高频功率放大器的实用电路.ppt

高频功率放大器的实用电路
要使高频谐振功率放大器正常工作,在其输入和输出端还需接有:
直流馈电线路:为晶体管各级提供合适的偏置;
交流匹配网络:将交流功率信号有效地传输。
1

Ico
EC
Ic1
C
L
Icn
2
LC
CC
CC1
EC
L
C
uc1
VT
LC
CC
EC
L
C
uc1
VT

休息2
休息1
ICO直流通路
ICO
EC
LC
CC
CC1
EC
L
C
uc1
VT
LC
CC
EC
L
C
uc1
VT
IC1交流通路
Ic1
LC
CC
CC1
EC
L
C
uc1
VT
LC
CC
EC
L
C
uc1
VT
ICn交流通路
ICn
iC频谱
LC回路阻抗特性
LC
CC
CC1
EC
L
C
uc1
VT
LC
CC
EC
L
C
uc1
VT
3
CB
LB
LB
LB
CE
RB
Re
VT
VT
VT
CB
CB
CB1
LB
L
L
C
C
VT
VT
EB
EB
2 基极馈电线路
IBO
UBB
IBO
Ieo
+
UBB
-
休息2
休息1
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二高频功放的耦合回路
休息2
休息1
Ri
Ro
R'L
R'S
功率
放大器
输入
匹配
网络
输出
匹配
网络
RL
RS
uS
(1) 使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配,以保证放大器传输到负载的功率最大,即它起着匹配网络的作用。
(2) 抑制工作频率范围以外的不需要频率,即它有良好的滤波作用。
(3) 在有几个电子器件同时输出功率的情况下,保证它们都能有效地传送功率到公共负载,同时又尽可能地使这几个电子器件彼此隔离,互不影响。
输入匹配网络或级间耦合网络:是用以与下级放大器的输入端相连接
输出匹配网络:是用以输出功率至天线或其他负载
5
L1
C1
C2
L2
CA
RA
r1
IA
M
r'
r1
C1
L1
C1
R'p
L1
IK
二高频功放的耦合回路
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休息1
介于放大器与天线回路之间的L1C1回路就叫做中介并联谐振回路。RA、CA分别代表天线的幅射电阻与等效电容;
L2、C2为天线回路的调谐元件。它们的作用是使天线回路处于串联谐振状态,以使天线回路的电流IA达到最大值,亦即使天线幅射功率达到最大。
从集电极向右方看去可以等效为一个并联谐振回路,其中Rp为折合到晶体管输出回路的等效负载。
1. 输出匹配电路
(1) 并联谐振回路型的匹配电路
Rp
Rp
继续
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休息2
休息1
当天线回路调谐在串联谐振状态时,它反映到L1C1中介回路的等效电阻为
设初级回路的接入系数为 p,则晶体管输出回路的等效负载为:
r'
r1
C1
L1
C1
R'p
L1
IK
Rp
L1
C1
C2
L2
CA
RA
r1
IA
M
Rp
继续
(1) 并联谐振回路型的匹配电路
L1C1中介回路的等效谐振阻抗为
QL为有载品质因素,
改变互感系数M和接入系数 p就可以在不影响回路调谐的情况下。调整晶体管的输出回路的等效负载电阻Rp,以达到阻抗匹配的目的。
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休息1
由于高频功率放大器工作在非线性(丙类)工作时,放大器的内阻变动剧烈:导通时,内阻很小;截止时内阻近于无穷大。因此输出电阻不是常数。所谓线性电路的阻抗匹配(负载阻抗与电源内阻相等)概念也就失去了意义。
ηk :中介回路的传输效率。
L1
C1
C2
L2
CA
RA
r1
IA
M
Rp
继续
(1) 并联谐振回路型的匹配电路
如果设:
r'
r1
C1
L1
C1
R'p
L1
IK
Rp
要想回路的传输效率高,则空载Qo越大越好,有载QL越小越好,也就是说,中介回路本身的损耗越小越好
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。
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在大功率输出级,T型、Π型等滤波型的匹配网络就得到了广泛的应用。
图中的R2一般代表终端(负载)电阻,R1则代表由R2折合到左端的等效电阻,现以(a)为例进行计算公式的推导
继续
(2) 滤波器型的匹配网络
两种Π型匹配网络
(a)
(b)
L1
R1
C1
C1
R1