《高频电子技术 第2版 教学课件 ppt 作者 黄亚平 主编 1_第6章 高频功率放大电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频电子技术 第2版 教学课件 ppt 作者 黄亚平 主编 1_第6章 高频功率放大电路（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高频电子技术6,第6章 高频功率放大电路,第6章 高频功率放大电路,6.1 概述 6.2 丙类谐振功率放大电路 6.3 丁类高频功率放大电路 6.3.1 电流开关型功率放大电路 6.4 宽频带高频功率放大电路 6.5 功率合成技术 6.5.1 T形混合网络的工作原理 6.6 晶体管倍频器 6.7 高频功率放大电路应用举例 本 章 小 结,6.1 概述,1.较大的输出功率 2.较高的变换效率 3.较小的非线性失真,6.2 丙类谐振功率放大电路,6.2.1 丙类谐振功率放大电路的工作原理 1.高频功率放大电路的基本要求,图6-1 甲、乙、丙类三种工作,6.2 丙类谐振功率放大电路,2.丙类谐振功率
2、放大电路的特点,图6-2 丙类谐振功率放大电路,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-3 丙类谐振功率放大电路中、的波形,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-4 丙类谐振功率放大电路,3.丙类谐振功率放大电路输出功率和效率的分析,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-5 尖顶余弦脉冲的分解系数()与波形系数(),6.2.2 丙类谐振功率放大电路的特性分析 1.集电极动态特性,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-6 晶体管的转移特性,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-7 丙类谐振放大电路的动态特性线及相应的波形,2.负载特性,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-8 变化对动态特性线的影响,1)当R
3、P在欠电压区到临界线的范围内逐渐增大时，脉冲的高度和宽度略有下降但变化不大，,6.2 丙类谐振功率放大电路,因此在欠电压区IC0与IC1m同样会随RP的增加略有下降，但几乎维持不变。 2)直流输入功率Pd=UCCIC0，由于UCC不变，因此Pd随RP变化的规律同IC0近似。,图6-9 丙类谐振放大电路的负载特性,6.2 丙类谐振功率放大电路,3.振幅特性,图6-10 高频功率放大电路的振幅特性,4.调制特性,6.2 丙类谐振功率放大电路,1)基极调制特性是指当集电极电压UCC和负载阻抗RP保持不变时，输出电压振幅Ucm随基极偏置电压UBB或者输入信号振幅Ubm变化而变化的规律。 2)集电极调制
4、特性是指当基极偏置电压UBB、负载阻抗RP和输入信号振幅Ubm都保持不变，输出电压振幅Ucm随集电极电源电压UCC变化而变化的规律。,图6-11 对放大器工作状态的影响,6.2 丙类谐振功率放大电路,5.调谐特性,图6-12 谐振功率放大电路的测试电路,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-13 调谐关系曲线,1)减小放大器的输入激励电压的振幅 Ubm，可通过减小互感 M1达到。,6.2 丙类谐振功率放大电路,2)减弱天线回路(外接负载回路)对放大器的影响(或干脆断开天线回路)，可通过减小互感M2达到。 3)将直流电源电压UCC 降至正常值的1/31/2，待调谐完毕后，再将M1、M2 及UCC调
5、回至正常值。,图6-14 、与的关系,6.2 丙类谐振功率放大电路,例6.1 某高频谐振功率放大电路工作于临界状态，输出功率为15W，且UCC=24V，导通角=70，=0.91。试问： (1)直流电源提供的功率Pd、功率放大管的集电极损耗功率Pc、效率c和临界负载电阻RL各是多少(0(70)=0.253，1(70)=0.436)？ (2)若输入信号振幅增加一倍，功率放大电路的工作状态如何改变？此时的输出功率大致为多少？ (3)若负载电阻增加一倍，则功率放大电路的工作状态如何改变？ (4)若回路失谐，则会有何危险？ 解：(1)根据放大电路工作于临界状态，有 (2)若输入信号振幅增加一倍，则根据功
