通信电子线路教学课件作者夏术泉艾青南光群编著通信电子线路（第3章）.ppt

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1、湖北理工学院通信电子线路本章重点：1.丙类功率放大器基本概念及组成；2.丙类功率放大器的分析方法；3.丙类功率放大器的三种工作状态；4.丙类功率放大器直流馈电方式及匹配网络；5.功率合成与分配第3章　谐振功率放大器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，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频时：相对频带宽度很宽如音频20～20000Hz，高低频率比1000倍采用无调谐负载，如电阻、变压器等高频时：相对频带很窄。如调幅广播电台（535～1605kHz）的频带宽度为10kHz采

2、用选频网络作为负载回路第3章　谐振功率放大器窄带放大器：信号最低频率fmin与最高频率fmax满足（fmax–fmin）<<（fmax+fmin）/2窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器的主要技术指标有：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。第3章　谐振功率放大器第3章　谐振功率放大器3.1丙类谐振功率放大器的工作原理3.2谐振功率放大器的工作状

3、态分析3.3谐振功放的实用电路分析及仿真3.4*倍频器3.5*功率合成与分配3.1丙类谐振功率放大器的工作原理3.1.1基本原理电路分析一般晶体管的工作频率f分为三个区域：低频区：f<0.5fβ中频区：0.5fβ

4、用折线近似，转移跨导为gm，如图3–2所示。图3–2集电极电流的波形3.1丙类谐振功率放大器的工作原理设输入信号为则由图3–1得基极回路电压为ube=-EB+Ubmcosωt（3–1）于是ic可表示为（3–2）即晶体三极管导通时，ic为ic=gm(-EB+Ubmcosωt-UBZ)（3–3）3.1丙类谐振功率放大器的工作原理分析：当ωt=θc时，ic=0，有（3–4）当ωt=0时，并将式（3–4）代入，有ic=icmax=gm(-EB+Ubm-UBZ)=gmUbm(1-cosθc)（3–5）将式（3–4），式（3–5）代入式（3–3）

5、，有（3–6）根据傅里叶级数展开公式，有ic=Ic0+ic1+ic2+……=Ic0+Ic1mcosωt+Ic2mcos2ωt+……（3–7）3.1丙类谐振功率放大器的工作原理式中，直流分量Ic0为（3–8a）基波或一次谐波分量幅值为（3–8b）n次谐波分量幅值为（3–8c）3.1丙类谐振功率放大器的工作原理上式中α0(θc)、α1(θc)、αn(θc)是θc的函数，分别称为集电极电流的分解系数，即余弦脉冲的直流、基波、n次谐波的分解系数图3–3余弦脉冲分解系数与θc的关系曲线3.1丙类谐振功率放大器的工作原理两类功放为什么能做到基本不

6、失真放大？谐振功率放大器的集电极负载是一高Q的LC并联谐振回路，如果选取谐振角频率ω0等于输入信号ub的角频率ω，那么，在并联谐振回路的选频滤波作用下，直流及高次谐波分量呈现很小的阻抗，而基波分量呈现很大的阻抗（记为Rp），于是，谐振回路两端的电压近似为基波电压，为uc=Ic1mcosωtRp=Ucmcosωt（3–9）式中，Ucm=Ic1mRp，Rp=R0RL/(R0+RL)。注意，R0是回路空载谐振阻抗，此处RL是负载电阻等效到谐振回路两端的电阻，若接入系数为p，则RL前要乘以1/p2。3.1丙类谐振功率放大器的工作原理3.1.3

7、功率和效率的计算P0、PE、PC、ηc分别为：（3–11）PE=ECIc0（3–12）Pc=PE–Po（3–13）（3–14）式中，，称为集电极电压利用系数；，称为波形系数3.1丙类谐振功率放大器的工作原理3.1.4晶体管放大器导通角与效率的关系由式（3–14）可知，要提高集电极效率ηc，关键是提高集电极电压利用系数ξ和增大波形系数g1(θc)。放大器工作在甲类：θc=180º，g1(θc)=1，ηcmax=50%工作在乙类：θc=90º，g1(θc)=π/2，ηcmax=78.5%工作在丙类：θc<90º，g1(θc)<π/2，ηc

8、max>78.5%3.1丙类谐振功率放大器的工作原理g1(θc)随θc减小而增大，极限情况下（θc=0º），g1(θc)=2，ηcmax=100%实际上，θc不可能等于0º（此时Po=0），因此效率也不可能达到100%。