第4章高频功率放大器

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1、第4章高频功率放大器教学目标：1、掌握谐振功率放大器工作原理2、掌握欠压、临界、过压工作状态，负载特性，基级调制特性，集电极调制特性、放大特性3、了解谐振功率放大器电路，馈电电路4、掌握L,T型匹配网络阻抗变换教学重点：1、谐振功率放大器工作原理2、欠压、临界、过压工作状态，负载特性，基级调制特性，集电极调制特性、放大特性3、馈电电路教学难点：1、谐振功率放大器工作原理2、欠压、临界、过压工作状态，负载特性，调制特性3、馈电电路教学方法：1、对比法2、讲述法3、联想法教学课时：本章用时8学时教学过程：4、1概述一:引入1、使用高频功率放大器的目的放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发

2、射功率。2、高频功率放大器使用屮需要解决的两个问题①高效率输出②高功率输出高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高。联想对比：3、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处相同Z处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负载均为谐振回路。不同之处：激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同，品体管动态范围不同。4、高频功率放大器的分类功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。§4.2高频功率放大器的工作原理1.原理

3、电路组成谐振功率放大器的基本电路谐振冋路LC是晶体管的负载电路工作在丙类工作状态图2.1谐振功率放大器原理电路2.工作原理要了解高频谐振功率放大器的工作原理，首先必须了解晶体管的电流、电压波形及其对应关系。晶体管转移特性如图2.2中虚线所示。由于输入信号较大，可用折线近似转移特性，如图屮实线所示。图屮ITB为管子导通电压，gm为特性斜率。图2.2丙类工作情况的输入电压、集电极电流波形设输入电压为一余弦电压，即ub二Ubmcos3t则管子基极、发射极间电压uBE为uBE二EB+ub二EB+Ubmcosst(3.1—1)在丙类工作时，EB〈U'B,在这种偏置条件下，集电极电流iC为余弦脉冲

4、，其最大值为iCmax,电流流通的相角为20,通常称9为集电极电流的导通角，丙类工作时，0<兀/2。把集电极电流脉冲用傅氏级数展开，可分解为直流、基波和各次谐波，因此，集电极电流iC可写为iC=IC0+icl+ic2+-=IC0+Iclmcos3t+Ic2mcos231+…式屮，ICO为直流电流，Iclni、Ic2m分别为基波、二次谐波电流幅度。谐振功率放大器的集电极负载是一高Q的LC并联振荡冋路，如果选取谐振角频率30等于输入信号ub的角频率3,那么，尽管在集电极电流脉冲中含有丰富的高次谐波分量，但由于并联谐振回路的选频滤波作用，振荡回路两端的电压可近似认为只有基波电压，即uc=Uc

5、mcos3t=IclmRecos31式中,Ucm为uc的振幅;Re为LC回路的谐振电阻。晶体管集电极、发射极间电压晦等于Ucb=Ec-uc=Ec_Ucmcos®tub、iC、icl>uc、uCE之间的时间关系波形如图23所示。图2.3电流、电压波形1.谐振功率放大器的折线分析法解析分析法首先要解决的问题是找到器件的数学模型。由于品体管处于大信号非线性工作区，特性曲线可用折线近似，如晶体管转移特性可用图2.4(a)表示，晶体管特性放大区的表示式可写为截止区的表示式对写为Q）转移特性；（b）输出特性图2.4理想化的转移特性和输出特性品体管外部电压为：uBE二EB+Ubmcos3t,uCE二

6、EOUcmcos3t,代入下式:因此放大区晶体管集电极电流为当3t=0时，iC二0,贝I」（2.2-3）利用2.2-3将2.2-2改写成：当3t二0时，iC=0,贝!J当31二0时，由此可得集电极余弦脉冲电流的解析表示式为：(2.2-5)根据傅立叶级数展开公式，iC中的直流分暈为:基波分量的幅值为n次谐波分暈的幅值为图2.5余弦脉冲分解系数与。的关系曲线1.谐振功率放大器中的能量关系放大器的输出功率P0:LC振荡回路得到的高频功率:集电极电源EC供给的直流输入功率PE为:集电极耗散功率PC：直流输入功率PE与集电极输出高频功率Po之差为:它是耗散在晶体管集电结上的损耗功率。集电极效率n

7、C：即输出高频功率Po与直流输入功率PE之比,4.2.2谐振功放工作状态分析1.欠压、临界和过压状态改变UBE、UCE将使动态点移动，使谐振功放工作于不同的三种状态：欠压状态：①临界状态：②过压状态：③谐振功率放大器的工作状态是根据uBE=uBEmax>uCE二uCEmin时瞬时工作点C在静特性曲线上所处位置确定的。当C点落在输出特性(对应uBEmax的那条)的放大区吋，为欠压状态；当C点正好落在临界点上时，为临界状态；当C点落在饱和区时，为过