高频功率放大器效率

高频功率放大器的基本原理(一)高频功率放大器的基本原理1. 什么是高频功率放大器高频功率放大器是一种用于增强高频信号幅度的电子设备。

它通常用于无线通信、雷达、高频电视和天线系统等领域。

高频功率放大器可以将低功率的高频信号放大到足够大的功率，以便传输和处理。

2. 高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理可以简单分为三个步骤：放大输入信号、增加信号的功率和输出放大后的信号。

2.1 放大输入信号高频功率放大器的第一个任务是放大输入信号。

它通常使用晶体三极管（BJT）或场效应晶体管（FET）作为放大器的关键元件。

这些元件根据输入信号的幅度和频率变化进行放大操作。

2.2 增加信号的功率放大后的信号仍然可能是低功率的，因此高频功率放大器的下一个任务是增加信号的功率。

这一步骤通常通过使用功率放大器级联来实现。

级联多个放大器可以将信号功率从较低级别逐步增加到所需的功率级别。

2.3 输出信号在增加信号的功率之后，高频功率放大器将输出放大后的信号。

这个信号可以被用于进一步的处理或传输。

输出信号的幅度将取决于放大器的设计和配置。

3. 高频功率放大器的关键考虑因素在设计高频功率放大器时，需要考虑一些关键因素来确保性能和稳定性。

3.1 频率响应高频功率放大器应该能够在指定的频率范围内提供稳定的放大。

对于不同的应用，频率范围和响应要求会有所不同。

3.2 功率输出高频功率放大器应该能够提供足够的功率输出，以满足特定应用的需求。

功率输出的大小通常由设备和系统的要求来确定。

3.3 效率高频功率放大器的效率是指输入功率与输出功率之间的比率。

高效率的放大器能够最大限度地利用输入能量，减少能量浪费。

3.4 线性度高频功率放大器的线性度是指输出信号与输入信号之间的线性关系。

较好的线性度可以保持输入信号的准确度和完整性。

3.5 稳定性高频功率放大器的稳定性是指在各种工作条件下保持良好的性能。

它应该能够在不出现振荡或失真的情况下工作。

简述高频功率放大器的特点高频功率放大器是一种电子设备，它具有放大高频信号的功能。

高频信号是指信号频率在1MHz以上的信号，高频功率放大器主要用于无线电通信、雷达、医学设备和工业加热等领域。

它具有以下特点：1.高效率：高频功率放大器通常使用功率放大管作为放大器核心，这些管子具有高效率的特点。

在高频信号下，功率放大管的效率可以达到60%以上，这意味着大部分的输入功率都能转化为输出功率，从而实现高效率的功率放大。

2.高线性：高频功率放大器要求在放大高频信号时，输出信号要与输入信号保持一致。

这就要求功率放大器具有高线性度，即输出信号随着输入信号的变化而变化，而不会出现非线性失真。

3.高稳定性：在高频信号下，功率放大器的稳定性尤为重要。

任何微小的变化都可能导致输出信号的失真。

因此，高频功率放大器通常采用恒定电流源或者负反馈电路来提高稳定性。

4.高功率密度：高频功率放大器需要在小体积内实现高功率输出，因此需要具有高功率密度。

这要求功率放大器的散热和结构设计都要优化，以实现高功率密度。

5.宽带：高频功率放大器需要能够放大多种频率的信号，因此需要具有宽带特性。

这就要求功率放大器的带宽尽可能宽，能够放大从几百kHz到几GHz的信号。

在中心扩展下，高频功率放大器的应用领域不断扩大。

例如，在无线电通信领域，高频功率放大器可以用于增强信号的传输距离和穿透能力；在雷达领域，高频功率放大器可以用于增强信号的探测能力和精度；在医学设备领域，高频功率放大器可以用于磁共振成像等应用；在工业加热领域，高频功率放大器可以用于快速加热和热处理等应用。

总的来说，高频功率放大器具有高效率、高线性、高稳定性、高功率密度和宽带等特点。

随着应用领域的扩大，高频功率放大器的需求也会越来越高，未来有望在更广泛的领域得到应用。

第2章高频功率放大器第2章高频功率放大器2.1 谐振功率放大器基本工作原理2.2 丙类谐振功率放大器的工作状态分析2.3 谐振功率放大器的高频特性2.4 谐振功率放大器电路2.5 高效率高频功率放大器及功率合成技术第2章高频功率放大器一、工作状态分类A 类(甲类)、B 类(乙类)、C 类(丙类)等。

i i BEC tCu QA 类(甲类)：工作点Q 较高(I CQ 大)，信号360°内，管子均导通。

通角：θ＝180 °U CCR LR L′N 1∶N 2RBVCBu i第2章高频功率放大器甲类功放电路及交、直流负载线i Ct 0I C Q I C QI C Qu CE i Cu CEt00U CE QU CU CCQ直流负载线交流负载线i B1R L′－I CR B 为偏置电阻，决定Q 点的I CQ 及I BQ 。

