1、1,第3章 高频谐振放大器,3.1 高频小信号放大器 3.2 高频功率放大器的原理和特性 3.3 高频功率放大器的高频效应 3.4 高频功率放大器的实际线路,2,3.1 高频小信号放大器,一、概述1、定义：高频小信号放大器的功能就是放大各种无线电设备中的高频小信号。此处的“小信号”是指输入信号的电平较低，放大器工作在它的线性范围。2、高频小信号放大器的分类：(1) 按放大器的频带宽度来分：窄带放大器和宽带放大器。 所谓频带的宽窄，指的是相对频带，即通频带与其中心频率的比值。宽带放大器的相对频带较宽（往往在0.1以上），窄带放大器的相对频带较窄（往往小到 0.01）。(2) 按有源器件来分：分立
2、元件高频小信号放大器和集成放大器。,3,（3）按电路形式分：单级放大器、多级放大器;（4）按负载性质分为：谐振放大器（兼具阻抗变换和选频滤波之功能）、非谐振放大器;本章主要讨论单级窄带负载为 LC 调谐回路的谐振放大器，这种放大器不仅有放大作用，而且有选频作用。对各种级联放大器也略加讨论。,3、高频小信号放大器的主要要求(1) 高增益，即要求放大器的放大量要高；放大器输出电压 V O与输入电压 V i之比，称为放大器的增益或放大倍数，用 A v表示（有时以 dB 数计算）。 例如，用于各种接收机中的中频放大器，其电压放大倍数可达到104105，即电压增益为80100dB。,4,(2) 频率选择
3、性要好；从各种不同频率信号的总和（有用的和有害的）中选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性，放大器的频带宽度和矩形系数是衡量选择性的两个重要参数。(3) 工作稳定可靠。,3、高频小信号放大器放大性能分析与低频小信号放大器基本相同，但又有其特殊性 （1）高频等效电路一般采用Y参数等效电路进行分析。 （2）由于负载为谐振回路，通常需进行阻抗变换，并要考虑到所有损耗在输出端的反映。,5,二、高频小信号谐振放大器的工作原理 图3-1(a)是一典型的高频小信号谐振放大器的实际线路。 其中：Cb、Ce为高频旁路电容；Rb1 、 Rb2 、 Re为偏置电阻。图3-1(b)为其交流等效电路，有抽头
4、的谐振回路为放大器的负载，完成阻抗匹配和选频功能。放大器工作在甲(A)类状态。,6,图 3-1 高频小信号谐振放大器(a) 实际线路; (b) 交流等效电路,7,三、放大器性能分析1晶体管的高频等效电路要分析和说明高频调谐放大器的性能，首先必须考虑晶体管在高频时的等效电路。图3-2(a)是晶体管在高频运用时的混等效电路,它反映了晶体管中的物理过程, 也是分析晶体管高频时的基本等效电路。,图 3-2 晶体三极管等效电路,混等效电路,8,直接使用晶体管的混等效电路分析放大器的性能很不方便，通常在低频时采用h参数等效电路，而在高频时，一般采用Y参数等效电路。,晶体管共射极电路,9,Y参数通过仪器测量
5、，或查手册，或由混合型等效电路求取,10,称为晶体管输出端交流短路时的输入导纳,称为晶体管输出端交流短路时的正向传输导纳,称为晶体管输入端交流短路时的反向传输导纳,称为晶体管输入端交流短路时的输出导纳,11,在忽略rbe及满足CC的条件下, Y参数与混参数之间的关系为：,(3-1),(3-2),(3-3),(3-4),12,特别说明：(1) Y参数不仅与晶体管的静态工作点有关，而且与工作频率有关，不过当放大器工作在窄带时，Y参数变化不大，可近似看作常数；(2) 在以后如没有特别说明，高频小信号放大器都是工作在窄带，晶体管一律用Y参数等效。由图3-2可以得到晶体管Y参数等效电路的Y参数方程为：,
6、(3-5a),(3-5b),13,2. 放大器的性能参数,图3 3高频小信号放大器的高频等效电路,忽略管子内部的反馈, 由图3 3可,由式（3-5）（3-6）得出高频小信号的主要性能指标,(3 6a),(3 6b),（1）电压放大倍数K,(3 7),（3-5）,负载导纳，包括谐振回路的导纳和负载电阻RL的等效导纳。,14,（2）输入导纳Yi,(3 8),（3） 输出导纳Yo,(3 9),（4） 通频带B 0.707与矩形系数K 0.1 (P66),=9.95,理想矩形系数为1,第一项为晶体管的输入导纳，第二项是反向传输导纳Yre引入的输入导纳,C为回路的总电容，包括回路本身的电容和Yoe等效到
