高頻電子線路 陽(yáng)昌漢 第三章 答案

1、高頻電子線路陽(yáng)昌漢版第3章1、第3章高頻功率放大器概述丙類(lèi)高頻功率放大器的工作原理丙類(lèi)高頻功率放大器的折線分析法丙類(lèi)高頻功率放大器電路丙類(lèi)倍頻器13.1概述一、高頻功率放大器的功能用小功率的高頻信號(hào)去把握高頻功率放大器，將直流電源供應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換為大功率的高頻能量輸出，并保證輸出與輸入的頻譜相同。高頻功率放大器2二、高頻功率放大器的分類(lèi)(諧振功率放大器)寬帶高頻功率放大器分類(lèi)：窄帶高頻功率放大器其放大信號(hào)的相對(duì)帶寬一般不超過(guò)10，通常接受LC諧振回路作負(fù)載.其放大信號(hào)的相對(duì)帶寬一般可達(dá)30，通常接受寬頻帶的傳輸線變壓器作負(fù)載。3三、高頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)1、輸出功率2、效率放大器的負(fù)載RL

2、上得到的最大不失真功率高頻輸出功率與直流電源供應(yīng)輸入功率的比值3、功率增益高頻輸出功率與 2、信號(hào)輸入功率的比值4、諧波抑制度是對(duì)非線性高頻功率放大器而提出的，諧振重量相對(duì)于基波重量越小越好4一、高頻功率放大器工作狀態(tài)的選擇3.2丙類(lèi)高頻功率放大器的工作原理5222甲類(lèi)180乙類(lèi)90丙類(lèi)(90諧振功率放大器通常工作于丙類(lèi)。6二、丙類(lèi)高頻功率放大器的電路組成特點(diǎn)：1輸入信號(hào)大，一般在幾百毫伏幾伏數(shù)量級(jí)2一般VBBUBZ，放射結(jié)反偏，保證放大器工作于丙類(lèi)狀態(tài)。3負(fù)載為L(zhǎng)C回路，調(diào)諧于輸入信號(hào)的中心頻率，選頻濾波和阻抗變換作用。4接受近似的分析方法折線法來(lái)分析其工作原理和工作狀態(tài)。中間級(jí)輸出級(jí)7iC

3、+uCE+uBE iB-uc+三、丙類(lèi)高頻功率放大器的工作原理為尖頂余弦脈沖,可用傅立葉 3、級(jí)數(shù)開(kāi)放uBEiCVBBUBZubiCUbmICMgc8各級(jí)電流、電壓波形 c ciBmaxVBB tuBE0UBZiB t0 tiC0IC0 cICMVCCuc tuCE0由LC回路的選頻(選基波)作用：基波9iC+uCE+uBE iB-uc+丙類(lèi)高頻功放工作原理小結(jié)：設(shè)置VBBUBZ，使晶體管工作于丙類(lèi)。(2)當(dāng)輸入信號(hào)較大時(shí)，可得集電極余弦電流脈沖。(3)將LC回路調(diào)諧在信號(hào)頻率上，就可將余弦電流脈沖變換為不失真的余弦電壓輸出。諧振功放電路與小信號(hào)諧振放大器電路有何區(qū)分？10調(diào)諧功放與小信號(hào)調(diào)諧

4、放大器的比較類(lèi)型實(shí)質(zhì)任務(wù)輸入信號(hào)幅度工作狀態(tài)性能指標(biāo)小信號(hào)調(diào)諧放大器能量轉(zhuǎn)換器將直流能量轉(zhuǎn)換為溝通能量輸出不失真地提高信號(hào)幅度小數(shù)量級(jí)甲 4、類(lèi)線性工作狀態(tài)電壓放大倍數(shù)，選頻特性等高頻調(diào)諧功率放大器在信號(hào)不失真或輕度失真的條件下提高輸出功率大幾百V數(shù)量級(jí)丙類(lèi)非線性工作狀態(tài)輸出功率效率信號(hào)失真度等11折線分析法：將晶體管的特性曲線抱負(fù)化為折線再分析。一、晶體管特性曲線的抱負(fù)化及其解析式1.轉(zhuǎn)移特性曲線正向傳輸特性曲線)實(shí)際抱負(fù)稱(chēng)為跨導(dǎo)集電極電壓恒定時(shí)，集電極電流與基極電壓的關(guān)系曲線3.3丙類(lèi)高頻功率放大器的折線分析法122.輸出特性曲線是以基極電壓或基極電流為參量的集電極電流與集電極電壓的關(guān)系曲

