1、賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日1/1216.2 諧振功率放大器的工作原理6.3 晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法6.4 晶體管功率放大器的高頻特性6.5 高頻功率放大器的電路組成賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日2/121End6.7 戊類(E類)功率放大器6.8 寬帶高頻功率放大器6.9 功率合成器6.10 晶體管倍頻器賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日3/121無線電調幅廣播設備組成框圖

2、無線電調幅廣播設備組成框圖賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日4/121 功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。電壓增益：電壓增益：1)/(beLcrRR1)/)(1 ()/()1 (LebeLeRRrRR1)/(beLcrRR電流增益：電流增益：+1 三種組態的基本放大電路三種組態的基本放大電路CECCCB賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日5/1211. 功率放大電路的主要特點功率放大電路的主要特點omomomomo2122IVIVP輸出功率輸出功率

3、ABQ 功率三角形 允許輕微非線性波形失真。允許輕微非線性波形失真。 要想要想Po大，應使大，應使Vom 和和Iom都要大。都要大。非線性非線性(大信號大信號)賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日6/1211. 功率放大電路的主要特點功率放大電路的主要特點 非線性非線性(大信號大信號) 管子工作在接近極限狀態。管子工作在接近極限狀態。賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日7/1212. 要解決的問題要解決的問題F 減小失真（線性度）F 管子的保護F 提高輸出功率F 提高

4、效率PPo=率直流電源提供的直流功輸出功率賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日8/1213. 提高效率的途徑提高效率的途徑F 降低靜態功耗，即減小靜態電流。PPo=率直流電源提供的直流功輸出功率)()(=)(T o直流功耗交流功率直流電源功率PPPvi= 0 0vi= V V0 0sinsint tToo=PPPtVTPCTCCd10i 賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日9/121(a)甲類甲類 class-A amplifier(b)乙類乙類 class-B am

5、plifier(c)甲乙類甲乙類 class-AB amplifier(d)丙類丙類 class-C amplifier4. 分類分類賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日10/121 丙類丙類(C類類) 放大器的效率最高，但是波形失真也最嚴重。放大器的效率最高，但是波形失真也最嚴重。5. 效率與失真矛盾的解決效率與失真矛盾的解決tnItItIIinsin2sinsincm2cm1cmc0Clowhigh3n2 20賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日11/121 通過

6、諧振負載，從丙類余弦周期脈沖里恢復基波完整周期通過諧振負載，從丙類余弦周期脈沖里恢復基波完整周期信號。信號。5. 效率與失真矛盾的解決效率與失真矛盾的解決有源器件有源器件諧振回路諧振回路窄帶諧振放大器窄帶諧振放大器丙類丙類32154Tr1Tr2CLyLT輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路晶體管晶體管賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日12/1216. 諧振（高頻）功放與非諧振（低頻）功放的比較諧振（高頻）功放與非諧振（低頻）功放的比較相同相同: 要求輸出功率大，效率高要求輸出功率大，效率高非線性非線性(大信號大信號)不同不同:低頻（

7、音頻）低頻（音頻）: 20Hz20kHz1000minmaxff高頻（射頻）高頻（射頻）:3minmaxff（以調幅為例（以調幅為例 ） ttmVtcoscos1)(fomov已調信號已調信號lowhighAM廣播信號廣播信號: 535kHz1605kHz，BW=10kHz1001k1000k100fBW諧振與非諧振諧振與非諧振2k10k200fBW高頻窄帶信號高頻窄帶信號工作頻率與相對頻寬不同工作頻率與相對頻寬不同,賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日13/1217. 功放設計中各方面的折中關系功放設計中各方面的折中關系F 減小

8、失真（線性度）F 管子的保護F 提高輸出功率F 提高效率（1） 丙類導通角丙類導通角 uCES 。 (2) 過壓狀態過壓狀態： 當功放的激勵足夠大時，功放的最高工作功放的最高工作狀態將進入飽和區，即動特性的狀態將進入飽和區，即動特性的A點在飽和區的工作狀態，點在飽和區的工作狀態，稱為過壓狀態。稱為過壓狀態。 過壓狀態功放的特點過壓狀態功放的特點：功放的工作點將在截止區、線性：功放的工作點將在截止區、線性放大區和飽和區三個區內變化；功放的集電極電流為頂部凹放大區和飽和區三個區內變化；功放的集電極電流為頂部凹陷的余弦脈沖；功放的效率將隨著陷的余弦脈沖；功放的效率將隨著Uc的進一步增大而降低，的進一

