高频谐振功率放大电路

高频谐振功率放大电路3.1概述1、使用高频功率放大器的目的放大高频大信号,并且以高效输出大功率，使发射机末级获得足够大的发射功率。2、高频功率放大器使用中需要解决的问题①具有高效率的功率转换②输出足够的功率（高功率输出）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。但二者的工作频率和相对频带宽度相差很大。联想对比：③减少非线性失真第2页,共84页，2024年2月25日，星期天icebtooictVBZ3、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：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。谐振功率放大器波形图小信号谐振放大器波形图icQebtooict第3页,共84页，2024年2月25日，星期天icQebtooict小信号谐振放大器波形图第4页,共84页，2024年2月25日，星期天icebtooictVBZ谐振功率放大器波形图第5页,共84页，2024年2月25日，星期天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(

c＜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或其它宽带匹配电路为负载。第6页,共84页，2024年2月25日，星期天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乙类：导通角等于180°甲类：一个周期内均导通甲乙类：导通角大于180°丙类：导通角小于180°第7页,共84页，2024年2月25日，星期天ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管的工作状态甲类工作状态晶体管在输入信号的整个周期都导通静态IC较大，波形好,管耗大效率低。乙类工作状态晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态IC=0，波形严重失真,管耗小效率高。甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC

0，一般功放常采用。第8页,共84页，2024年2月25日，星期天功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。表2-1不同工作状态时放大器的特点

工作状态

半导通角

理想效率

负

载

应

用

甲类

qc=180°

50%

电阻

低频

乙类

qc=90°

78.5%

推挽，回路

低频，高频

甲乙类

90°＜qc＜180°

50%＜h＜78.5%

推挽

低频

丙类

qc＜90°

h＞78.5%

选频回路

高频

丁类

开关状态

90%~100%

选频回路

高频

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。谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路。第9页,共84页，2024年2月25日，星期天第10页,共84页，2024年2月25日，星期天ECICEO

uCE

iCO••Q•••Q•截止区饱和区o180=q第11页,共84页，2024年2月25日，星期天3.2丙类谐振功率放大器的工作原理+ub-RpCL+uCE-icECUBB(b)等效电路+uc1-UBBCECL+uS-+ub-(a)原理电路第12页,共84页，2024年2月25日，星期天+ub-RpCL+uCE-ECUBB+uc1-ic2工作原理分析uBEic•-UBB•UBZubic•UbmgC+uBE_仿真第13页,共84页，2024年2月25日，星期天vBEic•-UBB•-UBZvbic•VbmgCIcmax+ub-RpCL+uCE-ECUBB+uc1-ic+uBE_仿真第14页,共84页，2024年2月25日，星期天icωtθcθcic1ic2ic3IcoIcmax第15页,共84页，2024年2月25日，星期天iC频谱(2)集电极输出电压LC回路阻抗Rp+ub-RpCL+uCE-ECUBB+uc1-ic+uBE_仿真icωtθcθcic1ic2ic3IcoIcmax第16页,共84页，2024年2月25日，星期天+ub-RpCL+uCE-ECUBB+uc1-ic+uBE_仿真ubUBZUBBIcmaxuBEtibtictuCEuctECUcm1UbmuBEic•-UBB•UBZubUbmgC第17页,共84页，2024年2月25日，星期天3.高频功放的功率关系

第18页,共84页，2024年2月25日，星期天当晶体管允许的耗散功率一定时，第19页,共84页，2024年2月25日，星期天，功放管的集电极损耗功率。试计算：直流电源提供的功率例1

