;2、功率信号放大器使用中需要解决的两个问题：①高效率输出 ②高功率输出联想对比：谐振功率放大器与高频小信号谐振放大器；谐振功率放大器与低频功率放大器；;3、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处;小信号谐振放大器波形图 ;谐振功率放大器波形图;共同之处:都要求输出功率大和效率高。功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器的效率。 功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率;5、工作状态：; 谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号,其工作状态通常选为丙类工作状态(?c＜90?)，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。 非谐振功率放大器可分为低频功率放大器和宽带高频功率放大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。 谐振功率放大器的分析方法：图解法，解析法;1、原理电路;根据晶体管的转移特性曲线可得：;谐振功率放大器中各部分电压与电流的关系;(;高频功率放大器中各部分电压与电流的关系;LC回路能量转换过程;4、谐振功率放大器的功率关系和效率;由上式可以得出以下两点结论：;如何减小集电极耗散功率Pc;直流功率：; ?越大(即Vcm越大或vcEmin越小)?c越小,效率?c越高。因此，丙类谐振功率放大器提高效率?c的途径为： 1、减小?c角； 2、使LC回路谐振在信号的基频上， 即ic的最大值应对应vcE的最小值。;4.3.1 折线法;折线分析法的主要步骤：;晶体管实际特性和理想折线;则临界线方程可写为ic=gcrvCE(2)gcr为临界线的斜率; 在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极是否进入饱和区，将放大区的工作状态分为三种：; 当晶体管特性曲线理想化后，丙类工作状态的集电极电流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。;( 6 );因此，知道了Vbm、VBB与VBZ各值，?c的值便完全确定。将式(4)与式(5)相减，即得ic = gcVbm(cos?t–cos?c)(7)当?t=0时，ic= ic max，因???ic max= gcVbm(1–cos ?c)(8) ;若将尖顶脉冲分解为傅里叶级数;尖顶脉冲的分解系数;尖顶脉冲的分解系数;1. 谐振功率放大器的动态特性; 高频放大器的工作状态是由负载阻抗Rp、激励电压vb、供电电压VCC、VBB等4个参量决定的。 如果VCC、VBB、vb 3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻Rp决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。 ;当放大器工作于谐振状态时，它的外部电路关系式为; 图中示出动态特性曲线的斜率为负值，它的物理意义是：;动态线作法：AB为动态特性曲线，也称为工作路。 ⑴取B点，作斜率为gd的直线；⑵取Q、A两点，连成直线。;2. 功率放大器的负载特性;2) 欠压、过压、临界三种工作状态;③ 过压状态;根据上述分析，可以画出谐振功率放大器的负载特性曲线;过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状态。;临界状态的特点是输出功率最大，效率也较高，比最大效率差不了许多，可以说是最佳工作状态，发射机的末级常设计成这种状态，在计算谐振功率放大器时，也常以此状态为例。;1. 导通角?c的调整;2. 欠压、临界、过压工作状态的调整;(1) 改变Rp，但Vb、VCC、VBB不变 当负载电阻Rp由小至大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。在临界状态时输出功率最大。;VCC变化时对工作状态的影响;改变VCC对工作状态的影响;(3) Vbm变化，但VCC、VBB、Rp不变或VBB变化，但VCC、Vb、Rp不变 这两种情况所引起放大器工作状态的变化是相同的。因为无论是Vbm还是VBB的变化，其结果都是引起vBE的变化。; 在过压区中输出电压随VCC改变而变化的特性为集电极调幅的实现提供依据；因为在集电极调幅电路中是依靠改变VCC来实现调幅过程的。改变VCC时，其工作状态和电流、功率的变化如上图所示。;Vbm变化时电流、功率的变化;例4-1 谐振功率放大器输出功率Po已测出，在电路参数不变时，为提高Po采用提高Vbm的办法。但效果不明显，试分析原因，并指出为了达到Po明显提高的目的，可采用什么措施?;谐振功率放大器的主要指标是功率和效率。以临界状态为例：;2) 电流余弦脉冲的各谐波分量系数?0(?c)、?1(?c)、…、?n(?c)可查表求得，并求得个分量的实际值。;4) 根据;2) 根据;4) 求交流电压振幅：Vcm=VCC?=24?0.9=21.6V对应功率、效率。 P==VCC? IC0=24?0.506=12WPo=;4.4.1 概述; 在高频小信号工作时，渡越角是以扩散电容的形式来表示基区渡越时间的影响的，由于信号的幅度小结电容可等效成线性的。而在大信号高频工作时，必须考虑其非线性特性。; 在工作频率很高， 渡越角在??0=10?~20?