6、率放大电路的振幅特性，放大电路将工作在过电压状态，此时输出功率基本不变。,6.2 丙类谐振功率放大电路,(3)若负载电阻增加一倍，则根据功率放大电路的负载特性，放大电路将工作在过电压状态，此时输出功率约为原来的一半。 (4)若回路失谐，则功率放大电路将工作在欠电压状态，此时集电极损耗将增加，有可能烧坏晶体管。 6.2.3 谐振功率放大电路的组成和输出匹配网络 1.直流馈电电路 (1)集电极馈电电路 图6-15所示是集电极馈电电路的两种形式：串联馈电电路和并联馈电电路，简称串馈和并馈。,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-15 集电极馈电电路的两种形式,(2)基极馈电电路 基极馈电电路也有串联和
7、并联两种形式。,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-16 基极馈电电路的几种形式,2.输出匹配网络 1)要保证放大电路传输到负载的功率最大，即起到阻抗匹配的作用。,6.2 丙类谐振功率放大电路,2)抑制工作频率范围以外不需要的频率成分，即有良好的滤波作用。 3)大多数发射机为波段工作，因此双端口网络要适应波段工作的要求，改变工作频率时调谐要方便，并能在波段内保持较好的匹配和较高的效率等。 (1)串、并联阻抗变换 为了分析问题方便，这里先介绍两种串、并联阻抗变换方法。 1)电感和电阻串、并联变换。 2)电容和电阻串、并联变换。,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-17 串、并联阻抗变换,6.2
8、丙类谐振功率放大电路,图6-18 L形匹配网络,(2)L形匹配网络 常用的L形匹配网络有图6-18所示的两种基本形式，其特点是由两异性电抗连接成“L”结构，图中的Xp 为容抗，,6.2 丙类谐振功率放大电路,Xs为感抗。 (3)形匹配网络和T形匹配网络 该网路是指由3个电抗支路，其中两个支路为同性电抗，另一个为异性电抗，连成“”形或“T”形结构的匹配网络。 (4)互感耦合输出回路 互感耦合输出回路是最常见的输出回路形式，如图6-21所示，这种电路是将天线(负载)回路通过互感或其他形式与集电极调谐回路相耦合。,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-19 形匹配网络,6.2 丙类谐振功率放大电路,图
9、6-20 T形匹配网络,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-21 互感耦合输出回路,6.2 丙类谐振功率放大电路,图6-22 等效电路,例6.2 在图6-21所示电路中，设一、二次侧均调谐于工作频率1MHz ，已知RA=50，放大管所需的回路阻抗RP=120，,6.2 丙类谐振功率放大电路,试求M、L1与C1值为多少时才能使天线与放大管相匹配？设Q0=100，QL=10，回路接入系数p=0.2。 解：根据谐振回路的理论可知,6.3 丁类高频功率放大电路,图6-23 电流开关型功率放大电路的原理图,6.3.1 电流开关型功率放大电路,图6-24 电流开关型功率放大电路谐振,6.3.2 电压开关型
10、功率放大电路,6.3.1 电流开关型功率放大电路,图6-25 电压开关型功率放大电路的原理图,6.4 宽频带高频功率放大电路,6.4.1 高频变压器耦合的性能要求,图6-26 音频变压器的频率特性,6.4 宽频带高频功率放大电路,1)尽量减小线圈的漏感与分布电容。 2)采用高频铁氧体作磁心，减小磁心的功率损耗。 3)为了展宽低频响应，要求一次线圈的电感大。 6.4.2 传输线变压器的性能和匹配电路,图6-27 11倒相传输线变压器,6.4 宽频带高频功率放大电路,图6-28 传输线及其等效电路,图6-29 41和14的传输线变压器电路,6.4 宽频带高频功率放大电路,图6-30 宽频带传输线变
