第二章 谐振功率放大器(101)

1、 正确理解非线性电路的分析方法正确理解非线性电路的分析方法 熟练掌握高频谐振功率放大器的工作原理、特性熟练掌握高频谐振功率放大器的工作原理、特性 分析分析 正确理解馈电电路和匹配网络在高频谐振功率放正确理解馈电电路和匹配网络在高频谐振功率放 大器中的应用大器中的应用 非线性电子线路的基本概念非线性电子线路的基本概念( (补充补充) ) 一、非线性电子线路的作用一、非线性电子线路的作用 非线性电子线路按其功能可分为：非线性电子线路按其功能可分为： 功率放大电路：功率放大电路：对输入信号进行高效率的功率放大和输对输入信号进行高效率的功率放大和输 出尽可能大的信号功率，以满足信号传输的需要。例如：出

2、尽可能大的信号功率，以满足信号传输的需要。例如： 谐振功率放大器。谐振功率放大器。 振荡电路：振荡电路：产生某一频率（或某一频率范围）的正弦信产生某一频率（或某一频率范围）的正弦信 号。振荡电路内部非线性器件使得振荡电路输出稳定的号。振荡电路内部非线性器件使得振荡电路输出稳定的 正弦波信号。例如：正弦波信号。例如：正弦波振荡器。正弦波振荡器。 波形和频率变换电路：波形和频率变换电路：用来对输入信号进行变换，产生用来对输入信号进行变换，产生 与原输入信号波形和频谱不同的输出信号。例如：与原输入信号波形和频谱不同的输出信号。例如：调制、调制、 解调、混频和倍频电路等。解调、混频和倍频电路等。 二、

3、非线性器件的基本特性二、非线性器件的基本特性 线性元器件：线性元器件：元器件的参数为常数，与通过元器件的参数为常数，与通过 元器件的电流或加在其上的电压无关。元器件的电流或加在其上的电压无关。 非线性元器件：非线性元器件：元器件的参数不是常数，与元器件的参数不是常数，与 通过元器件的电流或加在其上的电压有关。通过元器件的电流或加在其上的电压有关。 以非以非线性电阻为例，讨论非线性元件的特线性电阻为例，讨论非线性元件的特 性。性。 特性特性 工作特性的非线性工作特性的非线性 不满足叠加定理不满足叠加定理 具有频率变换能力具有频率变换能力 所得结论也适用于其它所得结论也适用于其它非线性元件。非线性

4、元件。 非线性电阻非线性电阻( (如半导体二极如半导体二极 管管) )的伏安特性是一曲线；如图的伏安特性是一曲线；如图 2.1(b)2.1(b)所示。所示。 线性电阻的伏安特性为一直线性电阻的伏安特性为一直 线；如图线；如图2.1(a)2.1(a)所示。所示。 静态（直流）电阻静态（直流）电阻Rj： Q j Q U R = I 动态动态( (交流交流) )电阻电阻Rd： d udu R = idi QQQQ 时变增量电阻时变增量电阻 v0 t v0 i i 0 t 线性电阻：线性电阻： 非非线性电阻：线性电阻： v0 i v0 t i 0t 设伏安特性为：设伏安特性为： 2 avi ttvvv

5、 2121 coscos 21 2 2 2 1 2 21 2)(vavavavvvai 121212 1 (cos2cos2)cos()cos() 2 aattatt 非线性电路不满足叠加定理非线性电路不满足叠加定理 例如一例如一线性线性电路，其输入、输出关系可用一线性方程来描述电路，其输入、输出关系可用一线性方程来描述 io=aui 当输入为当输入为u ui i = =u u1 1+ +u u2 2 + +时，则输出总响应为： 时，则输出总响应为： io=auiau1 + au2 + 对于对于非线性非线性电路，若非线性器件的特性为：电路，若非线性器件的特性为： io =aui2 若输入激励信

6、号为若输入激励信号为ui=u1+u2，则输出响应为，则输出响应为: : io =aui2au12+2au1u2+au22 au12+au22 三、非线性电子线路的分析方法三、非线性电子线路的分析方法 v幂级数分析法幂级数分析法 v折线分析法折线分析法 v开关函数法开关函数法 幂幂 级级 数数 分分 析析 法法 对于非线性器件的伏安特性对于非线性器件的伏安特性i=f(u)来说，在静态工作点来说，在静态工作点 UQ点展开为幂级数点展开为幂级数( (泰勒级数泰勒级数) )： 2 01Q2QQ 2 012 ( )()()()k k k k if uaa u Ua u Ua u U aa uauau 0

