高频电子电路450

教材：陈刚、杨青、刘军等编，高频电子电路，西安电子科技大学出版社，2000年。高频电子电路第1章绪论利用高频无线电波来传递信息的无线电技术已广泛应用于无线电通信、广播、电视、雷达、导航等主要设备和系统中，其中的发射、接收、检测高频信号的基本功能电路大都相同。本课程主要讨论的就是这类处理高频信号的高频电子电路。信号的时间特性一个电信号(电压或电流),通常将它表示为时间的函数,称为信号的时域表达，用随时间变化的波形或数学表达式来描述。例如图示信号的表达式为

电信号的时间特性就是信号随时间变化快慢的特性。

1.1无线电波频段的划分与应用

信号的时间特性要求传输该信号的电路的时间特性（如时间常数）与之相适应。图1信号的波形

对于周期性信号,可以表示为许多离散的频率分量（各分量间成谐频关系）。信号的频谱特性

对于较复杂的信号（如话音信号、图像信号等）,用频谱分析法表示较为方便。例如，图1所示信号可以用傅里叶变换的方法分解为无穷多个频率的正弦波的和。频谱特性包含幅频特性Um~f和相频特性

~f两部分,它们分别反映信号中各个频率分量的振幅和相位的分布情况。任何信号都会占据一定的带宽。从频谱特性上看,带宽就是信号能量主要部分(一般为90%以上)所占据的频率范围或频带宽度。

图2频谱图电信号以电磁波形式在自由空间中传播，传播速度为光速c，电磁波的波长

与频率f存在以下关系：电磁波的频谱很宽

无线电波只是一种波长比较长(即频率相对较低)的电磁波,占据的频率范围是30kHz—300GHz。例（1）GSM数字蜂窝系统（单频、双频手机）（2）我国无线电广播系统无线电波的频段、传输媒介和用途不同频段电磁波的传播方式和能力不同，应用范围也不同。“高频”，广义上讲就是适于无线电波发射和传播的电磁波频率，其频率范围非常宽，通常又称“射频”。只要电路尺寸比工作波长小得多，仍可用集总参数来分析和实现，都可认为属于高频范围。高频电子电路所涉及的正是高频信号传输和处理方面的基本电路（但不涉及用于处理一千兆赫兹以上信号的微波电路）1.2高频电子电路的研究内容如：音频频率范围20Hz-20kHz

语音分布在300Hz-3000Hz；信号波长计算公式

=c/f

，其中：c=3×108（米∕秒）∴语音信号波长范围是

=（100~1000）km信号在空间直接发送存在的问题②信号选择：如果直接发射，各种基带信号频率范围大致相同，会造成各信号之间的相互干扰，使接收机无法区分。①天线尺寸：天线尺寸与被辐射信号的波长相比拟时（波长λ的1/10~1），信号才能被天线有效的辐射出去。声音是如何传到远方的？

人耳能听到的声音（f=20-20KHz），声波在空气中传播的速度340米∕秒，且衰减很快。

把声音传到远方采用的方法是：

将声音变为电信号，将反映声音变化规律的电信号借助非线性电子器件进行变换和处理，由发射机将该信号变为足够强的高频电磁波，由信道（例：天线）传输。该过程称为发送。

在远方由接收机从信道接收后，经过与发射端相反的变换过程及放大后，再经电→声，变换为原声音。该过程称为接收。调制解调把音频信号（调制信号、携有信息的信号）“装载”（调制）到高频振荡（载波）之中，然后由天线向外辐射出去，这种方法叫调制。待发送的货物运载工具调制的作用调制：用需传送的基带信号去控制高频载波振荡信号的参量，使其随基带信号的变换而线性变换。载波信号基带信号已调信号调制传送信息的特点：

载波信号相当于运载工具频率很高；无线发射时，天线尺寸可以很小；不同电台，可以选择不同的载波频率，因而接收时容易区分，从而实现多路传输，互不干扰（信道复用）。调制的波形

所谓调制,就是用调制信号去控制高频载波的参数,使载波信号的某一个或几个参数（振幅、频率或相位）按照调制信号的规律变化。

根据载波受调制参数的不同,调制分为三种基本方式：1).振幅调制（调幅）2).频率调制（调频）3).相位调制（调相）分别用AM、FM、PM表示，还可以有组合调制方式。

发送设备的组成2）发送设备主要有两大任务:一是调制

,二是放大。1）无线电传输信息的基本要求①希望传输距离远；②能够实现多路传输，各路信号传输时应互不干扰。低频电子电路高频电子电路传输的信号为什么要进行调制？传输信号波长与天线匹配的要求

在无线电通信中，由天线理论可知，要将电信号有效地发射出去，天线的尺寸必须和信号的波长为同一数量级。计算：发送f=1000Hz的音频信号，需要的天线长度。

λ=c/f=300000000/1000=300000=300(公里)采用调制后，不同的发射台可以采用不同频率的高频振荡信号发送，有利于其在频谱上的分离,可以实现多路复用，提高频带的利用率。更高的频段，可用的频带更宽，可以传输更多的信息或容纳更多的用户，频带利用率也更高—频带复用。超外差式接收

由于有固定频率的中频放大器，它不仅可以实现较高的放大倍数，而且选择性也很容易得到满足。高频电子电路低频电子电路无线通信系统的基本组成

信源天线信道发送设备接收设备信宿具有各种不同的形式，可以是音乐、语言、文字、图像等。将基带信号变换为适合信道传输的高频电信号，变换后的信号称为已调信号。将信息源输入的信息转换成相应的电信号，该信号称为基带信号本课程的研究对象电路功能：是指基本电路所完成的信号传输和信号变换处理的具体工作任务。表达方式有输入信号和输出信号的数学表示法、波形表示法及频谱表示法。

本课程的研究对象是各种高频电子电路的基本组成、典型电路、工作原理、工程近似分析方法与主要技术指标的估算。高频电子电路：高频小信号谐振放大器、高频功率放大器、混频器、正弦波振荡器、中频放大器、倍频器、调制器和解调器等。高频电子电路的特点①工作频率在几百千赫至几百兆赫的高频段；②电路用分立无源元件、有源器件组成，且它们的高频效应不可忽略；③大多属于非线性电路；④输入信号的大小及器件的工作状态决定了各个非线性器件的模型，电路功能的分析是采用工程近似分析方法；⑤可以用不同的器件和不同的电路形式构成，其功能和输入、输出频谱的关系不会因不同器件或不同的电路形式而改变，也就是说，实现同一功能电路的基本原理是不变的。1.电阻器的高频模型

