无线通信技术课件--ppt4.ppt

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单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器4.24.2丙类谐振高频功率放大器的工作原理丙类谐振高频功率放大器的工作原理4.14.1高频功率放大器概述高频功率放大器概述4.34.3丙类谐振高频功率放大器的性能分析丙类谐振高频功率放大器的性能分析4.54.5宽带高频功率放大器宽带高频功率放大器4.44.4丙类谐振高频功率放大器的电路丙类谐振高频功率放大器的电路本讲导航教学内容教学内容教学内容教学内容4.1功率放大器的概述4.2谐振功率放大器的工作原理教学目的教学目的3.掌握高频谐振功率放大器的工作原理单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器1.了解双调谐耦合回路的特性，了解双调谐放大器及其性能指标2.掌握高频谐振功率放大器的特点教学重点教学重点教学难点教学难点教学难点教学难点1.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工作原理单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器2.高频谐振功率放大器的特点高频功率放大器又称为射频功率放大器高频功率放大器又称为射频功率放大器（RadioFrequencyPowerAmplifier）；用于放大器高频信；用于放大器高频信号并获得足够大的输出功率。

号并获得足够大的输出功率。

它广泛用于发射机、高频加热装置和微波功率源它广泛用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。

等电子设备中。

单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器4.14.1高频功率放大器概述高频功率放大器概述窄带型窄带型宽带型宽带型通常采用谐振网络作负载，又称为谐振功通常采用谐振网络作负载，又称为谐振功率放大器率放大器一般工作于丙类状态或乙类状态一般工作于丙类状态或乙类状态采用传输线变压器作负载。

采用传输线变压器作负载。

传输线变压器的工作频带很宽，可以实现功传输线变压器的工作频带很宽，可以实现功率合成。

率合成。

单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器一、高频功率放大器的分类一、高频功率放大器的分类采用谐振网络作负载。

采用谐振网络作负载。

一般工作在丙类或乙类状态。

一般工作在丙类或乙类状态。

工作频率和相对通频带相差很大。

工作频率和相对通频带相差很大。

技术指标要求输出功率大、效率高。

技术指标要求输出功率大、效率高。

二、高频谐振功率放大器的特点二、高频谐振功率放大器的特点单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器功率增益功率增益:

ApAp效率效率:

输出功率输出功率:

P:

POO非线性失真非线性失真单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器三、高频功率放大器的主要性能指标三、高频功率放大器的主要性能指标如下图所示如下图所示1.1.丙类谐振高频功率放大器电路丙类谐振高频功率放大器电路单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器四、四、丙类谐振高频功率放大器电路及丙类谐振高频功率放大器电路及元件的作用元件的作用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。

VCC：

集电极直流电压作用：

给放大管合理的静态偏置，提供直流能量。

VBB:

基极直流电压作用:

保证三极管工作在丙类状态。

VBB的值应小于放大管的导通电压Uon；通常取VBB0。

单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器2.2.电路各元件的作用电路各元件的作用ui为余弦电压可表示为ui=UimCOSctuBEBE=VVBB+ui=VBB+UimCOSct根据三极管的转移特性可得到集电极电流iC，iC为余弦脉冲波；如下图所示单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器4.24.2丙类谐振高频功率放大器的工作原理丙类谐振高频功率放大器的工作原理一、电路的工作原理一、电路的工作原理单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器放大管的转移特性及波形ic=Ico+iC1+iC2+iC3+iCn+式中：

Ico为直流电流分量iC1为基波分量；iC1=Icm1COSctiC2为二次谐波分量；iC2=Icm2COS2ctiCn为n次谐波分量；iCn=IcmnCOSnct单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器根据傅立叶级数的理论，iC可分解为：

Ico=iCmax0（）Icm1=iCmax1（）Icmn=iCmaxn（）iCmax是ic波形的脉冲幅度n（）的大小可根据余弦脉冲分解系数表查单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器它们的大小分别为：

各信号的波形如下图所示：

ic的导电角用下面的公式进行计算当iC信号通过谐振网络时，由于谐振网络的作用，可得其谐振网络压降和极间电压为：

uc=RIcm1COSct=UcmCOSctuCE=VCC-uc=VCC-UcmCOSct单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器放大器的输出功率Po等于集电极电流基波分量在有载谐振电阻R上的功率，即集电极直流电源供给功率PV等于集电极电流直流分量与VCC的乘积，即单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器二、功率关系二、功率关系放大器集电极效率等于输出功率与直流电源供给功率之比，即直流输入功率PV与集电极输出高频功率Po之差为集电极耗散功率PC，即它是耗散在晶体管集电结上的损耗功率。

g1（）为集电极的电流利用系数，即为集电极电压利用系数，即单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器本讲小结1.高频放大器的分类r2.谐振功率放大器的特点单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器4.丙类谐振功率放大器电路5.丙类谐振功率放大器的工作原理6.功率关系3.高频功率放大器的技术指标本讲作业1.为什么低频功率放大器不能工作于丙类？

而高频功率放大器可以工作于丙类？

2.为什么高频功率放大器一般要工作于乙类或丙类状态？

为什么采用谐振回路作负载？

谐振回路为什么要调谐在工作频率？

3.简述丙类谐振功率放大器电路中各部分的作用。

单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器4.一谐振功放的输出功率Po=5W,Vcc=24V。

（1）当集电极效率=60%时,求其集电极功耗Pc和集电极电流直流分量Ico；

（2）若保持Po不变,将提高到80%,问此时Pc为多少?

