无线电通信-52-高频功率放大器电路、功率合成器、倍频器课件.pptx

1、5.5 5.5 高频高频功率放大器的电路组成功率放大器的电路组成 要使高频功放正常要使高频功放正常工作，在其输入和输出工作，在其输入和输出端需端需接接有直流通路和交流通路：有直流通路和交流通路：直流馈电线路直流馈电线路：为晶体管各级提供合适的：为晶体管各级提供合适的偏置及偏置及能量功率；能量功率；交流匹配网络交流匹配网络：使高频交：使高频交 流信号能有效地进行传输流信号能有效地进行传输。功放基本电路功放基本电路5.5.1 5.5.1 直流直流馈电电路馈电电路 根据直流电源连接方式的不同根据直流电源连接方式的不同，可可分为：分为：串联馈电线路：直流电源串联馈电线路：直流电源、匹配网络和晶体管、匹

2、配网络和晶体管 形成串联连接的方式。形成串联连接的方式。并联并联馈电线路：直流电源馈电线路：直流电源、匹配网络和晶体管、匹配网络和晶体管 形成并联连接的方式。形成并联连接的方式。并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈 串并馈直流供电路的优缺点：串并馈直流供电路的优缺点：优点：优点：并并馈电路中，信号回馈电路中，信号回路两端均处于直流地电位，路两端均处于直流地电位，即零电位。对高频而言，回即零电位。对高频而言，回路的一端又直接接地，因此路的一端又直接接地，因此回路安装比较方便，调谐电回路安装比较方便，调谐电容容C C上无高压，安全可靠上无高压，安全可靠；串联电路的特点正好与并馈电路相反串联电路的特点正

3、好与并馈电路相反 缺点：缺点：并馈电路中，并馈电路中，LCLC处于高频高电位上，它对处于高频高电位上，它对地的分布电容较大，将会直接影响回路谐振频率地的分布电容较大，将会直接影响回路谐振频率的稳定性；的稳定性；1 1.集电极集电极馈电电路馈电电路集电极电路对不同频率电路的等效电路集电极电路对不同频率电路的等效电路常用集电极电路常用集电极电路 2 30LCLC回路阻抗特性回路阻抗特性频谱频谱以上两个电路均以上两个电路均满足：满足：串馈串馈并馈并馈2.2.基极基极馈电线路馈电线路几种几种常用的产生基极偏压的方法常用的产生基极偏压的方法（a）、（）、（b）是并馈是并馈（c）是）是串串馈馈5.5.2

4、5.5.2 输出、输入和输出、输入和级间耦合回路级间耦合回路1 1.输出输出匹配匹配网络：网络：末末级功放与天线或其他负载间的网络 使使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，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以保证放大器传输到负载的功率最大最大（匹配）（匹配）；抑制工作频率范围以外的不需要频率抑制工作频率范围以外的不需要频率（滤波）（滤波）；有效有效地传送功率到负载，但同时又应尽可能地使地传送功率到负载，但同时又应尽可能地使这几个电子器件彼此隔离，互不这几个电子器件彼此隔离，互不影响影响（隔离）（隔离）。有L型、型、T型网络及由它们组成的多级网络，也有双调谐

5、耦合回路的最常见的输出回路是最常见的输出回路是复合输出回路复合输出回路，如图所示。，如图所示。L1C1回路就叫做回路就叫做中介回路中介回路；RACA分别代表天线的辐射电阻分别代表天线的辐射电阻与等效电容；与等效电容；Ln、Cn为天线回路的为天线回路的调谐元件调谐元件，作用作用是使天线回路处于串联谐是使天线回路处于串联谐振状态，以获得最大的天线回振状态，以获得最大的天线回路电流路电流iA，亦即使天线辐射功率亦即使天线辐射功率达到最大。达到最大。复合输出回路复合输出回路(为了简化电路，为了简化电路，省略了直流电源及辅助元件省略了直流电源及辅助元件L、C、C 等等)这种电路是将天线这种电路是将天线(