一个实际电阻器的高频等效电路如图所示,其中,CR为分布电容，LR为引线电感，R为电阻。

在频率f=0.3MHz~300MHz范围内，

在本课程所讨论的频率范围内，电阻的电容及电感效应可略，理解为理想电阻。

1.3.1无源元件的高频模型1.3高频电子电路分析基础2.电感器的高频模型电感线圈工作在高频时，其等效电路如图。特点1：在高频（即频率f=0.3MHz~300MHz）情况下，损耗不可略，用品质因数Q描述。特点2：电感线圈存在自身谐振频率即工作上限频率；当工作频率大于其自身谐振频率时呈现电容效应。特点3：在本课程所讨论的频率范围内，电容效应可略，等效电路如图。其中,L为理想无损电感，产生的感抗为jωL；理想电阻rL代表电感线圈的交流损耗；理想电容CL

体现电感线圈的分布电容效应。高频条件下（0.3MHz~300MHz），实际电感线圈的模型：实际电感线圈的空载品质因数Q0通常在几十至三百左右。电感线圈可以用一个理想电感L和一个理想电阻r的串联来模拟，如图所示。由于集肤效应的影响，损耗电阻r的值随工作频率的增高而增大。3.电容器的高频模型

由介质隔开的两导体即构成电容器。一个实际电容器的等效电路如图所示。

C为理想电容，rC代表电容器的极间介质损耗，LC代表电容器的极间分布电感效应和引线电感效应。特点2：

一个实际的电容器的损耗主要决定于介质材料。目前，电容器的容值可达几千到几万的数量级，与电感元件相比，其损耗可略，因而在高频段（即频率f=0.3MHz~300MHz）可认为是无损且无电感效应的理想电容元件，但在微波波段不可。特点1：

存在自身谐振频率即工作上限频率；当工作频率大于其自身谐振频率时呈现电感效应。高频、高Q条件下的模型器件模型电感线圈电阻器电容器1.3.2有源器件的高频模型

通常将具有电流控制能力的器件称为有源器件。用于高频电子电路的有源器件仍然是半导体二极管、三极管、场效应管和半导体集成电路等，只是由于工作在高频范围，它们的极间电容等的频率效应不可忽略，因而呈现非线性特性。

在电路分析时，需结合工作频率、输入交流信号的幅度等工作条件对有源器件的非线性特性进行工程近似处理，建立相对应的有源器件等效模型。不同的功能电路中，有源器件的工作环境不同，因而有源器件的等效模型不同。故，有源器件的等效模型将在后续各个功能电路中具体讨论。1.3.3串、并联阻抗的等效互换对比，得或【例1.1】在f0=10MHz时测得某电感线圈的参数为L=3μH和Q0=80。试求：1）电感线圈的串联等效损耗电阻r0；2）电感线圈的并联等效损耗电导g0=?解：1）2）1.3.4LC选频回路1.LC并联回路最简单的LC并联回路将电感损耗用R0模拟将电阻用Rp等效1）LC并联回路的导纳有载品质因数阻抗整理导纳谐振电阻电纳电导并联谐振回路的阻抗特性

>

0时，回路呈容性；

<

0时，回路呈感性；阻抗角的频率特性是单调减的。当工作频率

=

0时，LC并联谐振结构呈现阻性，阻抗达最大值且Z=Rp。2）LC并联回路的谐振特性

3）LC并联回路的选频特性归一化电压的幅值随工作频率变化的关系曲线称为谐振曲线注：对并联谐振回路而言，激励是电流源，响应是端电压。谐振曲线回路具有选频能力：对激励中接近于f0的频率成分衰减很少，而阻止激励中远离f0的频率成分通过。理想谐振曲线应为矩形。选频特性①QL值越大，谐振曲线越尖锐，选频特性愈好；③矩形系数（用K0.1表示）：表达实际谐振曲线接近矩形的程度。②3dB通频带宽度（用2

f0.7或BW0.7表示）：当谐振曲线由最大值1下降到时，两边界频率与之间的频带宽度称为回路的。

由于电路无负载，则谐振电阻即为线圈的等效损耗并联电阻，且品质因数【例1.2】在图示的LC并联选频回路中，线圈的电感L=586

H、等效损耗串联电阻r=12

，电容C=200pF。求回路的品质因数Q、谐振电阻Rp和通频带2

f0.7。解：

电路等效如图。回路的通频带谐振电阻【例1.3】在图示电路中，线圈的电感L=586

H、等效损耗串联电阻r=12

，电容C=200pF，负载电阻为RL=200k

，信号源内阻为Rs=200k

。问电路系统的品质因数多大？通频带为多宽？解：

电路的品质因数线圈等效损耗并联电阻电路等效如图。电路的总电导电路的通频带宽度【例1.4】一LC并联谐振回路，谐振频率为10MHz，回路电容为50pF，试计算所需电感线圈的电感值。若电感线圈的品质因数为100，试计算回路的谐振电阻和带宽。若要求增加回路的带宽为0.5MHz，则应在回路中并联多大的电阻才能满足所需带宽的要求？解：

1）由于2）解得回路的带宽回路的谐振电阻【例1.4】一LC并联谐振回路，谐振频率为10MHz，回路电容为50pF，试计算所需电感线圈的电感值。若电感线圈的品质因数为100，试计算回路的谐振电阻和带宽。若要求增加回路的带宽为0.5MHz，则应在回路中并联多大的电阻才能满足所需带宽的要求？3）满足0.5MHz带宽时应并联电阻R，此时，品质因数满足解得此时，回路的总电阻为解得即2.LC串联回路1）电路结构2）高频等效电路3）电路阻抗4）串联谐振即：固有频率电抗电阻谐振阻抗回路有载品质因数5）串联谐振回路的阻抗特性结论1：谐振时，LC串联回路的阻抗模达到最小，为r，呈阻性。r=rL+r0，r0为电感线圈的损耗电阻，rL为外接负载。阻抗幅值的频率特性结论2：当工作频率时，LC串联结构相当于感性阻抗；当工作频率时，LC串联结构相当于容性阻抗；

阻抗角的频率特性是单调增的；阻抗幅角的频率特性

其中：

6）串联谐振回路的选频特性频率时，串联谐振回路的归一化电流为显然，在电路元件参数确定时(即QL确定)，对不同的工作频率，I/I0的值不同，称I/I0~

为LC串联谐振回路的谐振曲线.

