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第三章 高频功率放大器,3.0 功率放大电路基础知识3.1 概述3.2 丙(C)类高频功率放大器的工作原理 3.3 丙（C）类高频功率放大器的折线分析法3.4 高频功率放大器的实用电路3.6 宽频带高频功率放大器*3.7 功率合成*,3.0 功率放大电路基础知识,1.功率放大电路的特点a）根据负载要求，提供尽可能大的输出功率。功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。当输入正弦信号时，在输出波形不超过规定的非线性失真范围的情况下，放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积称为最大输出功率Pom，即,Pom=UoIo,b）具有较高的效率 放大电路实质能量变换器。负载上所得到的信号功率由直流电源通过放大器件转换而来的。当供给功率放大电路的直流电源功率一定时，为了向负载提供尽可能大的功率，必须减小损耗，因此提高功率放大电路的能量转换效率是重要问题。功率放大电路的转换效率是最大输出功率与电源所提供的功率之比，用表示，即式中,PV为直流电源所提供的功率，Pc是转换过程中消耗在集电极上的部分能量，即集电极耗散功率。越高说明负载从电源取得的功率越大，或者消耗于晶体管集电极的功率越小。,c）尽量减小非线性失真 功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，三极管一般都工作在极限状态，瞬时工作点将运动到接近于管子的饱和区和截止区，输出信号不可避免地会有非线性失真，而且输出功率越大，非线性失真越严重。因此必须注意功放管的正确选择，要保证管子的最大耗散功率PCM、最大集电极电流ICM、最大管压降U(BR)CEO不超过限定范围，使管子工作在安全工作区。由于功率放大电路中的三极管通常都工作在大信号状态，因此在进行分析时，一般不采用小信号等效电路法，而是采用图解法进行功放电路的静态和动态分析。,2.功率放大电路分类 功率放大器按放大管集电极电流导通时间的长短划分：甲(A)类、乙(B)类、丙(C)类等。甲类放大器：输入激励信号的整个周期中，集电极都有电流流通。电流流通角=180o。乙类放大器：只在输入激励信号的半个周期内有电流流通，电流流通角=90o。丙类放大器：小于输入激励信号的半个周期内有电流流通，电流流通角90o。集电极电流流通时间越短，消耗在放大管中功率就越小，集电极效率越高。就提高效率而言，丙类最佳，甲类最差。所以，高频功率放大器多工作于丙类，但丙类放大器电流波形失真太大，只能采用谐振回路作为负载。由于谐振回路具有滤波能力，电流电压仍接近于正弦波形，失真小。,除了上几种按电流流通角来分类的工作状态外，还有使电子器件工作在开关状态的丁类放大和戊类放大。丁(D)类放大器：效率比丙类放大器还高，理论上可达100%。但其最高工作频率受到开关转换时间所产生的器件功耗(集电极耗散功率)的限制。戊(E)类放大器：对丁类电路改进，使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小，提高工作频率。,3.1 概述,通信电路中，为弥补信号在传输过程中的衰落和各种噪声的干扰，要求发送信号具有一定的功率电平。,高频电压放大,高频载波产生，功率小,1.高频功率放大器功能与应用 能量转换器件，将电源供给的直流能量转换为大功率的高频能量输出。输出信号与输入信号频谱相同。无线电发送设备的重要组成部分，发送设备中的缓冲级、中间放大级、推动级和输出级均属于高频放大器的范围。不仅用在各种类型的发射机中，也用于许多电子设备，如高频加热装置及微波功率源。,2.高频功率放大电路分类 高频功率放大器按其工作频带的宽窄划分：窄带高频功率放大器：放大相对带宽窄的信号。通常以选频电路作为输出回路，故又称调谐功率放大器。为了提高效率，工作状态多选用丙类或丁类，甚至戊类。宽带高频功率放大器：输出电路是传输线变压器或其他宽带匹配电路，又称非调谐功率放大器。不需要调谐，适用于频率变化范围大的通信系统。工作状态选用甲类和乙类。,3.高频功率放大器的主要技术指标,输出功率:放大器的负载得到的功率。效 率:高频输出功率与直流电源提供功率的比值。即能量转换的效率。功 率 增 益:高频输出功率和信号输入功率的比值。谐波抑制度:是对非线性高频功率放大器而提出的，也就是谐波分量相对于基波分量越小越好。,设计功率放大器时，总是根据放大器的特点，突出其中一些指标，兼顾另外一些指标。,例如，发射机输出级希望输出功率高，对应的效率不一定会最高；单边带发射机希望功放非线性失真小，即谐波抑制度要求高，但效率不会很高。,4.高频功率放大器的分析方法,不能用线性模型电路分析，一般采用图解法和折线法分析其工作原理和工作状态。,用于发射机中，输出功率高，高效率极为重要。为提高效率，多选在丙类或丁类、甚至戊类。晶体管在这种工作状态下，输出电流波形失真很大，必须采用具有一定滤波特性的选频网络作为负载，以得到接近正弦波的输出电压波形谐振功率放大器，用于推动级和末级功率放大，谐波抑制度不高。如对谐波抑制度要求高，选用甲类等工作状态，使晶体管工作在线性放大区效率不高，输出功率不高。若要求输出功率高，可采用功率合成方法实现。,本章基本要求1.了解高频功率放大器的功能和性能指标；2.掌握C类谐振功率放大器的工作原理、分析方法、电路构成和使用方法；（）3.了解传输线变压器的工作原理和应用特点。掌握传输线变压器实现宽带阻抗变换的方法。了解传输线变压器实现功率合成、功率分配的方法；4.了解D类、E类功率放大电路的特点。（*）,
