第3章高频谐振放大器
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第3章⾼频功率放⼤器详解第3章⾼频功率放⼤器⼀、本章的基本要求(1)掌握丙类谐振功率放⼤器的⼯作原理及其特点。
(2)掌握谐振功率放⼤器三种⼯作状态的特点以及负载特性;了解集电极直流电源,基极直流电源以及基极输⼊电压对⼯作状态的影响。
(3)掌握谐振功率放⼤器电路的组成,了解谐波匹配⽹络的作⽤。
(4)了解传输线变压器的⼯作原理以及阻抗变换,功率合成与分配技术⼆、重点和难点重点:(1)丙类谐振功率放⼤器的⼯作原理及其特点。
(2)谐振功率放⼤器三种⼯作状态以及负载特性。
(3)谐振功率放⼤器电路的组成。
(4)传输线变压器阻抗变换原理。
难点:(1)谐振功率放⼤器特性分析。
(2)LC⽹络的阻抗变换原理及电路参数的计算。
(3)传输线变压器功率合成与分配原理。
引⾔1、使⽤⾼频功率放⼤器的⽬的放⼤⾼频⼤信号使发射机末级获得⾜够⼤的发射功率。
2、⾼频功率信号放⼤器使⽤中需要解决的两个问题①⾼效率输出②⾼功率输出联想对⽐: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⾼。
3、谐振功率放⼤器与⼩信号谐振放⼤器的异同之处相同之处:它们放⼤的信号均为⾼频信号,⽽且放⼤器的负载均为谐振回路。
不同之处:为激励信号幅度⼤⼩不同;放⼤器⼯作点不同;晶体管动态范围不同。
4、谐振功率放⼤器与⾮谐振功率放⼤器的异同共同之处:都要求输出功率⼤和效率⾼。
功率放⼤器实质上是⼀个能量转换器,把电源供给的直流能量转化为交流能量,能量转换的能⼒即为功率放⼤器的效率。
谐振功率放⼤器通常⽤来放⼤窄带⾼频信号(信号的通带宽度只有其中⼼频率的1%或更⼩),其⼯作状态通常选为丙类⼯作状态(θc<90?),为了不失真的放⼤信号,它的负载必须是谐振回路。
⾮谐振放⼤器可分为低频功率放⼤器和宽带⾼频功率放⼤器。
低频功率放⼤器的负载为⽆调谐负载,⼯作在甲类或⼄类⼯作状态;宽带⾼频功率放⼤器以宽带传输线为负载。
⼯作状态功率放⼤器⼀般分为甲类、⼄类、甲⼄类、丙类等⼯作⽅式,为了进⼀步提⾼⼯作效率还提出了丁类与戊类放⼤器。
三极管四种工作状态根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分甲类:一个周期内均导通晶体管在输入信号的整个周期都导通静态I C较大,波形好, 管耗大效率低。
乙类:导通角等于180°晶体管只在输入信号的半个周期内导通,静态I C=0,波形严重失真, 管耗小效率高。
甲乙类:导通角大于180°晶体管导通的时间大于半个周期,静态I C 0,一般功放常采用。
丙类:导通角小于180°图3-4 各级电压和电流波形丙类(C类)高频功率放大器的折线分析法图3-5 3DA21静态特性曲线及其理想化cos cnm I +()cd t θωcos θ出电路 。
宽频带功率放大器没有选频作用。
因此谐波的抑制成了一个重要的问题。
为此,放大管的工作状态就只能选在非线性畸变比较小的甲类或甲乙类状态,效率较低,也就是说宽频带放大器是以牺牲效率作为代价来换取宽频带输出的 。
传输线变压器是将两根等长的导线紧靠在一起,并绕在高导磁率低损耗的磁芯上构成的。
最高工作频率可扩展到几百兆赫甚至上千兆赫。
传输线变压器与普通变压器在传输能量的方式上是不相同的,传输线变压器负载两端的电压不是次级感应电压,而是传输线的终端电压。
两根导线紧靠在一起,所以导线任意长度处的线间电容很大,且在整个线上均匀分布。
其次,两根等长导线同时绕在高μ磁芯上,所以导线上均匀分布的电感量也很大,这种电路通常又叫分布参数电路。
在传输线变压器中,线间的分布电容不影响高频能量的传输,电磁波以电磁能交换的形式在导线间介质中传播的。
u su su sR LR LR LR s R sR s (a) 结构示意图(c) 普通变压器的原理电路(b) 原理电路图u 1u 2u 1u 2u 1u 2。