某高频谐振功率放大器工作于临界状态，输出功率,集电极电源=24V，集电极电流直流分量，电压利用系数及效率，临界负载电阻，可以求出集电极电源供给的直流功率以及输出题意分析：本题直接采用功放的电流、电压、能量关系即可。已知电源电压电流的直流分量，从而得到集电极损耗功率及效率，通过电压利用系数，可以计算出波形系数，进而利用输出电流的直流分量求出输出，再利用输出功率可以得到临界负载阻抗电流里的基波分量第20页,共84页，2024年2月25日，星期天解：以及集电极损耗功率讨论：本题考察的是如何灵活应用功放的电流、电压、能量关系。本题的解题方法还有多种，如由电源电压以及电压利用系数，可以得到，再由输出功率可以得到临界负载阻抗以及输出电流。通过输出电流的直流分量，可以计算出波形系数利用电压利用系数，算出效率，从而得到集电极电源供给的直流功率输出电压中的基波分量第21页,共84页，2024年2月25日，星期天80％第22页,共84页，2024年2月25日，星期天VT1VT2T1LCRLECCC3.2.3D类和E类功率放大器简介

1.D类功率放大器的原理分析

D类功率放大器有电压开关型和电流开关型两种基本电路，电压开关型D类功率放大器是已推广应用的电路

uiub1ub2ic1ic2uLuA

ub1和ub2是由ui通过变压器T1产生的两个极性相反的输入激励电压

ui正半周时VT1管饱和导通，VT2管截止，电源EC对电容C充电，电容上的电压很快充至（EC-UCES1）值，A点对地的电压uA=（EC-UCES1）。

ui负半周时VT2管饱和导通，VT1管截止。VT2管的直流电源由电容C上充的电荷供给，uA=UCES2≈0

uA近似为矩形波电压，幅值为（EC-2UCES）。若L、C和RL串联谐振回路调谐在输入信号的角频率ω上，且回路的Q值足够高，则通过回路的电流ic1或ic2是角频率为ω的余弦波，RL上可得相对输入信号不失真的输出功率。第23页,共84页，2024年2月25日，星期天VT1VT2T1LCRLECCCuiub2ic1ic2uLuAECic1ωtic2ωtuLωt尽管每管饱和导通时的电流很大，但相应的管压降很小，这样，每管的管耗就很小，放大器的效率也就很高

UCESuAωtub1EC-2UCES第24页,共84页，2024年2月25日，星期天VT1VT2T1LCRLECCC2.2.3D类和E类功率放大器简介

1.D类功率放大器的原理分析

D类功率放大器有电压开关型和电流开关型两种基本电路，电压开关型D类功率放大器是已推广应用的电路

uiub1ub2ic1ic2uLuA

ub1和ub2是由ui通过变压器T1产生的两个极性相反的输入激励电压

ui正半周时VT1管饱和导通，VT2管截止，电源EC对电容C充电，电容上的电压很快充至（EC-UCES1）值，A点对地的电压uA=（EC-UCES1）。

ui负半周时VT2管饱和导通，VT1管截止。VT2管的直流电源由电容C上充的电荷供给，uA=UCES2≈0

uA近似为矩形波电压，幅值为（EC-2UCES）。若L、C和RL串联谐振回路调谐在输入信号的角频率ω上，且回路的Q值足够高，则通过回路的电流ic1或ic2是角频率为ω的余弦波，RL上可得相对输入信号不失真的输出功率。ECUCESEC-2UCESuAωtic1ωtic2ωtuLωt尽管每管饱和导通时的电流很大，但相应的管压降很小，这样，每管的管耗就很小，放大器的效率也就很高

第25页,共84页，2024年2月25日，星期天2.输出功率及效率计算

uA为矩形方波，用傅里叶级数展开后可求得其基波分量的振幅为：

VT1管电流ic1(或VT2管电流ic2)的直流电流为：

ECEC-2UCESuAωtUCESic1ωtic2ωtuLωt

UA1m≈ID电源供给的直流功率：PD=2EC

ID

放大器的输出功率Po为；效率η=Po／PD=100％

实际晶体管的饱和压降不可能为零，又考虑到管子结电容、电路分布电容的影响(使管压降波形uA有一定上升沿和下降沿)，从而使D类功放的效率小于100％，典型值大于90％。