7、 () Q Qu U af Ui Q Q 1Q 2 2Q 2 11 () 1!1! 11 () 2!2! u U u U di af U du d i afU du Q Q 11 () ! u U k k k k d i afU kk du u=uUQ 其中其中 v0 i Q1 当信号电压较小时，当信号电压较小时， 01Q ( )()if uaa u U Q2 2 01Q2Q ( )()()if uaa u Ua u U 在在Q1附近时附近时 在在Q2附近时附近时 v0 i 当信号电压较大时，当信号电压较大时， 23 01Q2Q3Q ( )()()()if uaa u Ua u Ua u U

8、折折 线线 分分 析析 法法 折线近似分析法折线近似分析法：是用几条：是用几条直线线段组成的折线直线线段组成的折线来代替非来代替非 线性器件的特性曲线。线性器件的特性曲线。 设三极管基极偏置电压为设三极管基极偏置电压为VBB， 输入信号电压为输入信号电压为 ui(t)=Uimcost，Ur1 为截止电压为截止电压，Ur2为饱和电压为饱和电压，BC 线段的斜率为线段的斜率为G，则可求出输出电则可求出输出电 流流iC(t) BBir1 BBir1r1BBir2 C r2r1r2BBi 0( ) ( )( )( ) ()( ) Vu tU i tG Vu tUUVu tU G UUUVu t 开开

9、关关 函函 数数 分分 析析 法法 开关函数分析法开关函数分析法的基础是：加在的基础是：加在非线性器件非线性器件输入输入 端的多个输入信号中，有端的多个输入信号中，有一个信号幅度较大一个信号幅度较大，直，直 接决定非线性器件的工作状态，由于它的作用使接决定非线性器件的工作状态，由于它的作用使 非线性器件工作于开关状态非线性器件工作于开关状态。 在图在图2.3(a)2.3(a)所示电路中，所示电路中， u1=U1mcos 1t，u2=U2mcos 2t，且且 U1mU2m，二极管处于大信号工二极管处于大信号工 作状态，即在作状态，即在u u1 1的作用下工作在的作用下工作在 管子的导通区和截止区

10、。管子的导通区和截止区。 开开 关关 函函 数数 分分 析析 法法 忽略二极管的开启电压，并设二极管的导通电阻为忽略二极管的开启电压，并设二极管的导通电阻为r，则，则 二极管的特性曲线可用两段折线来近似，如图二极管的特性曲线可用两段折线来近似，如图2.3(2.3(b) )所示。所示。 二极管的导通与否取决于二极管的导通与否取决于u1，二极管，二极管 相当于受相当于受u1控制的开关，其跨导为：控制的开关，其跨导为： g(t)gS(t)1/r S(t) S(t)为开关函数为开关函数 1 1 1cos0 ( ) 0cos0 t S t t S(t)波形如图波形如图2.42.4所示所示： 开开 关关

11、函函 数数 分分 析析 法法 将开关函数将开关函数 S(t)用傅氏级数展开得：用傅氏级数展开得： 11 1 1 1 122 ( )coscos3 23 12 ( 1)cos(21) 2(21) n n S ttt nt n 开开 关关 函函 数数 分分 析析 法法 流过二极管的电流为：流过二极管的电流为： 1m 1 2 1 2m 1 121 12 n 1 1m2m 112 1 1m12m2 2 1 ( )( )() 2 ( 1)cos(21)(coscos) 2 1( 1)cos2 (2 )1 ( 1)cos(21)cos(21) 2(21) (coscos (2 ) 2 1) n n n n

12、 n ig t ugS t u gU n t n gU nt u gg nt Ut Ut n nt g Ut Ut n 输出电流中含有输出电流中含有2n 1角频率分量和角频率分量和(2n-1) 1 2角频率分量。角频率分量。 一、谐振功率放大器的定义及作用一、谐振功率放大器的定义及作用 定义：定义： 谐振功率谐振功率放大器是一种放大器是一种用用谐振谐振系统系统作为匹配网作为匹配网 络的功率络的功率放大器放大器，又称，又称窄带高频功率放大器窄带高频功率放大器。 工作状态：工作状态： 大信号大信号 非线性非线性 2.1 2.1 谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理 作用：作用： 输出足