6、负载负载)回路通过互感或其他形式与集电回路通过互感或其他形式与集电极调谐回路相耦合。极调谐回路相耦合。输出匹配网络类型很多，如输出匹配网络类型很多，如L形、形、形、形、T形等，但是都形等，但是都可以等效成一个标准的并联谐振回路。可以等效成一个标准的并联谐振回路。等等效效电电路路谐振阻抗：谐振阻抗：高频功率放大器工作于非线性状态，晶体管内阻随导通和高频功率放大器工作于非线性状态，晶体管内阻随导通和截止变化剧烈，输出阻抗并非常数。截止变化剧烈，输出阻抗并非常数。内阻等于外阻内阻等于外阻 无意义无意义衡量回路传输能力的优劣衡量回路传输能力的优劣中介回路的传输效率：中介回路的传输效率：阻抗匹配概念：阻

7、抗匹配概念：调谐调谐 送出额定功率送出额定功率下图是两种下图是两种 形网络是其中的形式之一形网络是其中的形式之一(也可以用也可以用T型网络型网络)。图中图中R2代表终端代表终端(负载负载)电阻，电阻，R1代表由代表由R2折合到左端的等效折合到左端的等效电阻，故接线用虚线表示。电阻，故接线用虚线表示。R1C1C2R2L1(a)R1C1R2C2L1(b)2L2112L1L1(3)11)2L(1222(2)L11(1)CXQRQRQLXQRRRCXQRCX11)2L(1221(3)11L212L1L2(2)L11(1)QRRRLXLXQRQRQCXQRCX2 2.输入输入匹配网络与级间耦合网络匹配网

8、络与级间耦合网络 多级功放电路中，除末级以前的各级都叫中间级。多级功放电路中，除末级以前的各级都叫中间级。上级放大器集电极回路相对下一级既是级间耦合回上级放大器集电极回路相对下一级既是级间耦合回路，又是输入匹配网络。路，又是输入匹配网络。对于对于中间级而言，最主要的是应该保证它的电压输中间级而言，最主要的是应该保证它的电压输出稳定，以供给下级功放稳定的激励电压，而效率则出稳定，以供给下级功放稳定的激励电压，而效率则降为次要降为次要问题，也就是问题，也就是减弱了下级对本级工作状态的减弱了下级对本级工作状态的影响影响。中间中间放大级工作于过压放大级工作于过压状态状态，此时它等效为一个，此时它等效为

9、一个理想电压源理想电压源，其输出电压几乎不随，其输出电压几乎不随负载负载变化。变化。降低降低级间耦合回路的效率。级间耦合回路的效率。5.10 5.10 晶体管倍频器晶体管倍频器 倍频器倍频器是一种输出频率等于输入频率整数倍的电是一种输出频率等于输入频率整数倍的电路，用以提高频率路，用以提高频率。作用是降低振荡器频率，提高。作用是降低振荡器频率，提高振荡器的频率稳定度。振荡器的频率稳定度。参量倍频器参量倍频器：利用：利用晶体管的结电容随电压变化的晶体管的结电容随电压变化的非非 线性线性来获得来获得倍频。倍频。丙类倍频器丙类倍频器：利用：利用丙类放大器电流脉冲中的谐波丙类放大器电流脉冲中的谐波来来

10、 获得倍频。获得倍频。倍频器的应倍频器的应用用丙类丙类倍频器倍频器 晶体管倍频器与高频晶体管倍频器与高频功放的线路基本相同，功放的线路基本相同，不同的是集电极回路谐不同的是集电极回路谐振于振于n次谐波次谐波。集电极回路调谐于集电极回路调谐于n次谐波，则回路对基波和其他谐次谐波，则回路对基波和其他谐波的阻抗很小，相当于短路，而对波的阻抗很小，相当于短路，而对n次谐波的阻抗达次谐波的阻抗达到最大值，呈电阻性，于是回路的输出电压和功率就到最大值，呈电阻性，于是回路的输出电压和功率就是是n次谐波，故起到了倍频作用。次谐波，故起到了倍频作用。iCiciC1iC2ic频谱频谱0 2 3 4ICOIC1IC2IC3IC4LC谐振特性谐振特性iC1iC1iC1iC2iC2iC2工作工作于二次谐波倍频器的电流、电压关系如下：于二次谐波倍频器的电流、电压关系如下：其中：其中：而而注意注意点：点：