LC串联谐振回路的谐振曲线：结论1：当谐振(

=

0)时电流I达最大；结论2：QL值越大，回路的选择性越好。结论3：3dB通频带B【例1.5】现有一电感线圈，其电感L=200μH、品质因数。将它与一可变电容器C串联后，接于幅度为Usm=10mV，频率为f0=794kHz的交流信号源上。调节可变电容器C的值，使回路工作于谐振状态，试求此时：（1）电容器的容值C0及谐振电阻rs。（2）回路电流的幅值I0。（3）电容器两端电压的幅值Ucm。解：根据题意画出其电路如图所示。当电容器容值为C0时，回路谐振，满足且【例1.6】有一双电感复杂并联回路如图所示。已知L1+L2=500

H，C=500pF，为了使电源中的二次谐波能被回路滤除，应如何分配L1和L2？分析：

欲负载获得的电压的

频率成分是0这时，L2与C的串联结构的固有谐振频率应为设i1(t)的频率是

0,i2(t)的频率是20用L2与C的串联结构将频率成分20短路

对频率成分

0而言，L2与C的串联结构一定呈现容性，若L1与容性的L2C串联结构发生并联谐振，负载将获得的较大的电压（频率成分是0）解：

L1=375

H

L2=125H又L1+L2=500

H即和【例1.6】有一双电感复杂并联回路如图所示。已知L1+L2=500

H，C=500pF，为了使电源中的二次谐波能被回路滤除，应如何分配L1和L2？1.3.5阻抗变换1.负载的部分接入R’L能量守恒→定义接入系数：解得：等效为：X2、X3同性电抗（同为电感或同为电容）与X2、X3异性电抗。1）变压器耦合连接的变比关系2）自耦变压器耦合连接的变比关系3）双电容分压耦合联结的变比关系C【例1.7】如图所示。试计算回路谐振频率fo和3dB通频带2Δf0.7。已知：L=0.8μH，Q0=100，C1=25pF，C2=5pF，Ci=5pF，Ri=10k

，RL=5k。

答：原电路等效为总结：负载部分接入LC回路时的阻抗变换关系如下：

为了以后分析电路时运用方便，可将上述变化关系推广到负载为电导g、电感L、电容C的情况，变比关系如下：注意：X2、X3同性（同为电感或同为电容），与X1异性。2.信号源的部分接入

电路等效，意味着电流源i’s输出的功率等于电流源is输出的功率，电阻R’s消耗的功率等于电阻Rs消耗的功率。【例1.8】如图，抽头回路(中心抽头)由电流源激励,回路的空载品质因数Q0=100，试求回路两端电压u(t)、输出电压(负载两端的电压)u1(t)，和回路有载品质因数。解题思路：原电路等效为：

解：等效电路如图所示。图中,R0为电感的损耗电阻，

说明电路处于谐振状态，因而输出电压为

回路有载品质因数接入系数从而

回路固有谐振角频率为回路电容由于【例1.9】电路如图题，参数如下：fo=30MHz，C=20pF，L13的Qo=60，N12=6，N23=4，N45=3。R1=10kΩ，Ri=2.5kΩ，RL=830Ω，Ci=9PF，CL=12pF。求L13、QL。

解：原电路等效为：其中：p1=N23/N13

，p2=N45/N13=9.2kΩ，

=1.08pF，=15.625kΩ，p1=N23/N13，p2=N45/N13=9.2kΩ，

=1.08pF，=15.625kΩ，，=23.6kΩ=22.52pF，=(3.148)-1×104kΩ，=13.48=1.25μH2.1高频小信号放大器概述晶体管：放大器件为晶体管；高频：输入信号的频率在数百千赫至数百兆赫。因而放大器晶体管的极间电容的作用不可忽略。小信号：放大器的输入信号幅度小，可以认为放大器的晶体管是在线性范围内工作。

谐振：待放大信号的频带较窄，可以认为放大器的负载应通过选频电路引入。

放大器：输出信号的幅度应大于输入信号的幅度。第2章高频小信号调谐放大电路2.2晶体管高频小信号谐振放大电路的分析方法-------小信号分析法分析步骤1：认识电路，包括认清电路的组态、各元件的作用；步骤2：分析电路的直流通路和交流通路，了解电路的实际功能；步骤3：由放大器的直流通路决定晶体管的静态工作点，确定晶体管的高频小信号时的模型参数；步骤4：将交流通路中的晶体管用线性电路等效，建立放大器的高频小信号等效电路，依据电路理论，分析放大器的电路特性及技术性能，估算放大电路的技术指标等。2.3.1晶体管的高频小信号混合π型等效电路模型rbb’是基区扩展电阻，其值为几十到几百欧姆；rb’e是发射结电阻，

rb’e=26β0/Ie；

β0是晶体管的低频电流放大系数，Ie是发射极静态电流(mA)；

Cb’e是发射结电容；rb’c是集电结电阻，其值很大；

Cb’c是集电结结电容，数值较小；

gmUb’e表示晶体管的放大作用，其中gm=Ie/26(mV)，称为跨导；

rce是集电极与发射极之间的电阻，数值一般很大；Cce是集电极与发射极之间的电容，数值一般很小。注：在本课所讨论的频率范围内，rb’c的值比Cb’c的容抗值大得多，故视作断路。2.3晶体管高频小信号模型电流放大系数为即时的工作频率晶体管的静态工作点不同，其频率参数值略有不同。通常，为使电路工作稳定、有一定的功率增益，晶体管的实际工作频率应等于最高振荡频率的1/3~1/4。即时的工作频率3）最高振荡频率频率参数即晶体管的功率增益等于1时的工作频率频率参数大小关系：1）截止频率

2）特征频率2.3.2晶体管高频小信号Y参数模型

用混合π等效电路能充分表达晶体管内部的物理过程，但在电路分析时不够简单，因而常将晶体管视作二端口网络，并用Y

参数来描述。共发射极工作时的Y参数等效电路如图所示。也就是说，在电路分析时将共发射极工作的三极管用它来等效。

Y参数可以通过实验方法测定，也可由混合π等效电路计算获得，且它的值是随工作频率变化的。

Y参数的特点：①晶体管在高频运用时，参数yie、yfe、yre、yoe均是频率的复函数，且频率越高yie和yoe的值越大、yfe的值越小。只有在工作频率低时，Y参数可认为是实常数，并且晶体管手册无法给出所有频率点上的Y参数值。②|yfe|越大，晶体管的放大能力越强；|yre|越大，晶体管的内部反馈作用越强。为计算方便，可表示

③yie和yoe均是容性的，因而可以表达为由共射组态的Y参数等效电路获得共基组态的Y参数1）高频小信号谐振放大器的功能实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，即有用信号的频谱不变。2）高频小信号谐振放大器的主要技术指标

电压增益、3dB通频带、矩形系数、工作稳定性等。3）晶体管高频小信号谐振放大器的分析方法为小信号分析法，即a）由放大器的直流通路决定晶体管的工作点，进而确定晶体管的交流小信号时的模型参数（物理结构模型中的等效电阻、电容、受控源的参数值，进而确定Y参数）；b）由放大器的交流通路决定放大器对交流小信号的放大能力，这时晶体管用高频小信号条件下的线性模型等效（常用Y参数等效电路）。2.4单调谐晶体管高频小信号放大电路2.4.1原理电路为晶体管提供直流偏置放大器件---晶体管

高频旁路电容选频回路作负载输入回路在只考虑直流激励的作用时，所有的电容相当于断路，而所有的电感相当于短路。1.直流通路图：由直流通路可确定晶体管的静态工作点，进而获得晶体管的交流小信号时的物理模型参数并获得等效电路的Y参数值。断路