第26页,共84页，2024年2月25日，星期天2.输出功率及效率计算

uA为矩形方波，用傅里叶级数展开后可求得其基波分量的振幅为：

当串联Q值足够大，且谐振于f0

，则：

ECEC-2UCESuAωtUCESic1ωtic2ωtuLωt

UA1m≈IC0第27页,共84页，2024年2月25日，星期天电源供给的直流功率：放大器的输出功率Po为；实际晶体管的饱和压降不可能为零，又考虑到管子结电容、电路分布电容的影响(使管压降波形uA有一定上升沿和下降沿)，从而使D类功放的效率小于100％，典型值大于90％。

ECEC-2UCESuAωtUCESic1ωtic2ωtuLωtIC0放大器的效率为；第28页,共84页，2024年2月25日，星期天3.2.4丙类倍频器

第29页,共84页，2024年2月25日，星期天仿真第30页,共84页，2024年2月25日，星期天iC+uce--Ec+-uc2+iciC1iC2ic频谱0ICOICm1ICm2ICm3ICm4LC谐振特性iC1iC1iC1iC2iC2iC2第31页,共84页，2024年2月25日，星期天第32页,共84页，2024年2月25日，星期天第33页,共84页，2024年2月25日，星期天3.3高频功率放大器的动态分析1.动态特性方程2.动态特征曲线的画法3.高频功放的工作状态3.3.2高频功率放大器的负载特性

3.3.3高频功率放大器的调制特性

3.3.4高频功率放大器的放大特性

3.3.5高频功率放大器的调谐特性

3.3.6高频功放的高频效应

第34页,共84页，2024年2月25日，星期天uBEicgCUBZ+ub-CLECUBB+uc1-icRp+uCE-+uBE_3.3.1高频功率放大器的动态特性

第35页,共84页，2024年2月25日，星期天第36页,共84页，2024年2月25日，星期天uCEicUo•A•BOEC•QUcmuceminubemax(4)连接ABD即得动态特性曲线

D第37页,共84页，2024年2月25日，星期天2.3.2高频功率放大器的负载特性

uceicUo•gduBEic•-UBB•UBZubicgCUbm•ubemaxicmaxuCEicEC•QuceminUcesgd•ubemax•••uceminubemaxgcr•第38页,共84页，2024年2月25日，星期天EC•QUcesUcm1•uBEic•-UBB•UBZubicgCUbm•ubemaxicmaxuceicEC•QuceminUcesgd•ubemax•••uceminubemaxgcr•uCEicgcrIcmaxubemax第39页,共84页，2024年2月25日，星期天EC•QUcesUcm•uBEic•-UBB•UBZubicgCUbm•ubemaxicmaxuceicEC•QuceminUcesgd•ubemax•••uceminubemaxgcr•uCEicgcrIcmaxubemax第40页,共84页，2024年2月25日，星期天EC•QUcesUcm•uCEicgcrIcmaxubemax第41页,共84页，2024年2月25日，星期天icuCEPoRp欠压区过压区临界区Rp欠压区过压区临界区Ic1IcoPDPcubemaxUcm1第42页,共84页，2024年2月25日，星期天3.3.3高频功率放大器的调制特性

uceicubemax•QEC••QEC•QEC••••icEC欠压区过压区临界区EC欠压区过压区临界区Icm1IcoPDPOPC第43页,共84页，2024年2月25日，星期天

进入过压状态后，随着UBB向正值方向增大，集电极脉冲电流的宽度增加，幅度几乎不变，但凹陷加深，结果使Ico、Icml和相应的Ucm增大得十分缓慢

UcmIcoIcml临界UBB过压欠压O-UBB2uBEicuBEmax1uBEmax2-UBB3ub-UBB1uBEmax3UBZict饱和区放大区截止区当Ubm固定，UBB自负值向正值方向增大时，集电极脉冲电流ic的导通角θc增大，从而集电极脉冲电流ic的幅度和宽度均增大，状态由欠压区进入过压区。

第44页,共84页，2024年2月25日，星期天2.3.4高频功率放大器的放大特性uBEicuBEmax1uBEmax2ub-UBBuBEmax3UBZict饱和区放大区截止区UcmIcmlIcoUbm过压临界欠压OOωticOωticUbm增大OωticωtOictUbm线性功率放大器tUcmUbmUcm振幅限幅器UcmtUbmUcm