13、够的功率输出足够的功率 具有高效率的功率转换具有高效率的功率转换 减小非线形失真减小非线形失真 二、高频功放与小信号调谐放大器、低频放大器的比二、高频功放与小信号调谐放大器、低频放大器的比 较较 低频放大器小信号调谐放大器高频功放 工作频率低高高 相对频带宽窄窄 负载非谐振负载谐振回路谐振回路 工作状态 甲类、乙类、甲乙类、 小信号、线性 甲类、 小信号、线性 丙类、 大信号、非线性 技术指标 放大倍数、输入、输 出电阻、不失真 谐振增益、通频带、 选择性 输出功率、效率、通 频带及选择性 晶体管放大器按晶体管集电极电流在输入信号晶体管放大器按晶体管集电极电流在输入信号 一个周期内导通时间不同

14、，一般分为甲类、乙类、一个周期内导通时间不同，一般分为甲类、乙类、 甲乙类、丙类等工作方式。甲乙类、丙类等工作方式。 Lr Cr CL RL CL RL Cr Lr 2.1.1 2.1.1 丙类谐振功率放大器丙类谐振功率放大器 并联谐振并联谐振 等效开路等效开路 实际电感实际电感 理想电感理想电感 电感损耗电阻电感损耗电阻 晶体管转移特性晶体管转移特性 UonuBE0 ic 设输入信号：设输入信号： tUu bmb cos cos BEBBbm uVUt 结论：为实现丙类工作，结论：为实现丙类工作，VBB 应该设置在功率管的截止区。应该设置在功率管的截止区。 Ubm uBE t VBB 各极电

15、压电流波形各极电压电流波形 将将iB、iC用傅氏级数展开：用傅氏级数展开： iB=Ib0+Ib1mcos t+Ib2mcos2 t +Ibnmcosn t+ iC=Ic0+Ic1mcos t+Ic2mcos2 t +Icnmcosn t+ 当集电极回路调谐在输入信号频率当集电极回路调谐在输入信号频率 上时，调谐上时，调谐 回路对基波而言可等效为一纯电阻回路对基波而言可等效为一纯电阻; ; 负载两端电压负载两端电压 为：为： uc=ReIc1mcos t=Ucmcos t 问题：输出电压形状？问题：输出电压形状？ 晶体管集电极与发射极之间的瞬时电压为：晶体管集电极与发射极之间的瞬时电压为： uC

16、E=VCC-uc=VCC-Ucmcos t 问题：问题：UCE形状？形状？ 2 2、 集电极余弦脉冲分解集电极余弦脉冲分解 0t - icmax ic Icm 脉冲高度脉冲高度 通角通角 余弦电流的振幅余弦电流的振幅 iCmaxIcm-Icmcos =Icm(1-cos ) 集电极电流集电极电流iC为：为： kt ktt i tI i 20 2)cos(cos cos1 )cos(cos Cmax cm C Cmax n 2 Cmax Cmax Ccnm )( ) 1)(cos1 (2 sincos2cossin2 )(cos)cos(cos cos1 1 )(cos 1 i n nnn i

17、ttdnt i ttdniI Cmax1Cmax Cmax Cc1m )( )cos1 (2 2sin2 )(cos)cos(cos cos1 1 )(cos 1 ii ttdt i ttdiI tnItItIIi cnmmcmccoc cos2coscos 21 max0max 11 sincos () 21 cos coccc Ii d t ii 直流分解系数直流分解系数 基波分量分解系数基波分量分解系数 n次谐波分量分解系数次谐波分量分解系数 不同通角不同通角 时各分量的分解系数时各分量的分解系数 结论：结论： 1.1.谐波次数越高，其振幅越小。谐波次数越高，其振幅越小。 2.2. =1