短路断路断路短路2.4.2工作原理2.交流通路在只考虑交流激励的作用时，耦合电容和旁路电容均相当于短路，而大电感（例高频扼流圈）相当于断路，工作电容和工作电感应保留。共发射极组态放大环节由输入回路、放大器件和输出回路三部分组成。3.放大器的工作原理依据交流通路，可以获得系统对交流成分的放大能力，选频能力等。有效输入信号ui加在共射组态晶体管的基、射极之间；由于晶体管为甲类工作方式且ui为小信号，则在ui的控制下得到不失真的集电极电流ic；由于高频输出变压器原边电感线圈L13与集总电容C组成的并联谐振回路调谐在ui的频率上，故负载获得与ui同频的信号，即实现对ui的放大。2.4.3性能分析高频小信号谐振放大器的交流通路图

高频小信号条件下的等效电路：

gL是放大器的负载（gL=1/RL）线圈损耗电导1.放大器的输入导纳Yi解得说明放大器的输入导纳Yi，不仅与晶体管的输入导纳yie有关，而且还与放大器的负载导纳Y’L有关，导致负载变时放大器的有效信号变，工作不稳定。若yre=0，则Yi=yie2.放大器的输出导纳Yo解得说明放大器的输入导纳Yo，不仅与晶体管的输出导纳yoe有关，而且还与放大器输入信号源的导纳Ys有关，导致Ys变时放大器的输出信号变，工作不稳定。若yre=0，则Yo=yoe3.理想高频小信号谐振放大器的等效电路理想条件：1）yre=0

Yi=yie

，Yo=yoe2)

yie=gie+jωCie

，yoe=goe+jωCoe理想条件下放大器的等效电路负载端接入系数信号源端接入系数将电源、负载折算到LC回路的两端合并同类元件显然，这是一个LCR并联谐振回路，且回路的有载品质因数为放大器的理想最简等效电路2.4.4技术指标估算1.中心频率调谐放大器在正常工作时应调谐在输入信号的中心频率f0处，即或表达为2.电压增益由图知：

谐振于输入信号的中心频率时

当工作频率f0较低时，yfe可视作实数，这时，输出电压与输入电压反相。谐振电压增益解得：①式中的负号表示180

的相位差。在工作频率较低时，yfe可以看作实数，输出电压和输入电压可看做反相；②由于ui是高频窄带信号，且放大器工作于谐振状态，故电压增益指标指的是谐振电压增益的大小，即|Au0|；③|Au0|的大小与晶体管参数、负载电导、回路谐振电导和接入系数有关。若欲增大|Au0|，应选用|yfe|大、goe小的晶体管，负载电导gL要小，线圈损耗并联电导g0尽可能小（即Q0要大）。④接入系数p1和p2的值会影响回路谐振电导的值，且与电压增益幅值的关系不是单调的。归一化电压增益为

|Au/Au0|随频率变化的关系为放大器的谐振曲线3.通频带由LC并联回路特性知放大器的3dB通频带宽度为小信号调谐放大器的增益带宽积为此式说明，①在晶体管选定、电路元件参数确定后，放大器的增益带宽积就是一个常量。②在保证足够带宽的条件下欲得到高增益，需尽可能选择|yfe|大、Coe和Cie小的晶体管，并减小回路总电容C。4.矩形系数①表示选取有用信号，抑制无用信号的能力；②理想的频带放大器的频率响应曲线是矩形，即通带内的频谱分量有同样的放大倍数，而通带以外的频谱分量被完全抑制；③实际放大器的频率响应曲线越接近矩形越好；④定义矩形系数为因为显然，Kr0.1≈9.95>>1，说明放大器的频率选择性较差。

理想值为1【例2.1】在图示电路中，晶体管直流工作点是VCE=8V，IE=2mA，工作频率为f0=10.7MHz，此时，gie=2860μS；Cie=18pF；goe=200μS；Coe=7pF；|yfe|=45mS；φfe=-54º；yre=0；调谐回路采用中频变压器，L13=4μH；Q0=100；N13=20；N23=5；N45=5。并且，下一级采用与本级相同的电路。1）画出其高频小信号等效电路；2）计算谐振电压增益；

3）计算3dB通频带宽度。解：（1）高频小信号等效电路如图示:由于yre=0，电路可变为由于下一级电路与本级相同，故本级电路的负载为下一级电路的输入导纳Yi。由于yre=0，Yi=yie

g0=1/（2πf0L13Q0）=37.2μS。（2）计算谐振电压增益p1=N2~3/N1~3=0.25；|Au0|=12.3g∑=p12goe+p22gie+g0=228.45μSp2=N4~5/N1~3=0.25；3）计算3dB通频带3dB通频带：2Δf0.7=f0/

QL=0.66kHz

【例2.2】高频放大电路如图所示。其中，各级电路的参数相同。画出单级放大电路的小信号等效电路图。在yre=0时，写出计算电压增益、中心频率及3dB通频带的表达式。解：单级放大电路的交流通路图：故，单级放大电路的高频小信号等效电路为理想最简等效电路2.4.5工作稳定性1.影响放大电路不稳定的因素

反向传输导纳yre≠0，使得放大器的输出电压被反向作用到输入端，表现为放大器的输入导纳将随负载导纳的变化而变化，回路的品质因数因此改变而使电路中心频率偏移、通频带变窄、谐振曲线变形、增益变化等。使输入电流变化，有可能引起放大器产生自激振荡等不良后果。

如前分析，放大器的输入导纳2.放大电路的稳定条件放大电路离自激条件愈远愈稳定。

由前面讨论所得放大器的等效电路如图所示Uc通过yre反向传输得到

如果反馈电压U’i在相位上与Ui相同，且U’i≥Ui

，这意味着放大器的有效输入信号增大，要产生自激振荡。因此定义稳定系数为

由图知，在信号源提供Ui后，通过正向传输得到显然，S=1是维持自激振荡的条件，只有S>1时放大器才可能稳定，且S越大越稳定。对于一般放大器，S≥5就可以认为是稳定的。可以证明，在对晶体管不加任何稳定措施的情况下，满足稳定系数S要求时，谐振放大器工作于谐振频率的最大电压增益（称为稳定电压增益）可以表达为：由此可见，放大器的稳定与增益的提高是相互矛盾的。实际中，取|S|=5时的电压增益为最大稳定增益|Au0|max，只要放大器的电压增益|Au0|不超过|Au0|max就一定可以稳定工作了。【例2.3】一单调谐回路放大器如图所示，工作频率465kHz，晶体管抽头接入负载回路之接入系数p1=1/3，负载回路电容C∑=510pF，现测出放大器的谐振电压增益|Au0|=50，通频带10kHz。

若放大器的稳定电压增益|Au0|S=23，欲使其稳定工作，应在负载回路上并联多大的电阻？并将它画在电路图上。分析：原电路的总电导为g

。则并联电阻R后总电导变为解：由即R≤27

kΩ又再由解得解得3.提高放大电路稳定性的方法

提高稳定性，就是要消除晶体管yre的反馈作用，使其单向化。通常采用的方法是：中和法：在晶体管放大器的输出与输入之间引入一个无源网络，使它产生的反馈作用抵消晶体管内部yre的反馈作用。方法一：改善晶体管的制作工艺，尽量使集电极与基极之间的结电容Cb’c减小，使反向传输系数yre减小。方法二：从电路结构上设法消除晶体管的反向传输作用，使晶体管单向化。具体方法有中和法和失配法。即：若YN选电容元件，则