固定UBB、增大Ubm和固定Ubm、增大UBB的情况类似，它们都使基极输入电压uBEmax随之增大，对应的集电极脉冲电流ic的幅度和宽度均增大，放大器的工作状态由欠压进入过压。当谐振功率放大器作为线性功率放大器，为了使输出信号振幅Ucm反映输入信号振幅Ubm的变化，放大器必须在Ubm变化范围内工作在欠压状态。当谐振功率放大器用作振幅限幅器时，放大器必须在Ubm变化的范围内工作在过压状态。仿真第45页,共84页，2024年2月25日，星期天3.3.5高频功率放大器的调谐特性

实际回路在调谐过程中，其负载是一阻抗Zp，当改变回路的元件数值，如改变回路的电容C时，功放的外部电流Ico、Icml和相应的Ucm等随C的变化特性称为调谐特性。

设谐振时功放工作在弱过压状态，当回路失谐后，由于阻抗Zp的模值减小，根据负载特性可知，功放的工作状态将向临界及欠压状态变化，此时Ico和Icml要增大，而Ucm将下降。应该指出，回路失谐时直流输入功率PD=IcoEC随Ico的增加而增加，而输出功率Po=UcmIcmlcosφ将主要因cosφ因子而下降，因此失谐后集电极功耗PC将迅速增加。这表明高频功放必须经常保持在谐振状态。

UcmIcmlIco第46页,共84页，2024年2月25日，星期天3.3.6高频功放的高频效应

ubet-UBBUBZ休息2休息1第47页,共84页，2024年2月25日，星期天ucef1f2f2>f1第48页,共84页，2024年2月25日，星期天例2

某高频谐振功率放大器工作于临界状态，输出功率为15W,且Ec=24V，导通角。功放管参数:

。试问：（1）直流电源提供的功率，功放管的集电极损耗功率及效率，临界负载电阻为多少？（2）若输入信号振幅增加一倍，功放的工作状态如何改变？此时的输出功率大约为多少？（3）若负载电阻增加一倍，功放的工作状态如何改变？（4）若回路失谐，会有何危险？如何指示调谐？题意分析：在已知输出功率P1、电源电压EC、临界饱和线斜率Sc及集电极电流导通角的情况下，只要计算出电压利用系数，其它参数就很容易求出；输入信号振幅变化、负载电阻变化，将影响功放的工作状态，利用功放的振幅特性及负载特性判断即可；由于谐振时功放工作在临界状态，此时利用输出电压指示调谐最合适。第49页,共84页，2024年2月25日，星期天解：（1）根据临界状态电压利用系数计算公式有所以第50页,共84页，2024年2月25日，星期天（2）若输入信号振幅增加一倍，根据功放的振幅特性，放大器将工作到过压状态，此时输出功率基本不变。（3）若负载电阻增加一倍，根据功放的负载特性，放大器将工作到过压状态，此时输出功率约为原来一半。（4）若回路失谐，功率放大器将工作到欠压状态，此时集电极损耗将增加，有可能烧坏晶体三极管。用指示调谐最明显，最大即谐振。第51页,共84页，2024年2月25日，星期天例一谐振功放，原来工作在临界状态，后来发现该功放的输出功率下降，效率反而提高，但电源电压EC、输出电压振幅Uc及Ubemax不变，问这是什么原因造成的，此时功放工作在什么状态？题意分析：本题是考察灵活运用功放的外部特性的能力。由电源电压EC、输出电压振幅Uc及Ubemax不变，可知icmax还是在临界饱和线上，工作状态不变。又由于电源电压EC、输出电压振幅Uc不变，即电压利用系数不变，根据影响效率的因素，可知是波形系数提高了，即是减小，本题就归结为影响的因素了。第52页,共84页，2024年2月25日，星期天解：由于EC、Uc及ubemax不变，即ucemin

