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“功率放大器”的综述
学生姓名:张志斌指导教师:杨金伟讲师
摘要:本文主要概述功率放大器的工作原理,高频功率放大器的分类,阐述高频功率放大器的研究现状及在现实社会的作用和未来的发展状况。并简单介绍丙类功放的工作原理。
关键词:高频,功率,放大器,丙类,谐振
1、课题背景
顾名思义,高频功率放大器用于放大器高频信号并获得足够大的输出功率,常又称为射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier)。它广泛用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。
在现代社会通讯技术得到广泛的发展,无论是广播通信,还是其他通信,为了传送信号,特别是为了远距离传送信号,要求发射机发射信号具有足够的功率;同时另一方面,发射机输出的功率是由电源功率供给转换而来。为节能降耗,在满足功率输出要求的同时,必须提高输出效率。传统的甲类(ηmax=50% )及乙类(ηmax=78% )功率放大器效率较低,为进一步提高功率,高频功率放大器多选择在丙类工作状态。也就是丙类谐振功率放大器。
2. 研究现状
高频功率放大器是无线电发射机末端的重要部分,是评价通信系统性能的重要参数。近年来针对功率放大器设计的研究不断涌现,对功率放大器的性能进行优化的方法不断出现。
高频功率放大器用于发射机的末级,作用是将高频已调波信号进行功率放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。在“低频电子线路”课程中已知,放大器可以按照电流导通角的不同,将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360
o,适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大,因而不能用于低频功率放大,只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力,回路电流与电压仍然极近于正弦波形,失真很小。除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外,又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的还高,理论上可达100%,但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)的限制。如果在电路上加以改进,使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小,则工作频率可以提高。这就是戊类放大器。
我们已经知道,在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率,必须采用低频功率放大器,而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高,但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大