高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理

高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理3.1谐振功率放大器的原理与应用

3.1.1谐振功率放大器的工作原理一．谐振功率放大器的工作原理分析

图(a)(b)分别为发送设备的中间放大级和末级、为天线等效电AC

放大器（

丙类谐振放大器的电路组成

2高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理是集电极直流电源电压，是基极偏置电压；为旁路电容，为电源滤波电容；L、C组成并联谐振回路，作为集电极负载回路（或匹配网络），该回路又称为槽路，负载回路既可以实现选频滤波的功能，又实现阻抗匹配；

放大后的信号通过变压器耦合到负载上(图(a))或通过天线(图（b))向空间辐射。回路的谐振总电阻。图（c）中的为L、C

图7.2.1丙类谐振放大器的电路组成电路中各元件作用：3高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理工作状态：以谐振系统作匹配网络，以晶体管作为放大器件。电路的基本组成丙类工作状态：适合调频，调幅放大电路4高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理电路特点：①电路工作在丙类状态。高，流过晶体管的电流为余弦脉冲；②谐振回路做负载。其作用是：阻抗匹配，选出余弦脉冲中的基波分量5高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理二．工作原理（定性分析）：

丙类谐振放大器的电路组成

（放大器工作原理动画）6高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理

结论：丙类谐振功率放大器，流过晶体管的各极电流均为余弦脉冲，但利用谐振回路的选频作用，其输出电压仍能反映输入电压的变化规律，即输出信号基本上是不失真的余弦信号，实现线性放大的功能。图7.2.4谐振功率放大器的各极电压、电流波形

丙类谐振功率放大器的电流、电压波形如图所示。7高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理图7.2.1丙类谐振放大器的电路组成当时为甲类状态；当时为乙类状态；当时为丙类状态。称为晶体管的导通电压。放大器的工作状态由偏置电压VBB的大小决定8高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理二．工作原理（定量分析）：

，且若激励电压所以电路工作在丙类状态。丙类谐振放大器的电路组成

实际上，工作在丙类状态的晶体管各极电流、、均为周期性余弦脉冲，均可以展开为傅立叶级数。9高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理其中式中，、、、…、分别为集电极电流的直流分量、基波分量、以及各高次谐波分量的振幅。……的傅立叶级数展开式为其中，10高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理、、…、为余弦脉冲分解系数，的关系曲线。

图给出了导通角与各分解系数、、…、

由图可清楚地看到各次谐波分量随导通角变化的趋势。谐波次数越高，振幅就越小。因此，在谐振功率放大器中只需研究直流功率与基波功率。见附录二。

图7.2.3余弦脉冲分解系数曲线

（余弦脉冲分解系数曲线动画）11高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理显然，只要知道电流脉冲的最大值和导通角、就可以计算、、…、。输出，即：当回路谐振于时，在回路两端得到的最大为回路等效总电阻，（负载等效值）式中12高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理二．谐振功率放大器的质量指标

在保证功放管安全工作的条件下，在允许失真的范围内，高效率地输出足够大的信号功率，因此，高频功率放大器的主要技术指标有：1．电源电压提供的直流输入功率对功率放大器的要求是：2．输出高频交流功率13高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理

3．集电极损耗功率根据能量守恒定律，集电极损耗功率应为4．集电极效率②当器件确定时，一定，增大增大。③当增大的时候（或者减小的时候），减大；所以增大时，让静态工作点降低是提高和的重要途径。一定时，越大，越大。结论：①当14高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理7.2.2谐振功率放大器的近似分析方法

一．近似分析方法

近似分析方法（又称为准静态分析法），所作的近似如下：

近似一：谐振回路具有理想的选频滤波特性，其上只能产生基波电压，而其它分量的电压均可忽略。因而，尽管集电极电流为脉冲波，但是集电极电压却是余弦的。

同理，放大器输入端也接有谐振回路，因而，尽管基极电流为脉冲波，但是加到基极上的电压却是余弦波，它们可分别表示为15高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理

近似二：功率管的特性用输入和输出静态特性曲线表示，其高频效应可忽略。根据和设定的，便可确定所需的集电极谐振回路的谐振总电阻值16高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理例：求并联谐振电路各次谐波与基波的阻抗值之比其中Q=ω0L/R=10，回路谐振于基波。解：并联谐振阻抗为：谐波阻抗为：由于Q=ω0L/R=10，有nω0L>>R，ω02LC=1，有17高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理以谐振系统作匹配网络，以晶体管作为放大器件。电路的基本组成复习：谐振功率放大器工作原理高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理复习：谐振功率放大器工作原理丙类谐振放大器的电路组成

（放大器工作原理动画）6高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理复习：谐振功率放大器工作原理1、工作状态：丙类工作状态：适合调频，调幅放大电路1、工作状态：2、输出电压：3、输出功率：4、集电极效率：高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理3.2谐振功率放大器的特性分析谐振功率放大器的工作状态谐振功率放大器的负载特性VCC对放大器工作状态的影响Uim和UBB对放大器工作状态的影响1高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理3.2.1谐振功率放大器的工作状态折线近似分析法实际输出特性输出特性的折线化高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理3.2.1谐振功率放大器的工作状态静态特性：在晶体管是在集电极电路内没有负载阻抗的条件下获得的。 上图的折线化输出特性即静态特性。动态特性：考虑电路负载阻抗的影响而得到的晶体管特性。 当放大器工作于负载回路谐振状态时，动态特性曲线是一条直线。晶体管的静态特性和动态特性高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理3.2.1谐振功率放大器的工作状态推导得到：其中：由电路图有：高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理3.2.1谐振功率放大器的工作状态其中：动态特性曲线：高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理欠压状态：集电极电流为余弦脉冲3.2.1谐振功率放大器的工作状态高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理临界状态：集电极电流为余弦脉冲3.2.1谐振功率放大器的工作状态高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理过压状态：集电极电流脉冲顶部出现凹陷3.2.1谐振功率放大器的工作状态高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理欠压状态：放大区临界状态：临界过压状态：饱和区3.2.1谐振功率放大器的工作状态高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理3.2.1谐振功率放大器的负载特性负载特性：当放大器中直流电源电压VCC，VBB和输入电压振幅Uim保持不变时，放大器的电流，电压，功率和效率等随谐振回路谐振电阻Re变化的特性。当VCC，VBB和Uim保持不变时，负载Re变化，会引起放大器输出电压Ucm的变化，Ucm的变化又会引起集电极电流变化，从而使放大器的工作状态发生变化。高频功率放大器谐振功率放大器的工作原理3.2.1谐振功率放大器的负载特性当Re由小逐渐增大，Ucm也随之由小变大，放大器由欠压状态逐步向过压状态