、ubemax不变，因此功放的工作状态不变。由于，所以不变，而，故效率的提高是由于的增加，这是通过减小θ实现的。要减小θ，有两个途径，一是减小输入信号振幅Ubm，一是减小UBB，但要求ubemax不变，故只能减小UBB，同时增大输入信号振幅Ubm。输出功率下降，但Uc不变，只能是增加负载阻抗。讨论：如何应用功放的外部特性来调整功放的工作状态，这是一个难点，需要考虑到每一个外部因素影响。第53页,共84页，2024年2月25日，星期天例对高频功放电路，已知功放管的输出特性曲线如所示，EB＝0.8V，EC＝12V，ub＝0.3cosωtV，u0＝10cosωtV。(1)画出动特性曲线，并说明电路的工作状态及其特点；(2)画出ic和UCE的波形；(3)计算输出功率和效率。题意分析：这是一道常规题，根据电路参数画动特性曲线，并确定性能指标。画动特性曲线的关键是确定3个特殊点，即的A、B、D三点。第54页,共84页，2024年2月25日，星期天解（1）AB连接ABD，即为动态特性线（2）由动特性曲线画出的ic和UCE波形第55页,共84页，2024年2月25日，星期天（3）计算输出功率和效率第56页,共84页，2024年2月25日，星期天例题意分析：本题考查简单抽头并联谐振回路的阻抗变换。根据输出电压和已知阻抗可确定输出功率和基波电流，且阻抗变化时，该电流在欠压和临界状态下都将保持不变。第57页,共84页，2024年2月25日，星期天第58页,共84页，2024年2月25日，星期天（3）第59页,共84页，2024年2月25日，星期天例3：谐振功率放大器原来工作于临界状态，它的通角为=70°，输出功率P0为3W，效率为η=60%。后来由于某种原因，性能发生变化。经实测发现，η已增加到68%，而输出功率明显下降，但UCC、UCm、UBEmax不变。试分析原因，并计算这时的实际输出功率和通角。

原因：在UCC、Ucm、UBEmax不变的情况下，由于ξ＝Ucm/UCC不变，所以η的提高必然要求g1(θ)增加，因而θ减小，这时α1(θ)也随着减小，但由于，Ucm和UBEmax不变，Icmax也就保持不变，因此P0=UcmIcmaxα1(θ)/2减小。在保持UBEmax不变的情况下，θ的减小,必然要求UBB增加，Ubm同时也增加；为了保持工作在临界状态，Rp也必然要求同时增加，所以产生上述性能变化是由于UBB增加，Ubm增加，Rp增加引起的。第60页,共84页，2024年2月25日，星期天（2）计算P0和θc(φ)

在保持ξ不变的条件下，η增加到68％时第61页,共84页，2024年2月25日，星期天3.4高频功率放大器的实用电路

要使高频谐振功率放大器正常工作，在其输入和输出端还需接有：直流馈电线路：为晶体管各级提供合适的偏置；交流匹配网络：将交流功率信号有效地传输。第62页,共84页，2024年2月25日，星期天IcoECic1CLicn第63页,共84页，2024年2月25日，星期天LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTICO直流通路ICOECLCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTIC1交流通路Ic1LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTICn交流通路ICniC频谱LC回路阻抗特性LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VT第64页,共84页，2024年2月25日，星期天CBLBLBLBCERBReVTVTVTCBCBCB1LBLLCCVTVTEBEB2基极馈电线路IBOUBBIBOIeo

+UBB-第65页,共84页，2024年2月25日，星期天图例是有多处错误的400MHz谐振功率放大器电路，试更正这些错误。①VBB≠VCC，所以该点必须断开接地或断开接VBB。②集电极馈电线路没有通路，所以电容C3必须换成电感，接成串馈电路，这时，该电感实际上就是谐振回路的组成部分。③交流电流不能全部流入基极，被电阻R1分流，所以必须改换为扼流圈或在R1上串接扼流圈，同时并联旁路电容。

④、⑦测量直流的电流表，有交流通过，所以必须在电流表上接旁路电容。⑤扼流圈改为电感，组成谐振回路。⑥电流表应接高频地电位，与电感调换位置，并去掉C11。第66页,共84页，2024年2月25日，星期天二高频功放的耦合回路RiRoR'LR'S功率放大器输入匹配网络输出匹配网络RLRSuS