11、压器耦合放大电路,6.4.3 共射-共基级联宽频带高频功率放大器 1.分立元器件共射-共基级联视频输出电路,6.4 宽频带高频功率放大电路,图6-31 共射-共基级联视频输出电路,6.4 宽频带高频功率放大电路,图6-32 宽频带集成视频输出电路,2.共射-共基级联集成视频输出电路,6.5 功率合成技术,图6-33 功率合成框图示例,6.5.1 T形混合网络的工作原理,图6-34 14传输线变压器组成的T形混合网络,1.反相功率合成 2.同相功率合成,6.5.1 T形混合网络的工作原理,图6-35 A、B点反相输入，D点输出,6.5.1 T形混合网络的工作原理,图6-36 A、B点同相输入，C
12、点输出,3.反相功率分配,6.5.1 T形混合网络的工作原理,图6-37 D点输入，A、B端点反相等值输出,6.5.1 T形混合网络的工作原理,图6-38 C点输入，A、B点同相等值输出,4.同相功率分配 6.5.2 功率合成电路实例,6.5.1 T形混合网络的工作原理,图6-39 反相功率合成电路,6.5.1 T形混合网络的工作原理,图6-40 同相功率合成电路,6.6 晶体管倍频器,图6-41 二倍频器的电压、电流波形,6.6 晶体管倍频器,图6-42 三倍频器实用电路,6.7 高频功率放大电路应用举例,6.7.1 分立元器件高频功率放大电路,图6-43 分立元器件高频功率放大电路,6.7
13、.2 集成高频功率放大与控制电路,6.7 高频功率放大电路应用举例,图6-44 GSM手机功率放大及控制电路原理图,本 章 小 结,1.高频功率放大电路的主要作用是对高频信号进行功率放大，其本质是将直流电源所提供的功率变换为交流功率输出。 2.导通角越小，丙类谐振功率放大电路的效率越高，但过小，就会导致输出功率减小，综合考虑效率和输出功率两个指标，取值为70左右为宜。 3.丙类谐振功率放大电路有欠电压、过电压和临界三种工作状态，集电极电压、基极偏置电压、输入信号和负载电阻等发生变化时，都将引起放大电路工作状态发生变化。 4.丙类谐振功率放大电路的输入端和输出端均由直流馈电电路和匹配网络两部分组
14、成，直流馈电电路有串馈和并馈两种形式，匹配网络可以采用LC分立元件组成的L形、T形、形网络或互感耦合输出回路等形式。,本 章 小 结,5.丁类高频功率放大电路能够进一步提高效率和输出功率，放大管工作于开关状态，有电流开关型和电压开关型两种电路，同样采用谐振网络作负载。 6.丙类、丁类功率放大电路均为窄频带放大，当要求能在很宽的波段范围内对信号进行功率放大时，需采用宽频带功率放大。 7.利用功率合成技术可以增大输出功率，利用传输线变压器组成的T形混合网络，可以实现功率分配与功率合成。 8.丙类谐振功率放大电路中，若负载网络谐振于2倍频，则可实现二倍频器的功能，取值为60，但效率低于基波放大器。
15、习题与思考题,课后习题,6.1 丙类谐振功率放大电路与低频功率放大电路有何区别？与小信号谐振放大电路有何区别？ 6.2 当谐振功率放大电路的激励信号为方波时，集电极输出电压是何种波形？为什么？ 6.3 某谐振功率放大电路，已知UCC=24V，Po=10W，当c =60%时，Pc及IC0的值是多少？若输出功率不变，则将c提高到80%时，Pc及IC0又为多少？ 6.4 已知高频功率放大电路工作在过电压状态，现欲将它调整到临界状态，可以改变哪些外界因素来实现？变化方向如何？在此过程中，集电极输出功率Po如何变化？,课后习题,6.5 已知高频谐振功率放大电路工作在临界状态，=80，1()=0.472，
16、 0()=0.286，18V，=0.9，今要求输出功率Po=2W，试计算放大器的Pd、Pc、c 以及临界电阻R的值。在UCC 不变的条件下，欲保持输出功率 Po 不变，而要提高效率c，减小损耗功率，问应如何调整放大电路的外部条件，并说明理由。 6.6 图6-25所示电压型丁类高频功率放大电路中，UCC=15V，晶体管UCES=0.5V，试求负载RL上的电压振幅ULM、通过电源的平均电流分量IC0、输出功率Po 、电源供给的功率Pd和集电极效率c。 6.7 试给出由传输线变压器组成阻抗比为161的变换器的两种结构图。 6.8 已知=60，二倍频器工作于临界状态。如激励电压的频率提高一倍而振幅不变，问负载功率和工作状态将如何变化？,课后习题,6.9 丙类高频功率放大电路的工作有何特点？如何减小输出信号失真？ 6.10 宽频带高频功率放大电路工作有何特点？工作在什么状态？,