如图所示为具有中和电路的放大器的交流等效电路。2端与5端为同名端因而与反相

放大器的输入电压经晶体管放大在谐振回路得到电压通过yre的内部反馈，产生反馈电流

，而中和电路采用取自于的YN，其电流为

。从抵消yre的反馈来说，这两个电流应是大小相等。如图，为中和电路的实际电路形式。内部反馈外部反馈通过变压器耦合的同名端选取确保取得的内、外反馈电压反相。交流‘地’2端与5端为同名端，则如图，为又一较常用的中和电路形式。为交流‘地’，确保内、外反馈电压反相。内部反馈外部反馈【例2.4】图示电路中，CN为中和电容。确定输出变压器Tr2初、次级线圈的同名端,并写出CN与晶体管内部参数之间的关系式。

中和法的优点是电路简单，增益不受影响；其缺点是只能在一个频率点上完全中和，且不适于批量生产（晶体管参数的离散性较大）。失配法

其实质是降低放大器的电压增益，以确保满足稳定的要求。

降低电压增益的常用方法：选用合适的接入系数或在谐振回路两端并联阻尼电阻。在实际运用中，较多采用复合管的方法。如图为共射—共基形式。共基：输入导纳较大，输出电阻很大。复合管：输入导纳和正向传输导纳大致和单管参数相等，反向传输导纳y'r远小于单管，输出导纳只是单管的几分之一。高频小信号谐振放大电路交流通路图：复合管

失配法的优点是性能稳定，频带宽，适于批量生产，且能改变由于温度等原因引起的各种参数变化的影响。其缺点是增益较低。【例2.5】图示电路中，已知工作频率为f0=10.7MHz，回路电容C=50pF，中频变压器接入系数为p1=N12/N13=0.35、p2=N45/N13=0.03，线圈品质因数为Q0=100。晶体管在工作频率上的Y参数为gie=1.0mS，Cie=41pF，goe=45

S，Coe=4.3pF，yre=-j180

S，yfe=40mS。设后级输入电导为gie。求：1）回路的有载品质因数、3dB通频带、电压增益和中和电容CN的值；2）若电路不接中和电容CN，则放大器稳定工作所需的负载电导及稳定电压增益。分析：电路的交流通路为中和电容CN的作用是抵消晶体管内部参数yre的影响，故可等效为yre=0时的交流等效电路【例2.5】f0=10.7MHz，C=50pF，p1=N12/N13=0.35、p2=N45/N13=0.03，Q0=100，gie=1.0mS，Cie=41pF，goe=45

S，Coe=4.3pF，yre=-j180

S，yfe=40mS。求：1）回路的有载品质因数、3dB通频带、电压增益和中和电容CN的值；解：回路的总电容为总电导有载品质因数3dB通频带电压增益中和电容【例2.5】f0=10.7MHz，C=50pF，p1=N12/N13=0.35、p2=N45/N13=0.03，Q0=100，gie=1.0mS，Cie=41pF，goe=45

S，Coe=4.3pF，yre=-j180

S，yfe=40mS。求：2）若电路不接中和电容CN，则放大器稳定工作所需的负载电导及稳定电压增益。解：2)若电路不接中和电容CN，取稳定系数S=6，则放大器的稳定电压增益显然，。这时，欲电路稳定工作，也可如图在LC回路并接一个电阻R，使得回路总电导增大，使放大器的电压增益降低到|Au0|S，即2.4.6单调谐放大器的级联

当单级放大器的增益不能满足要求时,即可采取多级放大器。如图所示为三级单调谐放大器的级联。其中每一级都调谐在同一个频率f0上，故多级级联单调谐放大器也称为同步谐振放大器。1.多级级联放大器的电压增益与谐振曲线

总增益总谐振曲线2.若各级放大器是结构、参数均相同的谐振放大器，则意味着，总谐振曲线比任一级放大器的谐振曲线尖锐。

因为N是大于1的正整数，故N级级联使用时，总通频带比单级放大器的通频带要窄。表:多谐调谐放大器缩减因子与级联数N的关系级联数N123456781.00.640.510.430.390.350.320.3由

解得总3dB通频带宽度单级放大器的通频带频带缩减因子表:单调谐放大器矩形系数与级数关系

从表上可以看出，当级联数N增加时,矩形系数有所改善，但这种改善是有限度的，级数越多，(Kr0.1)

变化越缓慢。即当N趋于无穷时,(Kr0.1)

也只有2.56。和理想的矩形还有很大距离。级联数N12345678910∞Kr0.19.954.903.743.403.203.103.002.932.892.852.56多级放大器的总矩形系数由

解得2.5电路元件的选择

实际放大器的设计是要在满足通频带、选择性和稳定性的前提下，尽可能提高电压增益。①根据工作频率，选用|yfe|大、gie小、|yre|

0、fT高的高频小功率晶体管作为放大器件，并获得晶体管的静态工作点的电压VCE、电流IEQ及Y参数值；②依据静态工作点的电压、电流值估计直流偏置电阻的值；③依据待放大信号的中心频率、频带宽度选择LC回路的参数；④合理选择接入系数；⑤合理选择各种辅助元件；⑥用中和电路或采用的复合管或降低电压增益等方法提高电路的工作稳定性；⑦在工艺结构方面使放大器远离自激。按电路静态工作点调试、动态调谐与数据测量的顺序逐级进行电路的调试。2.6其它电路形式2.6.1双调谐放大电路原理电路

集电极采用互感耦合双调谐回路作为负载。理想等效电路为理想最简等效电路为若一次侧、二次侧回路都调谐在同一个中心频率f0处，且一次侧、二次侧回路元件参数相同，则电路的电压增益为回路的耦合因数回路的相对失谐放大器的归一化电压增益①当

=1时，临界耦合，双调谐放大器达到匹配，谐振曲线为单峰；②当

<1时，弱耦合，谐振曲线为单峰但频率选择性差；③当

>1时，强耦合，谐振曲线双峰。放大器的3dB通频带宽度矩形系数双调谐放大电路的特点1）在临界耦合时，频率选择性比单级单调谐放大器好。一般来说，5~6级单调谐放大器级联的矩形系数才相当于1级双调谐放大器的矩形系数。2）在强耦合，通频带明显加宽，但中心处出现凹陷且回路调整比较困难。在要求放大器通频带较宽、放大器级数不宜多的情况下，可采用一级强耦合的双调谐放大器与一级单调谐放大器相配合，由单调谐放大器的峰值补平双调谐放大器谐振曲线的凹陷部分。3）调整较麻烦。2.6.2参差调谐放大电路