(1)使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器传输到负载的功率最大，即它起着匹配网络的作用。

(2)抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它有良好的滤波作用。

(3)在有几个电子器件同时输出功率的情况下，保证它们都能有效地传送功率到公共负载，同时又尽可能地使这几个电子器件彼此隔离，互不影响。

输入匹配网络或级间耦合网络:是用以与下级放大器的输入端相连接输出匹配网络:是用以输出功率至天线或其他负载第67页,共84页，2024年2月25日，星期天输出匹配网络输出匹配网络常常是指设备中末级功放与天线或其他负载间的网络.

这种匹配网络有L型、

型、T型网络及耦合回路。输出匹配网络的主要功能与要求是匹配、滤波和高效率。通过改变匹配回路的可调元件，将负载阻抗ZL(或RL)转换成放大管所要求的最佳负载阻抗RLCR，使管子送出的功率P1能尽可能多的馈至负载。

当调谐功率放大器工作于最佳负载值时的功放的效率较高，输出功率较大。

在实际电路中，放大器所要求的最佳电阻需要通过匹配网络和终端负载(如天线等)相匹配。需要匹配的原因:匹配的原理:第68页,共84页，2024年2月25日，星期天

1.L型匹配网络

L型匹配网络具有电路简单、容易实现的优点，不足之处是电路的品质因数Q值很低(通常Q＜10)，因此电路的滤波特性很差，所以在实际的发射机中，常常选用T型或

型网络作匹配之用。

L

L

C

RLCR

(小)

C’

RL

(大)

(a)L-I型

RL＞RLCR匹配网络

L

L’

C

RL

(小)

C

RLCR

(大)

(b)

L-II型

RL＜RLCR匹配网络

第69页,共84页，2024年2月25日，星期天

2.

形匹配网络

3.T形匹配网络第70页,共84页，2024年2月25日，星期天在大功率输出级，T型、Π型等滤波型的匹配网络就得到了广泛的应用。图中的R2一般代表终端(负载)电阻，R1则代表由R2折合到左端的等效电阻，现以(a)为例进行计算公式的推导两种Π型匹配网络(a)(b)L1R1C1C1R1L1C2R2R2C2将并联回路R1C1与R2C2变换为串联形式，由串、并联阻抗转换公式可得L1C1'R1'C2'R2'网络匹配时，R1'=R2'由谐振条件得

:第71页,共84页，2024年2月25日，星期天[例]有一个输出功率为2W的高频功率放大器、负载电阻RL=50Ω，EC=24V，f=50MHz，Q1=10，试求Π型匹配网络的元件值。

解

:L1R1C1R2=RLC2

R1应该是功率放大器所要求的匹配电阻

Rp,即L1C1'R1'C2'R2'网络匹配时，R1'=R2'改写为：

解之得：

由谐振条件得

:注意，考虑到晶体管的输出电容Co后，C1应减去Co之值，才是所需外加的调谐电容值。一般，当L1确定之后，用C2主要调匹配，用C1主要调谐振。

实际还有其它各种形式的匹配网络。分析方法都很类似，即从匹配与谐振两个条件出发，再加上一个假设条件(通常都是假定Q1值)，即可求出电路元件的数值。

第72页,共84页，2024年2月25日，星期天L1C1C2L2CARAr1IAMr'r1C1L1C1R'pL1IK介于放大器与天线回路之间的L1C1回路就叫做中介并联谐振回路。RA、CA分别代表天线的幅射电阻与等效电容；

L2、C2为天线回路的调谐元件。它们的作用是使天线回路处于串联谐振状态，以使天线回路的电流IA达到最大值，亦即使天线幅射功率达到最大。

从集电极向右方看去可以等效为一个并联谐振回路,其中Rp为折合到晶体管输出回路的等效负载。

3.并联谐振回路型的匹配电路

RpRp第73页,共84页，2024年2月25日，星期天当天线回路调谐在串联谐振状态时，它反映到L1C1中介回路的等效电阻为设初级回路的接入系数为p，则晶体管输出回路的等效负载为：r'r1C1L1C1R'pL1IKRpL1C1C2L2CARAr1IAMRpL1C1中介回路的等效谐振阻抗为

