第2章 高频调谐功率放大器 44页 2.2M PPT版.ppt

1、第二章高频调谐功率放大器，2.1概述：2.2高频功率放大器的工作原理，2.3高频功率放大器的动态分析，2.4高频功率放大器的高频特性，2.5高频功率放大器的电路组成，返回，休息1，休息2，2。1概述：Rest 1、Rest 2、Rest 1、rest 2、rest 2.2高频功率放大器工作原理、rest 1、rest 2、rest 2工作原理分析、ub、UB、UB _、rest 1、REST 2、REST 2、rest 1、REST 2、REST 2工作原理分析、vb、REST 1、REST 2、REST 2、模拟、模拟。休息2，模拟，集成电路，3。高频功率放大器的功率关系，返回，继续，剩余1

2、，剩余2，2 . 2 . 3D类和E类功率放大器介绍，1。D类功率放大器原理分析，D类功率放大器有两种基本电路：电压开关型和电流开关型，电压开关型D类功率放大器是一种已经推广应用的电路，ui、Ub1、ub2、UB1和UB2是UI通过变压器T1产生的两种极性相反的输入激励电压。在ui的正半周，VT1管饱和并接通，VT2管断开，电源EC给电容器c充电，电容器上的电压快速充电到(EC-UCES1)，从a点到地的电压ua等于(EC-uces1)。在ui的负半周，VT2管饱和并打开，VT1管关闭。VT2管的直流电源由电容器C上充电的电荷提供，uA=UCES20，uA近似为矩形波电压，其幅值为(EC-2U

3、CES)。如果L、C和RL串联谐振回路被调谐到输入信号的角频率，并且回路的Q值足够高，则流过回路的电流ic1或ic2是具有角频率的余弦波，并且可以在RL上获得相对于输入信号没有失真的输出功率。继续，返回，休息1，休息2，虽然每个管的电流很大，当它饱和时，相应的管电压降很小，所以每个管的管消耗很小，放大器的效率很高。2.输出功率和效率计算，uA为矩形方波，其基波分量的幅值可以通过傅里叶级数展开得到：VT1管电流ic1(或VT2管电流ic2)，效率=PoPD=100，实际晶体管的饱和压降不能为零，并且考虑到管的结电容和电路的分布电容的影响(使管压降波形uA有一定的上升沿和下降沿)，D类功率放大器的

4、效率小于100，典型值大于90。2.2.4 c类倍频器，rest 2，rest 1，2 . 2 . 4 c类倍频器，模拟，rest 2，rest 1，2 . 2 . 4 c类倍频器，uce -，- Ec，- uc2，rest 2，rest 1，2 . 2 . 4晶体管倍频器，2。动态特性曲线的绘制。高频功率放大器的工作状态，2.3.2高频功率放大器的负载特性，2.3.3高频功率放大器的调制特性，2.3.4高频功率放大器的放大特性，2.3.5高频功率放大器的调谐特性，回程，休息1，休息2，2.3.6高频功率放大器的高频效应，back、back、uCE -，uBE _，2.3.1高频功率放大器的动

5、态特性，Back，ubemax，2.3.2负载特性，ub，返回到，Rest 2、rest 1、2.3.3高频功率放大器的调制特性，进入过压状态后，随着UBB值向正值增加，集电极脉冲电流的宽度增加，幅度几乎不变，但下降加深，导致Ico、Icml和相应的Ucm增加非常缓慢，返回，rest 2、rest 1、饱和区、放大区、截止区等、2.3.4高频功率放大器的放大特性，饱和区、放大区、截止区、返回区、剩余区2、剩余区1、固定UBB和增加乌姆类似于固定乌姆和增加UBB。它们都使基极输入电压uBEmax增加，相应集电极脉冲电流ic的幅度和宽度增加，放大器的工作状态从欠压变为过压。当谐振功率放大器为线性功

