[工学]通信电子电路课件第4章

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1、通信电子电路第4章发射通道电路4.1概述4.2C类功率放大器4.3直流馈电电路和匹配电路4.4C类射频功率放大器的倍频功能4.5高效率射频功率放大器4.6射频功率放大器的实用电路4.7集成射频功放组件及其应用4.8功率合成技术本章小结4.1概述信源基带放大调制RFLO倍频射频功放匹配网络射频直接调制发射系统框图发射系统的任务：将包含信息的基带信号转换成高频大功率的已调信号，然后由天线发射出去。本章涉及的内容是：射频功率放大器、匹配电路及C类倍频器射频功放的主要指标：输出功率、效率、功耗、激励电平、失真等

2、射频功放特点：工作频率高，相对频带窄，负载为选频电路4.2C类功率放大器4.2.1基本概念及电路构成一、基本概念发射系统中为什么使用高频功率放大器？高频振荡器所产生的高频振荡信号的功率较小，不能满足发射功率的要求，所以在发射之前要经过功率放大后才能获得足够的输出功率。高频谐振功放和低频谐振功放的异同低频功放高频功放约1000约1工作种类A（甲）、B（乙）、AB（甲乙）C（丙）负载电阻或变压器选频（LC）回路共同点要求输出功率大、效率高高频谐振功放的分类1）按照高频功率放大器的工作频带的范围窄带高频功率放大

3、器：谐振回路作负载宽带高频功率放大器：非选频负载2）按照信号在一个周期内晶体管的导通状况（导通角）A（甲）：B（乙）：C（丙）：其中C类功放的输出功率和效率最高负载无调谐（纯阻）时输出电压波形负载为选频回路时输出电压波形3）按照晶体管的等效作用划分晶体管等效为一个受控电流源：A、B、C类电子器件工作于开关状态：D、E类二、电路构成（a）原理电路（b）等效电路电路的组成部分：功率放大管输入回路和输出谐振回路集电极电源和基极偏置电路基极电流和集电极电流特点：均为一系列高频尖顶余弦脉冲波形谐振回路负载的作用：滤

4、除中的谐波分量阻抗变换与匹配4.2.2工作原理及性能指标一、晶体管特性曲线的折线化及其解析式输入特性转移特性输出特性为发射结导通电压为转移特性的斜率由转移特性得：二、集电极电流在原理图中，设基极输入为：则基射极间有效电压为：集电极电流波形输入电压波形集电极电流波形输出电压波形（谐振负载）集电极电压波形若：晶体管截止，集电极电流若：发射结导通，集电极电流将上式代入得：当（导通角）时，得：为晶体管导通角将上述ic表达式整理后可得：当时，得：最终得到ic的解析表达式：将上式展开为傅里叶级数：为脉冲的直流分量为基

5、波分量为各次谐波分量记作：、…称作尖顶余弦脉冲的分解系数波形系数：Θ取0~180度分解系数与波形系数曲线由分解系数与波形系数曲线图得出的几点结论：1）导通角↑，↑，↑影响直流工作点，不同，电路的直流静态工作点将会不同，功率放大器将会工作A、B、C类。2），此时，输出功率将达到最大值。3）当时，达最大值；当时，达最大值。三、高频功率放大器的功率和效率分析集电极直流电源提供的直流输入功率：集电极输出功率：集电极损耗的功率：集电极效率：称为集电极电压利用系数当时，，电压利用系数最大几点结论：1）集电极效率受和共

6、同制约；2）↓，↑，↑，极端情况，达到最大，若，，但；3）增大和的值是提高高频功放效率的措施；4）增加，可提高输出功率；5）与的增大是矛盾的；6）时，最大，输出功率最大，但较小，集电极效率仅为64%左右；7）为了兼顾功率与效率，通常取。4.2.3高频功率放大器的动态特性一、动态特性方程在考虑了负载的反作用后，所获得的、与的关系曲线叫做动态特性（曲线）由原理图可得出高频功放外部电路输入输出端的电压方程为：晶体管在放大区的折线方程为：（1）（2）（3）将式（1）代入式（3）可得：由式（2）得到：（4）（5）将

7、式（5）代入式（4）得：（6）式（6）称为放大区动态特性曲线方程式中：表示动态特性曲线的斜率表示动态特性曲线在轴上的截距动态特性曲线的画法二、谐振功率放大器的工作状态高频谐振功率放大器根据集电极电流是否进入饱和区可以分为欠压、临界和过压三种状态三种工作状态的电流电压波形1）欠压状态，A点落在输出特性放大区波形为尖顶余弦脉冲2）临界状态，动态特性曲线与临界饱和线，以及对应的静态特性曲线，三线相交于一点波形仍然为尖顶余弦脉冲输出功率达到最大值临界状态所需的集电极负载电阻称为最佳负载电阻，以表示3）过压状态，动

8、态特性曲线与所对应的静态特性曲线的交点将沿临界饱和线向下移动，交点位于饱和区集电极电流沿临界饱和线下降，的波形顶部出现凹陷输出功率减小，但效率会有所提高，并且在弱过压状态效率达到最大值三、谐振功放的负载特性、和保持不变，负载变化时，放大器的电流和、电压、功率、和以及效率随之变化的特性。负载特性曲线欠压状态下，可将放大器视为恒流源；过压状态下，可将放大器视为恒压源。四、放大特性、和保持不变，改变输入激励电压振幅，放大器的电流和、