7、回路中呈现的电容,g为回路的总电导，包括回路本身的损耗和Yoe、RL等效到回路中的损耗,15,16,四、高频谐振放大器的稳定性 1放大器的稳定性(1) 稳定性的引入：以上分析时，假定Yre0，即输出电路对输入端没有影响，放大器工作于稳定状态。但由于晶体管内部存在集基间电容Cbc的反馈，或者通过Y参数的反向传输导纳Yre的反馈，放大器的输出电压可通过晶体管的Yre反向作用到输入端，引起输入电流的变化，如果这个反馈在某个频率相位上满足正反馈，这种反馈作用将可能引起放大器产生自激等不良后果。,17,(2) 定性分析 下面分析由于反向传输导纳Yre的反馈引起的不稳定。 假设：反向传输导纳Yre引入的输
8、入导纳, 记为Yir。忽略Rbb的影响, 则由,并将Yoe归入谐振回路负载中，并考虑谐振频率0附近情况,则谐振回路总导纳为：,18,由上式可得： 当回路谐振时，Yir为一电容（由反向传输导纳引入的输入导纳）； 当 0时， Yir的电导为正，是负反馈。 当 0 时， Yir的电导为负，是正反馈，将导致放大器不稳定。,19,2. 提高放大器稳定性的方法,选用Yre（或 Cbc ）小的晶体管,从电路上消除内反馈的影响,中和法（消除Yre的反馈）,失配法,（1）中和法在放大器线路中插入一个外加的反馈电路，使它的作用恰好和晶体管的内反馈互相抵消。,20,+,-,中和法只能在很窄的频率范围内起作用，且不易
9、调节,21,（2）失配法,失配法通过增大负载电导YL，进而增大总回路电导，使输出电路严重失配，输出电压相应减小，从而使输出端反馈到输入端的电流减小，对输入端的影响也就减小。 失配法是用牺牲增益来换取电路的稳定。,22,用两只晶体管按共射-共基方式连接成一个复合管是经常采用的一种失配法。,V2输入阻抗很小 ，即V1的负载导纳很大，从而削弱了结电容的内反馈作用。而V2构成共基放大电路，CBC不能引入反馈。,该电路中，V1提供较大电流增益，V2提供较大电压增益，故总电路可获得较大的电压增益和电流增益。,23,24,五、多级谐放大器 1.多级单调谐放大器假设多级单调谐放大器各级放大器的电压放大倍数分别
10、为K01、 K02、 K0n,则总的电压放大倍数为：,由第二章可知，单调谐放大器的归一化频率特性为：,则有n的回路的多级单调谐放大器的归一化频率特性为：,25,26,2.多级双调谐放大器设多级双调谐放大器每级具有相同的频率特性, 谐振频率均为信号的中心频率。则：,表3-2 多级双调谐放大器的带宽和矩形系数,表3-1 多级单调谐放大器的带宽和矩形系数,27,3.多级参差调谐放大器 各级的调谐频率不同,特点：,有较宽的通频带，且在带内频带特性平坦，带外又有较陡峭的特性。,28,3.2 高频功率放大器的原理和特性,高频功率放大器的主要功能是放大高频信号, 并且以高效输出大功率为目的, 它主要应用于各
11、种无线电发射机中。一、高频功率放大器概述 1、使用高频功率放大器的目的放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。 2、高频功率放大器使用中需要解决的两个问题高功率输出 高效率输出 （已知能量是不能放大的，高频信号的功率放大，其实质就是在输入高频信号的控制下将电源直流功率转换成高频功率） 3、高频功放管的类型电子管：主要用于输出功率在几百瓦以上的场合；高频大功率晶体管和场效应管：主要用于输出功率在几百瓦以下的场合。,29,4、功率放大器工作状态A(甲)类：其理想效率为50%；B(乙)类：其理想效率为78.5%；AB(甲乙)类：其理想效率为50%78.5%；C (丙)类：高频非线性功率放大器
