6高频功率放大器详解.ppt

无线电调幅广播设备组成框图 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, 它主要应用于各种无线电发射机中。 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。 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 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。 上图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，其特征频率fT高 。 静态工作状态：一般在C类，即基极偏置为负值； 输入信号：输入信号为大信号，可达1～2V，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。 高频谐振功率放大器的的负载是谐振回路。谐振负载对输入信号谐振，Cb和Cc为交流旁通电容，对交流信号可视为短路。晶体管在交流输入信号的作用下产生ib，ib控制较大的集电极电流ic，ic流过谐振回路输出大功率，完成了将UCC提供的直流功率转换成交流输出功率的任务。高频谐振功率放大器静态时晶体管截止，当有交流输入电压时，由于输入电压为大信号，晶体管工作于截止和导通两种状态。 放大器的负载为并联谐振回路，当谐振频率ω0等于激励信号频率ω时，回路对ω频率呈现一大谐振电阻RL，因此基波分量在回路上产生电压，而对远离ω的直流和谐波分量2ω、3ω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： Pc变为耗散在晶体管集电结中的热能。 定义集电极效率η为： 要提高效率，有两种途径： 提高电压利用系数ξ，即提高Uc，这通常式靠提高回路谐振阻抗RL来实现； 提高波形系数η ，由于η与θ 有关。 和 逐点(以ωt为变量)由uBE、 uCE从晶体管输出特性上找出iC，并连成线即为动态特性。 2．高频功放的工作状态 高频谐振功率放大器根据集电极电流是否进入饱和区可以分为欠压、 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。 (1) 欠压状态：是指功放的最高工作状态还未进入饱和区的状态，即动态特性的A点未进入饱和区的工作状态。 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 。 (2) 过压状态： 当功放的激励足够大时，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；功放的效率将随着Uc的进一步增大而降低，在这种状态下，由于导通角过大导致波形系数较小；有UCEmin uCES 。 (3) 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。 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 。 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。 高频功放的外部特性 高频功放是工作于非线性状态的放大器, 同时也可以看成是一高频功率发生器(在外部激励下的发生器)，因此高频功率放大器的性能参数只能在一定条件下进行估算，在实际设计中，要达到设计要求常常还需对其进行调整。 高频功放的外特性：是指放大