《谐振功率放大器》PPT课件

通信工程学院1谐振功率放大器 通信工程学院2功 率 放 大 器定 义 ： 在 输 入 信 号 作 用 下 ， 将 直 流 电 源 供 给 的 功 率 ， 部 分 的 转换 为 按 输 入 信 号 规 律 变 化 的 输 出 信 号 功 率 的 电 子 线 路 。任 务 ： 功 率 管 在 安 全 工 作 的 条 件 下 ， 非 线 性 失 真 在 允 许 的 范 围内 ， 高 效 率 地 输 出 大 的 功 率 。C CMC CMCE (BR)CEO,P PI IV V o oC D o CP PP P P DoCPPP：集 电 极 最 大 允 许 管 耗CMP 集 电 极 最 大 允 许 电 流放 大 器 集 电 极 效 率 CMI(BR)CEOV 集 电 极 击 穿 电 压直 流 电 源 提 供 的 直 流 功 率输 出 信 号 功 率功 率 管 耗 散 功 率 通信工程学院3分 析 功 放 时 ， 应 注 意 ：输 出 功 率 是 指 交 流 功 率 ， 即 交 变 电 流 与 交 变 电 压 的 乘 积 ；交 流 功 率 是 在 输 入 为 正 弦 波 、 输 出 波 形 不 失 真 时 定 义 的 ；大 信 号 工 作 ， 采 用 图 解 法 分 析 ；功 率 管 极 限 运 用 ， 要 满 足 极 限 参 数 的 要 求 。 通信工程学院4功 率 放 大 器 分 类按 负 载 性 质 划 分 ： 非 谐 振 功 放 ： 纯 电 阻 性 负 载 ； 谐 振 功 放 ： 电 抗 性 负 载 。按 工 作 状 态 划 分 ： 甲 类 一 个 周 期 内 导 通 乙 类 半 个 周 期 内 导 通 甲 乙 类 大 于 半 个 周 期 而 小 于 一 个 周 期 丙 类 小 于 半 个 周 期 丁 类 开 关 工 作 通信工程学院5功 率 管 运 用 状 态 通 常 靠 选 择 静 态 工 作 点 来 实 现 。不 同 运 用 状 态 下 的 C不 同 通信工程学院62C C CE01 d2P i v t 思 考 ： 若 减 少 PC， 则 要 减 少 iC vCE 方 法 1： 由 甲 类 甲 乙 类 乙 类 丙 类方 法 2： 管 子 运 用 于 开 关 状 态 (又 称 丁 类 )结 论 ： 导 通 时 间 越 短 ， 效 率 越 高 ， 失 真 也 会 越 严 重 ， 需采 取 特 定 的 措 施 来 实 现 不 失 真 的 放 大 。 通信工程学院7谐 振 功 率 放 大 器定 义 ： 用 谐 振 系 统 作 为 匹 配 网 络 的 功 率 放 大 器 。用 途 ： 对 载 波 或 已 调 波 进 行 功 率 放 大 。应 用 状 态 ： 丙 类 (或 丁 类 、 乙 类 )。特 点 ： 效 率 高 ， 频 带 较 窄 。 通信工程学院8 谐 振 功 率 放 大 器 原 理 电 路 电 路 组 成ZL 外 接 负 载 ， 呈 阻 抗 性 ;Lr 和 Cr 匹 配 网 络 ， 与 ZL 组 成 并 联 谐 振 回 路 。 调 节 Cr 使回路 谐 振 在 输 入 信 号 频 率 ；V BB 基 极 偏 置 电 压 ， 使 功 率 管 Q 点 设 在 截 止 区 ， 以 实 现 丙类 工 作 。 通信工程学院9集 电 极 电 流 iC输 入 ： vb(t) = Vbmcos st vBE = VBB + vb(t) = VBB + vbmcos st集 电 极 电 流 iC 傅 里 叶 级 数 展 开 ：为 平 均 分 量 、 基 波 分 量 和 各 次 谐 波 分 量 之 和 。C C0 c1m s c2m scos cos2i I I t I t 通信工程学院10 输 出 电 压 vo(1)对 基 波 分 量阻 抗 最 大 ， 为 谐 振 电 阻 Re， 在 高 Q 回 路 中 ， Re 近 似 为2 20 r re L t LL LR R C R 其 中 r Lt r LC CC C C 回 路 总 电 容0 s r t1/ LC 回 路 谐 振 频 率回 路 有 载 品 质 因 数0 re LLQ R 怎 么 来 的 ？ 