谐振高频功率.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,发射机设计,RC,低频振荡,LC,低频振荡,模拟乘法器,调幅电路,高频功率发射,功放分类：,甲类：一个周期内导通（,2,）,乙类：半个周期内导通（,）,甲乙类：大于半个周期，小于一个周期内导通（,）,丙类：小于半个周期内导通（,）,丁类：工作在开关状态,戊类：工作在开关状态的基础上，采用特殊设计的集电极回路,从甲类到戊类的设计思想是为了提高功放电路的效率,第二章 谐振功率放大器,2.1,谐振功率放大器地工作原理,2.2,谐振功率放大器地性能特点,2.3,谐振功率放大器电路,2.4,高频功率放大器,第二章 谐振功率放大器,谐振功率放大器,用谐振系统作为匹配网络地功率放大器。,一般为丙类功率放大。,主要应用在无线电发射机中，用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大。,在某些场合，例如对调幅波信号进行功率放大的发射机，为了保证调幅信号的包络不失真，一般都采用乙类工作，这种功率放大器又被称为：线性功率放大器。,本章重点讨论丙类工作的谐振功率放大器。也对其它工作状态的谐振功率放大器进行介绍。,2.1,谐振功率放大器地工作原理,2.1.1,丙类谐振功率放大器,电路的特点,静态时，管子工作在截止区。,由,L,r,和,C,r,及负载,Z,L,组成并联谐振电路。,其中，,Q,L,是有载品质因数,2.1,谐振功率放大器地工作原理,2.1.1,丙类谐振功率放大器,2.,电路的工作原理,因为静态时，管子处于截止状态。,所以当有信号输入时，只有当瞬时的电位高于,0.6V,时，才能有,i,b,电流并形成,i,c,电流。因此形成的脉冲串的宽度均小于半个周期。,返回,2.1,谐振功率放大器地工作原理,2.1.1,丙类谐振功率放大器,根据傅里叶级数展开得到,利用谐振回路的选频特性，可以选取基波或者谐波。,平均量,基波分量,谐波分量,另外一个方面，电路还把含电抗分量的外接负载变换为,Re,，调节,Lr,和,Cr,，则,Re,值也变。满足电路集电极负载值的要求，起了匹配作用。,谐振回路起到了选频和匹配的双重作用。,2.1,谐振功率放大器地工作原理,2.1.1,丙类谐振功率放大器,丙类电路的缺点：,（功率和效率的矛盾）,功放电路的效率是随导通时间的减少而增大。但是随着导通时间的减小，基波分量的幅度,I,c1m,将相应减小，从而导致了放大器的输出功率减小。,解决的方法：提高输入激励电压幅度,V,bm,和让基极的直流偏置电压,V,BB,的绝对值增大。,但是同时又造成了三极管的反向偏压过高（,V,BB,V,bm,）。,2.1,谐振功率放大器的工作原理,2.1.2,丁戊类谐振功率放大器,通过,Tr,的作用，把,Vi,变成极性相反的输入激励电压，使极性相同的两个管子在,v,b1,和,v,b2,足够大的情况下，轮流饱和导通和截止。,L,、,C,、,R,L,组成串联谐振回路，选取基波成分。只要谐振回路是高,Q,，则,R,L,可以得到不失真的输出功率,一、丁类谐振功率放大器,2.1,谐振功率放大器的工作原理,2.1.2,丁戊类谐振功率放大器,二、戊类谐振功率放大器,因为考虑到管子的结电容和电路的分布电容的存在，导通到截止或逆过程均需要时间；管子的功耗增大。所以，丁类的效率可以达到,90,以上。电路的改进考虑是在一个管子处于饱和，而且其,V,CES,是最小时才有电流。目的是为了达到降低管子的功耗。,2.2,谐振功率放大器地性能特点,2.2.1,近似分析方法（准静态分析法）,1.,因为集电极的负载是调谐回路，由此形成的电压是余弦波，流过的电流为脉动电流，而且,i,c,与,v,ce,是互为确定的；所以，要准确分析靠非线性微分方程。,假设一：谐振回路是理想滤波器，只选取所需要的频率。,假设二：只是从静态的输入、输出特性曲线来考虑，高频,效应忽略。,2.2,谐振功率放大器地性能特点,2.2.1,近似分析方法（准静态分析法）,设定,V,BB,、,V,bm,、,V,CC,和,V,cm,四个电量的数值，并根据,t,0,、,15,、,30,、,45,、,决定,v,BE,和,v,CE,。并由,v,BE,为参变量的输出特性曲线找出对应的动态点。最后确定,i,c,的波形。,2.,图解分析法,2.2,谐振功率放大器地性能特点,2.2.1,近似分析方法（准静态分析法）,i,c,为脉动波形，根据傅里叶级数，可以知道,i,c,的平均分量为,I,co,，基波分量振幅为,I,c1m,和谐波分量，由此可以决定：,谐振回路的,Re,直流电源的功率,输出的交流功率,集电极的功率,功放电路的效率,至负载特性,2.2,谐振功率放大器地性能特点,2.2.2,欠压、临界和过压状态,工作状态分类,分类的原则是否进入饱和区为界限。,2.,工作状态不同时的对,i,c,的影响,当,V,BB,、,V,bm,、和,V,CC,为定值时，因为,当负载电阻,Re,变化时，则,V,cm,也变。