QL为有载品质因素，

改变互感系数M和接入系数p就可以在不影响回路调谐的情况下。调整晶体管的输出回路的等效负载电阻Rp，以达到阻抗匹配的目的。

第74页,共84页，2024年2月25日，星期天由于高频功率放大器工作在非线性(丙类)工作时，放大器的内阻变动剧烈：导通时，内阻很小；截止时内阻近于无穷大。因此输出电阻不是常数。所谓线性电路的阻抗匹配(负载阻抗与电源内阻相等)概念也就失去了意义。

ηk：中介回路的传输效率。L1C1C2L2CARAr1IAMRp如果设

：

r'r1C1L1C1R'pL1IKRp要想回路的传输效率高，则空载Qo越大越好，有载QL越小越好，也就是说，中介回路本身的损耗越小越好

但从要求回路滤波作用良好来考虑，则QL值又应该足够大。从兼顾这两方面出发，QL值一般不应小于10。在功率很大的放大器中，QL也有低到10以下的。

第75页,共84页，2024年2月25日，星期天3.6.1宽带高频功率放大器

以LC谐振回路为输出电路的功率放大器，由于其相对通频带B/fo只有百分之几甚至千分之几，所以又称为窄带高频功率放大器。由于调谐系统复杂，窄带功率放大器的运用就受到了很大的限制。

3.6宽带高频功率放大器与功率合成电路近年来一种新颖的，能够在很宽的波段内实现不调谐工作的宽频带功率放大器得到了迅速的推广。

宽带功率放大器，实际上就是一种以非调谐单元作为输出匹配电路的功率放大器。它是以频率特性很宽的传输线变压器，代替了电阻、电容或电感线圈作为其输出电路

。

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

。

第76页,共84页，2024年2月25日，星期天1.普通变压器不能在较宽频内工作的原因

3.6.1宽带高频功率放大器图

(b)中L、Ls1、r1是变压器初级绕组的电感、漏感和损耗电阻；Ls2、r2

是折合到初级后，次级绕组的漏感和损耗电阻；C是变压器各分布电容折合到初级后的总和；R‘L是折合到初级后的等效负载电阻。在高频端由于初级绕组电感的感抗很强，因此在高频端等效电路中可以认为电感L是开路，如图(c)。在低频端，由于频率较低，各漏感和损耗电阻很小，也可略去不计，可以认为电容C开路，如图

(d)；(a)原理电路(b)等效电路(c)高频端等效电路(d)低频端等效电路(e)频率响应曲线usRsRLuoRsRsRsusususr1Ls1LLs2r2CR'LrLsLCR'LR'Lfsfuo一般变压器的等效电路可见工作频率越低，电感L的旁路作用就越大，于是输出电压将随着工作频率的降低而下将。在高频端负载R'L接在Ls和C组成的串联谐振回路容抗元件的两端，在串联谐振频率fs的附近，负载两端的电压急剧增加，并在fs上达到最大值。但是，偏离谐振频率fs，电压将急剧减小第77页,共84页，2024年2月25日，星期天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。

usususRLRLRLRsRsRs(a)结构示意图(c)普通变压器的原理电路(b)原理电路图u1u2u1u2u1u2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。

第78页,共84页，2024年2月25日，星期天(1)1：1传输线变压器

3.常用传输线变压器分析

1：1传输线变压器，又叫倒相变压器。当传输线无损时，可以认为u1=u2和i1=i2。usRLRsu1u2i2如果传输线的特性阻抗：

传输线输出端的等效阻抗为：输入端（1、3端）的等效阻抗为：为了实现传输线变压器与负载的匹配，要求：

为了实现信号源与传输线变压器的匹配，要求：

1：1传输线变压器，最佳匹配状态应该满足：满足最佳功率传输条件的传输线特性阻抗为：

1：1传输线变压器具有最大的功率输出。但实际上，在各种放大电路中RL正好等于信号源内阻的情况是很少的。因