通信工程学院11(2)对 非 基 波 分 量阻 抗 很 小 ， 产 生 的 电 压 均 可 忽 略 。丙 类 谐 振 功 率 放 大 器 谐 振 回 路 的 功 能 ： 选 频 ： 利 用 谐 振 回 路 的 选 频 作 用 ， 可 将 失 真 的 集 电 极 电 流脉 冲 变 换 为 不 失 真 的 输 出 电 压 。 阻 抗 匹 配 ： 调 节 Lr 和 Cr ， 谐 振 回 路 将 含 有 电 抗 分 量 的 外接 负 载 变 换 为 谐 振 电 阻 Re， 并 阻 抗 匹 配 。 通信工程学院12功 率 特 性 分 析(1)丙 类 功 放 的 问 题效 率 与 功 率 的 矛 盾 ， 即 导 通 时 间 与 iC基 波 分 量 幅 度 Ic1m大 小 的矛 盾 。(2)解 决 方 法 采 用 开 关 工 作 的 谐 振 功 放 ， 即 丁 类 谐 振 功 率 放 大 器 。 通信工程学院13ucC RLuceubeub Eb Ecu () ib icV实 际 电 路 通信工程学院14PSPICE仿 真0 0VCC12Vdc R1100V3FREQ = 1e6VAMPL = 1.2VOFF = 0 0 Q1 MPSH10 L11.59uHVBB-0.1Vdc C115.9n 通信工程学院15丁 类 和 戊 类 谐 振 功 率 放 大 器 （ 要 求 了 解 ）(1)丁 类 谐 振 功 率 放 大 器 通信工程学院16 VCE(sat)小 ， 管 耗 小 ， 放 大 器 的 效 率 高 (90% 以 上 ) ； 因 结 电 容 、 分 布 电 容 等 影 响 ， 实 际 波 形 不 理 想 ， 使 管 耗 增大 ， 丁 类 功 放 效 率 受 限 。 结 论 ：(2)戊 类 放 大 器 通信工程学院17倍 频 器 （ 要 求 了 解 ）原 理 ： 在 丙 类 谐 振 功 率 放 大 器 中 ， 若 将 输 出 谐 振 回 路 调 谐 在输 入 信 号 频 率 的 n次 谐 波 上 。结 论 ：倍 频 次 数 不 能 太 高 ， 2 3倍 ；高 次 数 的 倍 频 （ 如 40倍 ） 一 般 采 用 变 容 二 极 管 、 阶 跃 二 极管 等 构 成 的 参 量 倍 频 器 。 （ 第 四 章 将 会 说 明 ） 。 通信工程学院18 谐 振 功 率 放 大 器 的 性 能 特 点精 确 分 析 非 线 性 微 分 方 程 /可 用 电 路 仿 真 软 件近 似 分 析 方 法 准 静 态 分 析 法准 静 态 分 析 法 （ 两 个 假 设 ）假 设 一 ： 谐 振 回 路 具 有 理 想 的 滤 波 特 性 ， 其 上 只 能 产 生 基 波 电压 ， 而 其 它 分 量 的 电 压 均 可 忽 略 ； 因 而 虽 然 基 极 和 集 电 极 的 电 流是 脉 冲 电 流 ， 但 它 们 的 电 压 均 是 余 弦 的 。 BE BB bmCE CC cmcoscosv V V tv V V t 假 设 二 ： 功 率 管 的 特 性 可 用 输 入 和 输 出 静 态 特 性 曲 线 表 示 ， 其 高频 效 应 可 忽 略 。 但 分 析 时 ， 采 用 的 输 出 特 性 曲 线 的 参 量 是 vBE， 而不 是 iB（ 可 根 据 输 入 特 性 曲 线 上 iB与 vBE的 关 系 转 换 ） 通信工程学院19 分 析 步 骤（ 1） 求 动 态 点 ， 即 对 应 不 同 的 t ，求 vBE 和 vCE设 定 VBB、 Vbm、 VCC、 Vcm ， 将 t 按等 间 隔 (t = 0， 15， 30， ) 给 定 数 值 ， 由 ： BE BB bmCE CC cmcoscosv V V tv V V t 便 可 确 定 vBE 和 vCE 通信工程学院20（ 2） 连 动 态 线 ， 画 iC 波 形 ：不到 VCC，因为导通角小于 根 据 vBE 和 vCE 值 ，在 输 出 特 性 曲 线 上 (以 vBE 为 参 变 量 )找 对 应的 动 态 点 ， 画 动 态 线(动 态 点 的 连 线 ， 并 标有 角 度 )。 