18、20 时，时， 1( )有最大值，基有最大值，基 波分量可得到最大振幅；波分量可得到最大振幅； 3.3. =60 时，时， 2( )有最大值，二有最大值，二 次谐波分量可得到最大振幅；次谐波分量可得到最大振幅； 4.4. =40 时，时， 3( )有最大值，三有最大值，三 次谐波分量可得到最大振幅。次谐波分量可得到最大振幅。 5.5.当调谐功率放大器工作在丙类当调谐功率放大器工作在丙类 状态时（状态时（90 ），）， 越大，基越大，基 波分量波分量Ic1m越大。越大。 问题：通角问题：通角 的选取？的选取？ 3 3、 谐振功率放大器的功率和效率谐振功率放大器的功率和效率 放大器的输出功率放大器

19、的输出功率Po： 2 2 11e 111 R 222 cm oc mcmc m e U PI UI R 集电极电源供给功率集电极电源供给功率PD： Dco cc PI V 集电极耗散功率集电极耗散功率P PC C： PC= PD - Po 放大器集电极效率放大器集电极效率： 11 1 0 ( )111 ( ) 22( )2 ocmc m c Dccco PUI g PV I 波形系数波形系数 集电极电压利用系数集电极电压利用系数 v在在 的条件下：的条件下：1 丙类工作状态的效率最高丙类工作状态的效率最高 甲类： ， ， ； 乙类： ， ， ； 丙类： ， ， ； 180 90 60 1)(

20、1 g 57.1)( 1 g 8 .1)( 1 g 50 c 5 .78 c 90 c 结论：结论： opt=60 80 ， C80左右左右 电流通角电流通角 的确定的确定 电流通角电流通角 主要与基极偏压主要与基极偏压VBB和激励电压和激励电压Ubm有关有关 rBBbmcosUVU rBB bm cos UV U rBB 1 bm cos () UV U 例：谐振功率放大器，已知例：谐振功率放大器，已知V VCC CC=24V =24V，P PO O=5W=5W。 问问（1 1） C C=60% =60% ，P PC C及及I ICO CO是多少？ 是多少？ （2 2）若）若P PO O保持

21、不变，将保持不变，将 C C提高到提高到80%80%，P PC C减减 少多少？少多少？ 2.1.2 丁类和戊类谐振功率放大器 原理电路： uce Uce(sat) vi uL vb1 vb2 va ua ULm 2Uce(sat) Uce(sat) uL 波形图： 2.1.3 倍频器 倍频器：使输出频率比输入频率高n倍（n1为正 整数）的电路。 常用的倍频器有三类 一类是工作于丙类状态的谐振功率放大器， 称为丙类倍频器； 一类是利用PN结电容的非线性变化实现倍频 的电路，称为参量倍频器。 一类利用锁相环路实现倍频。 倍频器的基本用途倍频器的基本用途 1. 1. 降低无线电设备的主振频率，提高

22、频率稳降低无线电设备的主振频率，提高频率稳 定度。定度。 2. 2. 扩展无线电设备的工作频段。扩展无线电设备的工作频段。 3. 3. 在调角时，可增加频偏或相偏，从而加深在调角时，可增加频偏或相偏，从而加深 调角深度。调角深度。 oncnmcnmcnmncmax 11 ( ) 22 PUIUi cnmcnm oncnmn cn dCCc0CC0 1 ( )1 2 2( ) UI PU PVIV n n次倍频器的输出功率和效率都低于基波放大次倍频器的输出功率和效率都低于基波放大 器，器，n n越大，输出功率和效率也越低越大，输出功率和效率也越低。 n次倍频器的输出功率次倍频器的输出功率Pon和

23、效率和效率 Cn 考虑到输出回路要滤除高于和低于考虑到输出回路要滤除高于和低于n n的各次谐的各次谐 波分量，而低于波分量，而低于n n的各次谐波分量的幅度要比有用的各次谐波分量的幅度要比有用 分量大，要将它们分量大，要将它们滤除较为困难滤除较为困难。 n n次倍频器的输出功率和效率都低于基波放大次倍频器的输出功率和效率都低于基波放大 器器，n n越大，输出功率和效率也越低。越大，输出功率和效率也越低。 一般单级倍频器取一般单级倍频器取n n2 23 3，若要进一步提高，若要进一步提高 倍频次数，可将倍频器级联使用。倍频次数，可将倍频器级联使用。 2.2 2.2 谐振功率放大电路的性能特点谐振