9、步增大而降低，在這種狀態下，由于導通角過大導致波形系數較小；有在這種狀態下，由于導通角過大導致波形系數較小；有UCEmin uCES 。賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日41/121圖 過壓狀態的ic波形賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日42/121 (3) 臨界狀態臨界狀態：功放的最高工作狀態剛好進入飽和區功放的最高工作狀態剛好進入飽和區的邊緣狀態，即動特性的的邊緣狀態，即動特性的A點剛好進入飽和區和放大區的邊點剛好進入飽和區和放大區的邊緣，我們將這種工作狀態稱

10、為臨界狀態。緣，我們將這種工作狀態稱為臨界狀態。 臨界狀態功放的特點：臨界狀態功放的特點：功放的工作點只在截止區和線性功放的工作點只在截止區和線性放大區內變化；功放的集電極電流為余弦脈沖；功放的輸出放大區內變化；功放的集電極電流為余弦脈沖；功放的輸出功率最大，高頻功放一般工作在此狀態；有功率最大，高頻功放一般工作在此狀態；有UCEmin uCES 。 保證功放工作在這一狀態所需的集電極負載電阻保證功放工作在這一狀態所需的集電極負載電阻RL稱稱為為臨界電阻臨界電阻或或最佳負載電阻最佳負載電阻，一般用，一般用RLcr表示。表示。賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻

11、電子線路2021年11月10日43/121高頻功放的外部特性 高頻功放是工作于非線性狀態的放大器高頻功放是工作于非線性狀態的放大器, 同時也可以同時也可以看成是一高頻功率發生器看成是一高頻功率發生器(在外部激勵在外部激勵下的發生器下的發生器)，因，因此高頻功率放大器的性能參數只能在一定條件下進行估此高頻功率放大器的性能參數只能在一定條件下進行估算，在實際設計中，要達到設計要求常常還需對其進行算，在實際設計中，要達到設計要求常常還需對其進行調整。調整。 高頻功放的外特性：高頻功放的外特性：是指放大器的性能隨放大器的外是指放大器的性能隨放大器的外部參數變化的規律。主要包括：部參數變化的規律。主要包

12、括：高頻功放的負載特性高頻功放的負載特性(功放性能隨負載的變化特性功放性能隨負載的變化特性)、高頻功放的振幅特性、高頻功放的振幅特性(功功放性能隨激勵電壓的變化特性放性能隨激勵電壓的變化特性)、高頻功放的調制特性、高頻功放的調制特性(功放性能隨偏置電壓和電源的變化特性功放性能隨偏置電壓和電源的變化特性)以及高頻功放以及高頻功放的調諧特性等。的調諧特性等。賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日44/121高頻功放的負載特性高頻功放的負載特性 高頻功放的負載特性高頻功放的負載特性：是指只改變負載電阻：是指只改變負載電阻RL, 高高頻功放

13、電流、頻功放電流、 電壓、電壓、 功率及效率功率及效率變化的特變化的特性。性。 賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日45/1211. 高頻功放的動態特性高頻功放的動態特性 下面通過折線近似分析法定性分析其動態特性，首先，建下面通過折線近似分析法定性分析其動態特性，首先，建立由立由Rp和和VCC 、VBB、Vbm 所表示的輸出動態負載曲線所表示的輸出動態負載曲線。cbmcCcoscosqtVgibmBZBBccosVVVqccmCCCEcCcosqVVVVgcmbmvi0CEdVgvccmCC0cosqVVV; cmbmcdVVgg

14、p1cmcmRIVvceicVoAVCCQVcm1cqvcmingdtVVcoscmCCCEv賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日46/1212. 高頻功放的負載特性高頻功放的負載特性vBEiC-VBBVBZvbeCqCqiCCqCqgCVbmvbemaxiCmaxvceiCVCCQvceminVcesgdvbemaxvcemingcr過過壓壓區區臨界區臨界區欠壓區欠壓區vbemax賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日47/1212. 高頻功放的負載特性高頻功放的負載

15、特性iCvcevbemax過過壓壓區區臨界區臨界區欠壓區欠壓區欠壓過壓0臨界RpcmV0cI1cmI欠壓過壓0臨界RpPPoc0cCCIVP 1cmcmo21IVP ocPPP)(2121c10c1cmCCcmcqgIIVVcmcmPVIR賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日48/121iCt0iCttiCtiC00oRP增大賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日49/121End欠壓、過壓、臨界三種工作狀態的特點：欠壓、過壓、臨界三種工作狀態的特點：結論：結論：欠壓：