根 据 动 态 线的 角 度 及 对 应 的 iC值 ，便 可 画 出 iC 的 波 形 。注 意 ： iC是 周 期 波 形 ，导 通 角 小 于 半 个 周 期 。 动态点 通信工程学院21000V12Vdc V2 12Vdc Q6 Q2N2222 I Pspice中 用 直 流 扫 描 分 析可 得 到 三 极 管 输 出 特 性 曲线 ！ 通信工程学院22000V1-0.1Vdc V2 12Vdc Q6 Q2N2222 C1 15.9n L1 1.59uH R1 100 V3 FREQ = 1meg VAMPL = 1.05V VOFF = 0 I V V 通信工程学院23 （ 3） 利 用 傅 里 叶 级 数 分 解 求 得 iC中 的 IC0 和 Ic1m分 量谐 振 电 阻 e cm c1m/R V I（ 4） 计 算 功 率 性 能D CC C0o cm C1m C D oC o D /2/P V IP V IP P PP P 思 考 ： VBB、 Vbm、 VCC 、 Vcm以 及 Re这 些 参 数 如 何 影 响 放 大 器性 能 ？ 通信工程学院24欠 压 、 临 界 和 过 压 状 态（ 1） VBB、 Vbm、 VCC 不 变 ， Vcm 由 小 变 大0t观 察 时 ，BE BEmax BB bmCE CEmin CC cmv v V Vv v V V 当 VBB、 Vbm（ vBEmax） 为 定值 时 ， 随 着 Vcm由 小 增 大 ，vCEmin将 由 大 减 小 ， 对 应的 动 态 点 A将 沿 vBEvBEmax的 那 条 特 性 曲 线 向左 移 动 通信工程学院25 欠 压 状 态Vcm 的 取 值 ， 使 所 对 应 的 动 态 点 均 处 在 放 大 区 。iC电 流 脉 冲 单 峰 ， 接 近 余 弦 变 化 的 脉 冲 波 ， 随 Vcm增 大 ， iC峰值 略 有 减 小 。 临 界 状 态Vcm 增 大 ， 使 t = 0 所 对 应 的 动 态 点 A处 在 临 界 点 （ 放 大区 和 饱 和 区 临 界 点 ） ， iCmax 略 微 减 小 。 过 压 状 态V cm 继 续 增 大 ， 使 A(t = 0)动 态 点 处 在 饱 和 区 ， iC 迅 速 减 小 ，电 流 脉 冲 出 现 凹 陷 ， Vcm 增 大 ， 凹 陷 加 深 。 通信工程学院26iC 的 平 均 分 量 IC0 与 基 波 分 量 Ic1mC0 C1 d2I i t c1m C1 cos dI i t t 结 论 ： iC 脉 冲 越 宽 ， 高 度 越 高 ， IC0 和 Ic1m 就 越 大 。 如 果 出现 凹 陷 ， 则 凹 陷 越 深 ， IC0 和 Ic1m 就 越 小 。 通信工程学院27欠 压 ？临 界 ？过 压 ？ 通信工程学院28四 个 电 压 量 对 性 能 影 响 的 定 性 讨 论(1)负 载 特 性定 义 ： 指 VBB、 Vbm 和 VCC 一 定 ， 放 大 器 性 能 随 Re 的 变 化 特 性 。特 性 ： Re 的 增 加 势 必 将 引 起 Vcm 增 大 (Vcm = ReIcm)， 即 Re Vcm 功 放 欠 压 临 界 过 压 iC 波 形 出 现 凹 陷 通信工程学院29Vcm、 Po、 PD、 PC、 C 随 Re 变 化 的 曲 线 Vcm = ReIc1m ， Po = VcmIc1m/2 PD = VCCIC0 ， PC = PD Po C = Po/ PD 通信工程学院30匹 配 负 载 ： 使 放 大 器 工 作 在 临 界 状 态 下 的 Re取 值 。