12、E 类：开关型高频功率放大器S类：开关型高频功率放大器其中：A类、B类和AB类主要用于低频功率放大器，而C类、E类和S类一般只用于高频功率放大器。,30,5、高频功率放大器的特点我们知道低频功率放大器的工作频率低，相对频带宽度很大；如一般工作在2020000Hz，高端频率与低端频率相差1000倍。对于高频功率放大器：工作频率高，相对频带宽度很小；例如调幅广播的带宽为9kHz，若中心频率取900kHz，则相对频带宽度仅为1。因此高频功率放大器为了达到对选择性（频带）的要求，一般采用调谐放大器。 由于高频功放要求高频工作、高效率，因而工作在高频状态和大信号非线性状态是其主要特点。,31,相同点：工
13、作在高频段、调谐回路作负载 不同点： 1）输入信号大小不同2）分析方法不同3）任务不同4）工作状态不同,（1） 与高频小信号调谐放大器的异同点,小信号谐振放大器 波形图,谐振功率放大器 波形图,32,（2） 与低频功率放大器的异同点,相同点：输出功率大、效率高 不同点：1） 频带宽度不同低频功放：工作频率20Hz20kHz，相对频带宽。 高频功放：工作频率几百kHz几百MHz，相对频带窄。2） 负载不同,33,二、工作原理 图3-12是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理线路, 除电源和偏置电路外, 它是由晶体管、 谐振回路和输入回路三部分组成的。其中：晶体管：常采用NPN高频大功率晶体管。静
14、态工作状态：为了保证在C类工作,基极偏置电压UBB应使晶体管静态工作是工作在截止区,其值一般为负；输入信号：输入信号为大信号，可达12V，甚至更大。工作状态：晶体管工作在截止和导通(线性放大)两种状态，基极电流和集电极电流均为高频脉冲电流。放大器的负载：用带抽头的LC并联谐振回路作负载，可以起到选频和阻抗变换两方面的作用。,34,图 3-12 晶体管高频功率放大器的原理线路,35,1、电流、 电压波形 设输入信号为 则由图3 12得基极回路电压为 周期性脉冲可以分解成直流、 基波(信号频率分量) 和各次谐波分量, 即,36,对ic进行傅里叶级数展开,式中0()、 1()、 n()分别称为余弦脉
15、冲的直流、 基波、 n次谐波的分解系数,37,由图3-12可以看出，放大器的负载为并联谐振回路，当谐振频率0等于激励信号频率时，回路对频率呈现一大谐振电阻RL，因此式(3-18)中基波分量在回路上产生电压，而对远离的直流和谐波分量2、3等呈现很小的阻抗，因而这些频率成分的输出很小，几乎为零，可以忽略。故回路输出电压为：,(3-20),(3-21),晶体管的集电极电压为：,38,必须强调指出，集电极电流ic虽然是脉冲状，但由于谐振回路的这种滤波作用，仍然能得到正弦波形的输出。,39,40,2高频功放的能量关系与效率 在集电极电路中, 谐振回路得到的高频功率(高频一周的平均功率)即输出功率P1为：
16、,集电极电源供给的直流输入功率P0为,直流输入功率与集电极输出高频功率之差就是集电极 损耗功率Pc, 即：,41,Pc变为耗散在晶体管集电结中的热能。 定义集电极效率为：,式中 称为波形系数， 称为集电极电压利用系数。,由上式可知，要提高效率，有两种途径： 提高电压利用系数，即提高Uc，这通常是靠提高回路谐振阻抗RL来实现； 提高波形系数 ，由于与 有关。图(3-15)画出了 它们间的关系。,42,越小越大，效率越高。但通角很小时1()降低，输出功率比较小 ，为了兼顾功率和效率，通常在6575度左右。,43,高频功放的功率放大倍数为：,用dB表示为,3、功率放大倍数 信号源供给的功率，称为高频
17、功放的激励功率，因为信号电压为正弦信号，因此激励功率大小决定于基极电流中基波分量的大小。设其基波电流振幅为I b1, 且与ub同相(忽略实际存在的容性电流), 则激励功率为,44,例3-1 某高频谐振功率放大器工作于临界状态，输出功率P1=6W,集电极电源UCC=24V，集电极电流直流分量IC0=300mA，电压利用系数=0.95。 试计算：直流电源提供的功率P0，功放管的集电极损耗功率Pc及效率，临界负载电阻RLcr。,提示： 直接利用功率放大器的电流、电压、能量关系即可求解。,45,1. 当谐振功率放大器的输入激励信号为余弦波时，为什么集电极电流为余弦脉冲波形？但放大器为什么又能输出不失真