16、恒流，欠壓：恒流，Vcm變化，變化，Po較小，較小，c低，低，Pc較大；較大；過壓：恒壓，過壓：恒壓，Icm1變化，變化，Po較小，較小，c可達最高；可達最高；臨界：臨界：Po最大，最大，c較高；較高；最佳工作狀態最佳工作狀態發射機末級發射機末級中間放大級中間放大級2. 高頻功放的負載特性高頻功放的負載特性圖圖6.3.7 負載特性曲線負載特性曲線欠壓過壓0臨界RpPPoc0cCCIVP 1cmcmo21IVP ocPPP欠壓過壓0臨界RpcmV0cI1cmIoptR賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日50/121vceiCvbem

17、axQVCCQVCCQVCCt iC1. 改變改變CCCC對工作狀態的影響對工作狀態的影響- -集電極調制特性集電極調制特性過壓欠壓0臨界VCCcm1I0cIcmV過壓欠壓0臨界VCCPPoc0cCCIVP ocPPP1cmcmo21IVP 集電極調幅作用是通過改變集電極調幅作用是通過改變VCCCC來改變來改變cm1cm1與與o o才能實現的，才能實現的，因此，必須工作于過壓區。因此，必須工作于過壓區。賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日51/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路20

18、21年11月10日52/1212. 改變改變bmbm對工作狀態的影響對工作狀態的影響- -振幅特性振幅特性vceiCvbemax1vbemax2QVCCvbemax4t iCvbemax3欠壓過壓0臨界Vbm1cmI0cIcmV欠壓過壓0臨界VbmPPoc0cCCIVP ocPPP1cmcmo21IVP PPPiocBZBBbmVVV賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日53/121高頻功放的振幅特性的特點：高頻功放的振幅特性的特點： 在欠壓區：在欠壓區：Ic0、 Ic1、Uc隨隨Ubm的增加而增的增加而增加，但并不一定為線性關系，

19、而在放大振幅變化加，但并不一定為線性關系，而在放大振幅變化的高頻信號的高頻信號(如調幅信號如調幅信號)時，通常要求輸出的高時，通常要求輸出的高頻信號振幅與輸入激勵信號的振幅成線性關系，頻信號振幅與輸入激勵信號的振幅成線性關系，這只有在這只有在B(乙乙)類狀態才能得到。類狀態才能得到。 在過壓區：在過壓區： Ic0、 Ic1、Uc基本上不隨基本上不隨Ubm的增的增加而增加，可以認為是恒壓區，放大等幅信號，加而增加，可以認為是恒壓區，放大等幅信號，應選擇這種狀態。應選擇這種狀態。賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日54/1213. 改

20、變改變BBBB對工作狀態的影響對工作狀態的影響 基極調幅作用是通過改變基極調幅作用是通過改變BBBB來改變來改變cm1cm1與與o o才能實現的，才能實現的，因此，必須工作于欠壓區。因此，必須工作于欠壓區。vbeVBBvbemax1vBEiCVBBvbemax2VBBvbemax3vceiCvbemax1vbemax2QVCCvbemax3tiCVBB絕對值的增加等效于減少絕對值的增加等效于減少 Vbm，兩者都會使，兩者都會使vbemax產生相同的變化產生相同的變化tVVcosbmBBBEvEnd賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10

21、日55/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日56/121例例6.3.1 6.3.1 有一個用硅有一個用硅NPN外延平面型高頻功率管外延平面型高頻功率管3DA13DA1做成做成的諧振功率放大器，設已知的諧振功率放大器，設已知CCCC2424，工作，工作頻率頻率MHz。試求它的能量關系。由晶體管手冊已知其。試求它的能量關系。由晶體管手冊已知其有關參數為有關參數為f7070MHz ，A Ap p（功率增益）（功率增益）13 13 dB，CmaxCmax750750, ,CE(sat)CE(sat)( (集電極飽和壓降集電極飽和壓降

22、)1.5)1.5, ,CMCMW W。解：解： ）由前面的討論已知，工作狀態最好選用臨界狀態。）由前面的討論已知，工作狀態最好選用臨界狀態。作為工程近似估算，可以認為此時集電極最小瞬時電壓作為工程近似估算，可以認為此時集電極最小瞬時電壓V5 . 1CE(sat)CminvvV5 .225 . 124CminCCcmVVVv 2 2）mA178A178. 0A5 .1265 .22pcm1cmRVI5 .12622)5 .22(22o2cmpPVR賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日57/121解：解： 3 3）選）選q qc c=

23、70=70o o， 4 4）436. 0)(c1q253. 0)(c0qmA750mA408mA436. 0178)(c1cm1maxCqIi未超過電流安全工作范圍。未超過電流安全工作范圍。 5 5）mA103mA253. 0408)(c0maxC0cmqiI 6 6）)W1 (W472. 0W)2472. 2(CMocPPPPWWcCC472. 2101032430IVP 7 7） 8 8）%81472. 22ocPP 9 9）W1 . 0W202)3 . 1 (lg2)10(lg11oipAPPEnd賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年1

