为一余弦信号:则三极管的外部特性：因为管子只在小半周期内导通，因而iB为脉冲电流。放大后的iC也为脉冲电流。根据傅氏级数展开得：2、工作原理（余弦脉冲分解）：考虑LC谐振回路对各次谐波的作用不同得：因而：见下页：波形分析：波形分析：三极管输入特性基极脉冲电流及谐波分量集电极脉冲电流及谐波分量LC谐振回路两端电压波形晶体管集电极和发射极之间的瞬时电压波形3、功率与效率放大器的输出功率：集电极直流供给功率：集电极效率：4、导通角的选择1）等幅波功率放大2）调幅波功率放大3）n次谐波倍频4.2.2谐振功率放大器的工作状态分析一、谐振功率放大器的工作状

5、态分析1、晶体管特性的折线化临界线:左边饱和区，过压状态右边放大区，欠压状态临界线方程:或：1、晶体管特性的折线化ic与激励电压的关系:（截止)(放大)2、谐振功率放大器的工作状态分析1）动态特性的定义：动态特性曲线是在晶体管输出特性和转移特性上画出谐振功率放大器瞬时工作点的轨迹。2）放大区动态特性方程:ube=Vbb+Ubcosωt(1)uce=Vcc–Uccosωt(2)ic=g(ube–Vbz)(3)由(2)式变换代入(1)式可得：再代入上(3)式得:ic=gd(uce–Vo)式中:3、动态特性直线的作法:两点确定一直线的方法令ic=0，则uce=Vo，得B点令ωt=π/2，ube=V

6、bb，uce=Vcc得Q点连接B、Q点，并延长与临界线相交于A点整体动态特性4）谐振功率放大器的动态负载电阻动态负载电阻可用动态线斜率的倒数求得动态负载电阻既与导通角有关，又与谐振电阻有关动态负载电阻一般不等于负载电阻二、谐振功率放大器的3种工作状态——高频功率放大器的负载特性负载特性:即放大器Vcc、Vbb、Ub-定时，负载电阻改变引起Ico、Ic1和Po、η变化的特性。1、3种工作状态Vcc、Vbb、Ub不变，RpRecr过压状态RP变化对集电极余弦脉冲的影响2、负载特性曲线:Ic1、Ico、Uc~Rp关系:欠压区—临界线内临界—过压区Rp

7、欠压区，放大区近似恒流源Rp>Rcer过压区，放大区近似恒压源Po、P~、Pc、η~Rp关系Rp小→大状态:欠压→临界→过压P~小→大→小Po大→小→更小Pc大→小→更小η小→大→大→略降P~在临界有最大值、选放大器在临界状态三种工作状态比较欠压状态过压状态临界状态三、各极电压对工作状态的影响1、Vcc变化对放大器工作状态的影响—集电极调制特性当Vbb、Ubm和Rp—定，放大器的性能随Vcc变化的特性称为集电