将2级或3级单调谐放大器级联使用，同时使它们的中心频率分别放在输入信号中心频率f0的两侧。两个单调谐放大器分别调谐在f01与f02上，谐振曲线如图所示两个放大器级联后的总谐振曲线如图中红色线总谐振曲线的形状与失谐量

f=f01-f0=f0-f02的大小有关。2.6.3场效应管调谐放大电路

使用场效应管时，和一般晶体管一样。场效应管高频特点：①输入阻抗很高（在107以上），故栅极电流甚微；②正向传输系数远小于晶体管的，因此增益比晶体管的小；③输出阻抗较大，有利于提高调谐回路的Q，提高频率选择性；④转移特性是平方律的，有利于减少放大器失真和外部干扰；⑤为多数载流子控制的器件，对核辐射的抵抗能力强。典型电路如图：2.6.4集成宽带放大器

高频集中选频放大是通过宽频带高频集成放大芯片（即集成宽带放大器）与外接滤波电路（即集中滤波器）结合而成。其组成方式有：集中滤波器的任务是选频，要求在满足通频带指标的同时，矩形系数要好。其主要类型有集中LC滤波器、石英晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等。第一种形式：第二种形式：高频集成放大器大多由差动输入电路、恒流源电路、有源负载、电平偏移、输出单端化输出级及其保护电路等几个部分组成，采用半导体工艺在单独的基片内生成的微型电子电路。

国产FZ1集成放大器的内部电路

典型外接电路

两个晶体管直接耦合组成、具有两级电流并联负反馈

从晶体管T2的发射极电阻Re2上取得的反馈信号经电阻Rf反馈到输入端，而电容Ce与（Re1+Re2）并联使得高频工作时的反馈最小而改善电路的高频特性。

在脚⑧与⑥之间接入电阻与并联，可以增强反馈；在脚⑧与⑨之间接入电阻可以减小反馈；在脚②与③之间或脚③与④之间接入电阻可以改变放大器的电压增益。3.1高频功率放大器概述功能：用小功率的高频大幅度输入信号去控制高频功率放大器，将直流电源供给的能量转换为大功率的高频能量输出，且输出信号与输入信号的频谱相同。别称：缓冲级、中间放大级、推动级、输出级等。

目前，功率为几百瓦以上的高频功率放大器多用电子管或功率合成技术，几百瓦以下的多采用双极晶体管和大功率场效应管。第3章高频功率放大器高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题:①高效率输出②大功率输出高频功率放大器的分类

分为窄带功率放大器（又称谐振功率放大器）和宽带功率放大器。窄带功率放大器宽带功率放大器负载选频回路传输线变压器工作点丙类、丁类或戊类甲类和乙类推挽使用领域载频固定频率相对变化范围大3.2高频谐振功率放大电路的分析方法功率放大器工作在大信号状态下，晶体管是非线性工作的。通常采用折线工程近似分析法，即用折线段代替晶体管的实际特性曲线，用简单的数学解析式来代表晶体管的特性曲线，然后对放大器的工作状态、电路性能等进行分析与计算。此方法物理概念清楚、分析工作状态方便、虽计算准确度较低但可满足工程近似估算的要求。用折线工程近似分析法对功率放大电路进行定性分析和估算，再依靠实验将电路调整到预期的状态。

3.3晶体管高频大信号模型1)输入特性曲线其解析表达式为：2)正向传输特性

理想化晶体管的电流放大系数β被认为是常数，即iC=βiB。从而得正向转移特性曲线。其中gc=βgb，称为理想化晶体管的跨导。其中gb为理想化输入特性曲线的斜率。uBZ转移特性曲线iC~uBE3)输出特性曲线的理想化

总之，在放大区，集电极电流和基极电流不受集电极电压影响，而仅与基极电压成线性关系；在饱和区，集电极电流与集电极电压成线性关系，而不受基极电压的影响。饱和区截止区放大区临界线甲类乙类丙类

增大输入信号振幅和降低静态工作点是实现大功率、高效率的两条重要途径。甲类（QA）：激励信号动态范围小，将晶体管输入特性近似为直线。晶体管的工作方式3.4丙类高频谐振功率放大电路3.4.1基本电路基极直流电源VBB：控制晶体管发射结在静态时处于反偏（即静态时为截止状态），输入信号较大时才导通，也就是放大器是非线性放大，集电极电流失真。负载为具有带通频率特性的谐振回路，调谐在输入信号的频率上，从失真的集电极电流iC中取出基波分量，同时实现放大器的阻抗匹配。输入信号幅度较大（大于0.5伏），工作频率高。输入回路功放器件谐振回路基极偏置电源集电极电源从基本电路的结构上看，高频谐振功率放大电路与高频小信号谐振放大器相似，区别在于：①放大管是高频大功率晶体管，常采用平面工艺制造，集电极直接与散热片连接，能承受高电压和大电流；②输入回路通常为一选频匹配网络，既能实现调谐选频，又能使信号源与放大管输入端匹配；③输出端的负载回路也为LC选频回路，既能完成选频功能，又能使放大管输出端与负载匹配；④基极偏置电路为晶体管放射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态。3.4.2工作原理设输入为单音信号，即三极管的基射电压：发射结反偏→导通角

c＜90°集电极电流iC为与ube同周期的余弦脉冲LC回路调谐于基波

i输出uc仍为正弦波iC只在uCE最小时不为零

集电极损耗功率PC=∫iCuCEdt故，PC小令：直流电源提供的能量PDC

功放电路输出的功率PO则能量守恒→PC=PDC－PO集电极效率

ηC=Po/PDC故，ηC高3.4.3集电极余弦电流脉冲的分解余弦电流脉冲的表示式：

输入信号其中称

n(

c)为余弦电流脉冲的分解系数傅立叶级数展开其中，

即

直流分量分解系数基波分量分解系数。在120°时达最大。2次谐波分量分解系数【例3.1】如图（a）功放电路，偏置VBB=0.2V，输入信号ui=1.2cos

0tV，回路调谐在输入信号频率上。晶体管的理想转移特性如图（b）所示。1）试在转移特性上画出输入电压ui和输出集电极电流iC的波形。2）求出电流iC导通角θC及iC的直流分量IC0，基波分量的幅值Ic1m和2次谐波分量的幅值Ic2m。3）若并联回路的谐振阻抗Rp=50

，等效品质因数QL=10，试求放大器输出基波电压和二次谐波电压的大小。【例3.1】VBB=0.2V，ui=1.2cos

0tV，回路调谐在输入信号频率上。1）试在转移特性上画出输入电压ui和输出集电极电流iC的波形。解：1）由转移特性可知由题知【例3.1】VBB=0.2V，ui=1.2cos

0tV，回路调谐在输入信号频率上。2）求导通角θC及iC的直流分量IC0，基波分量的幅值Ic1m和2次谐波分量的幅值Ic2m。3）若并联回路的谐振阻抗Rp=50

，等效品质因数QL=10，试求放大器输出基波电压和二次谐波电压的大小。解：2）解得因而直流分量基波分量的幅值2次谐波分量的幅值3）输出基波电压的大小二次谐波电压的大小1.输出功率直流电源VCC提供功率：高频一周的平均输出功率：集电极效率：其中：为集电极电压利用系数。欲提高放大器的效率，应选择尽可能大的

