《北京邮电大学《通信电子电路》第2章_高频放大电路(3)_唐恬讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京邮电大学《通信电子电路》第2章_高频放大电路(3)_唐恬讲义（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、通信电子电路高频放大电路(3),北京邮电大学信息与通信工程学院 唐 恬 tangtian 2009-2010学年第2学期,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),2,本次教学内容,2.4 谐振功率放大电路 总结,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),3,本次教学重点,2.4节也很重点。 关键在于理解概念、结论和示意图，而不是死记公式,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),4,预备知识正弦信号截断后的频域变化,可见正弦信号被截断后产生了诸多新的频率分量，包括直流、二次谐波、三次谐波等等。 随着截断长度的不同，可能正好导致
2、某次谐波不会产生。 注意这里的正弦信号频谱用的是复信号频谱，而正弦信号时域波形画的又是实信号。这么做在理论上是错误的，这里这么做只是为了分析时更简单、直观。,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),5,2.4 谐振功率放大电路综述(1),2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),6,2.4 谐振功率放大电路综述(2),高频功率放大电路和低频功率放大电路的共同点：要求效率高、输出功率大 由于工作频率相差很大且相对频宽不同，因而负载网络和工作状态也不同，对于高频功放： 使用谐振系统作为匹配网络 常用于放大窄带高频信号 高频功率放大电路主要用于发射机的末
3、级和中间级，可在信号获得足够的高频功率后送到天线上辐射出去；也用于电子仪器中做末级功率放大电路,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),7,2.4.1 谐振功率放大电路丙类功放电路的构成及其电流、电压波形,偏置电路的说明 谐振回路的作用 选频 阻抗变换,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),8,2.4.1 谐振功率放大电路丙类功放电路的构成及其电流、电压波形,再注意几个知识点 ic的傅立叶分解（请对照之前预备知识的讲解）： 导通角、半导角 谐振回路对谐波分量的滤波特性：,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),9,2.4
4、.1 谐振功率放大电路输出功率及效率的表达式,集电极输出基波功率P0: 其中是集电极电压利用系数， 1是余弦脉冲基波分解系数 直流功率PDC： 集电极耗散功率： 集电极效率c：,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),10,2.4.1 谐振功率放大电路折线法,为什么使用折线法 电路工作在大信号状态，不能采用小信号等效电路 电路工作在高频，无法套用低频简化分析方法 非线性分析过于繁琐,后续将使用折线法分析： 集电极电流脉冲ic 调谐放大电路的晶体管集电极动态特性,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),11,2.4.1 折线法集电极余弦电流脉冲ic
5、的分析,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),12,2.4.1 集电极电流各次谐波分解系数曲线及其特点(1),对ic(t)进行级数展开可得： 谐波次数越高，振幅越小 对应某次谐波，有一相应使为最大 对应某次谐波，有一相应使为零 0的谐波初相相反,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),13,2.4.1 集电极电流各次谐波分解系数曲线及其特点(2),可见越小，效率越高 效率与输出功率的矛盾 通常选择在70o80o之间，也即丙类功放,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),14,2.4.1 折线法调谐功率放大电路的动态分析(
6、1),怎样确定电路的动态负载电阻Rc？ 寻找vce与ic的关系式 画交流负载线，然后由交流负载线斜率的负倒数确定Rc,代入左式有：,可得两特殊点：,A：,B：,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),15,2.4.1 折线法调谐功率放大电路的动态分析(2),由图可得丙类放大电路的动态负载电阻：,可见Rc由和R同时决定,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),16,2.4.2 电路参数对谐振功率放大电路性能的影响(1),谐振电阻R对集电极电流ic的影响,设谐振放大电路的VBB和Vim不变（即晶体管最大基极电流和半导角不变）， Vcc也不变，则Rc的