,Re,增大,V,cm,增大。,则电路的工作状态：,A,欠压状态，工作在放大区。,A,临界状态，,A,过压状态，工作进入饱和区。,A,状态下，,i,c,的值却下降，而且出现下凹的波形。,返回,2.2,谐振功率放大器地性能特点,2.2.3,V,BB,、,V,bm,、,V,CC,和,V,cm,四个电量对电路性能的影响,一、负载特性,图,2-2-3,是,Re,变化时，引起,i,c,的变化波形。,因为,i,c,是脉冲波，而且是周期变化的，根据傅立叶级数展开，可以得到,直流分量,基波分量,还有谐波分量。,2.2,谐振功率放大器地性能特点,2.2.3,V,BB,、,V,bm,、,V,CC,和,V,cm,四个电量对电路性能的影响,理论证明：,因为,Re,的变化，则导致,I,co,、,I,cm,、,V,cm,、,P,o,、,P,D,、,P,C,和,C,的变化。,但是若选取合适的,Re,，使电路工作在临界状态，则,P,o,达到最大值，,C,的值较高，,P,C,较小。所以，,Re,值称为谐振功率放大器的匹配负载。,V,ce(sat,）,是饱和压降,至公式页,P,o,则是所需的输出功率,2.2,谐振功率放大器地性能特点,2.2.3,V,BB,、,V,bm,、,V,CC,和,V,cm,四个电量对电路性能的影响,二、调制特性（集电极调制和基极调制）,（,1,）集电极调制特性是指当,V,BB,、,V,bm,和,Re,一定时，放大器性能随,V,CC,变化特性。,从输入特性曲线可知，当,V,BB,、,V,bm,为定值时，则,v,BEmax,和,i,c,的脉冲宽度也为定值。,当,V,CC,由大变小时，相对应的,v,CEmin,的动态点也必定由大变小。,i,c,的值也将由大变小。并且出现下凹变化。,图,2-2-2,2.2,谐振功率放大器地性能特点,2.2.3,V,BB,、,V,bm,、,V,CC,和,V,cm,四个电量对电路性能的影响,（,2,）基极调制特性是指当,V,CC,、,V,bm,和,Re,一定时，放大器性能随,V,BB,变化特性。,从输入特性可知（图,2-1-2,）,V,BB,由负值向正值方向增大时，则,而且,i,c,电流的脉冲和幅度也增加。工作状态也由欠压进入过压状态。,图,2-1-2,2.2,谐振功率放大器地性能特点,（,3,）集电极调制电路和基极调制电路,2.2,谐振功率放大器地性能特点,2.2.3,V,BB,、,V,bm,、,V,CC,和,V,cm,四个电量对电路性能的影响,三、放大特性,（,1,）当,V,CC,、,V,BB,和,Re,为定值时，放大性能会随着,V,bm,的大小变化而变化。,2.2,谐振功率放大器地性能特点,2.2.3,V,BB,、,V,bm,、,V,CC,和,V,cm,四个电量对电路性能的影响,（,3,）限幅器,V,bm,的变化范围工作在过压状态，而且其,V,bmmin,不能低于临界状态的对应的,V,bm,值（限幅门限值）。,（,2,）线性放大作用,V,bm,的变化范围必须在欠压区，可作为线性放大。但从放大特性可知，欠压区的特性曲线不是完全直线，会产生失真。实际电路可加负反馈或采用乙类推挽电路。,2.3,谐振功率放大器电路,2.3.1,直流馈电电路,一、集电极直流馈电方式,（,1,）串连馈电方式,（,2,）并联馈电方式,两种直流馈电各有特点：,串联式的滤波匹配网络处于直流的高电位上，网络元件不能直接接地。,并联式的滤波匹配网络不处于直流电位上，因此可直接接地。但是,Lc,和,Cc1,的串联后并接在滤波匹配网络的两端，分布参数影响大。,共同特点是：,Vcc,都能够全部加到集电极上。,2.3,谐振功率放大器电路,2.3.1,直流馈电电路,二、基极直流馈电方式,（,1,）分压式馈电方式,（,2,）自给偏压馈电方式,分压决定,V,B,的值,自给偏压方式：由,i,B,中的,I,B0,在直流电阻上的压降，与,I,B0,一样，随,i,B,的大小变化,2.3,谐振功率放大器电路,2.3.2,滤波匹配网络,要求：,1.,把,R,L,转变为适合放大电路所要求的,Re,，提高效率。,2.,滤去高次谐波，选出所需的基波或者倍频信号。谐波抑制度为：,3.,传输效率尽量接近,1,2.3,谐振功率放大器电路,2.3.2,滤波匹配网络,传输网络设计考虑：,（,1,）因为谐波的抑制度与传输效率的要求是矛盾的。所以在网络的设计时，考虑到,K,要高，,H,n,也要高，因此在实际的匹配网络往往是采用,Qe,较低和,，,T,及,L,型及由其组成的多级混合网络（,Qer,L,而且在高,Qe,的条件下,（,o,C,）,-1,R,L,电路近似得到：,说明,Qo,为定值时，,Qe,越低，,R,L,越大于,r,L,，传输效率越高。,2.3,谐振功率放大器电路,2.3.2,滤波匹配网络,（,2,）网络分析中常用的串并联互换公式,串联转换为并联：,并联转换为串联：,2.3,谐振功率放大器电路,例题分析：例,1,2.3,谐振功率放大器电路,例题分析：例,2,