18、的余弦波电压？ 答：因为谐振功率放大器工作在丙类状态（导通时间小于半个周期），所以集电极电流为周期性余弦脉冲波形；但其负载为调谐回路谐振在基波频率，可选出ic的基波，故在负载两端得到的电压仍与信号同频的完整余弦波。,思考讨论题,2. 小信号谐振放大器与谐振功率放大器的主要区别是什么？,1）输入信号大小不同 2）分析方法不同 3）任务不同 4）工作状态不同,46,三、高频谐振功率放大器的工作状态,47,1高频功放的动特性,(1) 高频功放的动特性的概念动特性是指当加上激励信号及接上负载阻抗时, 晶体管集电极电流ic与电极电压(uBE或uCE)的关系曲线, 它在icuCE或icuBE坐标系统中是一
19、条曲线。反映的是功放的工作点在激励作用下的变化曲线。,(2) 动特性的作法在小信号放大器中，若已知负载电阻，通过静态工作点作一斜率为负的交流负载电阻值的倒数的直线，即为交流负载线，动特性为负载线的一部分。,48,49,动特性的具体作法：根据,逐点(以t为变量)由uBE、 uCE从晶体管输出特性上找出iC，并连成线即为动特性。 当晶体管的特性用折线近似时的作法为：,特别注意:输出特性曲线上横轴对应的uBE=UBB,连接ABC三点， 就是功放动态特性曲线。,UBB,50,2高频功放的工作状态,为了提高放大器的效率，可以提高电压利用系数来实现，也就是加大UC,这是靠增大负载RL来实现。,下面讨论当
20、由小到大变化时，即当调解RL 增大时动特性曲线的变化。,高频谐振功率放大器根据集电极电流是否进入饱和区或用UCEmin与晶体管饱和压降UCES相比较分为欠压、 临界和过压三种状态。下面根据其动特性分析这三种的特点。,51,(1) 欠压状态,欠压状态功放的特点：功放的工作点只在截止区和线性放大区内变化；功放的集电极电流为余弦脉冲；功放的效率将随着Uc的增大而增加，在这种状态下，集电极电压利用不充分；有UCEmin uCES 。,是指功放的最高工作状态还未进入饱和区的状态，即动特性的A点未进入饱和区的工作状态。,52,(2) 临界状态：功放的最高工作状态刚好进入饱和区的边缘状态，即动特性的A点刚好
21、进入饱和区和放大区的边缘，我们将这种工作状态称为临界状态。保证功放工作在这一状态所需的集电极负载电阻RL称为临界电阻或最佳负载电阻，一般用RLcr表示。,临界状态功放的特点：功放的工作点只在截止区和线性放大区内变化；功放的集电极电流为余弦脉冲；功放的输出功率最大，高频功放一般工作在此状态；有UCEmin uCES 。,53,(3) 过压状态：当功放的最高工作状态将进入饱和区，即动特性的A点在饱和区的工作状态，称为过压状态。,过压状态功放的特点：功放的工作点将在截止区、线性放大区和饱和区三个区内变化；功放的集电极电流为顶部凹陷的余弦脉冲；P1和P0都下降，在弱过压状态，有所增加，但到达强过压状态
22、，因IC波形强烈畸变，要下降， 减小。这种状态下，有UCEmin uCES 。,54,55,3. 谐振功率放大器的计算,谐振功率放大器的主要指标是功率和效率。 以临界状态为例：,1) 首先要求得集电极电流脉冲的两个主要参量ic max和,导通角,集电极电流脉冲幅值Icm,或从输出特性曲线上直接得出。,56,2) 电流余弦脉冲的各谐波分量系数0()、1()、n()可查表求得，并求得个分量的实际值。,3) 谐振功率放大器的功率和效率,直流功率：,P0=Ic0 UCC,交流输出功率：,集电极效率：,4) 根据,可求得最佳负载电阻：,57,例3-2:某谐振功率放大器的动特性如图5中的所示试回答并计算以