特 点 ： Po最 大 ， c较 大 ， Pc较 小 ， 放 大 器 接 近 最 佳 性 能 。2 2CC CE(sat)ome o o( )R 2 2opt V V VP P 通信工程学院31(2)调 制 特 性两 种 调 制 特 性 ： 集 电 极 调 制 和 基 极 调 制 特 性 集 电 极 调 制 特 性含 义 ： VBB、 Vbm 和 Re一 定 ， 放 大 器 性 能 随 VCC 变 化 的 特 性 。特 性 ：欠 压 状 态 ： 随 VCC 减 小 ， vCEmin也 减 小 ， 集 电 极 电 流 脉 冲 高 度略 有 减 小 ， 因 而 IC0 和 Ic1m 也 将 略 有 减 小 ， Vcm(= ReIc1m)也 略有 减 小 。 过 压 状 态 ： 随 VCC 进 一 步 减 小 ， 集 电 极 电 流 脉 冲 的 高 度 降 低 ，凹 深 加 深 ， 因 而 IC0、 Ic1m、 Vcm 将 迅 速 减 小 。 通信工程学院32 通信工程学院33 集 电 极 调 幅 原 理 电 路 b bm ccosv V t m cosv V t o cm c( ) ( )cosv t V t t 载 波 调 制 信 号 输 出 的 已 调 信 号 通信工程学院340 00 V1-0.1VdcV28Vdc Q6 Q2N2222C115.9n L11.59uH R1100V3FREQ = 1megVAMPL = 1.3VVOFF = 0 V4 FREQ = 50kVAMPL = 3 VOFF = 0 C2 10p R2 2k 0 V I VV 通信工程学院35结 论 ：与 谐 振 功 放 区 别 ： 集 电 极 回 路 接 入 调 制 信 号 电 压 ；欲 想 改 变 VCC能 有 效 控 制 Vcm实 现 集 电 极 调 制 ， 则 放 大 器 应 工作 在 过 压 状 态 ；集 电 极 调 制 特 性 是 实 现 集 电 极 调 幅 的 原 理 依 据 。 通信工程学院36 基 极 调 制 特 性含 义 ： Vbm、 VCC、 Re 一 定 ， 放 大 器 性 能 随 VBB 变 化 的 特 性 。特 性 ：当 Vbm 一 定 ， VBB ， iC宽 度 、 高 度 ， IC0 Ic1m 、 Vcm ， VCEmin ， 放 大 器 欠 压 过 压 。过 压 后 ， 随 VBB， iC 宽 度 、 高 度 ， 凹 陷 加 深 ， IC0 和 Ic1m、 Vcm 均 增 加 缓 慢 ， 可 认 为 近 似 不 变 。 通信工程学院37 通信工程学院38 基 极 调 幅 原 理 电 路 BB BB0( ) ( )V t V V t 基 极 偏 置 电 压 通信工程学院390 00V1-0.5Vdc V2 18Vdc Q6 Q2N2222 C1 15.9n L1 1.59uH R1100 V3 FREQ = 1megVAMPL = 1.3V VOFF = 0 C2 100p R2 2k 0 V4 FREQ = 50kVAMPL = 0.12 VOFF = 0 I V V 通信工程学院40结 论 ：改 变 VBB欲 想 有 效 控 制 Vbm 实 现 基 极 调 制 ， 则 放 大 器 应 工 作在 欠 压 状 态 ；基 极 调 制 特 性 是 实 现 基 极 调 幅 的 原 理 依 据 。 通信工程学院41 放 大 特 性含 义 ： 当 VBB、 VCC 和 Re 一 定 ， 放 大 器 性 能 随 Vbm 变 化 的 特 性 。特 性 ： 固 定 VBB， 增 大 Vbm 与 上 述 固 定 Vbm 增 大 VBB 的 情 况类 似 ， 它 们 都 使 iC 的 宽 度 和 高 度 增 大 ， 放 大 器 由 欠 压 进 入 过压 。 