高频功率放大器.doc

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1、项目二高频功率放大器主要内容：Ø基础知识Ø模块介绍Ø项目训练1基础知识1.1高频功率放大器概述顾名思义,高频功率放大器用于放大器高频信号并获得足够大的输出功率,常又称为射频功率放大器(RadioFrequencyPowerAmplifier)。它广泛用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。1.2高频功率放大器的分类根据相对工作频带的宽窄不同，高频功率放大器可分为窄带型和宽带型两大类。1.窄带型高频功率放大器通常采用谐振网络作负载，又称为谐振功率放大器。为了提高效率，谐振功率放大器一般工作于丙类状态或乙类状态，近

2、年来出现了工作在开关状态的丁类状态的谐振功率放大器。2.宽带型高频功率放大器采用传输线变压器作负载。传输线变压器的工作频带很宽，可以实现功率合成。本项目主要研究谐振功率放大器。1.3谐振功率放大器的特点1.采用谐振网络作负载。2.一般工作在丙类或乙类状态。3.工作频率和相对通频带相差很大。4.技术指标要求输出功率大、效率高。1.4谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处1、相同之处：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。2、不同之处：为激励信号幅度大小不同，放大器工作点不同，晶体管动态范围不同。图2

3、-1小信号谐振放大器波形图图2-2谐振功率放大器波形图1.5高频功率放大器的技术指标1.输出功率:PO2.效率:η3.功率增益:Ap2模块介绍本项目主要介绍谐振功率放大器的工作原理，涉及的模块包括丙类谐振功率放大器、丁类谐振功率放大器、倍频器和宽带功率放大器。2.1丙类谐振功率放大器2.1.1丙类谐振功率放大器原理电路原理电路图如2-1所示图2-3丙类谐振功率放大器LC谐振网络为放大器的并联谐振网络。谐振网络的谐振频率为信号的中心频率。作用：滤波、匹配。:基极直流电压作用:保证三极管工作在丙类状态。的值应小于放大管的导通

4、电压，通常取。：集电极直流电压作用：给放大管合理的静态偏置，提供直流能量。2.1.2丙类谐振功率放大器的工作原理为余弦电压，可表示为则：根据三极管的转移特性可得到集电极电流，为余弦脉冲波，如图2-4所示：图2-4波形根据傅立叶级数的理论，可分解为：式中：为直流电流分量为基波分量，为二次谐波分量，为n次谐波分量，其中，它们的大小分别为：是波形的脉冲幅度，、和分别为直流分解系数、基波分量分解系数和n次谐波分量分解系数，的大小可根据余弦脉冲分解系数表查。信号的导电角可以用下面的公式进行计算当信号通过谐振网络时，由于谐振网络的作

5、用，可得其谐振网络压降为：各信号的波形如图2-5所示：图2-5波形图功率关系：直流功率：PV=VCCICO输出功率：PO=Icm1Ucm放大管功耗：PT=PV-PO效率：η=PO/PV2.1.3丙类谐振功率放大器的性能分析一、丙类谐振功率放大器的工作状态欠压状态：管子导通时均处于放大区；临界状态：管子导通时从放大区进入临界饱和；过压状态：管子导通时将从放大区进入饱和区；在实际工作中，丙类放大器的工作状态不但与有关，还与、和R有关。在丙类谐振功放中，工作状态不同，放大器的输出功率和管耗就大不相同，因此必须分析各种工作状态的

6、特点，以及、、和R的变化对工作状态的影响，即对丙类谐振功放的特性进行分析。二、丙类谐振功率放大器的动态线1.基本概念：大信号的功率放大器一般采用图解法进行分析，为此就要在输出特性曲线上作出交流负载线。由于谐振功放的集电极负载是谐振回路，且共集电极电压与集电极电流的波形截然不同，因此其交流负载线已不是直线了，是一条曲线，又称为动态线。2.动态线的作法：三极管的输出特性曲线转上的参变量换成，在、、和保持不变的情况下，假设取不同的值，根据式和可得以相对应的和值，从而确定输出特性曲线上的各个“动态点”，然后依次连接各个“动态点”

7、就可以得到动态线。其图形如2-6所示。图2-6动态线3.不同工作状态的动态线如图2-7所示图2-7不同状态的动态线4.根据动态线分析放大器的特性（1）放大器工作在过压状态时，波形会出现下凹。（2）动态线、放大器的工作状态与、、和的大小有关系。三、丙类谐振功率放大器的特性负载特性基极调制特性调制特性集电极调制特性放大特性1.负载特性负载特性是指、和保持不变时，放大器的性能随R变化的特性。(1)工作状态的变化随着R从小变大，放大器将由欠压状态→临界状态→过压状态变化(2)波形的变化随着R增大，的变化如图2-8所示图2-8随R

8、变化的特性(3)、、的变化特性如图2-9所示图2-9、、随R的变化(4)、、、的变化特性如图2-10所示图2-10、、、的变化特性2.基极调制特性基极调制特性是指放大器在R、VCC和Ubm不变时，随VBB变化的特性(1)工作状态的变化随着VBB从小变大，放大器将由欠压状态→临界状态→过压状态变化(2)ic波形的变化如