高頻電子線路 陽昌漢 第三章 答案

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高頻電子線路陽昌漢版第3章1、第3章高頻功率放大器概述丙類高頻功率放大器的工作原理丙類高頻功率放大器的折線分析法丙類高頻功率放大器電路丙類倍頻器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ωω2二、高頻功率放大器的分類(諧振功率放大器)寬帶高頻功率放大器分類：窄帶高頻功率放大器其放大信號的相對帶寬一般不超過10％，通常接受LC諧振回路作負載.其放大信號的相對帶寬一般可達30％，通常接受寬頻帶的傳輸線變壓器作負載。3三、高頻功率放大器的主要技術(shù)指標1、輸出功率2、效率放大器的負載RL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、信號輸入功率的比值4、諧波抑制度是對非線性高頻功率放大器而提出的，諧振重量相對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丙類高頻功率放大器的工作原理52θ2θ2θ甲類〔θ＝180?〕乙類〔θ＝90?〕丙類(θ90?〕諧振功率放大器通常工作于丙類。6二、丙類高頻功率放大器的電路組成特點：〔1〕輸入信號大，一般在幾百毫伏～幾伏數(shù)量級〔2〕一般VBBUBZ，放射結(jié)反偏，保證放大器工作于丙類狀態(tài)?！?〕負載為LC回路，調(diào)諧于輸入信號的中心頻率，選頻濾波和阻抗變換作用?！?〕接受近似的分析方法——折線法來分析

1其工作原理和工作狀態(tài)。中間級輸出級7iC+uCE–+uBEiB-uc+三、丙類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、級數(shù)開放uBEiC?VBB?UBZubiC?UbmICMgc8各級電流、電壓波形cciBmaxVBBtuBE0UBZiBt0tiC0IC0cICMVCCuctuCE0由LC回路的選頻(選基波)作用：〔基波〕9iC+uCE–+uBEiB-uc+丙類高頻功放工作原理小結(jié)：設(shè)置VBBUBZ，使晶體管工作于丙類。(2)當輸入信號較大時，可得集電極余弦電流脈沖。(3)將LC回路調(diào)諧在信號頻率上，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諧振放大器電路有何區(qū)分？10調(diào)諧功放與小信號調(diào)諧放大器的比較類型實質(zhì)任務(wù)輸入信號幅度工作狀態(tài)性能指標小信號調(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幅度小—數(shù)量級甲4、類—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)量級丙類—非線性工作狀態(tài)輸出功率效率信號失真度等11折線分析法：將晶體管的特性曲線抱負化為折線再分析。一、晶體管特性曲線的抱負化及其解析式1.轉(zhuǎn)移特性曲線〔正向傳輸特性曲線)實際抱負－稱為跨導－集電極電壓恒定時，集電極電流與基極電壓的關(guān)系曲線3.3丙類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t=

2c時，iC=0，則當t=0時，iC=ICM，則14利用傅里葉級數(shù)，可將iC的脈沖序列開放為直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：乙類：丙類：在條件下，導通角越小，效率越高，但導通角不能取得太小，由于為了兼顧輸出功率和效率，通常導通角取600～800，〔5〕導通角的選擇：18例1某諧振功率放大器，VCC=24V，Po=5W，c=70o，=0.9,求該功放的c、P=、Pc、ICM和回路諧振阻抗Rp。解：191.什么是靜態(tài)特性？沒有帶負載阻抗的條件下得到的的關(guān)系，是晶體管本身固有的。四、丙類高頻功率放大器的動態(tài)特性2.什么是動態(tài)特性？是指在電源電壓(VCC和VBB)、晶體管(gc、UBZ)、輸入信號Ub6、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)系稱為放大器的動態(tài)特性。20uBEiCgcUBZ3.動態(tài)特性的表示形式21表示動態(tài)特性曲線的斜率故動態(tài)特性的表示形式：可見動態(tài)特性為折線，而不是一條直線。22U0?A?BVCC?UcmuCEmingd4.動態(tài)特性的畫法(一〕截距法〔1〕在輸出特性的軸上取截距為〔2〕通過B點作斜率為gd的直線交線于A點，則BA直線即為段的動態(tài)特性在uCE軸上找出相應(yīng)的VCC點，A點在uCE軸上投影為:?C(4)在uCE軸上選取得C點，BC直線即為段的動態(tài)特性，則AB-BC為總動態(tài)特性

30uCEiCubemaxube4ube3ube2ube123(二〕虛擬電流法(3)連接AQ交橫軸于B點〔管7、子導通點〕(4)在UCE軸上選取得C點，則AB-BC為總動態(tài)特性Q0uCEU0?A?BVCC?UcmuCEmingd?CiCubemaxube4ube3ube2ube1ABCQ(VCC,IQ)245．高功放的三種工作狀態(tài)uCEωtQUcm1Ucm2Ucm3A1A2A3A3′M?iC欠壓狀態(tài)：A點在線上，但是在放大區(qū)，輸出電壓幅度較小，iC為尖頂脈沖。臨界狀態(tài)：A點在線和臨界飽和線的交點上，輸出電壓幅度較大，iC為尖頂脈沖。過壓狀態(tài)：A點在的延長線上〔事實上是不存在〕，進入晶體管飽和區(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、丙類高頻功率放大器的負載特性負載特性是指g8、c、UBZ、VCC、VBB、Ubm不變時，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。1．什么是負載特性？2．負載特性的分析Q點，不隨Rp轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變的，以Q點為參考點Q不變不變AVCCuCE臨界線0iCubemaxube4ube3ube2ube126QAgdVCCiCuCEubemaxube3ube2ube1ube4臨界線OiCRp欠壓過壓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)，一般用于放射機的輸出級。欠壓狀態(tài)：輸出功率和效率都較低，Pc較大，Rp＝0，Pc最大，可能燒壞管子，應(yīng)避開。但輸出電流幾乎不隨Rp轉(zhuǎn)變，放大器可視為恒流源。過壓狀態(tài)：在弱過壓區(qū)效率最高，