时，功放管各电极电流的变化情况：;(3) 基极电流ib ：由于ie出现反向脉冲，根据ib= ie– ic，所以ib也出现反向电流脉冲，且其最大值比vBE的最大值提前，可以看出其基波分量加大，且比vBE超前，Ib1的增加将提高了对激励功率的要求。; 当频率增高时，已经证明基极电流的基波振值Ib1是迅速增加的，这表明b?–e间呈现的交流阻抗显著减小，因此rbb?的影响便相对增加，要求的激励功率将更大，这会使功率增益进一步减小。;4.4.4 饱和压降Vces; 在更高频率工作时，要考虑管子各电极引线电感的影响，其中以发射极的引线电感影响最严重，因为它能使输出输入电路之间产生寄生耦合。 一般长度为10mm的引线，其电感约为10–3?H，在工作频率为300MHz时，感抗值约为1.9?，若通过1A高频电流，则会在此感抗上产生约1.9V的负反馈电压。这种负反馈当然会使输出功率及功率增益下降，并使激励增加。;4.4.1 直流馈电电路;1. 集电极馈电电路;(1) 串馈电路 指直流电源VCC、负载回路(匹配网络)、功 率管三者首尾相接的一种直流馈电电路。C1、LC为低通滤波电路，A点为高频地电位，既阻止电源VCC中的高频 成分影响放大器的工作，又避免高频信号在LC负载回路 以外不必要的损耗。C1、LC的选取原则为?LC ＞ 10 ?回路阻抗1 / ? c1 ＜ 1/10?回路阻抗;馈电线路的基本组成原则;无论是串馈还是并馈都必须满足外部电路方程：;(3) 串并馈直流供电路的优缺点优点：在并馈电路中，信号回路两端均处于直流地电位，即零电位。对高频而言，回路的一端又直接接地，因此回路安装比较方便，调谐电容C上无高压，安全可靠；缺点:在并馈电路中，LC处于高频高电位上，它对地的分布电容较大，将会直接影响回路谐振频率的稳定性；串联电路的特点正好与并馈电路相反。;2. 基极馈电电路;3.输入回路的馈电线路;3）偏置电路中的自生反偏压;1. 级间耦合网络;对于中间级应采取如下措施：;2. 输出匹配网络;1) ?形匹配网络; 下图是两种?形网络其中的形式之一(也可以用T型网络)。图中R2代表终端(负载)电阻，R1代表由R2折合到左端的等效电阻，故接线用虚线表示。;最常见的输出回路是复合输出回路，如图所示。; 可以看到：从晶体管集电极向右方看去，等效为一个并联谐振回路，如图所示。;为了使器件的输出功率绝大部分能送到负载RA上就希望 反射电阻r?回路损耗电阻r1 ; 从回路传输效率高的观点来看，应使QL尽可能地小。但从要求回路滤波作用良好来考虑，则QL值又应该足够大。从兼顾这两方面出发，QL值一般不应小于10。在功率很大的放大器中，QL也有低到10以下的。;M变化对工作状态的影响;反射电阻 ;PA--天线功率;例题：;1. 160MHz，13W谐振功率放大电路放大器的功率增益达9dB，可向50?负载供出13W功率，电路如图所示。;放大器的功率增益为7dB，可给50?负载输出25W功率，电路如图所示。; 在发射系统中常采用晶体管丙类倍频器来获得所需要的发射信号频率。 采用倍频器的原因： (1)降低主振器的频率，对频率稳定指标是有利的。 (2) 为了提高发射信号频率的稳定程度，主振器常采用石英晶体振荡器，但限于工艺，石英谐振器的频率目前只能达到几十MHz，为了获得频率更高的信号，主振后需要倍频。 (3) 加大调频发射机信号的频移或相移，即加深调制度。 (4) 倍频器的输入信号与输出信号的频率是不相同的，因而可削弱前后级寄生耦合，对发射机的稳定工作是有利的。 (5)展宽通频带 倍频器常有三种形式： 1、乘法器实现倍频；2、丙类放大器倍频，3、参量倍频器，是利用晶体管的结电容随电压变化的非线性来实现倍频。;丙类倍频器;4.6.2 晶体管丙类倍频电路与工作原理; 丙类倍频器工作在丙类，因为丙类放大器的集电极电流ic是一脉冲波形，电流含有输入信号的基频和高次谐频。输出回路调谐于某次谐波即可实现某次谐波的放大。 导通角的大小又该如何选取呢？这要根据倍频器的倍频次数来决定，由余弦脉冲分解系数可见，二次谐波系数的最大值对应在导通角?c =60 附近，三次谐波系数的最大值所对应的导通角约为40?，谐波次数更高时，导通角更小。 倍频器应该工作在欠压、临界还是过压状态呢？ 一般工作在欠压和临界状态。;4.6.3 负载回路的滤波作用; ; 一、掌握谐振功率放大器的作用、特点及其与高频小信号放大器和低频功率放大的相同点和不同点。1. 谐振功率放大器主要用来放大高频大信号，其目的是为了获得高功率和高效率输出的有用信号。 2. 谐振功率放大器的特点是晶体管基极为负偏压，即工作在丙类工作状态，其集电极电流为余弦脉冲状，由于负载为LC回路，则输出电压为完整正弦波。 ;3、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处; 丙类谐振功率放大器工作在非线性区，采用折线近似法进行分析，根据晶体管是否工作在饱和状态而分为欠压、临界和过压三种工作状态。; 各极电压的变化也会引起工作状态的变化。其中临界工作时输出功率最大，效率也较高，欠压、过压工作状态主要用于调幅电路。过压工作状态也用于中间级放大。;四、掌握谐振功率放大器功率和效率的计算; 五、提高效率的措施 为了提高效率，常采用减小管子导通角和保证负载回路谐振 六、掌握馈电电路和复合输出网络 一个完整的功率放大器由功放管、馈电电路和阻抗匹配电路等组成。阻抗匹配电路是保证功放管集电极调谐、负载阻抗和输入阻抗符合要求的电路。在给定功放管后，放大器的设计主要就是馈电电路和阻抗匹配电路的设计。 七、 功放管在高频工作时很多效应都会表现出来，因此，理论分析与实际参数有一定误差，分布电阻、电感和电容等效应不可忽略，功放管的实际工作状态要由实验来调整。