23、下各项：,动特性曲线上特殊点的坐标是分析、计算的关键,58,四、 高频功放的外部特性,高频功放的外部特性是指放大器的性能随放大器的外部参数变化的变化规律，外部参数主要包括：放大器的负载RL，激励电压Ub、偏置电压UBB和UCC。,1高频功放的负载特性,负载特性是指只改变负载电阻RL, 高频功放电流、 电压、 功率及效率变化的特性。,RL，使Uc ， uCEmin ，放大器由欠压状态进入临界状态, 再进入过压状态。在临界状态时, 输出功率P1最大, 集电极效率接近最大, 所以是最佳工作状态。,59,2高频功放的振幅特性,(1) 在欠压区：Ic0、 Ic1、Uc随Ub的增加而增加，但不成线性关系,
24、 因为也会随之增大, 使iC脉冲的宽度和高度都随之增大。仅当处于乙类工作状态时, 固定90， 不会随Ub的变化而变化, 此时Uc与Ub才成正比关系。(2) 在过压区： Ic0、 Ic1、Uc基本上不随Ub的增加而增加，可以认为是恒压区，放大等幅信号，应选择这种状态。,高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅Ub 时, 放大器电流、 电压、 功率及效率的变化特性（ RL 不变）。,60,3. 高频功放的调制特性是指功放的性能随放大器的偏置电压和电源的变化特性。包括基极调制特性和集电极调制特性。(1) 基极调制特性：是指仅改变放大器的基极偏置电压UBB，放大器的电流、电压、功率及效率的变化特性。,
25、因为,所以 决定了,UBB 和Ub,改变UBB与改变Ub,类似，不同的是,UBB可以为负值。,61,基极调制的目的是使Vcm随VBB的变化规律而变化, 所以功放应工作在欠压状态, 才能使VBB对Vcm有控制作用。,62,（2）集电极调制特性,高频功放的集电极极调制特性是指改变直流偏置Ucc 时, 放大器电流、 电压、 功率及效率的变化特性（ UBB Ub RL 不变）。,在UBB Ub RL 不变时，动特性曲线将随Ucc的变化左右平移，由大变小时，工作状态由 欠压 临界 过压，如图。电流由完整到凹陷。,集电极调制特性曲线,当Ucc由小到大变化时，功放的状态将由过压区逐步进入欠压区，进入欠压状态
26、后，集电极电流几乎不随Ucc而改变，而完全取决于激励的大小。,63,谐振功放用作集电极调制电路时，必须工作于过压区。,在UBB或UCC上叠加一个缓慢变化的小信号（调制信号），使放大器工作在特定的状态，则输出信号的振幅就会随叠加的小信号变化，同时完成放大和调制，通常称为高电平调制。,64,4. 高频功放的调谐特性,前面的分析都是假定放大器工作在调谐状态，实际工作时放大器需要调谐。,功放的调谐特性是指，功放的输出电流，电压，随回路电容C或电感L变化的特性。,失谐时，阻抗的模RL，工作状态会发生变化。,若谐振时处于弱过压状态，则失谐时，阻抗的模下降，由阻抗特性，可知工作状态：由 临界,欠压,利用Uc
27、和Ic0的峰值来调谐。,为防止调谐过程中烧坏晶体管，动作要快，先降低Ucc或减小激励电压。,Ic0和Ic1要增大，而Uc将下降。,P1=Uc1Ic1cos/2将下降,65,66,67,68,思考讨论题,3.谐振功放原工作于临界状态，若集电极回路稍有失谐， 放大器的IC0、 IC1、 PC 将如何变化？有何危险？,答案：回路阻抗减小，使放大器工作于欠压区，IC0 和IC1增大； PC增大；失谐大时可能烧坏晶体管。,69,4.某谐振功放，当增大UCC时，发现输出功率增大，则 为什么？若发现输出功率增大不明显，则又为什么？,答案：P1增大明显，则表明谐振功放原来工作于过压区；否则表明谐振功放原来工作
28、于欠压区。,5.一谐振功率放大器,原来工作在临界状态,后来发现该功率放大器的输出功率下降,但效率反而提高,但电源电压Ucc、输出电压振幅Uc及Ubemax不变，问这是什么原因造成的，此时功率放大器工作在什么状态？,答案：由已知，功率放大器的工作状态不变。由于 ，所以 不变；而=1/2，故效率的提高是由于的增加，这是通过的减小来实现的。要减小 ，有两个途径：一个是减小输入信号的振幅Ub，另一个是减小UBB；但要求Ubemax不变，故只能减小UBB ，同时增大Ub 。输出功率下降，但Uc不变，所以只能是增加负载阻抗。,70,6.某谐振功放工作在过压状态，现欲将它调整到临界状态，应改变哪些参数？不同