49、而輸出功率下降不多，且Rp轉(zhuǎn)變時，輸出電壓相對較平穩(wěn)，常用于放射機的中間級。臨界Rp欠壓過壓臨界27六、各級電壓轉(zhuǎn)變對工作狀態(tài)的影響1．VCC的影響Q點，icuceubemaxube3ube2ube1ube4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欠壓過壓臨界IcoIc1mVcmP=VCC欠壓過壓臨界P0PCQVCCVCCQ留意：只有工作在過壓區(qū)才能有效地實現(xiàn)VCC對Ucm的把握作用，故集電極調(diào)幅電路應(yīng)工作在過壓區(qū)。282．VBB的影響〔gc、UBZ、Rp、Ubm、VCC不變〕——Q點向上移動ube2maxube3maxube1maxVccicuCE臨界線OQ1A1B1Q2A2B2A3B3Q3ict基極調(diào)制特性10、29進入過壓狀態(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。UcmIcoIcml臨界過壓欠壓UBBO在欠壓狀態(tài)：Vbb自負值向正值方向增大時，集電極脈沖電流的幅度ICM和導通角θc增大，故Ico、Icml隨VBB的增大而增大。留意：只有工作在欠壓區(qū)才能有效地實現(xiàn)VBB對Vcm的把握作用，故基極調(diào)幅電路應(yīng)工作在欠壓區(qū)。30UcmIcmlIcoUbm過壓臨界欠壓O3．Ubm的影響〔gc、VBZ、RP、VBB、Vcc不變〕(1)當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)當諧振功率放大器用作振幅限幅器時，放大器必需工作在過壓狀態(tài)。31七、諧振功放在臨界狀態(tài)的計算VCC?V11、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：由于工作于臨界狀態(tài)，則有3334例2：某諧振功率放

5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、：通溝通隔直流(隔直電容)cece-Uc+-Uc+-Uc+串饋：(1)a點為溝通地,分布電容不影響回路的諧振頻率〔優(yōu)點〕(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〕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〕〔2〕LC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?！矁?yōu)點〕40串饋：晶體管、VBB、輸入信號三者串聯(lián)聯(lián)接并饋：晶體管、VBB、輸入信號三者并聯(lián)聯(lián)接+Ub-－+Ub41CBLBLBLBCERBReVTVTVT〔1〕〔2〕〔3〕Ib0UBBIb0Ieo+UBB-〔并饋〕〔并饋〕〔串饋〕在自給偏置電路中，當輸入信號幅度加大時，iB增大，其直流重量Ib0也增大，反向偏壓隨13、之增大。這種偏置電壓隨輸入信號幅度而轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象稱為自給偏置效應(yīng)。通常接受自給偏壓的方式供應(yīng)基極偏置。優(yōu)點：這種電路能自動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)

6RLRSuSRiRp二、匹配網(wǎng)絡(luò)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)：輸出匹配網(wǎng)絡(luò)：級間耦合匹配網(wǎng)絡(luò)：用于信號源與功率放大器之間，作用是信號源輸出阻抗與放大器輸入阻抗之間的匹配，以使信號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載之間，作用是將負載變換為功率放大器工作狀態(tài)所需的最正確負載電阻Rp。用于兩級功率放大器之間，實現(xiàn)本級功放的輸出阻抗與下級放大器的輸入阻抗之間的匹配。431.L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)電路在工作頻率上到達并聯(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)計如下45〔2〕高阻變低阻型CRLL電路在工作頻率上到達串聯(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R’L相差不大時，Q只能很小，會使濾波性能很差這時可接受型或T濾波匹配網(wǎng)絡(luò)。462.π型和T濾波匹配網(wǎng)絡(luò)RPC2RLL1C1RLL1C1L2RPπ型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)T型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)C2RLL11C1L12RPR’L低阻變高阻高阻變低阻恰當選擇兩個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π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

7類倍頻器一、功能:將輸入信號頻率成整數(shù)倍增加。倍頻器fnf〔1〕能降低主振級頻率，使其穩(wěn)定工作?！?〕擴展放射機的工作波段?！?〕在調(diào)頻和調(diào)相放射機中，接受倍頻器可擴展調(diào)頻〔相〕波頻移〔相移〕?！?〕提高放射機工作穩(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：49三、分類按其工作原理可分為丙類倍頻器:模擬乘法器實現(xiàn)倍頻:參量倍頻器:利用丙類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16、獲得倍頻50四、丙類倍頻器的工作原理假如集電極回路諧振于n次諧波，那么回路對基波和其他諧波的阻抗很小，而對n次諧波來說呈純阻性且阻抗最大，這樣回路的輸出電壓為n次諧波，而基波和其他諧波被濾除?！瞡次諧波〕51所以二倍頻的應(yīng)取600，三倍頻的應(yīng)取400，這樣輸出功率和效率達最大。n次倍頻器輸出功率:n次倍頻器效率:故在其他狀況相同的條件下，丙類倍頻器的輸出功率和效率遠低于丙類放大器，且隨n的增大而快速降低。最正確導通角與次數(shù)n的關(guān)系：一般單級倍頻器只用于二倍頻或三倍頻，最多不超過4－5次，若要提高倍頻次數(shù)，可接受多級丙類倍頻器來實現(xiàn)。52