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1、第十章第十章 高频功率放大器高频功率放大器10.1 概述概述高频功率放大器高频功率放大器所处位置所处位置：发射机：发射机末级末级功能：将已调制的通带信号功能：将已调制的通带信号放大放大到一定到一定功率功率送上送上天线发射天线发射不能干扰不能干扰相邻信道相邻信道与与本接收机本接收机大功率、高效率大功率、高效率负载阻抗固定负载阻抗固定限制频带限制频带本章内容：本章内容： 1. 1. 高频功率放大器的高频功率放大器的基本特点，主要性能指标基本特点，主要性能指标2. 2. 高频功率放大器的高频功率放大器的分类分类3. 3. 高效率高效率的高频功率放大器的高频功率放大器晶体管晶体管工作状态：工作状态：电
2、源电源VCC、负载负载 R工作点工作点Q最大输出状态最大输出状态（饱和、截止）（饱和、截止）输出输出大功率、高效率大功率、高效率天线天线阻值确定阻值确定（一般为（一般为50 ）功率功率放大器：放大器：小小信号信号放大器放大器小信号、强调的是小信号、强调的是增益增益若要求输出若要求输出功率功率1W，输出输出电压幅度电压幅度 V 峰峰峰峰值值 V 电源电源VCC 大于大于20V电源电压电源电压太高太高 这些区别会造成什么影响？这些区别会造成什么影响？高频高频功率放大器功率放大器与与小信号放大器小信号放大器相比有哪些区别？相比有哪些区别？解决办法解决办法采用采用扼流圈馈电扼流圈馈电结果：输出同样功率
3、，结果：输出同样功率， 电源电压降低一半电源电压降低一半（10V）注意晶体管注意晶体管工作状态工作状态 工作点工作点Q 直流负载直流负载 0 交流负载交流负载 R 最大输出电压最大输出电压 = = Vcc问题：问题：晶体管晶体管承受的承受的耐压不变耐压不变20V 如何降低耐压如何降低耐压？降低晶体管降低晶体管耐压耐压方法？方法？晶体管输出功率为：晶体管输出功率为：保证保证输出功率输出功率不变不变，要，要降低降低耐压耐压增大增大电流电流减小减小负载电阻负载电阻方法方法进行进行阻抗变换阻抗变换结论：结论： 高频功率放大器的高频功率放大器的工作特点工作特点是是 低电压低电压、大电流大电流 高频功放高
4、频功放基本基本组成单元组成单元是是 晶体管、偏置电路、扼流圈、晶体管、偏置电路、扼流圈、 阻抗匹配网络和负载阻抗匹配网络和负载晶体管高频晶体管高频大电流工作大电流工作引入的问题：引入的问题：降低了晶体管的降低了晶体管的功率增益功率增益和和工作频率工作频率 晶体管的晶体管的芯片面积芯片面积必须必须增大增大增大了增大了极间电容极间电容高频大功率晶体管基极、发射极高频大功率晶体管基极、发射极窄长形的窄长形的指状结构指状结构解决办法：解决办法：使发射极的使发射极的面积最小面积最小（减小极间电容）（减小极间电容）使使基极基极和和发射极发射极相互间的相互间的接触边缘最大接触边缘最大可以承受大的基极电流可以
5、承受大的基极电流在制作和安装功放时，应注意在制作和安装功放时，应注意发射极引线发射极引线尽可能短尽可能短解决办法：解决办法：改变改变封装形式封装形式，它的发射极由，它的发射极由两个相对的两个相对的宽金属宽金属带引出带引出 电路中的电路中的寄生参数寄生参数（如引线的电感）影响极大，（如引线的电感）影响极大， 降低增益降低增益甚至引起甚至引起放大器的不稳定放大器的不稳定。 其中影响最大的是其中影响最大的是发射极引线电感发射极引线电感 晶体管的输入输出阻抗数值晶体管的输入输出阻抗数值很小很小，而且是复数，而且是复数阻抗匹配阻抗匹配困难困难 由于由于大电流大电流，电路中，电路中很小的电阻很小的电阻，如
6、晶体管基区体电阻，如晶体管基区体电阻， 扼流圈扼流圈RFC的直流电阻等的直流电阻等都会消耗功率都会消耗功率，使，使放大器效率下降放大器效率下降 输出功率输出功率+20 +30dBm效效 率率30% 60%电源电压电源电压3.8 5.8V三阶互调失真三阶互调失真（IMD）30dBc增增 益益20 30dB寄生输出寄生输出50 70dBc稳定系数稳定系数1功率控制功率控制开、关或开、关或1dB步进步进功率放大器的功率放大器的主要性能指标主要性能指标指标分析指标分析 功率功率 根据用途而定根据用途而定 效率效率集电极效率集电极效率输出功率输出功率Pout与电源供给功率与电源供给功率Pdc之比之比 杂
7、散输出与噪声杂散输出与噪声 线性线性 衡量功率放大器衡量功率放大器线性的主要指标线性的主要指标：三阶互调截点三阶互调截点（IP3），），1dB压缩点，谐波等压缩点，谐波等不能放大不能放大非恒定包络非恒定包络的已调波的已调波干扰相邻信道干扰相邻信道相邻信道相邻信道发射信号发射信号对本接收机对本接收机形成干扰形成干扰接收信道接收信道线性线性功率放大器功率放大器 不失真不失真 ，效率低，效率低非非线性线性功率放大器功率放大器效率高效率高失真失真频域频域表现：谐波、互调失真、表现：谐波、互调失真、 频谱再生频谱再生时域时域表现：包络失真、波形失真表现：包络失真、波形失真10.2 高频功率放大器的高频功
8、率放大器的分类分类两种两种分类原则分类原则按按晶体管的晶体管的导通角导通角分类分类按按晶体管晶体管等效电路等效电路分类分类按按等效电路等效电路分分ABC属于同一类属于同一类晶体管等效为晶体管等效为受控电流源受控电流源DE属于同一类属于同一类晶体管等效为晶体管等效为开关开关 按按导通角导通角分分A、B、C类类A类类B类类C类类 =180度度 = 90度度 90度度 设置合适的设置合适的静态工作点静态工作点IDQ 以确保导通角以确保导通角 =180度度10.3.1 A 类放大器类放大器10.3 A、B 类功率放大器类功率放大器 采用采用偏置偏置电路电路 阻抗变换阻抗变换网络网络完成完成天线阻抗天线
9、阻抗向向最佳负载最佳负载的转换的转换 直流直流负载线负载线 交流交流负载线负载线最大最大输出信号输出信号电流幅度电流幅度为：为：最大最大输出输出电压幅度电压幅度为：为：最大输出功率最大输出功率为：为： 电源电源VDD供给功率为：供给功率为： 所以所以A类类放大器的放大器的最大最大集电极效率集电极效率为：为：A类功率放大器的类功率放大器的输出功率输出功率和和效率效率由于由于 管子的管子的饱和饱和、截止截止 实际效率实际效率只有只有3040% 10.3.2 B类和类和AB类功率放大器类功率放大器B类类功率放大器功率放大器 导通角导通角 = 90= 90 输出电流为输出电流为半个正弦波半个正弦波正弦波正弦波电压峰值电压峰值近似为近似为 B类类推挽推挽放大器放大器输入信号反相输入信号反相两管两管轮流导通轮流导通两个半波两个半波在负载上在负载上合成合成为为一个正弦波一个正弦波所以仍所以仍视视B类类放大器为放大器为线性放大器线性放大器 B类类放大器的放大器的效率高于效率高于A类类放大器放大器A、B类放大器均属于类放大器均属于宽带放大器宽带放大器