通信工程学院42 谐 振 功 放 作 为 线 性 功 放为 了 使 输 出 信 号 振 幅 Vcm 反 映 输 入 信 号 Vbm 的 变 化 ， 放 大 器 必须 在 Vbm 变 化 范 围 内 工 作 在 欠 压 状 态 。 通信工程学院43谐 振 功 放 作 为 振 幅 限 幅 器 (Amplitude Limiter)作 用 ： 将 Vbm 在 较 大 范 围 内 的 变 化 转 换 为 振 幅 恒 定 的 输 出 信 号 。 特 点 ： 根 据 放 大 特 性 ， 放 大 器 必 须 在 Vbm 的 变 化 范 围 内 工 作 在过 压 状 态 ， 或 Vbm 的 最 小 值 应 大 于 临 界 状 态 对 应 的 Vbm 限 幅 门限 电 压 。 通信工程学院44V1-0.1Vdc V3 12Vdc C1 15.9nF L1 1.59uH R1Rval 0 0 Q1 Q2N2222 PARAMETERS: Rval = 100 Vbm = 1 IN1 IN2OUT V2 FREQ = 1e6VAMPL = Vbm VOFF = 0 V4 FREQ = 20kVAMPL = 1.5 VOFF = 0 OUT 1.5 0 0 IN1 OUTIN2 通信工程学院45 四 个 特 性 在 调 试 中 的 应 用例 如 ， 设 一 个 丙 类 谐 振 功 率 放 大 器 ， 设 计 在 临 界 状 态 ， 若 制 作 出后 ， Po 和 C 均 不 能 达 到 要 求 ， 则 应 如 何 进 行 调 整 ？ Po 达 不 到 要 求 ， 表 明 放 大 器 没 在临 界 。 若 增 大 Re 能 使 Po 增 大 ， 则 根据 负 载 特 性 ， 断 定 放 大 器 工 作 在 欠 压状 态 ， 此 时 分 别 增 大 Re、 Vbm 和 VBB 或 同 时 或 两 两 增 大 均 可 使 放 大 器 由 欠压 进 入 临 界 ； 通信工程学院46若 增 大 Re， Po 减 小 ， 放 大 器 实 际 工 作 在 过 压 状 态 ， 可 增 大 VCC(同 时 ， 适 当 增 大 Re 或 Vbm 或 VBB)， 需 注 意 管 子 安 全 。 实 际 上 放 大 器 的 工 作 状 态 除 了 改 变 Re 外 还 可 以 根 据 实 际 情 况通 过 改 变 VCC、 Vbm、 VBB 来 判 断 ， 不 过 改 变 Re 较 普 遍 ， 但 不 论改 变 哪 个 量 都 必 须 保 证 回 路 谐 振 在 工 作 频 率 上 。 通信工程学院47谐 振 功 率 放 大 器 电 路直 流 馈 电 电 路 ( Power Supply Circuit )滤 波 器 匹 配 网 路 (Filter-Match Network) 通信工程学院48 直 流 馈 电 电 路定 义 ： 直 流 电 源 加 到 功 放 管 各 极 上 去 的 线 路 叫 直 流 馈 电 线 路 。馈 电 原 则 ：对 直 流 呈 短 路 ；对 基 波 分 量 呈 现 最 大 阻 抗 ；对 其 他 谐 波 分 量 基 本 呈 现 短 路 。 。按 电 流 流 通 路 径 划 分 馈 电 电 路 形 式 集 电 极 馈 电 线 路 和 基 极 馈 电线 路 。 通信工程学院49集 电 极 馈 电 电 路由 于 集 电 极 电 流 是 脉 冲 电 流 ， 因 此 集 电 极 馈 电 线 路 须 满 足 ：直 流 能 量 能 有 效 地 加 到 功 放 管 的 集 电 极 和 发 射 极 之 间 ， 而 不 能再 有 其 他 耗 损 ；高 频 基 波 分 量 应 有 效 地 流 过 负 载 回 路 ， 除 了 回 路 应 尽 可 能 小 地消 耗 基 波 分 量 能 量 ；除 倍 频 器 外 ， 应 有 效 的 消 除 高 频 谐 波 分 量 ， 输 送 到 负 载 上 的 谐波 分 量 应 尽 可 能 小 ；直 流 电 源 及 馈 电 元 件 的 接 入 应 尽 可 能 减 小 分 布 参 数 的 影 响 。