本讲导航教学内容教学内容教学内容教学内容4.3丙类谐振功率放大器的性能分析教学目的教学目的1.了解丙类谐振功率放大器的工作状态2.掌握丙类谐振功率放大器的动态线3.掌握集电极余弦电流脉冲的分解单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器教学重点教学重点教学难点教学难点教学难点教学难点丙类谐振功率放大器的工作状态1.丙类谐振功率放大器的动态线2.集电极余弦电流脉冲的分解单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器谐振功率放大器的工作状态是根据uBE=uBEmax、uCE=uCEmin时瞬时工作点在特性曲线上所处位置确定的。

欠压状态：

管子导通时瞬时工作点均处于放大区；临界状态：

管子导通时瞬时工作点已达到临界饱和线；过压状态：

管子导通时瞬时工作点将进入饱和区；单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器4.34.3丙类谐振高频功率放大器的性能分析丙类谐振高频功率放大器的性能分析一、丙类谐振功率放大器的工作状态一、丙类谐振功率放大器的工作状态在丙类谐振功放中，工作状态不同，放大器的输出功率和管耗就大不相同，因此必须分析各种工作状态的特点，以及Ubm、VCC、VBB和R的变化对工作状态的影响，即对丙类谐振功放的特性进行分析。

单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器在实际工作中，丙类放大器的工作状态不但与Ubm有关，还与VCC、VBB和R有关。

1.基本概念：

大信号的功率放大器一般采用图解法进行分析，为此就要在输出特性曲线上作出交流负载线。

由于谐振功放的集电极负载是谐振回路，且共集电极电压与集电极电流的波形截然不同，因此其交流负载线已不是直线了，是一条曲线，又称为动态线。

单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器二、丙类谐振功率放大器的动态线三极管的输出特性曲线转上的参变量iB换成uBE，在VBB、VCC、Ucm和Ubm保持不变的情况下，假设ct取不同的值，根据式uBEBE=V=VBB+UbmCOSct和uCE=VCC-uc=VCC-UcmCOSct可得以相对应的uBE和uCE值，从而确定输出特性曲线上的各个“动态点”，然后依次连接各个“动态点”就可以得到动态线。

其图形如下图所示单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器2.动态线的作法：

单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器动态线如右图所示单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器3.不同工作状态的动态线

（1）放大器工作在过压状态时，ic波形会出现下凹。

（2）动态线、放大器的工作状态与VBB、VCC、Ucm和Ubm的大小有关系。

4.根据动态线分析放大器的特性由于Ubm、VCC、VBB和R的变化对放大器的工作状态有影响，故特性包含以下几种：

负载特性：

R变化对放大器的影响调制特性基极调制特性：

VBB变化对放大器的影响集电极调制特性：

VCC变化对放大器的影响放大特性：

Ubm变化对放大器的影响单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器三、丙类谐振功率放大器的特性负载特性是指放大器在VBB、VCC和Ubm不变时，放大器随R变化的特性随着R从小大，放大器将由欠压状态临界状态过压状态变化工作状态的变化ic波形的变化单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器1.负载特性：

Ucm、Ico、Icm1的变化特性PO、PV、Pc、的变化特性单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器基极调制特性是指放大器在R、VCC和Ubm不变时，随VBB变化的特性随着VBB从小大，放大器将由欠压状态临界状态过压状态变化工作状态的变化ic波形的变化单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器2.基极调制特性Ucm、Ico、Icm1的变化特性单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器集电极调制特性是指放大器在VBB、R和Ubm不变时，随VCC变化的特性工作状态的变化随着VCC从小大，放大器将由过压状态临界状态欠压状态变化ic波形的变化单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器3.集电极调制特性Ucm、Ico、Icm1的变化特性单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器集电极调制特性的集电极调制特性的演示动画请点击演示动画请点击单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器放大特性是指放大器在VBB、VCC和R不变时，随Ubm变化的特性随着Ubm从小大，放大器将由欠压状态临界状态过压状态变化工作状态的变化ic波形的变化单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器4.放大特性Ucm、Ico、Icm1的变化特性单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器本讲小结3.丙类谐振功率放大器的特性1.丙类谐振功率放大器的工作状态2.丙类谐振功率放大器的动态线单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器本讲作业1.丙类高频功率放大器的动态特性与低频甲类功率放大器的负载线有什么区别？

为什么会产生这些区别？

动态特性的含意是什么？

2.谐振功率放大器工作于欠压状态。

为了提高输出功率，将放大器调整到临界状态。

可分别改变哪些参量来实现？

当改变不同的量时，放大器输出功率是否一样大？

单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器本讲导航教学内容教学内容教学内容教学内容4.44.4丙类谐振功率放大器的电路丙类谐振功率放大器的电路教学目的教学目的2.了解丙类谐振功率放大器的匹配网络单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器1.掌握丙类谐振功率放大器的直流馈电电路教学重点教学重点教学难点教学难点教学难点教学难点丙类谐振功率放大器的匹配网络单元四单元四高频功率放大器高频功率放大器掌握丙类谐振功率放大器的直流馈电电路谐振功放的集电极馈电电路，应保证集电极电流ic中的直流分量Ic0只流过集电极直流电源VCC（即：

对直流而言，VCC应直接加至晶体管c、e两端），以便直流电源提供的直流功率全部交给晶体管；还应保证谐振回路两端仅有基波分量压降（即：

对基波而言，回路应直接接到晶体c,e两端），以便把变换后的交流功率传送给回路负载；另外也应保证外电路对高次谐波分量icn呈现短路，以免产生附加损耗。

以下图示意说明谐振功放的集电极电路组成原则单元四单元四高频功率放大