高频功率放大器.ppt

第二章高频功率放大器西安海通公司赵伟第一节概 述调频广播发射机中,高频功率放大器的作用:调频广播发射机的发展过程:由过去的电子管调频广播发射机到目前的全固态调频广播发射机。所采用的电子器件由电子管—晶体管—场效应管高频功率放大器的组成:场效应管功放模块、分配器和合成器、低通滤波器和监测单元所组成高频功率放大器的主要性能指标:功率增益、效率、带宽和谐波抑制度。放大器按照电流通角的不同,分为甲、乙、丙类等工作状态。作为调频广播发射机的高频功率放大器大多工作于丙类。第二节高频功率放大器一、大功率场效应晶体管大功率场效应晶体管是近年发展起来的新型半导体功率器件,这类功率管大多采用金属-氧化物-半导体场效应晶体管(简称MOSFET)作为功率器件,目前这类功率器件还在不断的向前发展,最新面世的横向扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管(简称LDMOSFET),它在输出功率、效率及高驻波比工作上比MOSFET优势更加明显,是以后功率器件发展的趋势所在。场效应晶体管与双极性晶体管相比,具有以下优点:(1)当栅源电压固定时,MOSFET的漏极电流温度系数是负的。(2)在短沟道MOSFET中,载流子以饱和漂移速度通过全部沟道长度时,MOSFET的跨导是不随栅源电压变化的恒定值,可以获得线性功率放大。(3)MOSFET输入阻抗高,是电压控制器件。(4)MOSFET具有较快的开关速度。(5)MOSFET功率器件的结温较高,总耗散功率大,漏源工作电压可高达100V以上,这对于大功率状态工作的管子尤为有利。金属氧化物半导体场效应管按工作方式分:增强型和耗尽型两类,而每类又分为N沟道和P沟道,N沟道的场效应管的衬底为P型材料,增强型的MOSFET的栅偏压为正,耗尽型的栅偏压为负。在全固态的调频广播发射机中,其高频功率放大器的功放管多采用的是N沟道增强型的V-MOSFET(具有V形槽的MOSFET)。(一)MOSFET的基本工作原理 N沟道增强型MOSFET在工作时,其栅源电压VGS和漏源电压VDS均为正向电压,如图2-1所示。(二)MOSFET的特性曲线 N沟道增强型MOSFET通常采用共源连接方式,其源极与衬底连接并接地,电路如图2-2(a)所示。与之相对应的输出特性曲线如图2-2(b)所示。输出特性曲线上所划分的3个工作区,分别是:①可调电阻区;②饱和区;③雪崩区。①可调电阻区:漏电流Id随Vds的变化近似于线性变化,所以又称为线性区。②饱和区:漏电流Id几乎不随Vds变化,但当Vgs增大时,由于沟道电阻减小,其饱和电流值也相应增加,所以饱和区为MOSFET的线性放大区。③雪崩区:又称击穿区。当Vds大于某一电压时,漏极与衬底的PN结发生反向击穿,Id就急剧增加,特性曲线进入雪崩区。(三)V-MOSFET的结构及特点:1、结构