24、1月10日58/121 前面以靜態特性為基礎，分析了高頻功放前面以靜態特性為基礎，分析了高頻功放的原理，但不能反映高頻工作時的其他現象，的原理，但不能反映高頻工作時的其他現象，如當晶體管工作于如當晶體管工作于0.5f 0.2fT T 甚至更高的頻甚至更高的頻率時，會出現輸出功率下降、效率降低等。這率時，會出現輸出功率下降、效率降低等。這是因為功放管性能隨頻率變化引起的，通常稱是因為功放管性能隨頻率變化引起的，通常稱為功放管的為功放管的高頻效應高頻效應。 一、一、少數載流子的渡越時間效應 晶體管本質上是電荷控制器件。少數載流晶體管本質上是電荷控制器件。少數載流子的注入和擴散是晶體管能夠放大的基礎

25、。子的注入和擴散是晶體管能夠放大的基礎。賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日59/121 渡越時間渡越時間的概念的概念：將少數載流子由基區擴散到將少數載流子由基區擴散到達集電極所需要的時間，稱為載流子的渡越時間達集電極所需要的時間，稱為載流子的渡越時間。 晶體管工作在低頻和高頻時的渡越時間效應如圖3-24所示。 賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日60/121二、非線性電抗效應 功放管中存在功放管中存在集電結電容集電結電容, 這個電容是隨集這個電容是隨集電結電壓電結電

26、壓Ube變化的非線性勢壘電變化的非線性勢壘電容。容。 在高頻時在高頻時對放大器對放大器主要有兩個影響主要有兩個影響： 1、構成放大器輸出到輸入的反饋支路，造成放、構成放大器輸出到輸入的反饋支路，造成放大器不穩定；大器不穩定； 2、通過他的反饋會在輸出端形成一輸出電容、通過他的反饋會在輸出端形成一輸出電容Co coCC2三、發射極引線電感的影響三、發射極引線電感的影響910)75. 043 . 2(1971. 0dlLgLe賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日61/121四、四、飽和壓降的影響飽和壓降的影響 晶體管工作于高頻時晶體管

27、工作于高頻時, 實驗發現其飽和壓實驗發現其飽和壓降隨頻率提高而加大。降隨頻率提高而加大。 賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日62/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日63/121End賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日64/1216.5.1 饋電線路6.5.2 輸出、輸入與級間耦合回路賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日65/121

28、 以上的高頻功率放大器的電路僅僅是其原理圖。欲使高以上的高頻功率放大器的電路僅僅是其原理圖。欲使高頻功率放大器正常工作于丙類某一最佳狀態，與小信號諧振頻功率放大器正常工作于丙類某一最佳狀態，與小信號諧振放大器同樣，必須有正確的直流通路和交流通路。除此之外，放大器同樣，必須有正確的直流通路和交流通路。除此之外，還要盡量減少功率傳輸中的損耗。這就涉及其饋電線路的實還要盡量減少功率傳輸中的損耗。這就涉及其饋電線路的實現問題。現問題。賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日66/121 一、一、 直流饋電線路直流饋電線路 直流電源直流電源加到

29、功放管各極上去的線路叫直流饋加到功放管各極上去的線路叫直流饋電線路電線路。直流饋電線路包括。直流饋電線路包括集電極饋電線路集電極饋電線路和和基基極饋電線路極饋電線路。下面結合集電極饋電線路和基極饋下面結合集電極饋電線路和基極饋電線路說明旁路電容電線路說明旁路電容Cb、扼流圈、扼流圈Lb的應用方法。的應用方法。 1、集電極饋電線路、集電極饋電線路 由于集電極電流是脈沖電流，因此由于集電極電流是脈沖電流，因此集電極饋電集電極饋電線路須滿足：線路須滿足： A、直流能量能有效地加到功放管的集電極和發、直流能量能有效地加到功放管的集電極和發射極之間，而不能再有其他耗損；射極之間，而不能再有其他耗損；賀州

30、學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日67/121 B、高頻基波分量應有效地流過負載回路，除了、高頻基波分量應有效地流過負載回路，除了回路應盡可能小地消耗基波分量能量；回路應盡可能小地消耗基波分量能量； C、除倍頻器外，應有效的消除高頻諧波分量，、除倍頻器外，應有效的消除高頻諧波分量，輸送到負載上的諧波分量應盡可能小；輸送到負載上的諧波分量應盡可能小； D、直流電源及饋電元件的接入應盡可能減小分、直流電源及饋電元件的接入應盡可能減小分布參數的影響。布參數的影響。 集電極饋電線路的集電極饋電線路的兩種形式兩種形式: 串聯饋電線路串聯饋電線

