射频功率放大器ppt

iC 的波形不同：
管子的运用状态不同，相应的最大集电极效率也
就不同。假定管子集电极电流为iC，电压为uCE。
则
PC
1
2
iCuCEdt
1
2
iCuCEdt
为晶体管集电极电流导通角，iC导通时间越小，
PC就越低。
丙类效率最高。
§ 2.2 丙类谐振功率放大器
(Resonate Power Amplifier)
高频放大电路的负载，通常采用调谐回路，因此称之为 谐振放大电路。这种放大电路对于频率靠近谐振频率的信号， 有较大的放大倍数；对于频率远离谐振频率的信号予以抑制。 所以，谐振放大电路不仅有放大作用，而且还起着选频（或滤 波）的作用。这类放大电路属于窄带放大器。
和低频放大电路一样，谐振放大电路也分为小信号放大 和大信号放大两大类。其中小信号谐振放大电路多用于接收 机，作为高频和中频电压放大；后者作为高频谐振功率放大 电路，多用于发射机，主要提供较大的输出功率和较高的效 率。
宽带高频功率放大器采用频率响应很宽的传输线变压器 作负载，可以工作在很宽的频率范围内。
谐振回路具有选频特性，它是构成高频谐振放大电路、正 弦波振荡电路及各种选频电路的基础。
一般谐振回路由电感L与电容C并联或者串联构成。采用 LC谐振回路作选频网络，可以从输入信号中选出有用信号同 时抑制无用信号；也可以将其用于移相网络、相频转换网络； 此外，LC谐振回路还可以组成阻抗变换电路用于级间耦合和 阻抗匹配。因此，LC谐振回路是高频电路中不可缺少的组成 部分。
UBB Uim cosot
ube
U D时，
cos
UD UBB U im
UBB , 或Uim ,
集电极的电流为余弦脉冲，iC的傅里叶级数展开:
余弦脉冲的幅值：
Icm gm (Ubema x UD ) gm (UBB Uim UD )
gmUim
(1
UD UBB Uim
)
gmUim
其中，动态点的连线称为谐振功率放大器的动态线。
A点：t ，ic 0 ，uCE UCC Ucm cos
B点：t 0 ，uBE UBB Uim ，uCE UCC Ucm
C点：t ，ic 0 ，uCE UCC Ucm cos
2-2
直线AB、BC动态特性曲线
•当A2点处于临界区称为临界（Critical）状态 •当A1点处于放大区称为欠压（Undervoltage）状态 •当A3点处于饱和区称为过压（Overvoltage）状态
本节主要内容： 丙类放大器工作原理 工作状态分析 性能分析
一. 工作原理：
LC回路为匹配 网络，它们与外 接电阻共同组成 并联谐振回路。
2-1
2-1
为了实现丙类工作，基极偏置电压UBB应设置在
功率管的截止区。
为了实现丙类工作，基极偏置电压UBB应设置
在功率管的截止区。
基极回路的电压为：
ube UBB ui (t)
输出功率：
Po
1 2 UcmIc1
1 2
1U

cm
I
cm
1 2
I
R 2
c1 p
其中
I I
c0
0 cm
I I
c1
1 cm
损耗功率： P P P
C
D
o
集电极效率：
c
Po PD
令集电极电源电压利用系数：
Po
1 2
U
CC1 I cm
U cm
U CC
c
1 2
U
CC1Icm
UCC0 Icm
1 1 2 0
放大器的集电极效率 c (Collection efficiency)
就是来评价这种转换能力的性能指标：
c
Po PD
Po Po Pc
二. 功率管的运用特性
在功放中，往往选 择不同的静态工作 点，使功放运用在 特性不同的区段上， 来实现甲，乙，丙， 丁等不同运用状态。 在输入余弦波激励 下,集电极输出电流
一. 功率放大器的性能要求：
在原理上，它与其它放大器一样，都是在输入信 号的作用下，将直流电源的直流功率转换为输出信 号的功率。但是，它们在性能要求和器件运用特性 上都是不同的。 ➢ 安全 ➢ 高功率 ➢ 不失真（或失真在允许范围内）
功放是能量转换器。在输入信号的作用下，直流电源提供的直 流功率PD中，一部分被转换为输出信号功率Po(Output signal power)，其余部分消耗在功率管中，成为功率管的耗散功率 Pc ( Power Dissipation)，即管耗。
因此导通角 决定了 c , Po
θ 70 ~ 80时，ηc , Po 较大。
三、工作状态
2-2
假设一：谐振回路具有理想滤波特性，其上只能产 生基波分量； 假设二：功率管的特性用输入和输出静态特性曲线 表示，其高频效应可忽略。
动态线（Dynimic Line）：
根据ube和uce的值在以ube为参变量的输出特性曲线 上找出对应的动态点和由此确定的ic值并画出ic的波形。
n 次谐振阻抗：
Z ( j)
Rp
1 2QL (n 1)2
二. 性能分析 (近似分析)
假设：谐振回路具有理想滤波特性。只产生基 波电压，其他分量忽略不计。
ube U BB Uim cost
uce UCC Ucm cost
谐振电阻：
Rp
U cm Ic1
直流功率： PD Ucc Ic0 0 IcmUcc
(1
cos
)
余弦脉冲的表达式：
ic
gm (ube 0
UD)
ube U D ube U D
(1
Icm
cos
)
(c
ost
c
os
)
ube U D
0
ube U D
i I I cos t I cos 2 t
C
C0
C1
0
C2
0
Ic0
I
cm
s in (1
cos cos )
Icm0 ( )
第2章 射频功率放大器 (RF Power Amplifier)
2.1 射频功率放大器的特点 2.2 丙类谐振功率放大器 2.3 丁类谐振功率放大器 2.4 谐振功率放大器的电路组成 2.5 功率合成技术
§2.1 射频功率放大器的特点
❖ 本节主要内容： ❖ 甲、乙、丙类放大器 ❖ 放大器工作效率
I c1
I
cm
sin (1
cos cos )
I cm 1( )
… …
Icn
Icm
2sin n 2nsin cos n n (n2 1)(1 cos )
Icmn ( )
n ( ) —— n次谐波的分解系数
集电极谐振回路阻抗为：
Z(
j)
1
Rp
j
2QL
o o
谐振时，即 o 时。阻抗最大。谐振阻抗为Rp。