24、功率放大电路的性能特点 谐振功率放大器工作在丙类，即非线性谐振功率放大器工作在丙类，即非线性 区；它的常用分析方法主要有两种：区；它的常用分析方法主要有两种： 图解法图解法 解析近似法（折线法）解析近似法（折线法） 2.2 2.2 谐振功率放大电路的性能特点谐振功率放大电路的性能特点 1 1、 折线法折线法 晶体管实际特性和理想折线晶体管实际特性和理想折线 ic gm UBE 0Ur ic 临界线临界线 UBE UCE 0 (a)(b) 理想化折线理想化折线 （虚线）（虚线） 2.2.1 2.2.1 近似分析法近似分析法 BErBEr m c BEr () 0 guUuU i uU 2 2、

25、调谐功率放大器的动态特性调谐功率放大器的动态特性 在准线性条件下，谐振功率放大器工作点（在准线性条件下，谐振功率放大器工作点（iC、 uCE）变化的轨迹称为动态特性。）变化的轨迹称为动态特性。 当放大器工作在谐振状态时，当放大器工作在谐振状态时，uCE和和iC的表达式为的表达式为 uCE =VCCUcmcos t iC=gm(uBEUr)=gm(VBBUrUbmcos t ) 准线性放大准线性放大： CC CE BBrbm m C cm CCbm BBrbm mCE cmcm CCbm BBrbm mmCE cmcm () () () Vu ig VUU U VU g VUUu UU VU g

26、 VUUgu UU 消去参变量消去参变量cos t 放大器的动态特性是一条直线，斜率为：放大器的动态特性是一条直线，斜率为： bm m cm tan U g U 取两个特殊点取两个特殊点A和和Q画出这条直线（动态线）画出这条直线（动态线） A点：令点：令iC=0，则，则 t= uCE=VCCUcmcos Q点：令点：令UCE=VCC cos t=0 iC=gm(VBBUr) 工作点由工作点由A点沿动态特性上升到点沿动态特性上升到B点时，点时，uCE达到最小达到最小 值值uCEmin，集电极余弦脉冲电流，集电极余弦脉冲电流iC达到最大值达到最大值iCmax iC=gm(uBEUr)=gm(VBB

27、UrUbmcos t ) uCE =VCCUcmcos t 丙类丙类 乙类乙类 甲类甲类甲乙类甲乙类 动态电阻动态电阻R RC C：动态特性斜率负值的倒数。：动态特性斜率负值的倒数。 e1 cmax ec1m cmax cm bm m cm c )cos1)( )cos1 ( )cos1 ( tan 1 R i RI i U Ug U R 1)1)欠压欠压工作状态：工作状态： 集电极最大点电集电极最大点电 流在临界线的右方。流在临界线的右方。 2.2.2 2.2.2 欠压、临界和过压状态欠压、临界和过压状态 3)3)过压过压工作状态：工作状态： 集电极最大点电流进集电极最大点电流进 入临界线之

28、左的饱和区。入临界线之左的饱和区。 2)2)临界临界工作状态：工作状态： 集电极最大点电集电极最大点电 流正好落在临界线上，流正好落在临界线上， 欠压和过压状态的分欠压和过压状态的分 界点。界点。 谐振功率放大器的三种工作状态谐振功率放大器的三种工作状态 工作状态工作状态欠压状态欠压状态临界状态临界状态过压状态过压状态 特征特征负载线在截止区负载线在截止区 和放大区，未到和放大区，未到 临界饱和线临界饱和线 负载线在截止区负载线在截止区 和放大区，到达和放大区，到达 临界饱和线临界饱和线 负载线在截止负载线在截止 区和放大区，区和放大区， 并到达饱和区并到达饱和区 动态电阻动态电阻较小较小大大

29、最大最大 i iCmax Cmax 最大最大较大较大小小( (出现下凹出现下凹) ) 输出电压输出电压较小较小大大最大最大 三种工作状态比较三种工作状态比较 1 1、 负载特性负载特性 所谓负载特性是指在维持所谓负载特性是指在维持VBB、VCC、Ubm不变的情况下，不变的情况下， 谐振功率放大器的输出电流、电压、功率和效率等随负载电谐振功率放大器的输出电流、电压、功率和效率等随负载电 阻的变化关系。阻的变化关系。 电流电流iC波形随负载波形随负载Re的变化的变化 Ic1m Ic0 Ucm Ic1mUcmIc0 欠压欠压临界临界过压过压ReO 图图 Ic1m、Ic0、Ucm随随Re变化曲线变化曲