和g1(θC)。3.4.4主要技术指标估算2.效率为集电极电流利用系数（波形系数）。理想条件下甲类180°150%乙类90°1.5778.5%丙类<90°>1.57>78.5%PO最大约66%很小最高

在实际运用中，为了兼顾高的输出功率和高的集电极效率，通常取电阻Rp一定的条件下，g1g13.集电极损耗功率集电极电流与管压降的乘积icuCE越小，PC越小，传输效率

C就越高。4.功率增益输入高频信号源的功率功放的功率增益5.谐波抑制度和非线性失真谐波抑制度是对非线性功放而言的，取决于谐振回路选频特性的好坏，希望谐波分量相对于基波分量越小越好。非线性失真是放大器件的非线性特性引起的，希望谐波分量相对基波分量越小越好。【例3.2】丙类谐振功率放大器工作于临界状态，已知晶体管的gc=10mS，UBZ=0.5V，饱和临界线的斜率gcr=6.94mS，集电极电源电压Vcc=24V，VBB=-0.5V，基极激励电压振幅Uim=2V，试求：1）集电极电流导通角θC；2）输出电压振幅Ucm；3）直流电源Vcc输入功率PDC；4）高频输出功率Po；5）集电极效率

C；6）输出回路谐振电阻Rp。解：1）解得查得又得和2）由于放大器工作于临界状态，集电极电流的最大值满足故，输出电压振幅【例3.2】功放工作于临界状态，gc=10mS，UBZ=0.5V，gcr=6.94mS，Vcc=24V，VBB=-0.5V，Uim=2V，试求：3）直流电源Vcc输入功率PDC；4）高频输出功率Po；5）集电极效率

C；6）输出回路谐振电阻Rp。解：6）输出回路谐振电阻5）集电极效率4）高频输出功率3）直流电源Vcc输入功率3.4.5动态分析

在功放电路参数（VCC、VBB、gC、UBz、Uim和Rp确定的条件下，集电极电流iC与uBE和uCE的关系称为放大器的动态特性。1.动态特性曲线当放大器谐振于信号的中心频率时，消去时变部分，得代入晶体管的正向传输特性，得其中说明，动态特性由两段直线组成第一段（BC段）：第二段（AB段）：且：时，①绘制晶体管输出特性曲线②在uCE轴上取截距得动态特性曲线的B点。B③通过B点作斜率为gd的直线，它与直线uBEmax=VBB+Ubm的交点为A点。A④在uCE轴上找出值为VCC的点D。A点在uCE轴上的投影点E与D的间距就是Ucm。DE⑤在uCE轴上截取uCE=VCC+Ucm，记为C点，则折线A-B-C为动态特性曲线。C截距法做动态特性曲线2.工作状态

在输入信号激励的一周期内，动态特性是否进入晶体管特性曲线的饱和区来划分。

分为欠压工作状态、临界工作状态和过压工作状态三种。

过压状态下，不能采用前述的尖顶脉冲分解系数法。1）A2点饱和临界线上，称放大器的工作状态为临界状态，这时电流脉冲为尖顶的，输出电压幅值为Ucm2。2）A1点落在放大区内，称放大器的工作状态为欠压状态，ic仍为尖顶的。3）A’3落在饱和区内，这时动态特性曲线应为MA3B3C3(蓝线)，称放大器的工作状态为过压状态，这时集电极电流仍为脉冲状但为凹顶的。3.外部特性分析外部特性是指放大器性能随电路的外部参数（如负载电阻Rp、输入电压幅值Ubm、基极电源电压VBB和集电极电源电压Vcc等）变化的规律。1）负载特性在参量gc、UBZ、Vcc、VBB

、Ubm一定的条件下，改变负载电阻（即改变谐振回路的谐振电阻Rp），高频功率放大电路的工作状态、电流、电压、功率和效率随Rp变化的关系，称为高频功率放大电路的负载特性。Rp逐渐增大，动态特性曲线的斜率gd减小，工作状态逐渐由欠压状态变到临界状态，然后进入过压状态，相应各输出参数变化曲线如图所示。若工作在临界状态，能以较高的

c输出较大的Po，是功放电路的最佳工作状态，常用作末级功放（即功率输出级）。通常临界状态的集电极负载称为最佳负载或临界负载。若工作在过压状态，Ucm随Rp的变化较小而具有恒压特性，多用于需要维持输出电压平稳的场合。常用作缓冲级、中间放大级。若工作在欠压状态，Ic0、Ic1m基本不变，Ucm随Rp而变，Po、

c都较小，而Pc较大。因此，作为功率放大使用时，很少采用欠压状态，并且在谐振功率放大电路的调整中应避免负载短路（Rp=0时Pc最大，有可能使晶体管烧毁）。但在某些场合，可以用作恒流源。2）放大特性

gc、UBZ、Vcc、VBB

、Rp一定，改变Ubm，高频功率放大电路的工作状态、电流、电压、功率和效率随Ubm变化的关系，称为高频功率放大电路的放大特性。

随着Ubm逐渐增大，cosθc逐渐减小，θc逐渐增大，动态特性曲线的斜率gd减小，工作状态逐渐由图中曲线①的欠压状态变到曲线②的临界状态；当Ubm继续增大，这时iC将变为凹顶脉冲，Ucm的变化很小，gd将随Ubm的增大而略增，工作状态将进入曲线③的过压状态。结论：工作在欠压状态时，Ucm跟随Ubm的变化近似线性变化，因而可以用作线性功率放大器。若工作在过压状态时，Ucm几乎不随Ubm变化，因此可以用作限幅器。3）调制特性gc、UBZ、Ubm、Rp、Vcc一定，功放性能随VBB变化的关系称为基极调制特性。当VBB逐渐增大（即从负电压向UBZ接近）时，动态特性的变化如左图所示，工作状态由曲线①的欠压至曲线②的临界，然后进入曲线③的过压。相应各输出参数随VBB变化的关系右图所示。在欠压至临界状态，Ic1m随着VBB增加而近似线性增加，因而Ucm也增加，即VBB的变化可以转移到Ucm上，这是后续利用VBB的改变来实现振幅调制的基础。在过压状态，随着VBB向UBZ靠近，ICM略增、但凹顶脉冲的分解系数小，IC0和Ic1m随着VBB增加而缓增。gc、UBZ、Ubm、Rp、VBB一定，功放性能随Vcc变化的关系称为集电极调制特性。只改变Vcc的值，动态特性曲线相对于原来只是产生平移。当Vcc增大时，放大器的工作状态由欠压经临界至过压，如图所示。相应各输出参数随Vcc变化的关系下图所示。

