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第 3 章 高频功率放大器电路 内 容 3.1 高频功率放大器概述 3.2 谐振功率放大器的工作原理 3.3 谐振功率放大器的特性分析 3.4 谐振功率放大器电路与设计 3.5 丁类和戊类谐振功率放大器 3.6 集成射频功率放大器及其应用简介 3.7 宽带高频功率放大器 3.1 高频功率放大器概述 高频功率放大器是各种无线电发射机的重要组成部分，主要用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大，其输出功率小到几毫瓦，大到几百瓦，上千瓦，甚至兆瓦量级。在高频功率放大领域内扮演重要角色的是高频谐振功率放大器。本章主要介绍高频谐振功放的基本原理、动态特性、功率和效率等指标和高频谐振功放电路的实际设计，并简要介绍了集成和宽带高频功放与有关技术。 3.2 谐振功率放大器的工作原理 设输入信号 ，从图3.1(c)电路可见，晶体管基极与发射极之间的电压为： 本章小结 1. 高频功率放大器主要用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大，其主要性能指标是输出功率和效率。根据导通角θ的不同，高频功率放大器可以分为甲类、乙类和丙类。相比之下，丙类谐振功放的输出功率虽不及甲类和乙类大，但由于导通角θ小，效率高，节约能源，所以是高频功放中经常选用的一种电路形式。 丙类谐振功放中功放管的导通角小于90?，所以输出电流为脉冲电流，但是由于利用了选频网络的滤波作用，可以得到正弦电压输出。 2. 谐振功率放大器中，根据晶体管工作是否进入饱和区，将其分为欠压、临界、过压三种工作状态。当Re、VCC、VBB、Uim四个参量中任意一个改变时，放大器的工作状态也跟随变化。四个量中分别只改变其中一个量，其他三个量不变所得到的特性分别为负载特性，集电极调制特性、基极调制特性和放大特性，熟悉这些特性有助于了解谐振功率放大器性能变化的特点，并对谐振功率放大器的调试有指导作用。 由负载特性可知，放大器工作在临界状态，输出功率最大，效率比较高，通常将相应的值称为谐振功率放大器的最佳负载阻抗，也称匹配负载。 若丙类谐振功放用来放大等幅信号（如调频信号）时，应该工作在临界状态；若用来放大非等幅信号（如调幅信号）时，应该工作在欠压状态；若用来进行基极调幅，应该工作在欠压状态；若用来进行集电极调幅，应该工作在过压状态。折线化的动态线在性能分析中起了非常重要的作用。 3. 丙类谐振功放的集电极直流馈电电路有串联和并联馈电两种形式。基极偏置常采用自给偏压电路。自给偏压电路只能产生反向偏压，自给偏压形成的必要条件是电路中存在非线性导电现象。 4. 为了实现和前后级电路的阻抗匹配，可以采用LC分立元件、微带线或传输线变压器几种不同形式的匹配网络，分别适用于不同频段和不同工作状态。常用的LC滤波匹配网络有L型、π型和T型，其主要作用是滤波和阻抗变换。L型滤波匹配网络可以把低阻变高阻，也可以把高阻变低阻；π型和T型网络实质上是L型网络的变形。 5. 谐振功放属于窄带功放。目前出现的一些集成高频功放器件如M57704系列和MHW系列等，属窄带谐振功放，输出功率不是很大，效率也不太高，但功率增益较大，需外接元件不多，使用方便，可广泛用于一些移动通信系统和便携式仪器中。 6. 宽带高频功放采用非调谐方式，工作在甲类状态，采用具有宽频带特性的传输线变压器进行阻抗匹配，并可利用功率合成技术增大输出功率。 传输线变压器不同于普通变压器，它具有极宽的工作频带，主要用于平衡和不平衡电路的转换、阻抗变换、功率合成与分配等。 2.传输线变压器的功能 (1)平衡与不平衡电路的转换 (a) 不平衡—平衡 (b)平衡—不平衡 图3.37 平衡与不平衡电路的转换 (2)阻抗变换 (a) 4:1阻抗变换器 (b) 1:4阻抗变换器 图3.38 传输线变压器构成的阻抗变换器 利用传输线变压器还可以实现其它一些特定阻抗比的阻抗变换，如9:1、1:16或1:9、16:1。图3.38(b)是实现1:4阻抗变换器，终端匹配条件是 。注意不同阻抗比时的终端匹配条件是不一样的。 3.7.2功率合成技术 利用多个功率放大电路同时对输入信号进行放大，然后设法将各个功放的输出信号相加，这样得到的总输出功率可以远远大于单个功放电路的输出功率，这就是功率合成技术。 图3.39 功率合成器的原理框图 3.7.3宽带高频功率放大器实用电路 图3.40宽频带功率合成电路 2. 对放大器工作状态的影响 （a）iC脉冲形状变化 （b）基极调制特性 图3.13 对放大器工作状态的影响 必须工作在