集 电 极 馈 电 线 路 的 两 种 连 接 方 式 : 串 联 馈 电 电 路 (Series Supply)和 并 联 馈 电 电 路 (Parallel Supply)。 通信工程学院50 串 联 馈 电 电 路三 者 (直 流 电 源 VCC、 滤 波 匹 配 网 络 和 功率 管 )在 电 路 形 式 上 为 串 接 的 馈 电 方 式 。CE CC cv V v LC 高 频 扼 流 圈 （ 感 抗 很 大 开 路 ） ，与 CC 旁 路 电 容 （ 容 抗 很 小 短 路 ） 构成 电 源 滤 波 电 路 。作 用 ： 阻 止 高 次 谐 波 流 过 直 流 电 源 并 为 其提 供 短 路 通 道 , 以 免 高 次 谐 波 影 响 直 流 电源 的 稳 压 性 能 。 反 之 通 过 直 流 I co， 阻 止Vcc中 的 杂 波 。 通信工程学院51 并 联 馈 电 电 路三 者 (直 流 电 源 VCC、 滤 波 匹 配 网 络和 功 率 管 )在 电 路 形 式 上 为 并 接 的 馈电 方 式 。LC 高 频 扼 流 圈 ， 感 抗 很 大 开 路 ；CC1 隔 直 电 容 ， 容 抗 很 小 短 路 ；CC2 电 源 滤 波 电 容 ， 容 抗 很 小 短 路 。v CE = VCC + vc， 与 串 馈 电 路 相 同 。 通信工程学院52 串 馈 与 并 馈 的 比 较相 同 点 ： 两 种 馈 电 方 式 ， VCC 都 能 全 部 加 到 集 电 极 上 ， 且 VCC均 是接 在 高 频 电 位 的 地 电 位 端 。不 同 点 ： 滤 波 匹 配 网 络 的 接 入 方 式 。串 馈 优 点 ： LC和 CC处 于 高 频 地 电 位 , 它 们 对 地 的 分 布 电 容 不 会 影响 回 路 的 谐 振 频 率 ； 缺 点 ： 网 络 元 件 不 能 直 接 接 地 , 安 装 调 整 不 方 便 ;电 源 直 流 供电 电 流 流 过 谐 振 回 路 。并 馈 优 点 ： 回 路 处 于 直 流 地 电 位 , L、 C元 件 可 接 地 , 故 安 装 调整 方 便 ； 电 源 直 流 供 电 电 流 不 流 过 谐 振 回 路 。 缺 点 ： 由 于 L C和 CC1不 处 于 高 频 地 电 位 , 它 们 对 地 的 分 布 参 数 直接 影 响 回 路 的 谐 振 频 率 。 通信工程学院53 基 极 馈 电 线 路作 用 ： 为 放 大 电 路 提 供 合 适 的 偏 置 电 压 ， 使 功 率 管 工 作 在 丙 类 。 通信工程学院54图 (a)基 极 偏 置 电 压 由 VCC 通 过 RB1 和 RB2 分 压 提 供 ， 为 保 证 丙类 工 作 ， 其 值 应 小 于 功 率 管 的 导 通 电 压 。图 (b)(c)自 给 偏 置 电 路 ， 偏 置 电 路 为 ： LB、 RB、 CB1。 RB ： 产 生 压降 ， 提 供 自 偏 电 压 ； LB ： 避 免 RB、 CB1 对 输 入 滤 波 匹 配 网 络 的 旁路 影 响 。 通信工程学院55自 给 偏 置 电 路 自 给 偏 压 的 产 生图 (b)， vb 0 ib 0， 为 脉 冲 电 流 ， 可 分 解 为 IB0、 Ib1m、Ib2m 、 自 给 偏 置v(t) = 0， VBE = 0； vb(t) 由 小 至 大 IB0 随 之 增 大 VBE = IB0RB 负 向 增 大 。自 给 偏 置 效 应 ： 这 种 偏 置 电 压 随 输 入 信 号 电 压 振 幅 而 变 化 的 效应 。 