高頻諧振功率放大器(1)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 功率損耗。組成： 高頻功放的實際饋電線路和各種不通用途的高頻功放的輸入、輸出端的匹配電路。 直流饋電電路一、集電極饋電 uCE=UCCUc1mcosωt(a) 串聯饋電電路UCC LcCcLCVT(b) 并聯饋電電路UCCLcCc1Cc2 LCVT直流通路UCC LcLVT直流通路UCCLcVT分布電容影響小；但LC處于直流高電位上，網絡元件安裝不方便。LC處于直流地電位上，網絡元件安裝方便；但分布參數直接影響網絡的調協。交流通路LcCcLCVT交流通路LcCc1LCVT二、基極饋電 uBE=UBB+Uimcosωt(a) 串聯饋電電路UBBCcVT(b) 并聯饋電電路UBBCc1Cc2VTLcCc2Cc1LcRbVT自給偏壓電路丙類功放的基極偏置電壓 UBB為負偏壓，實際電路中常采用自給偏壓的方法來產生UBB從而省去一個直流源。優點：能自動維持放大器的穩定性。 有利于穩定輸出電壓，但對于要求具有線性放大特性的放大器來說則不利。 輸出匹配網絡一、匹配網絡概述輸入回路RsRLRi ReIs輸出回路匹配網絡的作用： （ 1） 在輸入端： 實現信號源輸出阻抗與放大器輸入阻抗的匹配，以獲得最大的激勵功率； （ 2）在輸出端： 將外界的負載電阻 RL變換為放大器所需的最佳負載電阻 Re， 以保證輸出功率最大；還應具有較好的濾波能力； （ 3） 傳輸效率盡可能高，損耗盡可能小。實現方法： LC變換網絡實現調諧和阻抗匹配連接方式： L型、 Π 型和 Т 型三種二、串、并聯阻抗變換RsXsXp Rp轉換前后電抗值 Xs和 Xp相差很小，但轉換前后并聯電阻 Rp串聯電阻 Rs。圖（ a） 中求得： （只適于 ReRL的情況）圖（ b） 中求得 : （只適于 ReRL的情況）三、三種不同形式的匹配網絡RL ReCL (Xs)ReCL39。(Xp)(a)RLReC (Xp)L ReC39。(Xs)L (b) L型網絡(a) ∏型網絡Xs Xs1 Xs2RL RLXp Xp1 Xp2(b) T型網絡 Π 型和 Т 型網絡C1C245pFCcC3C410pFLb280?HL1L2VT50?50?17pF 16?H?F97?H 16pFUCC (28V)Lc280?H 高頻功率放大器的實際電路 丁類高頻功率放大器簡介 在丙類高頻功放中，提高集電極效率是靠減小集電極電流的導通角實現的，但這樣同時會減小輸出功率。丁類功率放大器的晶體管工作于開關狀態，管子導通時進入飽和區，器件內阻接近于 0，截止時電流為 0，這樣可以使集電極功耗大為減小，效率大大提高。丁類功放分為電流開關型和電壓開關型兩種電路。 下面以電壓開關型電路為例，簡要說明丁類功率放大器的工作原理UCC VT1 VT2 A L0 C0 RL uL iC1 iL (a) uA iC2 Cc ?tiC1 uA uL iC2 (b) ?t?t?t 兩個同型的三極管 VT1 、 VT2相串聯，輸入變壓器為 VT1 、 VT2提供相位相反的驅動電壓，使兩管交替飽和導通， A點處的電壓為方波，振幅為 相應的電流電壓波形如圖（ b）所示。負載電阻 RL與 L0、 C0構成高 Q串聯諧振回路，當它調諧于輸入信號頻率時，在負載上得到電壓 uA的基波分量，實現高頻放大的目的。 RL上基波電壓振幅： 基波電流振幅： 輸出功率： 通過電源的平均電流分量： 電源供給功率： 效率： 理想情況下，兩管集電極損耗均為零，效率可達 100% 。若考慮飽和壓降不為 0，例如，時，求得。實際工作中，三極管在飽和、截止之間的轉換需要一定的時間， uA不是理想方波，而是存在著上升沿和下降沿，轉換期間存在一定的電壓和電流，使管耗增加，效率降低，所以應選擇開關時間短的高頻開關三極管或無電荷存儲效應的 VMOS場效應管，并減小電路中的分布電容。 寬帶功率放大器概述 在多通道通信系統及頻段通信系統中，需要采用寬帶高頻功率放大器，它以非調諧的寬帶網絡作輸出匹配網絡，要求在很寬的波段范圍內對信號進行盡可能一致的線性放大， 由于寬帶放大器沒有選頻作用，一般只工作于非線性失真較小的甲類或甲乙類，所以寬帶放大器的效率一般不高（ 20% 左右）。 對寬帶放大器的主要要求是：通頻帶要寬，失真要小，放大倍數要大。 常用的寬帶匹配網絡是傳輸線變壓器。 傳輸線變壓器 一、傳輸線變壓器簡介 傳輸線主要是指用來傳輸高頻信號的雙導線、同軸線，將傳輸線繞制在高磁導率、低損耗的磁環上就構成傳輸線變壓器。因此它兼有傳輸線和高頻變壓器兩者的特點，相應的有兩種工作方式，傳輸線方式和變壓器方式。1 2 3 4 U2 Us I1 I2 I4 I3 U1 Rs 傳輸線方式Us 1 3 2 U1 Rs RL 4 U2 變壓器方式 傳輸線等效電路如下圖，低頻工作時，傳輸線就是兩根普通連接線。高頻工作時，由于分布電感和線間分布電容的影響，能量是通過分布電容中的電場能量和分布電感中的磁場能量不斷相互轉換而傳送到負載的。以 L0、 C0表示單位長度傳輸線的電感和電容，傳輸線的特性阻抗是一個與頻率無關的電阻 1 2 3 4 l ZiZCI1 I1 I2 I2 普通連接線 示意圖Us U1 Rs RL U2 1 2 3 4 U1 I1 I1 I2 I2 傳輸線等效圖 RL U2 Us Rs 1 2 3 4 U1 高頻倒相器Us Rs RL U2 UL 二、傳輸線變壓器的應用 高頻倒相器 端點 3相連并接地， 3端加高頻電壓 U1，負載上得到的電壓UL與 U1反相。 不平衡、平衡變換器 1 2 3 4 Us Rs RL/2 RL/2 平衡、不平衡變換器U1 U2/2 U2/2 U2 信號源一端接地，稱為 “不平衡 ”，轉換后的負載上兩電壓大小相等、方向相反，稱為平衡輸出。 1 2 3 4 (a) I RL/4RL U2 U1 Us Rs UL 2I (b) 1 2 3 4 2I RL U2 U1 Us Rs UL 4RLI 阻抗變換器 圖（ a）構成的是 1： 4阻抗變換器， 4端相聯，線圈兩端電壓相等 U2=U1，則負載電壓 UL=2