30、线 (1) (1) 电流电流Ic0、Ic1m及电压及电压 Ucm随负载随负载Re e的变化的变化 2.2.3 2.2.3 四个电压量对性能影响的定性讨论四个电压量对性能影响的定性讨论 输出功率输出功率Po： e 2 c1m o 2 1 R I P 输出功率输出功率Po在临界状态在临界状态 最大最大，放大器工作在临界状，放大器工作在临界状 态时的负载电阻态时的负载电阻Re为为最佳负最佳负 载电阻载电阻( (匹配负载匹配负载) )Reopt。 直流功率直流功率PD： ： P D=Ic0VCC 集电极效率集电极效率 C： C=Po/PD PD Po Pc c Pom PD PC 欠压欠压临界临界 过

31、压过压ReO 图图 Pd、Pc、Po、 c随随Re变化曲线变化曲线 C 集电极耗散功率集电极耗散功率PC： PC=PDPo (2) (2) 功率、效率随负载功率、效率随负载Re的变化的变化 2 2、 集电极电压集电极电压VCC对放大器工作状态的影响对放大器工作状态的影响 2 2、 集电极电压集电极电压VCC对放大器工作状态的影响对放大器工作状态的影响 -集电极调制特性集电极调制特性 工作在过压区工作在过压区 3 3、 基极偏置电压基极偏置电压VBB对放大器工作状态的影响对放大器工作状态的影响 3 3、 基极偏置电压基极偏置电压VBB对放大器工作状态的影响对放大器工作状态的影响 -基极调制特性基

32、极调制特性 工作在欠压区工作在欠压区 4 4、 激励电压激励电压Ubm对放大器工作状态的影响对放大器工作状态的影响 4 4、 激励电压激励电压U Ubm bm对放大器工作状态的影响 对放大器工作状态的影响 -放大特性放大特性 欠压状态欠压状态 过压状态过压状态 (1) 改变改变Re (2) 改变改变VCC (3) 改变改变VBB (4) 改变改变Ubm 谐振功率放大器工作状态谐振功率放大器工作状态 调谐功率放大器三种工作状态调谐功率放大器三种工作状态 PD Po Pc c Pom Pd PC 欠压欠压临界临界 过压过压ReO 图图2.14 Pd、Pc、Po、 c随随Re变化曲线变化曲线 C I

33、c1m Ic0 Ucm Ic1m Ucm Ic0 欠压欠压临界临界 过压过压ReO 图图2.13 Ic1m、Ic0、Ucm随随Re变化曲线变化曲线 集电极馈电电路集电极馈电电路 匹配网络匹配网络 2.3 2.3 谐振功率放大器电路谐振功率放大器电路 基极偏置电路基极偏置电路 匹配网络匹配网络 晶体管晶体管 2.3.1 2.3.1 直流馈电电路直流馈电电路 直流馈电电路直流馈电电路 基极偏置电路基极偏置电路 集电极馈电电路集电极馈电电路 串馈串馈 并馈并馈 馈电电路的组成原则：馈电电路的组成原则： 线路应保证线路应保证ic中的中的Ico只流过集电极直流电源只流过集电极直流电源VCC 基波分量基波

34、分量Ic1m只流过谐振回路，以便把变换后的只流过谐振回路，以便把变换后的 交流能量传送回负载交流能量传送回负载 应保证外电路对高次谐波分量呈现短路，以免应保证外电路对高次谐波分量呈现短路，以免 产生附加损耗产生附加损耗 C L V Ic1m V VCC Ic0 V Icnm (1) (1) 串馈形式串馈形式 所谓串馈形式是指所谓串馈形式是指直流电源直流电源、管子管子和和负载负载三部三部 分在电路形式上是分在电路形式上是串联串联连接的，如图所示。连接的，如图所示。 高频扼流圈高频扼流圈 (2) (2) 并馈形式并馈形式 所谓并馈形式是指所谓并馈形式是指直流电源直流电源、管子管子和和负载负载三部三

