第四章 高频功率放大器知识讲解

第四章 高频功率放大器4-1）若非线性特性用折线近似表示，如题图4-1所示，,/10,1V mA g V V bz ==偏压,2V V bb -=激励电压V U 2.5=。

求电流i 的各个分量幅度.,,210I I I 若要加大1I ，应怎样改动U V bb 和？【解】 （1） )c o s(bz bb V wt U V g i -+=当 ,,0Φ==wt i 即 0)cos (=-Φ+bz bb V U V g故552.5)2(1cos cos 11=--=-=Φ--U V V bb bz又 I i wt ==,0故mA I a I mAI a I mA I a I a I mA V V mA V U V g I m m m m bZ bb m 622273.0)55(05.822366.0)55(4.422201.0)55()(22)12.52(/10)(2211000=⨯===⨯===⨯==Φ==-+-∙=-+=（2）因m I a I )(11Φ=要 ,1↑I 应 .,)(1↑↑Φm I a 要使,)(1↑Φa 在 120<Φ时，应增加Φ，即减小b b V；要使,↑m I 应增大U 。

4-2）题图4-2所示为晶体管转移特性，用它作二倍频器，为了使c i 中的二次谐波的成分最大，bb V 应如何选取？（bb V 是直流偏压，设U V bz ,均固定不变）。

【解】 因U V V bbbz -=ϕcos当60=ϕ时，二次谐波分量最大，而,2160cos =故有U V V bbbz -=21，即UV V bz bb 21-= 4-3）某谐振高频功率放大器原理如题图4-3所示，已知信号电压为.cos t w U u s s =假设0f 远小于晶体管的特征频率T f ，负载回路为谐振于0ω的高Q 回路，试画出cc c c b bc u u i i u ,,,,的波形示意图（要求各波形图的时间轴对齐）。

思考题与习题4.1 按照电流导通角θ来分类，θ=180度的高频功率放大器称为甲类功放，θ>90度的高频功放称为甲乙类功放，θ=90度的高频功率放大器称为乙类功放，θ<90度的高频功放称为丙类功放。

4.2 高频功率放大器一般采用LC谐振回路作为负载，属丙类功率放大器。

其电流导通角θ<90度。

兼顾效率和输出功率，高频功放的最佳导通角θ= 60～70 。

高频功率放大器的两个重要性能指标为电源电压提供的直流功率、交流输出功率。

4.3 高频功率放大器通常工作于丙类状态，因此晶体管为非线性器件，常用图解法进行分析，常用的曲线除晶体管输入特性曲线，还有输出特性曲线和转移特性曲线。

4.4 若高频功率放大器的输入电压为余弦波信号，则功率三极管的集电极、基极、发射极电流均是余弦信号脉冲，放大器输出电压为余弦波信号形式的信号。

4.5 高频功放的动态特性曲线是斜率为1-的一条曲线。

R∑υ对应的静态特性曲线的交点位于放大区就4.6对高频功放而言，如果动态特性曲线和BEmaxυ称为欠压工作状态；交点位于饱和区就称为过压工作状态；动态特性曲线、BEmax 对应的静态特性曲线及临界饱和线交于一点就称为临界工作状态。

V由大到小变化时，4.7在保持其它参数不变的情况下，高频功率放大器的基级电源电压BB功放的工作状态由欠压状态到临界状态到过压状态变化。

高频功放的集电极V（其他参数不变）由小到大变化时，功放的工作状态由过压状态到电源电压CCV（其它参数不变）由小临界状态到欠压状态变化。

高频功放的输入信号幅度bm到大变化，功放的工作状态由欠压状态到临界状态到过压状态变化。

4.8 丙类功放在欠压工作状态相当于一个恒流源；而在过压工作状态相当于一个恒压源。

集电极调幅电路的高频功放应工作在过压工作状态，而基级调幅电路的高频功放应工作在欠压工作状态。

发射机末级通常是高频功放，此功放工作在临界工作状态。

4.9 高频功率放大器在过压工作状态时输出功率最大，在弱过压工作状态时效率最高。

1.调谐功率放大器知识简介在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。

为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。

高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分。

在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。

这里提到的放大级都属于高频功率放大器的范畴。

实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。

高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。

低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。

例如，自20 至20000 Hz，高低频率之比达1000 倍。

因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。

高频功率放大器的工作频率高（由几百kHz 一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。

例如，调幅广播电台（535 －1605 kHz 的频段范围）的频带宽度为10 kHz，如中心频率取为1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。

中心频率越高，则相对频宽越小。

因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。

由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。

高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。

按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。

第4章高频功率放大器教学目的：1、了解高频功率放大器的特点。

2、了解高频功率放大器的功能、分类、主要性能指标。

3、掌握高频功率放大器的工作原理。

教学重难点：高频功率放大器的工作原理。

课时安排：2节教学方式：讲授教学过程：4．1 引言高频功率放大器（简称高频功放）主要用于放大高频信号或高频已调波（即窄带）信号。

由于采用谐振回路作负载，解决了大功率放大时的效率、失真、阻抗变换等问题，因而高频功率放大器通常又称为谐振功率放大器。

就放大过程而言，电路中的功率管是在截止、放大至饱和等区域中工作的，表现出了明显的非线性特性。

但其效果:一方面可以对窄带信号实现不失真放大;另一方面又可以使电压增益随输入信号大小变化，实现非线性放大。

从原理上深刻了解这一特点，在电路上充分理解谐振回路程的选频和阻抗变换作用以及负载、调制、放大等外部特性，对于我们掌握本章内容是非常重要的。

1、高频功率放大器的功能主要用于小功率的高频输入信号去控制高频功率放大器,将直流电源供给的能量转换为大功率高频能量输出, 它主要应用于各种无线电发射机中。

2、高频功率放大器的分类窄带高频功率和宽带高频功率3、高频功率放大器的主要性能指标（1）高频输出功率:输出功率 Po（2）效率η: 输出功率/直流电源功率：Po/Pi（3）功率增益: 输出功率/输入功率：Po/Pi（4）带宽：BW0.7（5）矩形系数Kr0.1=B0.1/B0.74．2 高频功率放大器的工作原理高频功率放大器主要用于高频发射机中，通常把负载为谐振回路的功率放大器称为谐振功率放大器，以传输线变压器为负载的功率放大器称为宽带功率放大器。

高频谐振功率放大器既不同于小信号谐振放大器，也不同于低频功率放大器，要求有高频特性，输出功率要大而且效率要高。

1、高频谐振功率放大器电路图4-1为共射极谐振功率放大器的原理电路。

它由输入回路、三极管、输出谐振回路构成。

图4-1 共发射极谐振功率放大器原理电路2、谐振高频功率放大器的特点◆谐振式高频功率放大器的特点是：①为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，晶体管发射结为负偏置，由Eb （VBB ）来保证，流过晶体管的电流为余弦的脉冲波形；②负载为谐振回路，除了确保从电流脉冲波中取出基波分量，获得正弦电压波形外，还能实现放大器的阻抗匹配。