5、線。臨界飽和線放大區(qū)飽和區(qū)臨界線方程：為臨界線的斜率13二、集電極余弦電流脈沖的分解當(dāng) t= c時(shí)，iC=0，則當(dāng) t=0時(shí)，iC=ICM，則14利用傅里葉級(jí)數(shù)，可將iC的脈沖序列開(kāi)放為直 5、流重量分解系數(shù)基波重量分解系數(shù)n次諧波重量分解系數(shù)15波形系數(shù)16三、功率與效率1直流功率：2輸出功率：3集電極損耗功率：4集電極效率：集電極電壓利用系數(shù)17甲類(lèi)：乙類(lèi)：丙類(lèi)：在條件下，導(dǎo)通角越小，效率越高，但導(dǎo)通角不能取得太小，由于為了兼顧輸出功率和效率，通常導(dǎo)通角取600800，5導(dǎo)通角的選擇：18例1某諧振功率放大器，VCC=24V，Po=5W， c=70， =0.9,求該功放的 c、P=、Pc、

6、ICM和回路諧振阻抗Rp。解：191.什么是靜態(tài)特性？沒(méi)有帶負(fù)載阻抗的條件下得到的的關(guān)系，是晶體管本身固有的。四、丙類(lèi)高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性2.什么是動(dòng)態(tài)特性？是指在電源電壓(VCC和VBB)、晶體管(gc、UBZ)、輸入信號(hào)Ub 6、m和輸出電壓Ucm或諧振電阻Rp確定的條件下，集電極電流iC=f(uBE,uCE)的關(guān)系稱(chēng)為放大器的動(dòng)態(tài)特性。20uBEiCgcUBZ3.動(dòng)態(tài)特性的表示形式21表示動(dòng)態(tài)特性曲線的斜率故動(dòng)態(tài)特性的表示形式：可見(jiàn)動(dòng)態(tài)特性為折線，而不是一條直線。22U0ABVCCUcmuCEmingd4.動(dòng)態(tài)特性的畫(huà)法(一截距法1在輸出特性的軸上取截距為2通過(guò)B點(diǎn)作斜率為gd的直線

7、交線于A點(diǎn)，則BA直線即為段的動(dòng)態(tài)特性在uCE軸上找出相應(yīng)的VCC點(diǎn)，A點(diǎn)在uCE軸上投影為:C(4)在uCE軸上選取得C點(diǎn)，BC直線即為段的動(dòng)態(tài)特性，則AB-BC為總動(dòng)態(tài)特性0uCEiCubemaxube4ube3ube2ube123(二虛擬電流法(3)連接AQ交橫軸于B點(diǎn)管 7、子導(dǎo)通點(diǎn)(4)在UCE軸上選取得C點(diǎn)，則AB-BC為總動(dòng)態(tài)特性Q0uCEU0ABVCCUcmuCEmingdCiCubemaxube4ube3ube2ube1ABCQ(VCC,IQ)245高功放的三種工作狀態(tài)uCEtQUcm1Ucm2Ucm3A1A2A3A3MiC欠壓狀態(tài)：A點(diǎn)在線上，但是在放大區(qū)，輸出電壓幅度較小

8、，iC為尖頂脈沖。臨界狀態(tài)：A點(diǎn)在線和臨界飽和線的交點(diǎn)上，輸出電壓幅度較大，iC為尖頂脈沖。過(guò)壓狀態(tài)：A點(diǎn)在的延長(zhǎng)線上事實(shí)上是不存在，進(jìn)入晶體管飽和區(qū)，輸出電壓幅度大，iC為凹頂脈沖B2B1B3VCCuCE臨界線0iCubemaxube4ube3ube2ube125隨Rp增大，減小五、丙類(lèi)高頻功率放大器的負(fù)載特性負(fù)載特性是指g 8、c、UBZ、VCC、VBB、Ubm不變時(shí)，轉(zhuǎn)變諧振回路的諧振電阻Rp，放大器的輸出電流、電壓、功率和效率等RP隨轉(zhuǎn)變的關(guān)系。1什么是負(fù)載特性？2負(fù)載特性的分析Q點(diǎn)，不隨Rp轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變的，以Q點(diǎn)為參考點(diǎn)Q不變不變AVCCuCE臨界線0iCubemaxube4ube3u