35、部 分在电路形式上是分在电路形式上是并联并联连接的，如图所示。连接的，如图所示。 CC1 CC2 CC1 CC2 优点：高频扼流圈优点：高频扼流圈L LC C和隔直电和隔直电 容容C CC C均处于高频地电位，均处于高频地电位，元件元件 对地的安装分布电容不会影响对地的安装分布电容不会影响 调谐回路的谐振频率。调谐回路的谐振频率。 缺点：缺点：回路调谐电容回路调谐电容C C的动片的动片 不接地，电路安装调试不方便。不接地，电路安装调试不方便。 优点：回路调谐电容优点：回路调谐电容C C的动片的动片 接地，接地，电路安装调试方便。电路安装调试方便。 缺点：缺点：LC、 C CC1 C1处于高频高

36、电 处于高频高电 位，位，元件对地的安装分布电容元件对地的安装分布电容 影响调谐回路的谐振频率。影响调谐回路的谐振频率。 调谐功率放大电路常用的基极偏置电路：调谐功率放大电路常用的基极偏置电路： uBE=VBB+ubuBE=VBB+ub=Ib0RBub 偏置电压随输入偏置电压随输入 信号电压振幅而变化信号电压振幅而变化 的效应称为自给偏置的效应称为自给偏置 效应。效应。 uBE=VBBub=(Ib0Ic0)REubuBE=VBB+ub=Ib0rBub 自给偏置效应：自给偏置效应：（1）输入等幅信号时，起稳幅作）输入等幅信号时，起稳幅作 用。（用。（2）输入信号不是等幅时，失真。）输入信号不是等

37、幅时，失真。 输出匹配网络输出匹配网络 输入匹配网络输入匹配网络 2.3.2 滤波匹配网络 级间耦合网络级间耦合网络 Ic1m和和I Icnm分别是放大器集电极电流中的基波分分别是放大器集电极电流中的基波分 量和量和n次谐波分量的振幅，次谐波分量的振幅，IL1m和和ILnm分别是通过实分别是通过实 际负载电阻际负载电阻RL电流中的基波分量和电流中的基波分量和n次谐波分量的次谐波分量的 振幅。振幅。 2 2、 串、并联电路的阻抗变换串、并联电路的阻抗变换 3 3、 常用匹配滤波网络常用匹配滤波网络 L L型匹配网络型匹配网络 T T型匹配滤波网络型匹配滤波网络 型匹配滤波网络型匹配滤波网络 1

38、1、 对匹配网络的要求对匹配网络的要求 1 1、对匹配网络的要求、对匹配网络的要求 滤波：滤除不需要的各次谐波分量，选出所需的基波滤波：滤除不需要的各次谐波分量，选出所需的基波 分量；分量；工程上用谐波抑制度工程上用谐波抑制度Hn来表示网络的滤波性能，来表示网络的滤波性能， 定义为：定义为： 效率：效率：较高的传输效率较高的传输效率，即要求网络能有效地将功率，即要求网络能有效地将功率 管输出的信号功率传输给实际负载。匹配网络的传输效管输出的信号功率传输给实际负载。匹配网络的传输效 率定义为率定义为 n 1 10 lg20 lg LnLnm LL m PI H PI L k o P P 匹配网络

39、：进行匹配网络：进行阻抗变换阻抗变换，使外接负载与放大器所需，使外接负载与放大器所需 的最佳负载阻抗相匹配，以保证放大器输出功率最大；的最佳负载阻抗相匹配，以保证放大器输出功率最大； 2 1L k 2 o 1 1 2 1 2 L m A c me Ir P P IR 例：求所示输出回路的谐波抑制度例：求所示输出回路的谐波抑制度H Hn n和传输效率和传输效率 k k 1m e L1mc1m 22 0 0A ()() U R II L Lrr e A () L R C rr L k o A A rP Prr 00 e 0 A , LL QQ rr r 0 1 e Q Q e 0 A r QQ r

