高频电子线路教材电子教案 第4章ppt课件.ppt

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1、第四章高频功率放大器概述谐振功率放大器丙类倍频器宽频带高频功率放大器本章附录余弦分解系数表4.1概述在无线电广播和通信发射机中，为了获得大功率的高频信号，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器按工作频带的宽窄可分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。窄带高频功率放大器通常以LC并联谐振回路作负载，因此又称为谐振功率放大器。宽带高频功率放大器以传输线变压器为负载，因此又称为非谐振功率放大器。在低频电子线路课程中，我们已经学习了低频功率放大器，并已经建立了一个很重要的概念，即功率放大器的实质是将直流电源供给的直流功率转换为交流输出功率，在转换过程中，不可避免地存在着能量的损耗

2、，这部分损耗的功率通常变成了热能。若损耗功率过大．就会使功率放大器因过热而损坏。因此，功率放大器研究的主要问题就是如何提高效率，减小损耗及获得大的输出功率。图4.1-1甲、乙、丙三种状态时的晶体管集电极电流波形功率放大器的效率与其放大器件的工作状态有直接关系。放大器件的工作状态可分为甲类、乙类、丙类等，图4.1-1为甲、乙、丙三种状态时的晶体管集电极电流波形。提高功率放大器效率的主要途径是使放大器件工作在乙类、丙类状态。但这些工作状态下放大器的输出电流与输入电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数很大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态；

3、采用推挽电路时可以工作在乙类状态；高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类状态，通过谐振回路的选频作用，可以滤除放大器的集电极电流中的谐波成分，选出基波从而消除非线性失真。因此，高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器常用的有源器件是：晶体管、场效应管和电子管，输出功率在1KW以下的功率管常采用晶体管；而对1KW以上的则主要采用电子管，本章主要讨论晶体管谐振功率放大器，共工作原理亦适用于其他器件的谐振功率放大器。高频功率放大器的主要特点是：工作于大信号的非线性状态，用解析法分析较困难，故工程上普遍采用近似的分析方法—

4、—折线法来分析其原理和工作状态。高频功率放大器的主要指标是高频输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度等。这几项指标往往是相互矛盾的。在设计功率放大器时，总是根据放大器的待点，突出其中的一些指标，兼顾另外一些指标。例如，对于发射机的输出级，其特点是希望输出功率最高，对应的效率不一定会最高；对于单边带发射机，则要求功率放大器非线性失真尽可能小，也就是谐波抑制度是设计的主要问题。显然，在这类功率放大器中，效率是不很高的。高频功率放大器用于发射机中，其输出功率高。因而提高效率是极为重要的。为了提高效率，高频功率放大器多选择在丙类或丁类，甚至戊类工作状态。晶体管在这样的工作状态下，

5、输出电流波形失真很大，必须采用具有一定滤波特性的选频网络作为负载，以得到接近正弦波的输出电压波形。这类高频功率放大器称为谐振功率放大器，多用于推动级和末级作功率放大，其谐波抑制度不可能做得很高。对于谐波抑制度要求很高的高频功率放大器，通常选用甲类或甲乙类推挽工作状态，以使晶体管工作在线性放大区。显然，效率不高，且输出功率不可能太高。若要求输出功率高，可以采用功率合成的办法来提高。高频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，还要求输出中的谐波分量还应该尽量小，以免对其他频道产生干扰。国际间对谐波幅射规定有两个标准；①对中波广播来说，在空间任一点的谐波场强与基波场强之比不得超过

6、0.02％；②不论电台的功率有多大，在距电台1km处的谐波场强不得大于50μV/m。在一般情况下，例如任一谐波的辐射功率不得超过25mW，即可以满足上述要求。目前，广播与电视发射机的谐波辐射已降到-60dB以下。如上所述，高频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。这是研究这种放大器应抓住的主要矛盾，工作状态的选择就是由这主要矛盾决定的。可以这样说，在给定电子器件之后，为了获得高的输出功率与效率，应采用丙类工作状态。而允许采用两类工作的先决条件则是工作频率高、频带窄，且允许采用调谐回路做负载。那么，为什么在丙类工作时能获得高的输出功率和效率呢?这就是下面我们要讨论的问题。4

7、.2谐振高频功率放大器4.2.1谐振高频功率放大器的基本电路及特点图4.2-1谐振高频功率放大器原理电路图图4.2-1是谐振高频功率放大器的原理电路图。它主要用于发射机中，电路形式可分为中间级和输出级。图4.2-1(a)是一般中间级原理电路，其负载是下一级的输入阻抗经变压器次级折合到初级与LC谐振回路组成等效负载。图4.2-1(b)是最简单的输出级原理电路，其负载是天线，而天线的等效阻抗可看成为天线电容CA和电阻rA串联组成。从原理图可以看出，无论是中间级还是输出级，其负载均可等效为并联谐振回路。因而，