谐振功率放大器-65页文档

谐振功率放大器的工作原理课题:4.1 概述4.2 谐振功率放大器的工作原理教学目的:1.了解高频功率放大器的基本概念和类型2.掌握高频谐振功率放大器的特点3.掌握高频谐振功率放大器的工作原理教学重点:高频功率放大器的基本概念和类型高频谐振功率放大器的特点教学难点:高频谐振功率放大器的工作原理教学方法:讲授课时:2学时教学进程单元四功率放大器概述及电路4.1 概述顾名思义,高频功率放大器用于放大器高频信号并获得足够大的输出功率, 常又称为射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier)。

它广泛用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。

一、高频放大器的分类根据相对工作频带的宽窄不同，高频功率放大器可分为窄带型和宽带型两大类。

1. 窄带型高频功率放大器通常采用谐振网络作负载，又称为谐振功率放大器。

为了提高效率，谐振功率放大器一般工作于丙类状态或乙类状态，近年来出现了工作在开关状态的丁类状态的谐振功率放大器。

2. 宽带型高频功率放大器采用传输线变压器作负载。

传输线变压器的工作频带很宽，可以实现功率合成。

二、谐振功率放大器的特点1.采用谐振网络作负载。

2.一般工作在丙类或乙类状态。

3.工作频率和相对通频带相差很大。

4.技术指标要求输出功率大、效率高。

三、高频功率放大器的技术指标1.输出功率:P O2.效率:η3.功率增益:Ap4.2 谐振功率放大器的工作原理一、丙类谐振功率放大器电路电路图如4-1所示图4-1 丙类谐振功率放大器LC谐振网络为放大器的并联谐振网络。

谐振网络的谐振频率为信号的中心频率。

作用:滤波、匹配。

V:基极直流电压 BB作用:保证三极管工作在丙类状态。

V的值应小于放大管的导通电压U;通常取V?0。

BBonBBV:集电极直流电压 CC作用:给放大管合理的静态偏置，提供直流能量。

二、丙类谐振功率放大器的工作原理 ???? uuiiuiBEBCCu为余弦电压，可表示为u=UCOSωt iiimc则:u= V+u= V+ UCOSωt BEBBiBBimc根据三极管的转移特性可得到集电极电流i，为余弦脉冲波，如图4-2所示: C图4-2 i波形 C根据傅立叶级数的理论，i可分解为: Cic=Ico+i+i+i+………+i+……… C1C2C3Cn式中:Ico为直流电流分量i为基波分量;i=ICOSωt C1C1cm1c为二次谐波分量;i=ICOS2ωt C2C2cm2ci 为n次谐波分量;i=ICOSnωt CnCncmnci其中，它们的大小分别为:Ico=i?α(θ) Cmax0I=i?α(θ) cm1Cmax1I=i?α(θ) cmnCmaxni是ic波形的脉冲幅度。

谐振功率放大器的工作原理
1.谐振电路：谐振功率放大器通常由一个谐振电路和一个放大器组成。

谐振电路是一个能够在谐振频率上有较高阻抗、在其他频率上有较低阻抗
的电路。

它可以由电感器和电容器等元件组成。

谐振电路的谐振频率通常
与输入信号的频率相匹配。

2.输入信号：输入信号首先进入谐振电路，如果输入信号的频率与谐
振电路的谐振频率不匹配，谐振电路会对输入信号的通过产生阻抗。

仅当
输入信号的频率与谐振电路的谐振频率一致时，谐振电路的阻抗才会较低，从而使信号得以通过。

3.放大器：通过谐振电路的筛选，只有与谐振电路的谐振频率相匹配
的信号得以通过，进入放大器。

放大器会对输入信号进行放大处理。

放大
器可以采用不同的工作原理，例如晶体管、场效应管等。

它能够将输入信
号的幅度进行放大，使得输出信号的功率大于输入信号的功率。

4.输出信号：经过放大器放大后的信号被输出。

由于输入信号已经通
过谐振电路的筛选，使得仅有与谐振频率匹配的信号得以通过放大器，所
以输出信号的频率与输入信号的频率是相同的。

不同的是输出信号的幅度
更大，即实现了信号的放大。

总的来说，谐振功率放大器的工作原理就是通过谐振来选择输入信号
中与谐振频率匹配的信号，然后经过放大器进行放大处理，最终输出信号。

这种放大方式适用于对特定频率的信号进行放大，具有较高的放大效率和
较低的失真。

在一些需要对特定频率信号进行放大的应用中，如无线通信、射频放大等，谐振功率放大器得到了广泛的应用。

实验二 高频谐振功率放大器在通信系统中, 高频谐振功率放大电路，是无线电发射机的重要组成部分,它的主要功用是实现对高频已调波信号的功率放大, 然后经天线将其转化为电磁波辐射到空间,以实现用无线信道的方式完成信息的远距离传送。

所以研究高频功率放大器的主要任务是怎样以高效率输出最大的高频功率。

因此, 高频功放常采用效率较高的丙类工作状态, 即晶体管集电极电流导通时间小于输入信号半个周期的工作状态，导通角090≤θ。

虽然功率增益比甲类和乙类小，但效率η却比甲类和乙类高。

一般可达到80%。

同时, 为了滤除丙类工作时产生的众多高次谐波分量, 采用LC 谐振回路作为选频网络, 故称为高频谐振功率放大器，显然,谐振功放属于窄带功放电路。

一、实验目的1．掌握高频谐振功率放大器的电路结构特点、基本功能与工作原理。

2．掌握高频谐振功率放大器的调谐方法和掌握高频谐振功率放大器的调谐特性，负载特性以及激励电压、偏置电压、电源电压变化时对其工作状态的影响。

3.了解高频谐振功率放大器的主要性能指标意义，掌握测试方法。

学会电路设计方法。

二、实验设备与仪器高频实验箱 WYGP-3或GP-4 一台 双踪示波器 TDS-1002 一台 高频信号发生器 WY-1052 一台 频率特性测试仪 BT-3C 一台 万用表 一块三、实验任务与要求1、高频谐振功放的基本电路结构高频谐振功率放大器的电路构成，除电源电路外，主要由晶体管、输入激励电路、输出谐振回路三个部分组成，谐振功率放大器原理电路如图2-1所示。

图中b u 为输入交流信号，B E 是基极偏置电压，调整B E ，可改变放大器的导通角，以使放大 图2-1 谐振功率放大器的工作原理 器工作在导通角090≤θ丙类状态。

C E 是集电极电源电压。

集电极外接LC 并联谐振回路的功用是作放大器负载，实现滤波选频和阻抗匹配。

2、高频谐振功率放大器的工作原理与主要性能指标放大器工作时，设输入信号电压：t U u bm b ωcos =则加到晶体管基极,发射级的有效电压为: t U U U u u bm BB BB b BE ωcos +-=-= 由晶体管的转移特性曲线可知，如图2-2所示：当BZ BE U <u 时，管子截止，0=c i 。