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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 射频电子系统中的放大器设计,2.1 高频小信号调谐放大器,（2.1.1,2.1.7）,2.2 高频谐振功率放大器,（2.2.1,2.2.6）,1,2.2高频谐振功率放大器,1、射频功率放大器的用途,2、射频功率放大器的分类,3、射频功率放大器的主要技术指标,4、射频功率晶体管的选择与保护,5、射频功放的分析方法,6、有效的能量传输与阻抗匹配。,2,2.2高频谐振功率放大器,1,、射频功率放大器的用途,需对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸、重量等进行综合考虑。,发射机框图,3,2.2高频谐振功率放大器,1、功率放大器的用途,2、射频功率放大器的分类,4,2.2高频谐振功率放大器,2,、射频功率放大器的分类,按工作频带分为：窄带射频功放、宽带射频功放,窄带高频功率放大器通常以,LC,并联谐振回路作负载，,因此又称为谐振功率放大器。,按电流导通角不同分为：甲类、甲乙类、乙类、丙类。,射频功放大多工作于丙类，采用谐振回路做负载。,按工作状态分为：线性放大和非线性放大,射频功放通常工作于非线性放大状态，具有较高的效率。,5,2.2高频谐振功率放大器,1、射频功率放大器的用途,2、射频功率放大器的分类,3、射频功率放大器的主要技术指标,6,2.2高频谐振功率放大器,3,、射频功率放大器的主要技术指标,V,CEO,I,CM,P,CM,高效率、大输出功率。,谐波、杂散波。,7,功率与效率,集电极效率,:,输出的交流功率：,能量守恒：,电源提供的功率：P,dc,集电极耗散功率：P,c,输出的交流功率：P,0,8,效率,甲、乙、丙三种状态时的晶体管集电极电流波形,甲类,乙类,丙类,集电极效率,:,9,输出功率,固态器件与电真空器件功率量级比较图,10,2.2高频谐振功率放大器,1、射频功率放大器的用途,2、射频功率放大器的分类,3、射频功率放大器的主要技术指标,4、射频功率晶体管的选择与保护,11,2.2高频谐振功率放大器,4,、射频功率晶体管的选择与保护,V,CEO,I,CM,P,CM,功放管的保护,1、一般不能空载上电。,2、加散热片。,12,功放管的保护,散热,13,功放管的保护,接负载,一般来说，功率放大器应该在接妥负载以后，才能接通电源开启机器，否则容易造成损坏，特别是在有输入信号时，接通电源而又不接负载，危险性更大。对于电子管功率放大器、A类功率放大器更是严格禁止在负载开路情况下通电开机，因为在这种状态下，功率输出器件将承受最大的功率耗散，有可能超过其安全工作区而造成损坏。而且负载开路状态下，常会导致放大器的工作不稳定，甚至自激，也有可能会造成功率输出器材的损坏。,14,2.2高频谐振功率放大器,1、射频功率放大器的用途,2、射频功率放大器的分类,3、射频功率放大器的主要技术指标,4、射频功率晶体管的选择与保护,5、射频功放的分析方法,15,谐振功放与低频功放的区别,工作频率,相对带宽,工作状态,负载,效率,低频功放,低,（,20Hz-30KHz,）,宽,甲类、推挽乙类,无调谐负载,阻性,低,高频功放,高,（,一个工作频率 ）,窄,百分之零点几到百分之几,丙类,选频网络,高,5,、射频功放的分析方法,16,高频功放工作于大信号的非线性状态，用解析法,分析较困难，故工程上普遍采用近似的分析方法。,用,图解法,或,折线近似分析法,来分析功率放大器。,5,、射频功放的分析方法,17,图解法：,利用电子器件的特性曲线对它的工作状态进行计算。,5,、射频功放的分析方法,18,折线近似分析法：,用折线来表示电子器件的特性曲线。,大信号工作条件下高频功放折线近似为理想化特性曲线的原理：,5,、射频功放的分析方法,19,例：3DA21型晶体管的静态特性曲线,V,BZ,理想化晶体管的导通电压或称截止电压。gc 正向传输特性的斜率,VBZ,在饱和区，集电极电流只受集电极电压,的控制，而与基极电压无关。,该斜线称为饱和临界线,在放大区，根据理想化原理，集电极电流与集电极电压无关。那么，各条特性曲线均为平行于 Uce轴的水平线。,20,分析条件,建立在 的基础上，此时可认为 。晶体管的静态特性可作为高频谐振功率放大器理论分析的基础。分析小信号谐振放大时，一般满足 。此时，晶体管静态特性失效，要借助其他方法，如y参数法，来分析小信号谐振放大器。,5,、射频功放的分析方法,21,2.2高频谐振功率放大器,1、射频功率放大器的用途,2、射频功率放大器的分类,3、射频功率放大器的主要技术指标,4、射频功率晶体管的选择与保护,5、射频功放的分析方法,6、有效的能量传输与阻抗匹配。,22,6、有效的能量传输与阻抗匹配。