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1、第章第章谐振功率放大器谐振功率放大器3.1谐振功率放大器电路如图谐振功率放大器电路如图 3.1.13.1.1 所示，晶体管的理想化转移特性如图所示，晶体管的理想化转移特性如图 P3.1P3.1 所示。已知：所示。已知：BB0.2 VV，i1.1cos ()ut V，回路调谐在输入信号频率上，试在转移特性上画出输入电压和集电，回路调谐在输入信号频率上，试在转移特性上画出输入电压和集电极电流波形，并求出电流导通角极电流波形，并求出电流导通角及及c0I、c1mI、c2mI的大小。的大小。 解解 由由BEBB0.21.1cos ()0.21.1cos (),iuVuVt VVt可作出它的波形如可作出它
2、的波形如图图 P3.1(2)P3.1(2)所示。所示。根据根据BEu及转移特性，在图及转移特性，在图 P3.1P3.1 中可作出中可作出ci的波形如的波形如(3)(3)所示。由于所示。由于0t 时，时，BEBEmax(0.21.1)=1.3,uuVV则则max0.7CiA。因为因为()cosimBE onBBUUV，所以，所以BE(on)BBim0.60.2cos0.364,1.1UVU则得则得69由于由于0(69 )0.249 ，1(69 )0.432 ，2(69 )0.269 ，则，则00max11max22max(69 )0.2490.70.174(69 )0.4320.70.302(6
3、9 )0.2690.70.188cCc mCc mCIiAIiAIiA3.2已知集电极电流余弦脉冲已知集电极电流余弦脉冲max100 mACi，试求通角试求通角120，70时集电极电流的直流时集电极电流的直流分量分量0cI和基波分量和基波分量1c mI；若；若CC0.95cmUV，求出两种情况下放大器的效率各为多少？，求出两种情况下放大器的效率各为多少？ 解解 (1)(1)120，0( )0.406 ，1( )0.536 01100.406 10040.6 mA,0.536 10053.6 mA( )110.5360.9562.7%2( )20.406cc mcmcCCIIUV (2)(2)7
4、0，0( )0.253 ，1( )0.436 010.253 10025.3mA,0.436 10043.6 mA10.4360.9581.9%20.253cc mcII3.3已知谐振功率放大器的已知谐振功率放大器的CC24 VV，C0250 mAI，5 WoP ，cmCC0.9UV，试求该放大器的试求该放大器的DP、CP、C以及以及c1mI、maxCi、。 解解 00.25246 WDCCCPI V1651W583.3%62250.463A0.924CDooCDoc mcmPPPPPPIU11( )220.8331.85,500.9CCCcmVgU0max00.251.37( )0.183C
5、CIiA 3.4一谐振功率放大器一谐振功率放大器，CC30 VV，测得测得C0100 mAI，cm28 VU，70，求求eR、oP和和C。 解解 0max0100395 mA(70 )0.253cCIi1max1(70 )3950.436172 mAc mCIi 1281630.172cmec mURI1110.172282.4 W22oc mcmPIU2.480%0.1 30oCDPP3.5已知已知CC12 VV，BE(on)0.6 VU，BB0.3VU ，放大器工作在临界状态，放大器工作在临界状态cm10.5 VU，要求输出功率要求输出功率o1WP ，60，试求该放大器的谐振电阻，试求该放
6、大器的谐振电阻eR、输入电压、输入电压imU及集电极效率及集电极效率C。 解解 221110.555221cmeoURP10()0.6( 0.3)1.8 Vcos0.5(60 )110.391 10.578.5%2(60 )20.21812BEBBimcmCCCUonVUUV 3.6谐振功率放大器电路如图谐振功率放大器电路如图 P3.6P3.6 所示，试从馈电方式，基极偏置和滤波匹配网络等方面，分析这所示，试从馈电方式，基极偏置和滤波匹配网络等方面，分析这些电路的特点。些电路的特点。 解解 (a)(a)1V、2V集电极均采用串联馈电方式集电极均采用串联馈电方式，基极采用自给偏压电路基极采用自给
7、偏压电路，1V利用高频扼圈中固有直流利用高频扼圈中固有直流电阻来获得反向偏置电压电阻来获得反向偏置电压， 而而2V利用利用BR获得反向偏置电压获得反向偏置电压。 输入端采用输入端采用 L L 型滤波匹配网络型滤波匹配网络， 输出端采用输出端采用型滤波匹配网络。型滤波匹配网络。(b)(b) 集电极采用并联馈电方式，基极采用自给偏压电路，由高频扼流圈集电极采用并联馈电方式，基极采用自给偏压电路，由高频扼流圈BL中的直流电阻产生很小的中的直流电阻产生很小的负偏压负偏压，输出端由输出端由23L C，345C C C构成构成L型和型和T型滤波匹配网络型滤波匹配网络，调节调节34C C和和5C使得外接使得
8、外接 5050 欧负载电欧负载电阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻，输入端由输入端由1C、2C、1L、6C构成构成T和和L型滤波匹配网型滤波匹配网络，络，1C用来调匹配，用来调匹配，2C用来调谐振。用来调谐振。3.7某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图 P3.7P3.7 所示。工作频率为所示。工作频率为 2 2 MHzMHz，已知天线等效电容已知天线等效电容500 PFAC ，等效电阻，等效电阻8Ar ，若放大器要求，若放大器要求80eR ，求，求L和和C。 解解 先将先将L、AC等效为电感等效为电感AL