29、的调整方法所得到的输出功率是否相同？,答案：减小RL ，或减小UBB ，减小Ub ，或增大UCC ；或综合调节。不同的调整方法所得到的输出功率不相同。,71,小结根据以上对丙类谐振功放的性能分析, 可得出以下几点结论:(1) 若对等幅信号进行功率放大, 应使功放工作在临界状态, 此时输出功率最大, 效率也接近最大。比如对第7章将介绍的调频信号进行功率放大。 (2) 若对非等幅信号进行功率放大, 应使功放工作在欠压状态, 但线性较差。若采用乙类工作, 则线性较好。比如对第6章将介绍的调幅信号进行功率放大。 (3) 丙类谐振功放在进行功率放大的同时, 也可进行振幅调制。若调制信号加在基极偏压上,
30、功放应工作在欠压状态； 若调制信号加在集电极电压上, 功放应工作在过压状态。(4) 回路等效总电阻RL，对功放的各项性能指标关系很大, 在分析和设计功放时应重视负载特性。 ,72,3.3 高频功率放大器的高频效应 (了解),前面分析都以静特性为基础的分析，虽能说明高频功放的原理，但却不能反映高频工作时的其他现象。分析和实践都说明，当晶体管工作于“中频区”（0.5ff0.2fT)甚至更高频率时，通常会出现输出功率下降、效率降低、功率增益降低以及输入、输出阻抗为复阻抗等现象。所有这些现象的出现，主要是由于功放管性能随频率变化引起的，通常称它为功放管的高频效应。,73,通过实验，可以用示波器观察功率
31、放大器放大管各极电流波形随工作频率变化而变化的情况。,一、 少数载流子的渡越时间效应,少数载流子，在基区扩散达到集电极需要一定的时间 ，称为载流子的渡越时间。,低频时，渡越时间小于信号周期，载流子与外加瞬时电压一一对应。,高频时，渡越时间和信号的周期可以比较，瞬间的基区载流子变化决定于这以前的外加电压的变化。因而各极电流，不取决于此刻电压。前面分析都是按静态特性分析的，没有考虑到这一点。,74,在工作频率很高， 渡越角在0=1020时，功放管各电极电流的变化情况：,(1) 发射极电流ie 随着工作频率提高，存贮在基区中的载流子由于输入信号ub迅速向负极性变化而返回发射极,因而ie出现反向脉冲，
32、管子的导通角加大，工作频率越高,ie反向脉冲的宽度就越大，幅值也越高，导通角也越扩展。,(2) 集电极电流ic ic 的 峰值滞后于ie 的峰值，二者差一渡越角0，ic的导通角也由低频时的 c增大到：c+20,高频情况下功放管各电极电流波形,(3) 基极电流ib 由于ie出现反向脉冲，根据ib= ie ic，所以ib也出现反向电流脉冲，反向电流的出现，使其基波分量Ib1大大增加，Ib1的增加将提高了对激励功率的要求。,上述分析表明，ic的导通角加大，将使功率管的效率大大降低；Ib1的加大将使激励功率增加，这会使放大器的功率增益降低，这种现象将随工作频率升高而加剧。,75,二、非线性电抗效应 功
33、放管中存在集电结电容Cbc, 这个电容是随集电结电压Ube变化的非线性势垒电容。 Cbc可达几十到一二百皮法。它的存在使的对高频信号呈现出低阻通道，使ib加大，rbb上压降增大，ube减小，ic减小，输出功率和效率下降。同时也会带来放大器的不稳定。,三、发射极引线电感的影响,长度为l，直径为d的，导线产生的电感为：,当频率很高时，Le不能忽略。,在高频工作时，这个电感呈现出很大的阻抗，作为射级负反馈。从而减小了集电极电流、降低了输出功率和效率。,76,四、饱和压降的影响,晶体管工作于高频时, 实验发现其饱和压降随频率提高而加大。,Uc=Ec-Uces减小所以电压利用系数降低，输出效率降低，输出