变压器是理想的，则直流工作点电压U CEQ =U CC ，直流负载线为一垂直线，而交流负载线通过Q 点，其斜率为(-1/R ′L )第2章高频功率放大器CQCC C CQ CC TE I U dt t I I U TP ⋅=+=∫)sin (10ω1.电源功率P E2. 交流输出功率P LLC C C C C TL R U I U tdt I t U TP ′=⋅=⋅=∫22121sin sin 1ωωCC Cm U U =CQCm I I =CQCC CC E L I U I U P P 21==ηA 类放大器无信号时，效率为零，信号最强时最大效率只有50%。

这是A 类放大器的致命弱点，也是晶体管功率放大器极少采用A 类放大器的原因。

%50max =η一般: 20%~30%第2章高频功率放大器i C t 0i Cu BEQπ2π0u iV 1V 2V 0VD1VD 2I COi C1i C2U CCu o－U EER Li C1i C2B 类(乙类)：工作点Q 选在截止点，管子只有半周导通，另外半周截止。

高频功率放大器
高频功率放大器是指能够放大高频信号的功率的放大器。

在无线通信、雷达、医学诊断等领域，需要对高频信号进行放大，因此高频功率放大器具有重要的应用价值。

高频功率放大器通常采用半导体器件如晶体管、场效应管等作为放大元件。

不同的放大器结构和电路设计可以用于不同的频率范围和功率要求。

在设计高频功率放大器时，需要考虑以下几个关键因素：
1. 频率响应：要保证放大器在所需的频率范围内具有良好的增益和相位特性，以确保信号的准确放大。

2. 功率输出：放大器应能够提供所需的输出功率，以满足系统的功率要求。

3. 效率：高频功率放大器的效率越高，其在转换输入功率为输出功率时损耗的能量越少。

4. 线性度：在大功率输出时，要保持放大器的线性度，以避免失真和干扰。

5. 稳定性：放大器应具有良好的稳定性，以避免产生震荡或变换输出。

6. 抗干扰性：高频功率放大器应能够抵抗外部干扰，保持信号的纯净性。

高频功率放大器在无线通信系统中扮演着重要的角色，能够增强信号传输的距离和可靠性，提高信号的质量和覆盖范围。

1. 原理说明利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。

它是无线电发射机中的重要组成部件。

根据放大器电流导通角B 的范围可以分为甲类、 乙 类、丙类等不同类型的功率放大器。

电流导通角B 愈小放大器的效率n 愈高。

如甲类功放的B =180。

，效率n 最高也只能达 50%,而丙类功放的B <900,效率n 可 达到80%。

甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。

丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。

高频功率放大器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。

高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高 频交流输出。

高频功放的主要技术指标1.1.1功率关系：功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源 所供给的直流功率P O ，使之一部分转变为交流信号功率 R 输出去，一部分功率以 热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率 P C根据能量守衡定理：P 。

R P c 直流功率：巳 I c0 U cc1.1.2放大器的集电极效率P12Uc怙-Po Ucc 1 c0 2输出交流功率：P -U c I c12U c 2 2R LJRU c -----回路两端的基频电压I c1基频电流R L----回路的负载阻抗。

其中集电极电压利用系数:U cicRUcc Ucc波形系数:；0 0（）为通角的函数；越小Y 越大。

1.1.3谐振功率放大器临界状态的计算临界状态下，若已知电源电压 Ucc , U BB 三极管的参数g c , U 'BB ，设电压利 用系数为率等。

，集电极的导通角为。

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。

实验报告课程名称高频电子线路实验名称高频功率放大器（丙类）实验类型验证（验证、综合、设计、创新）学院名称电子与信息工程学院专业电子信息工程年级班级2012级电信3 班开出学期2014-2015上期学生姓名学号指导教师蒋行达成绩2014 年11 月22 日实验二高频功率放大器（丙类）一、实验目的1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。

2、掌握丙类功率放大器性能的测试方法。

3、观察集电极负载、输入信号幅度与集电极电压EC对功率放大器工作情况的影响。

二、实验仪器1、示波器2、高频信号发生器3、万用表4、实验板2三、预习要求1、复习功率放大器原理及特点。

2、分析图2-2所示的实验电路，说明各元器件作用。

四、实验内容1、用示波器观察功率放大器工作状态，尤其是过压状态时的集电极电流凹陷脉冲。

2、观察并测量集电极负载变化对功率放大器工作的影响。

3、观察并测量输入信号幅度变化对功率放大器工作的影响。

4、观察并测量集电极电源电压变化对功率放大器工作的影响。

五、基本原理及实验电路高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。

它的作用是放大信号，使之达到足够功率输出，以满足天线发射或其他负载的要求。

它的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）。

1、基本原理功率放大器的效率是一个最突出的问题，其效率高低与放大器的工作状态有直接的关系。

放大器工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。

图2-1 表示了不同Ube时，谐振功率放大器不同工作状态的基极电压和集电极电流波形。

当工作点在Q 和Q/输入Ub1m、Ub2m时，工作点Q 和Q/在转移特性的线性段，调谐功率放大器工作在甲类。

甲类工作状态理想效率为50%。

此时晶体管需要正偏置。

当工作点在移至Q//输入Ub3m时，晶体管只在输入信号的正半周时导通，集电极电流是周期性电流脉冲，调谐功率放大器工作在乙类。

乙类工作状态理想效率为78.5%。