9、be2ube126QAgdVCCiCuCEubemaxube3ube2ube1ube4臨界線OiCRp欠壓過(guò)壓Ic1mIc0UcmPcPoP= c臨界狀態(tài):輸出功率最大,效率也較高，是功率放大器的最正確工作狀態(tài)，一般用于放射機(jī)的輸出級(jí)。欠壓狀態(tài)：輸出功率和效率都較低，Pc較大，Rp0，Pc最大，可能燒壞管子，應(yīng)避開(kāi)。但輸出電流幾乎不隨Rp轉(zhuǎn)變，放大器可視為恒流源。過(guò)壓狀態(tài)：在弱過(guò)壓區(qū)效率最高， 9、而輸出功率下降不多，且Rp轉(zhuǎn)變時(shí)，輸出電壓相對(duì)較平穩(wěn)，常用于放射機(jī)的中間級(jí)。臨界Rp欠壓過(guò)壓臨界27六、各級(jí)電壓轉(zhuǎn)變對(duì)工作狀態(tài)的影響1VCC的影響Q點(diǎn)，icuceubemaxube3ube2ube1

10、ube4臨界線OA集電極調(diào)制特性gc、UBZ、Rp、VBB、Ubm不變不變轉(zhuǎn)變QVCCVCC欠壓過(guò)壓臨界IcoIc1mVcmP=VCC欠壓過(guò)壓臨界P0PCQVCCVCCQ留意：只有工作在過(guò)壓區(qū)才能有效地實(shí)現(xiàn)VCC對(duì)Ucm的把握作用，故集電極調(diào)幅電路應(yīng)工作在過(guò)壓區(qū)。282VBB的影響gc、UBZ、Rp、Ubm、VCC不變Q點(diǎn)向上移動(dòng)ube2maxube3maxube1maxVccicuCE臨界線OQ1A1B1Q2A2B2A3B3Q3ict基極調(diào)制特性 10、29進(jìn)入過(guò)壓狀態(tài)后，隨著VBB向正值方向增大，集電極脈沖電流的寬度和幅度也增大，但凹陷加深，結(jié)果使Ico、Icml增大得格外緩慢。UcmIc

11、oIcml臨界過(guò)壓欠壓UBBO在欠壓狀態(tài)：Vbb自負(fù)值向正值方向增大時(shí)，集電極脈沖電流的幅度ICM和導(dǎo)通角c增大，故Ico、Icml隨VBB的增大而增大。留意：只有工作在欠壓區(qū)才能有效地實(shí)現(xiàn)VBB對(duì)Vcm的把握作用，故基極調(diào)幅電路應(yīng)工作在欠壓區(qū)。30UcmIcmlIcoUbm過(guò)壓臨界欠壓O3Ubm的影響gc、VBZ、RP、VBB、Vcc不變(1)當(dāng)諧振功率放大器作為線性功率放大器，放大器必需工作在欠壓狀態(tài)。(2)當(dāng)諧振功率放大器用作振幅限幅器時(shí)，放大器必需工作在過(guò)壓狀態(tài)。31七、諧振功放在臨界狀態(tài)的計(jì)算VCCV 11、cm32例1已知晶體管諧振功率放大器工作于臨界狀態(tài)，晶體管的飽和臨界線斜率解

12、：由于工作于臨界狀態(tài)，則有3334例2：某諧振功率放大器，試求集電極電流最大值,輸出電壓振幅集電極效率,并推斷放大器工作于什么狀態(tài)。解：3536諧振功率放大器的管外電路由兩部分組成：直流饋電線路：匹配網(wǎng)絡(luò)耦合網(wǎng)絡(luò)：一、直流饋電電路集電極饋電電路基極饋電電路3.3諧振功率放大器電路給放大器供應(yīng)合適的偏置；實(shí)現(xiàn)濾波選頻和阻抗變換。37IcoVCCIc1CLIcn38串聯(lián)饋電：并聯(lián)饋電：指直流電源VCC、負(fù)載回路(匹配網(wǎng)絡(luò))、功率管三者首尾相接。指直流電源VCC、負(fù)載回路(匹配網(wǎng)絡(luò))、功率管三者為并聯(lián)聯(lián)接。(a)串饋(b)并饋39(a)串饋(b)并饋高頻扼流圈：通直流阻溝通高頻旁路電容 12、：通溝