,射频功率放大器中，阻抗匹配网络是为了实现有效的能量传输。,匹配网络也会引起损耗：,传输效率为：,实际放大器的效率为：,23,2.2.1高频谐振功放的基本工作原理,基本原理图,24,工程实践,工作频率近似等于谐振回路的谐振频率,25,2.2.1高频谐振功放的基本工作原理,回路谐振电阻,因为VBB为略正、零或负电压，就需较大幅度的Vb才可将管子打通。所以丙类功放是在大信号输入时工作的。,26,2.2.1高频谐振功放的基本工作原理,丙类的工作效率可提高到75%！ V,BB,可正可负！,集电极效率,:,ic,27,2.2.1高频谐振功放的基本工作原理,ic,设单音激励信号,输入回路方程,输出回路方程,谐振回路对 呈现阻抗 ，对 ， ，可近似认为短路(阻抗近似为零)。,脉冲电流 的周期与输入信号的周期是相同的，可分解成无数多个正弦波之和：,28,2.2.1高频谐振功放的基本工作原理,输入回路方程,输出回路方程,ic,29,2.2.1高频谐振功放的基本工作原理,ic,电源输入的直流功率,(,平均功率,),放大器输出的交流功率：,波形系数,g1,30,2.2.2 高频谐振功放折线近似分析方法,例：3DA21型晶体管的静态特性曲线,V,BZ,理想化晶体管的导通电压或称截止电压。gc 正向传输特性的斜率,VBZ,在饱和区，集电极电流只受集电极电压,的控制，而与基极电压无关。,该斜线称为饱和临界线,在放大区，根据理想化原理，集电极电流与集电极电压无关。那么，各条特性曲线均为平行于 Uce轴的水平线。,31,2.2.2 高频谐振功放折线近似分析方法,32,2.2.2 高频谐振功放折线近似分析方法,33,2.2.2 高频谐振功放折线近似分析方法,34,2.2.2 高频谐振功放折线近似分析方法,35,2.2.2 高频谐振功放折线近似分析方法,尖顶余弦电流分解系数图,倍频器：2倍频器，3倍频器。,36,2.2.3 高频谐振功放的动态特性,研究基极接上输入信号，集电极接上负载阻抗时，晶体管集电极电流ic与集电极电压Uce之间的关系。,功放工作点变化的轨迹称为动态交流负载线。,当某些参数变化时，负载线的斜率、位置与斜率大小都会发生变化，这种特性称为动态特性。,一、负载特性,37,2.2.3 高频谐振功放的动态特性,一、负载特性,38,建立由,R,p,和,V,CC,、,V,BB,、,V,b,所表示的输出动态负载曲线。（Ic与Uce的关系曲线。）,v,ce,i,c,V,o,A,V,CC,Q,V,cm1,v,cemin,g,d,V0,2.2.3 高频谐振功放的动态特性,1、动态负载线,39,建立由,R,p,和,V,CC,、,V,BB,、,V,b,所表示的输出动态负载曲线。（Ic与Uce的关系曲线。）,v,ce,i,c,V,o,A,V,CC,Q,V,cm1,v,cemin,g,d,V0,2.2.3 高频谐振功放的动态特性,1、动态负载线,B,40,建立由,R,p,和,V,CC,、,V,BB,、,V,b,所表示的输出动态负载曲线。（Ic与Uce的关系曲线。）,v,ce,i,c,V,o,A,V,CC,Q,V,cm1,v,cemin,g,d,V0,2.2.3 高频谐振功放的动态特性,1、动态负载线,B,甲类,与低频放大器负载线的斜率公式一致,偏离,180,0,，即非甲类工作时，负载线的斜率变化。,41,建立由,R,p,和,V,CC,、,V,BB,、,V,b,所表示的输出动态负载曲线。（Ic与Uce的关系曲线。）,v,ce,i,c,V,o,A,V,CC,Q,V,cm1,v,cemin,g,d,V0,2.2.3 高频谐振功放的动态特性,1、动态负载线,B,当R,P,时，,42,2.2.3 高频谐振功放的动态特性,一、负载特性,v,BE,i,C,-V,BB,V,BZ,v,be,i,C,g,C,V,bm,v,bemax,i,Cmax,v,ce,i,C,V,CC,Q,v,cemin,V,ces,g,d,v,bemax,过压区,临界区,欠压区,v,bemax,A1,A5,A3,A4,A2,V0,V0,V0,43,2.2.3 高频谐振功放的动态特性,一、负载特性,欠压,过压,0,临,界,R,p,欠压,过压,0,临,界,R,p,欠压、过压、临界三种工作状态的特点：,欠压：恒流，,V,cm,变化，,P,o,较小，,c,低，,P,c,较大；,过压：恒压，,I,cm1,变化，,P,o,较小，,c,可达最高；,临界：,P,o,最大，,c,较高；,最佳工作状态,发射机末级,中间放大级,恒流源,恒压源,44,(P 216-217),2-9,2-11,2-12,2-13,2-14,2-15,2-18,2-19,Please hand,your home work,on,time！,HOMEWORK,45,
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