9、，则则AL、C组成组成L形网络形网络，如图如图 P3.7(s)P3.7(s)所示所示。由图可得由图可得801138eeARQr由图又可得由图又可得/eAAQLr，所以可得，所以可得66221226263 81.91 101.91H22 101111.91H 12.122H3112987 10F2987 pF(22 10 )2.122 10e AAAAeAQ rLHLLQCL 因为因为1AALLC，所以，所以6262126111.91 10(22 10 )500 1014.59 10 H14.59 HAALLC 3.8一谐振功率放大器，要求工作在临界状态。已知一谐振功率放大器，要求工作在临界状态
10、。已知CC20 VV，o0.5 WP ，L50R ，集，集电极电压利用系数为电极电压利用系数为 0.950.95，工作频率为，工作频率为 1010 MHzMHz。用。用 L L 型网络作为输出滤波匹配网络，试计算该网络的元型网络作为输出滤波匹配网络，试计算该网络的元件值。件值。 解解 放大器工作在临界状态要求谐振阻抗放大器工作在临界状态要求谐振阻抗eR等于等于22(0.9520)361220.5cmeoURP由于由于eR LR，需采用低阻变高阻网络，所以，需采用低阻变高阻网络，所以6622122626361112.494502.494501.986 101.986H2 10 101111.98
11、612.31H2.49411110 10F110 pF(2 10 10 )2.31 10eeLeLeRQRQ RLHLLHQCL 3.9已知实际负载已知实际负载50LR ，谐振功率放大器要求的最佳负载电阻，谐振功率放大器要求的最佳负载电阻121eR ，工作频率，工作频率30 MHzf ，试计算图，试计算图 3.3.9(a)3.3.9(a)所示所示型输出滤波匹配网络的元件值，取中间变换阻抗型输出滤波匹配网络的元件值，取中间变换阻抗2LR 。 解解 将图将图 3.3.9(a)3.3.9(a)拆成两个拆成两个 L L 型电路，如图型电路，如图 P3.9(s)P3.9(s)所示。由此可得所示。由此可得
12、2150114.92121117.712LeLeeLRQRRQR1222622222912262122911164.9520 10520 pF230 10501115201542 pF4.91152 10 H52 nH(230 10 )542 107.71 281.8 10H81.8 nH230 10eLeeLQCFRCCpFQLCQ RL 11112211212629111111211181.8 nH 183nH7.7111339 10339 pF(230 10 )83 10(81.852) nH133.8 nHeLLQCFLLLL 3.10试求图试求图 P3.10P3.10 所示各传输线变
13、压器的阻抗变换关系及相应的特性阻抗。所示各传输线变压器的阻抗变换关系及相应的特性阻抗。 解解 (a)(a)114114,4,4444164ciicLcciLLcZRUURZRZZRRIIRZ(b)(b)22112,2,4222/2icicLcciLLcRZUURZRZZRRIIRZ3.11功率四分配网络如图功率四分配网络如图 P3.11P3.11 所示，试分析电路的工作原理。已知所示，试分析电路的工作原理。已知75LR ，试求，试求1dR、2dR、3dR及及sR的值。的值。 解解 当当1rTa a 与与 b b 端负载电阻均等于端负载电阻均等于 2 2sR， a a 与与 b b 端获得信号源
14、供给功率的一端获得信号源供给功率的一半。同理，半。同理，2rT、3rT两端负载两端负载LR都相等都相等，且等于且等于 4 4sR时时，a a、b b 端功率又由端功率又由2rT、3rT平均分平均分配给四个负载，所以每路负载配给四个负载，所以每路负载LR获得信号源供给功率的获得信号源供给功率的 1/41/4，故图，故图 P3.11P3.11 构成功构成功率四分配网络。率四分配网络。12375,150,18.75dddsRRRR3.12图图 P3.12P3.12 所示为工作在所示为工作在 230230 MHzMHz 频段上频段上、 输出功率为输出功率为 5050 WW 的反相功的反相功率合成电路率
15、合成电路。试说明试说明：(1)(1)1rT 5rT传输线变压器的作用并指出它们的特性阻抗传输线变压器的作用并指出它们的特性阻抗；(2)(2)6rT、7rT传传输线变压器的作用并估算功率管输入阻抗和集电极等效负载阻抗。输线变压器的作用并估算功率管输入阻抗和集电极等效负载阻抗。 解解 (1)(1) 说明说明1rT 5rT的作用并指出它们的特性阻抗的作用并指出它们的特性阻抗1rT为为 1:11:1 传输线变压器，用以不平衡与平衡电路的转换，传输线变压器，用以不平衡与平衡电路的转换，150cZ。2rT和和3rT组成组成 9:19:1 阻抗变换电路，阻抗变换电路，2350/316.7ccZZ。4rT为为 1:11:1 传输线变压器，用以平衡与不平衡电路的转换，传输线变压器，用以平衡与不平衡电路的转换，412.5cZ。5rT为为 1:41:4 传输线变压器，用以阻抗变换，传输线变压器，用以阻抗变换，525cZ。(2)(2) 说明说明6rT、7rT的作用并估算功率管的输入阻抗和等效负载阻抗的作用并估算功率管的输入阻抗和等效负载阻抗6rT起反向功率分配作用，起反向功率分配作用，7rT起反向功率合成作用。起反向功率合成作用。功率管的输入阻抗为功率管的输入阻抗为5012.892功率管集电极等效负载阻抗为功率管集电极等效负载阻抗为506.2524abRR