13、通隔直流(隔直電容)cece-Uc+-Uc+-Uc+串饋：(1)a點(diǎn)為溝通地,分布電容不影響回路的諧振頻率優(yōu)點(diǎn)(2)LC回路處于直流高電位，諧振元件不能直接接地。則L,C的安裝和調(diào)整不便利缺點(diǎn)a并饋：(1)L、C并聯(lián)于回路，其分布參數(shù)直接影響諧振回路的調(diào)諧。缺點(diǎn)2LC回路處于直流低電位，諧振元件能直接接地，安裝和調(diào)整便利。優(yōu)點(diǎn)40串饋：晶體管、VBB、輸入信號(hào)三者串聯(lián)聯(lián)接并饋：晶體管、VBB、輸入信號(hào)三者并聯(lián)聯(lián)接+Ub-+Ub41CBLBLBLBCERBReVTVTVT123Ib0UBBIb0Ieo+UBB-并饋并饋串饋在自給偏置電路中，當(dāng)輸入信號(hào)幅度加大時(shí)，iB增大，其直流重量Ib0也增大，

14、反向偏壓隨 13、之增大。這種偏置電壓隨輸入信號(hào)幅度而轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象稱(chēng)為自給偏置效應(yīng)。通常接受自給偏壓的方式供應(yīng)基極偏置。優(yōu)點(diǎn)：這種電路能自動(dòng)維持放大器的工作穩(wěn)定42功率放大器輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)RLRSuSRiRp二、匹配網(wǎng)絡(luò)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)：輸出匹配網(wǎng)絡(luò)：級(jí)間耦合匹配網(wǎng)絡(luò)：用于信號(hào)源與功率放大器之間，作用是信號(hào)源輸出阻抗與放大器輸入阻抗之間的匹配，以使信號(hào)源的功率有效的加到高功放的放射結(jié)上。用于功率放大器與負(fù)載之間，作用是將負(fù)載變換為功率放大器工作狀態(tài)所需的最正確負(fù)載電阻Rp。用于兩級(jí)功率放大器之間，實(shí)現(xiàn)本級(jí)功放的輸出阻抗與下級(jí)放大器的輸入阻抗之間的匹配。431.L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)電路在工作頻率

15、上到達(dá)并聯(lián)諧振，即1低阻變高阻型LCRL應(yīng)用中，依據(jù)阻抗匹配要求確定Q，即這三種匹 14、配網(wǎng)絡(luò)都可接受L和C組成的L型、T型、或型這樣的網(wǎng)絡(luò)及由它們組成的混合網(wǎng)絡(luò)。44例1已知某諧振功放的f=50MHz，RL=10 ，所需的匹配負(fù)載為RP=200 ，試確定L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。解：=139nH=146nH應(yīng)接受低阻變高阻型L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，其參數(shù)設(shè)計(jì)如下452高阻變低阻型CRLL電路在工作頻率上到達(dá)串聯(lián)諧振，即Q依據(jù)阻抗匹配要求確定，即1.L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)在RL和RL相差不大時(shí)，Q只能很小，會(huì)使濾波性能很差這時(shí)可接受 型或T濾波匹配網(wǎng)絡(luò)。462.型和T濾波匹配網(wǎng)絡(luò)RPC2RLL1C1RLL

16、1C1L2RP型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)T型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)C2RLL11C1L12RPRL低阻變高阻高阻變低阻恰當(dāng)選擇兩個(gè)L型網(wǎng)絡(luò)的Q值，就可兼顧濾波和阻抗匹 15、配的要求。47三、實(shí)際電路舉例50MHz功率放大器由C1、C2和L1組成T型輸入匹配網(wǎng)絡(luò)。由L2、L3、C3、C4構(gòu)成型輸出匹配網(wǎng)絡(luò)?；鶚O饋電接受自給偏置方式，為并饋。集電極饋電接受串饋。483.4丙類(lèi)倍頻器一、功能:將輸入信號(hào)頻率成整數(shù)倍增加。倍頻器fnf1能降低主振級(jí)頻率，使其穩(wěn)定工作。2擴(kuò)展放射機(jī)的工作波段。3在調(diào)頻和調(diào)相放射機(jī)中，接受倍頻器可擴(kuò)展調(diào)頻相波頻移相移。4提高放射機(jī)工作穩(wěn)定性。由于接受倍頻器，輸入頻率與輸出頻率不同，從而較弱了寄生耦合。二、接受倍頻器的優(yōu)點(diǎn)：49三、分類(lèi)按其工作原理可分為丙類(lèi)倍頻器:模擬乘法器實(shí)現(xiàn)倍頻:參量倍頻器:利用丙類(lèi)放大器電流脈沖中的諧波經(jīng)選頻回路獲得倍頻利用晶體管結(jié)電容隨電壓轉(zhuǎn)變的非線性來(lái) 16、獲得倍頻50四、丙類(lèi)