7、变化完全由R决定。随着R的加大有右图：,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),17,2.4.2 电路参数对谐振功率放大电路性能的影响(2),负载特性 使电路处于临界状态的R值称为谐振放大电路的匹配负载（或最佳负载），用Ropt表示,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),18,2.4.2 电路参数对谐振功率放大电路性能的影响(3),三种状态的优缺点 欠压：可视为恒流源。但输出功率与效率都较低，且集电极耗散功率大，输出电压不够稳定，因此较少使用。晶体管基极调幅常采用这种状态 过压：强过压时效率较高，但输出电压的非线性失真不可忽略，一般不使用这种状
8、态。常常令功放电路的激励级工作在弱过压状态，此时可将放大电路视为恒压源 临界：输出功率最大，效率较高，是最佳工作状态。调谐功率放大电路的输出级及发射机末级大多工作在临界状态,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),19,2.4.2 电路参数对谐振功率放大电路性能的影响(4),高频功率放大电路的调制特性 基极调制：改变VBB时，电流、电压等参数变化 集电极调制：改变Vcc时，电流、电压等参数变化 又称高电平调制，能够一次性完成放大和调制,基极调制可由图2.4.2分析 集电极调制可由图2.4.6和式2.4.16分析,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(
9、3),20,2.4.3 谐振功放的直流馈电电路和匹配网络直流馈电电路(1),集电极串馈和并馈电路：,对扼流线圈：对信号频率的感抗很大，接近开路 对滤波电容：容抗很小，接近短路 目的：,避免信号电流通过直流电源的耦合造成电路工作不稳定,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),21,2.4.3 谐振功放的直流馈电电路和匹配网络直流馈电电路(2),基极馈电电路 注意“自给偏压效应”：偏置电压随输入信号电压振幅变化的现象 自给偏压只能得到负偏压，不适用于甲类、甲乙类、乙类放大,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),22,2.4.3 谐振功放的直流馈电电
10、路和匹配网络匹配网络,高效传送能量 匹配网络的效率： 匹配网络的插损： 滤除高次谐波分量： 滤波度：,滤波度和回路效率的矛盾：高滤波度-高Q电路，丙类放大电路负载消耗功率高-难于实现高Q，一定要实现高Q-多节LC网络-插损增加=效率降低,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),23,2.4.3 谐振功放的直流馈电电路和匹配网络阻抗变换(1),匹配网络的功能之一阻抗变换 串、并联阻抗的相互转换：,串、并联电路结构互换前后，电路的品质因数和元件的电抗性质保持一致,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),24,2.4.3 谐振功放的直流馈电电路和匹配网
11、络阻抗变换(2),L型匹配网络,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),25,2.4.3 谐振功放的直流馈电电路和匹配网络阻抗变换(3),L型匹配网络的计算公式：,确定放大电路需要的Rc后：,注意网络的适用情况： 串联网络适用RcRL,并联网络反之 图2.4.14中，(b)、(d)滤波效果比(a)、(c)差,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),26,2.4.3 谐振功放的直流馈电电路和匹配网络阻抗变换(4),L型网络不适用于阻抗变换较小的情况，因为会影响Q值，此时可以利用型匹配网络：,由Rc、RL、QL1可以确定Xp1、Xp2和Xs 考虑放大
12、管输出电容的计算类似,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),27,2.4.3 谐振功放的直流馈电电路和匹配网络阻抗变换(5),T型匹配网络的计算公式,分析方法与前几个网络相同,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),28,2.4.4 谐振功率放大电路举例,基极采用自给偏置电路 放大电路的输入端采用T型匹配 集电极采用串馈电路及型匹配网络,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),29,2.4.4 谐振功率放大电路举例 一些注意事项,谐振功率放大电路的调谐与调配 在按照设计电路安装之后还要经过调谐使负载回路达到谐振；同时对匹
13、配网络进行调配，使回路谐振阻抗等于功放所需的最佳负载阻抗 此时需要深入了解其工作特性得到理论上的指导，更需要有丰富的经验 高频和大注入效应的影响 这些因素会导致放大电路的功率增益、最大输出功率和效率的急剧下降,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),30,2.4.5 丁类功率放大电路的工作原理*,电路结构：两个晶体管组成，轮流导通/截至 激励源：具有较大幅度 负载：谐振回路 效率：,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),31,总结,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),32,作业,2.4.4,2009-2010学年第2学期,通信电子电路高频放大电路(3),33,谢 谢！,