40、 r Lnm n L1m 20lg I H I e L1mc1m 0 R II L nm Lnm 22 0A ()() U I nLr r 11 n ee ( )( ) 20lg20lg 11 ()() cnmc mn II H nQ nnQ n nn e e 0 e 0 () 1() R Zj jQ e e 0 e () 1 1() R Zjn jQ n n e cnm 0 e 1 1 () R I n L Q n n 0 1 e k Q Q 结论：结论：Qe 越大，越大，HnHn越小，越小， K K越小，所以越小，所以Hn和和 K 的要求往往矛盾，的要求往往矛盾，QeQe一般取在一般取在3

41、 3 1010之间之间 。 滤波滤波 匹配匹配 网络网络 Re CO RL 滤波滤波 匹配匹配 网络网络 Re CO RL 22 SS P S RX R R 22 SS P S RX X X S S X Q R e 2 2、串、并联电路的阻抗变换串、并联电路的阻抗变换 ppss 111 RjXRjX 2 1 S RQ（） e 2 1 1 S X Q （） e 结论：当结论：当Qe确定后，确定后，Rp和和Rs s、Xp和和Xs是可以相互是可以相互 转换的，转换前后电抗的性质不变。转换的，转换前后电抗的性质不变。 P P R X p ss p+ p p RjX RjX R jX LR、CR 串、并

42、联电路的阻抗变换串、并联电路的阻抗变换 2 pse ps ps (1)RRQ LL CC 2 pse ps 2 e ps 2 e (1) 1 (1) 1 1 (1) RRQ LL Q CC Q 并联谐振回路并联谐振回路 p p 1L R = GrC 并联谐振电阻：并联谐振电阻： 3 3、常用匹配滤波网络、常用匹配滤波网络 L型： 型： T型： jX1 （1 1）L型匹配网络型匹配网络 低阻变高阻型低阻变高阻型 jX2 RL jX2 Rp RL和和jX2由串联变为并联由串联变为并联 X1与与X2并联谐振，即：并联谐振，即： X1+X2=0 已知已知 RL和和Re, , 且且RLRe 则：则： L

43、 e e L 2 e 12 1 R Q R R X Q XX （1 1）L型匹配网络型匹配网络 L es 2 e 1 R RR Q jX2 低阻变高阻低阻变高阻 高阻变低阻高阻变低阻 RLX3 Re X1 Qe1 X2 X2X2 RL Qe2 （2） 型匹配网络 RL Re X1 X2X3X2 X2RL 2 1 eL 2 2 L 3 e2 e 1 e1 22231 1 1 () e e Q RR Q R X Q R X Q XXXXX （2 2） 型匹配网络型匹配网络 X2X3 高阻变低阻高阻变低阻 RL Re X1 X2 RL 低阻变高阻低阻变高阻 RL Re X1 （3 3）T型匹配网络型

44、匹配网络 X2X2X2 X3 RL Qe2Qe1 X2 （3 3）T型匹配网络型匹配网络 2 2 eL 2 1 3e2L 1e1e 22231 1 1 /()/() e e Q RR Q XQ R XQ R XXXXX 2 1 eL 2 2 L 3 e2 e 1 e1 222 31 1 1 () e e Q RR Q R X Q R X Q XXX XX 型匹配网络型匹配网络T T型匹配网络型匹配网络 2 2 eL 2 1 3e2L 1e1e 222 31 1 1 / ()/() e e Q RR Q XQ R XQ R XXX XX 名名 称称 结结 构构 计计 算算 公公 式式 实实 现现

45、 条条 件件 型型 网网 络络 RL X2 X1 X3 Re X R Q X R Q X R QQ Q Q R R Q 1 1 3 2 1 1 2 1 2 1 11 e e L e2 ee2e e e2 L e e () () R R Q L e e ()11 1 2 X1、X3为为同同性性电电抗抗元元件件 X1、X2为为异异性性电电抗抗元元件件 T 型型 网网 络络 RL X2 X1 X3 XQ R XQ R X RQ QQ Q R R Qe 3 1 2 2 1 2 1 11 e2L e1e L e2 e1e2 L e e2 () () R R Q e L e2 ()11 2 X1、X3为为同同性性电电抗抗元元件件 X1、X2为为异异性性电电抗抗元元件件 型和型和T T型匹配滤波网络的阻抗变换关系及元件计算公式型匹配滤波网络的阻抗变换关系及元件计算公式 例 题 谐振功率放大器工