34、功率减小。,77,3.4 高频功率放大器的实际线路,一、 直流馈电线路 直流电源加到功放管各极上去的线路叫直流馈电线路。直流馈电线路包括集电极馈电线路和基极馈电线路。下面结合集电极馈电线路和基极馈电线路说明旁路电容Cb、扼流圈Lb的应用方法。1、集电极馈电线路 ,(1) 串联馈电线路结构：晶体管、 电源、 谐振回路三者是串联连接的, 故称为串联馈电线路。如图 3-25(a) 所示。,(2)并联馈电线路结构：其晶体管、 电源、 谐振回路三者是并联连接的, 故称为并联馈电线路。如图 3-25(b) 所示。,78,图 3-25 集电极馈电线路两种形式(a) 串联馈电; (b) 并联馈电,优点：Ucc
35、、LB、CB处于高频地电位，使得回路不容易受分布参数影响。,优点：回路一端为直流地电位，L、C元件一端可以接地，安装方便。,79,在信号频率上 Lb 的感抗很大，接近开路；Cb 的容抗很小，接近短路，避免信号电流通过直流电源而产生级间反馈，造成工作不稳定。,80,Lb 高频扼流圈； Cb 隔直电容； Cb1 旁通电容。,在信号频率上，Lb 感抗很大，接近开路，Cb、Cb1 的容抗很小，接近短路。,虽然电源与谐振回路在形式上是并联的，但谐振回路两端电压 uc 直接反映在 LC 上，因而,与串馈电路相同。,81,2基极馈电线路,(1)作用,为放大电路提供合适的偏置电压，使功率管工作在丙类。,(2)
36、常用形式,基极馈电线路也有串联和并联两种形式。 图3-26示出了几种基极馈电形式, 基极的负偏压既可以是外加的, 也可以由基极直流电流或发射极直流电流流过电阻产生。前者称为固定偏压，后者称为自给偏压。,82,发射极自给偏压,基极组合偏压,基极零偏压,利用Ie0 流经Re产生偏压电压：UBB= Ie0 Re 调节Re ，可调节反偏电压大小。,自给偏压的优点是偏压随激励大小变化，使晶体管的各极 电流受激励变化的影响小，电路工作稳定。,83,解：分析:输入输出回路中交流要有交流通路，直流要有直流通路，而且交流不能流过直流电源,例3-3：改正右图中的错误， 不得改变馈电形式。,84,二、输出匹配网络,
37、1.位置,对交流通路而言，滤波匹配网络(Filter-Matched Network)介于功率管 T 和外接负载 RL 之间。,85,2. 输出匹配网络应具有这样的几个特点: (1) 以保证放大器传输到负载的功率最大, 即起到阻抗匹配的作用; (2) 抑制工作频率范围以外的不需要频率, 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。 3. LC匹配网络 图3-27是几种常用的LC匹配网络。,86,图 3-27几种常见的LC匹配(a) L型; (b) T型; (c) 型,L型网络是由两种异性电抗元件组成，又分为L-型（负载电阻RP与XP并联）和L-型
38、（负载电阻Rs与Xs串联）两种；而T型和型可以看作两个L型网络的级联。因此以L型为例进行分析。,87,由此可见：在负载电阻RP大于功放要求的最佳负载阻抗RLcr时，采用L-I型网络，并通过调整Q值，将大的负载电阻RP变换较小的为Rs(Rs= RLcr)。谐振时应有Xs+Xs=0.,(a) L- I 型网络(电阻RP与网络电抗XP并联),其中：,(1)L -I型网络,88,由此可见：负载RS小于最佳负载RLcr时，采用此网络，通过调整Q值可以将小的RS变为大的RLcr，获得阻抗匹配,(a) L- 型网络 (电阻RS与网络电抗XS串联),(1)L -I I型网络,89,例3-4 试设计一L型匹配网络作为功放的输出电路。已知工作频率f=5MHz，功放的临界电阻为RLcr=100欧姆，天线端电阻R2=10欧姆。 解：根据题意，由于负载电阻（天线端电阻） R2 RLCR，故选择L-II型。且串联支路用电感，并联支路用电容。,90,(2) 型和T滤波匹配网络,恰当选择两个L型网络的Q值，就可兼顾滤波和阻抗匹配的要求。,91,图3-29是一超短波输出放大器的实际电路, 它工作于固定频率。,图 3-29 一超短波输出放大器的实际电路,L2是为抵消天线的容抗而设立的,C1、C2、L2构成型匹配网络,自偏压,