6、率放大器时，为了使输出信号幅度Ucm反映输入信号幅度Ubm的变化，放大器必须在Ubm的变化范围内工作在欠压状态。当谐振功率放大器用作限幅放大器时，放大器必须在Ubm变化范围内工作在过压状态。2.3.5高频功率放大器的调谐特性，回路，静止2，静止1，实际电路的负载是一个阻抗Zp，在调谐过程中，当改变电路元件的值时，如改变电路的电容C，外部电流Ico，Icml和功率放大器的相应Ucm称为调谐特性。假设功率放大器在谐振期间工作在弱过压状态。电路失谐后，由于阻抗Zp的模量减小，根据负载特性，功率放大器的工作状态将变为临界和欠压状态，此时Ico和Icml将增加，而Ucm将减小。需要指出的是，当环路失谐时

7、，DC输入功率PD=IcoEC随着Ico的增加而增加，而输出功率Po=UcmIcmlcos将主要由于cos因子而降低，因此失谐后集电极功耗PC将迅速增加。这表明高频功率放大器必须始终保持谐振。2.3.6高频功率放大器的高频效应、rest 2、rest 1、2.4高频功率放大器的高频特性、f2f1、回去、继续、rest 2、rest 1、2.4高频功率放大器的实用电路，为使高频谐振功率放大器正常工作，它还配有交流匹配网络：有效传输交流功率信号。2.3.5高频功率放大器的电路组成，2.3.5高频功率放大器的电路组成，rest 2，rest 1，ICO DC路径，IC1交流路径，ICn交流路径，2基

8、极馈线，UBB，UBB-，rest 2，rest 1，第二高频功率放大器的耦合电路，rest 2，rest 1，(1) (2)抑制工作频率范围外的多余频率，即具有良好的滤波效果。(3)在多个电子设备同时输出功率的情况下，确保它们能够有效地向公共负载传输功率，同时，这些电子设备彼此隔离，并且尽可能不相互影响。输入匹配网络或级间耦合网络：用于连接下放大器的输入端，输出匹配网络：用于向天线或其他负载输出功率。第二高频功率放大器rest 2、rest 1的耦合环路以及放大器和天线环路之间的L1C1环路称为中间并联谐振环路。RA和CA分别代表天线的辐射电阻和等效电容；L2和C2正在调谐天线回路的元件。它

9、们的作用是使天线回路处于串联谐振状态，使天线回路的电流达到最大，即天线的辐射功率达到最大。从右侧集电极看，可以等效为并联谐振回路，其中Rp是等效于晶体管输出电路的等效负载。1。输出匹配电路，(1)并联谐振电路匹配电路，继续，休息2，休息1。当天线电路被调谐到串联谐振状态时，它反映了L1C1中间电路的等效电阻。如果初级电路的接入系数为p，晶体管输出电路的等效负载为：继续，(1)并联谐振电路匹配电路，L1C1中间电路的等效谐振阻抗为0。调整晶体管输出电路的等效负载电阻Rp，达到阻抗匹配的目的。休息2，休息1，因为高频功率放大器工作在非线性(丙类)工作，放大器的内阻变化很大：当它打开时，内阻很小；截

10、止点的内阻接近无穷大。因此，输出电阻不是恒定的。线性电路阻抗匹配的概念(负载阻抗等于电源的内阻)是没有意义的。k:中间环路的传输效率。继续，(1)并联谐振电路匹配电路，如果：如果电路的传输效率高，空载Qo越大，负载QL越小越好，也就是说，中间电路本身的损耗越小越好，但是考虑到电路的滤波效果好，QL值应该足够大。考虑到这两个方面，QL值一般不应小于10。在高功率放大器中，QL低至10以下。在大功率输出阶段，T型和T型滤波器匹配网络得到了广泛的应用。图中的R2通常代表终端(负载)电阻，而R1代表从R2转换到左端的等效电阻。现在，以(a)为例推导出计算公式，并继续。(2)滤波型匹配网络将并联电路R1

