§2.3高频调谐功率放大器2.3.1概述:2.3.2高频功率放大器的原理与特性2.3.3高频功率放大器的近似分析2.3.4高频功放的高频特性2.3.5高频功率放大器的电路组成返回2.3.1概述:在高频范围内,为了获得足够大的高频输出功率,必须采用高频调谐功率放大器,这是发射设备的重要组成部分。对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同:输出功率大效率高特点:(1)工作频率高,相对频带窄(2)采用选频网络作为负载回路(3)放大器一般工作在C(丙)类工作状态,属于非线性电路(4)不能用线性模型电路分析,一般采用图解法分析和折线法功率放大器按工作状态分类:A(甲)类:导通角为o180AB(甲乙)类:导通角为o90B(乙)类:导通角为o90C(丙)类:导通角为o90近年来双出现了D类、E类及S类等开关功率放大器转移特性曲线输出特性曲线常量cevbecvfi常量bevcecvfibevci•BBV•VBZ•Qcevci•••QA类:o180Q位于放大区B类:o90BZBBVVC类:o90,BZBBVV。2.3.2高频功率放大器的原理与特性1基本电路结构除电源和偏置电路外,主要由三个部分组成:晶体管:大功率晶体管,能承受高电压,大电流,Tf一般工作时发射极反偏(C类);输入激励电路:提供所需信号电压;输出谐振回路:(1)滤波选频,(2)阻抗匹配。常数cevBEccVig2工作原理分析VBEic•-VBB•-VBZVbCCic•CC(1)集电极电流ciiC设输入信号电压:tVVbmbcosVbm则加到晶体管基极,发射级的有效电压为:tVVVVVbmBBBBbBEcos由晶体管的转移特性曲线可以看出:当BZBEVV,0ic当BZBEVV,BZBEccVVgi式中cg为:gC折线的斜率有BZbmBBccVtcosVVgi+VBE_2工作原理分析(1)集电极电流ciiC+VBE_BZbmBBccVtcosVVgi由于当ct时,0icbmBZBBcVVVcosbmBZBB1cVVVcoscbmccbmbmcBZBBbmcccostcosVgcosVtcosVg)VV(tcosVgi又当0t时,cbmcmaxccos1VgiVBEic•-VBB•-VBZVbCCic•CCVbmgCicmaxcmaxcbmccos1iVg代入ci有:ccmaxcccos1costcosii尖顶余弦脉冲的数学表达式ccmaxcccos1costcosii(1)集电极电流若对ci分解为付里叶级数为:ntcosIt2cosItcosIIicmn1cm1cm0cc其中各系数分别为:c0maxcccccmaxcc0ci)cos1cossini)t(di21Ic1maxccccmcmaxcc1cmi)cos1cosi1(i)t(tdcosi21Icccnmaxcc2cccccmaxcccmni)cos11nnsinncoscosnsin2i)t(tdncosi21Icc式中:(1)c0,c1,…,cn称为尖顶余弦脉冲的分解系数。一般可以根据c的数值查表求出各分解系数的值。(2)0cI,1cmI,2cmI,…,cmnI…为直流及基波和各次谐波的振幅。iCiC1iC2ICOiC频谱(2)集电极输出电压iCICOiC1iC2ci经LC并联谐振回路后,此回路对基波产生谐振,呈纯电阻PR(最大值),而对其它谐波失谐阻抗很低,呈电容性。因而回路选出基波电压1cV,而滤除各次谐波电压。23LC回路阻抗Rp故回路输出的基波电压:tcosVtcosRIRiVm1cp1cmp1c1c而晶体管集电极的输出电压:tcosVVVm1cccceiC+VBE_03.高频功放的功率关系(1)集电极电源提供的直流功率:0CCCIVP(2)集电极输出交流功率(负载上得到的功率)P1Cm2P1Cm21Cm1Cm0R2VRI21IV21P(注意PR为回路谐振阻抗)(3)集电极耗散功率cP,ocPPP(4)集电极能量转换效率c:c1COCC1Cm1Cmcooocg21IVIV21PPPPP100123其中:CC1CmVV为集电极电压利用系数;CO1Cmc1IIg)()(01cc称为波形系数,是导通角c的函数,通常可查表求出。01n,00.20.30.40.10.520o40o60o80o100o120o140o160o180o讨论:(1)CCP1CmCC1CmVRIVV,cPR(2)CO1Cmc1IIg,一般有:cc1cg(3)Pc1PoPcPoPoccc当晶体管允许的耗散功率一定时,Poc返回继续