在过压状态，Ic1m和Ucm具有随着Vcc的增大而线性增大的特性，这是后续利用Vcc的变化实现振幅调制的基础。利用上述理论指导谐振功率放大器的调试。例如：一个丙类谐振功率放大器，在调试时发现Po和

C均达不到设计要求。这时，若增大Rp能使Po增大，则跟据负载特性可以断定放大器实际工作在欠压状态，在这种情况下，若分别增大Rp、VBB、Ubm或同时两两增大，可使放大器由欠压进入临界，Po和

C同时增长。若增大Rp反而使Po减小，则跟据负载特性可以断定放大器实际工作在过压状态，在这种情况下，增大Vcc的同时适当增大Rp或Ubm或VBB，可以增大Po和

C。但在Vcc增大时，必须使放大器安全工作。4）调谐特性在前面的分析中，都是假定LC并联回路调谐于输入信号频率。在实际的谐振功率放大器的使用过程中，需要通过调节电容C来对LC回路进行调谐。

功放的电流、电压随C变化的特性称为调谐特性。当回路失谐时，回路呈感性或容性、且等效阻抗|Z|随频率失谐量

f=|f-f0|的减小而增大，因而放大器的工作状态会发生变化。若放大器原工作于临界状态且LC回路谐振。当回路失谐时，等效阻抗模值|Z|减小（相当于负载值减小），放大器将进入欠压工作状态，则Ic1m和IC0基本不变，但Ucm将随等效阻抗模值的减小而减小。因此，可以利用此特性来指示放大器的调谐。若功放失谐，Ucm下降但Ic1m和IC0基本不变，导致直流功耗不变、集电极功耗增加，因此谐振功率放大器必须保持在谐振状态且调谐过程要迅速。实际调谐时，降低Vcc或减小Uim等措施以避免晶体管的损坏。【例3.3】有一谐振功放，已知gc=2000mS，UBZ=0.5V，Vcc=12V，谐振回路谐振电阻Rp=130

，

C=74.6%，Po=500mW，且工作于欠压状态。试求：1）Ucm、θC、Ic1m、IC0、ICM；2）为了提高效率

C，在保持Vcc、Rp、Po不变的条件下，将导通角θC减小到60°，计算对应于的Ic1m、IC0、ICM、

C；3）采用什么样的措施才能达到将θC变为60°的目的？解：1）由得由得查曲线，得【例3.3】gc=2000mS，UBZ=0.5V，Vcc=12V，Rp=130

，

C=74.6%，Po=500mW，且工作于欠压状态。试求：2）为了提高效率

C，在保持Vcc、Rp、Po不变的条件下，将导通角θC减小到60°，计算对应于的Ic1m、IC0、ICM、

C；3）采用什么样的措施才能达到将θC变为60°的目的？解：2）由于保持Rp、Po不变，则Ucm不变、Ic1m不变。这时3）在欠压状态下时，uBE达由于则【例3.3】gc=2000mS，UBZ=0.5V，Vcc=12V，Rp=130

，

C=74.6%，Po=500mW，且工作于欠压状态。试求：3）采用什么样的措施才能达到将θC变为60°的目的？解：3）在欠压状态下时，uBE达由于则说明，采用增大输入信号幅度Uim、同时调整基极直流电源VBB的值可使θC变为60°。这时即，使Uim增大到0.22427V、VBB=0.112135V可使θC由原来的90°变为60°。解：该功放工作在欠压状态。【例3.4】实测一谐振功放，发现Po仅为设计值的20%，IC0却略大于设计值。试问该功放工作于什么状态？如何调整才能使Po和IC0接近于设计值。由于造成功放工作在欠压状态的原因可能有几种情况，因此必须根据具体情况进行调整。若负载偏小，可增大Rp；若静态工作点偏低，可提高VBB；若激励信号不足，可增大Uim。解：1）由于【例3.5】已知，谐振功放工作于临界状态，gc=0.85S，UBZ=0.5V、θC=70

，且VBB=-1V、Vcc=24V，电源电压利用系数

=0.9，LC谐振回路的Q0=100、QL=10。试求：1）集电极输出功率Po、和负载所获得的功率PL；得由题知由于负载所获得的功率解：【例3.5】已知，谐振功放工作于临界状态，gc=0.85S，UBZ=0.5V、θC=70

，且VBB=-1V、Vcc=24V，

=0.9，Q0=100、QL=10。试求：2）若负载增加一倍，功率放大器的工作状态如何变化？3）若调节回路时不慎失谐，将会有何危险？应如何避免？3）若调节回路时不慎失谐，将会使的集电极电流的最大值增大且与不在同一时间点对应出现，因此功率管的管耗增大，可能出现功率管烧毁。为了避免出现这种情况，在调节输出回路时，可先降低输入信号的幅度，再调节回路到谐振，最后将输入信号的幅度增加到满载值。2）若负载增加一倍，即LC谐振回路的谐振电阻增大，由负载特性可知，功率放大器的工作状态将由原来的临界状态进入到过压状态。3.4.6直流馈电电路直流馈电电路需保证放大器能正常工作于丙类放大。包括集电极馈电电路和基极馈电电路。直流馈电电路组成原则：①直流电流是产生能量的源泉，它由电源经管外电路输至晶体管，应该是除了晶体管外，没有其它电阻消耗能量；②高频基波分量ic1只应通过负载回路，以产生所需要的高频输出功率，即ic1的路径是晶体管集电极和负载，其余部分应呈现短路效应；③高频谐波分量icn是“副产品”，不应消耗功率，管外电路都应呈现短路效应。④直流、交流有各自的通路，互不干扰。1.集电极馈电电路

集电极馈电回路由直流电源、选频回路和晶体管输出端三部分组成。它们的连接方式有串联和并联两种。1）串联馈电电路注意：集电极直流分量IC0只流过电源和晶体管，基波分量ic1只流过谐振回路的谐振电阻和晶体管，谐波分量icn只流过晶体管。负载回路

高频旁路电容，对直流相当于开路，对高频相当于短路。直流电源

高频扼流圈，对直流相当于短路，对高频相当于开路。特点：谐振回路处于直流高电位，L和C不能接地，调谐不方便。2）并联馈电电路：将晶体管、负载回路和直流电源组成并联形式，如图示。负载回路

高频扼流圈，对直流相当于短路，对高频相当于开路。直流电源

高频旁路（耦合）电容，对直流相当于开路，对高频相当于短路。特点：谐振回路处于直流低电位，调谐方便，但Lb和Cb均处于高频高电位，它们的安装电容对调谐回路的谐振频率有影响。2.基极馈电电路

基极的负偏压是外加的，称为外加偏置

外加偏置的串联馈电形式外加偏置的并联馈电形式外加偏置电源VBB

高频输入

利用输入信号电压产生的基极电流的直流分量IB0在基极电阻Rb上的压降作为自给负偏压。

利用发射极电流的直流分量IE0在电阻Re上的压降作为自给负偏压。

通常在功率放大器输出功率大于1W时，常采用自给偏置电路。

利用