通信工程学院56自 给 偏 置 电 路 的 作 用 ：放 大 器 中 引 入 自 给 反 偏 压 是 稳 定 工 作 点 ；丙 类 谐 振 功 放 引 入 基 极 自 给 反 偏 压 是 稳 定 工 作 状 态 ， 克 服 非 线性 失 真 ；振 荡 器 中 自 给 偏 压 的 作 用 是 稳 定 输 出 电 压 的 振 幅 ；若 用 于 线 性 功 率 放 大 器 ， 会 使 放 大 器 偏 离 乙 类 工 作 ， 造 成 输 出信 号 失 真 ， 应 当 避 免 。 通信工程学院57 滤 波 匹 配 网 络 位 置 （ 输 出 滤 波 匹 配 网 络 ）对 交 流 通 路 而 言 ， 滤 波 匹 配 网 络 介 于 功 率 管 T 和 外 接 负 载 RL 之 间 。 通信工程学院58 对 滤 波 匹 配 网 络 的 要 求将 外 接 负 载 RL 变 换 为 放 大 管 所 要 求 的 负 载 Re， 以 保 证 放 大器 高 效 率 地 输 出 所 需 功 率 。充 分 滤 除 不 需 要 的 高 次 谐 波 分 量 ， 以 保 证 在 外 接 负 载 上 输 出所 需 基 波 功 率 (在 倍 频 器 中 为 所 需 的 倍 频 功 率 )。谐 波 抑 制 度 Hn： 工 程 上 表 示 滤 波 性 能 好 坏 的 参 数 。Ln Lnmn L L1m10lg 20lgP IH P I IL1m 和 ILnm 分 别 为 通 过 外 接 负 载 电 流 中 基 波 和 n 次 谐 波 分 量的 振 幅 ， 相 应 的 基 波 和 n 次 谐 波 功 率 分 别 为 PL 和 PLnHn 越 小 ， 网 络 对 n 次 谐 波 的 抑 制 能 力 越 强 。 通 常 n 选 2， 即对 二 次 谐 波 的 抑 制 度 。 通信工程学院59 高 效 将 功 率 管 给 出 的 信 号 功 率 Po 高 效 地 传 送 到 外 接 负 载 上 ， 即要 求 网 络 的 传 输 效 率 K = PL/ Po 接 近 1。 讨 论谐 波 抑 制 度 Hn 和 K 间 的 矛 盾例 ： 在 高 Q 条 件 下 ， 回 路 的 有 载 品 质 因 数 0 Le 0L L L LL rQ Qr R r R 00 LLQ r 通信工程学院60谐 振 功 放 匹 配 滤 波 网 络 的 基 本 形 式 (前 面 已 讲 ） 通信工程学院61谐 振 功 率 放 大 电 路 通信工程学院62 通信工程学院63 通信工程学院64一 般 来 说 , 在 400MHz以 下 的 甚 高 频 (VHF)段 , 匹 配 网 络 通 常 采用 集 总 参 数 LC元 件 组 成 , 而 在 400 MHz以 上 的 超 高 频 (UHF)段 , 则 需 使 用 分 布 参 数 的 微 带 线 组 成 匹 配 网 络 , 或 使 用 微 带 线 和 LC元 件 混 合 组 成 。 通信工程学院65设 计 一 谐 振 功 率 放 大 器 ， 主 要 指 标 ：工 作 频 率 10MHz放 大 器 输 入 、 输 出 阻 抗 50欧三 极 管 采 用 Q2N2222.集 电 极 采 用 串 馈 供 电 ， 电 源 电 压 15V，基 极 采 用 自 给 偏 置 方 式 供 电 ； 注 意 三 极 管 极 限 参 数 ：Icm=800mA,Pcm=1.2W,Vcemax=30V.设 计 合 理 的 输 出 匹 配 网 络 及 输 入 匹 配 网 络在 满 足 IcIcm(800mA)下 的 最 大 输 出 功 率在 最 大 输 出 功 率 时 信 号 的 输 入 功 率分 析 最 大 输 出 功 率 时 的 电 源 功 耗 、 集 电 极 功 耗 、 效 率 、 功率 增 益 及 二 次 谐 波 失 真 。 通信工程学院66IV I V V2 FREQ = 10megVAMPL = 2 VOFF = 0 V3 15Vdc C1 193pL1 152n R1 50 0 0 0 Q1 Q2N2222L2 1mh C2 914p 0 0 L3 1.7u 0 C4 1.6n 0 C3 263p L4 608n C5 205p C6 560p R2 50 0 0