11、C1和R2C2转换成串联形式，这可以从串联和并联阻抗转换公式中得到。当网络匹配时，R1=R2，这可以从3360的谐振条件获得。例子包括输出功率为2W的高频功率放大器，负载电阻RL=50，EC=24V，f=50MHz，Q1=10，并尝试找出类型匹配网络的元件值。求解：继续，(2)滤波器型匹配网络，R1应是功率放大器所需的匹配电阻Rp，即当网络匹配时，R1=R2，改写为：解为：rest 2，rest 1，谐振条件为3360。注意，在考虑了晶体管的输出电容之后，C1应该减去电容值。通常，在确定L1之后，C2用于主调谐，C1用于主调谐。实际上还有其他种类的匹配网络。分析方法非常相似，即从匹配和谐振两个

12、条件出发，加上一个假设条件(通常假设Q1值)，就可以得到电路元件的值。2.6.1宽带高频功率放大器，即以LC谐振电路为输出电路的功率放大器，也称为窄带高频功率放大器，因为它的相对通带B/fo只有几个百分点甚至几千分之一。由于调谐系统的复杂性，窄带功率放大器的应用受到限制。2.6宽带高频功率放大器和功率合成电路是近年来迅速推广的一种新型宽带功率放大器，可实现宽带无调谐工作。宽带功率放大器实际上是一种以非调谐单元作为输出匹配电路的功率放大器。它采用具有宽频率特性的传输线变压器作为其输出电路，而不是电阻、电容或电感。宽带功率放大器没有频率选择功能。因此，谐波抑制已成为一个重要问题。因此，放大管的工作

13、状态只能在非线性失真相对较小的A类或A类中选择，效率较低，也就是说，宽带放大器以效率为代价换取宽带输出。1。普通变压器不能在宽频带工作的原因，继续，2.6.1宽带高频功率放大器，rest 2，rest 1，在图(b)中，l、Ls1和r1是变压器初级绕组的电感、漏电感和损耗电阻；Ls2和r2是次级绕组转换为初级绕组后的漏感和损耗电阻；c是转换为初级的变压器的分布电容之和；RL相当于降低到初级的负载电阻。在高频端，由于初级绕组的电感非常大，电感L可视为高频端等效电路中的开路，如图(c)所示。在低频端，由于频率较低，漏感和损耗电阻非常小，也可以忽略不计。可以认为电容器C是开路的，如图(d)所示；可以

14、看出，工作频率越低，电感L的旁路效应越大，因此输出电压会随着工作频率的降低而降低。在高频端，负载RL连接到由Ls和C组成的串联谐振回路的容抗元件的两端。在串联谐振频率fs附近，负载两端的电压急剧增加，并在fs处达到最大值。然而，如果它偏离谐振频率fs，电压将急剧下降。精读输电线路变压器在传输能量的方式上不同于普通变压器。输电线路变压器负载上的电压不是二次感应电压，而是输电线路的端电压。两根导线靠得很近，因此任意长度导线之间的电容非常大，并且均匀分布在整条导线上。其次，两根等长的导线同时缠绕在高磁芯上，所以均匀分布在导线上的电感也很大。这种电路通常被称为分布参数电路。在传输线变压器中，线之间的分

15、布电容不影响高频能量的传输，电磁波以电磁能量交换的形式在线之间的介质中传播。(1) 1: 1传输线变压器，继续，3。分析常用的输电线路变压器，静止2，静止1，1: 1输电线路变压器，也称为逆变变压器。当传输线未受损时，u1=u2和i1=i2可以考虑。u1，u2，如果传输线的特性阻抗为：则传输线输出端的等效阻抗为：输入端(端1和3)的等效阻抗为：为了实现传输线变压器与负载之间的匹配，要求：1: 1传输线变压器，最佳匹配状态应满足：满足最佳功率传输条件的传输线的特征阻抗为：1，但实际上，在各种放大电路中，RL恰好等于信号源的内阻是很少见的。因此，1: 1传输线变压器很少用作阻抗匹配元件，而是更多地用作逆变器，或者用于不平衡-平衡和平衡-不平衡转换。(2) 1: 4和4: 1传输线变压器，继续，3。分析常见的传输线变压器，rest 2、rest