31、路和并聯饋電線路。和并聯饋電線路。 (1) 串聯饋電線串聯饋電線路路 結構：結構：晶體管、晶體管、 電源、電源、 諧振回路三者是串聯諧振回路三者是串聯連接的連接的, 故稱為串聯饋電線故稱為串聯饋電線路。如路。如圖圖 (a) 所示。所示。賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日68/121 優點：優點：Ucc、LB、CB處于高頻地電位，使得回路處于高頻地電位，使得回路不容易受分布參數影響。不容易受分布參數影響。 (2)并聯饋電線并聯饋電線路路 結構：結構：其晶體管、其晶體管、 電源、電源、 諧振回路三者是并聯諧振回路三者是并聯連接的連接

32、的, 故稱為并聯饋電線故稱為并聯饋電線路。如路。如圖圖 (b) 所示。所示。 優點：優點：回路一端為直流地電位，回路一端為直流地電位，L、C元件一端元件一端可以接地，安裝方便。可以接地，安裝方便。賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日69/121VCCbEcLbL(a)VEc(b)CL1Cb1CbLb 圖 集電極饋電線路兩種形式 (a) 串聯饋電; (b) 并聯饋電賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日70/121 2基極饋電線路基極饋電線路 基極饋電線路也有串聯和并聯基

33、極饋電線路也有串聯和并聯兩種形式。兩種形式。 圖圖示出了幾種基極饋電形式示出了幾種基極饋電形式, 基極的負偏壓既基極的負偏壓既可以可以是外加的是外加的, 也可以由基極直流電流或發射極直流也可以由基極直流電流或發射極直流電流流過電阻產生。電流流過電阻產生。 賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日71/121ReCbVCbVR1R2ECbLbV(a)(b)(c) 圖 基極饋電線路的幾種形式 基極自給偏壓基極組合偏壓基極零偏壓賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日72/121例

34、例：改正右圖：改正右圖中的錯誤，不得中的錯誤，不得改變饋電形式。改變饋電形式。解：解：分析分析 改正見下圖改正見下圖賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日73/121圖圖328 例例3-2圖圖賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日74/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日75/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日76/121End賀州

35、學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日77/1211. 輸出匹配網絡輸出匹配網絡 使負載阻抗與放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保證使負載阻抗與放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保證放大器傳輸到負載的功率最大，即它起著匹配網絡的作用。放大器傳輸到負載的功率最大，即它起著匹配網絡的作用。 抑制工作頻率范圍以外的不需要頻率，即它應有良好抑制工作頻率范圍以外的不需要頻率，即它應有良好的濾波作用的濾波作用。 有效地傳送功率到負載，但同時又應盡可能地使這幾有效地傳送功率到負載，但同時又應盡可能地使這幾個電子器件彼此隔離，互不影響。個電子器件彼此隔離，

36、互不影響。賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日78/1211. 輸出匹配網絡輸出匹配網絡賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日79/1211. 輸出匹配網絡輸出匹配網絡 雖然阻抗變換網絡類型很多，但是，都可以等效成一個標雖然阻抗變換網絡類型很多，但是，都可以等效成一個標準的并聯諧振回路。準的并聯諧振回路。 下面就等效成的標準并聯諧振回下面就等效成的標準并聯諧振回路分析其功率傳輸效率。圖中，路分析其功率傳輸效率。圖中，r為等為等效到諧振回路的負載電阻，效到諧振回路的負載電

37、阻，r1為諧振回為諧振回路本身的損耗電阻。路本身的損耗電阻。功率電子器件送至回路的總回路送至負載的功率k)(12k2krrrIIrrr1rrr1110L1QQpp1RR賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日80/1212. 輸入匹配網絡與級間耦合網絡輸入匹配網絡與級間耦合網絡賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日81/121R2R1(a)(b)(c) 圖 幾種常見的LC匹配 (a) L型; (b) T型; (c) 型LC匹配網絡 下圖是幾種常用的LC匹配網絡。賀州學院機械

38、與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日82/121圖 L型網絡的阻抗變換(a)VRoRLXPXs(b)VRoRPXPXP賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日83/121 1） 對于對于L-I型網絡型網絡(負載電阻負載電阻Rp與并聯電抗器件與并聯電抗器件Xp并聯并聯，如下圖，如下圖a所示所示)，容易求出：，容易求出：ppRQX 由此可見由此可見：在負載電阻：在負載電阻RP大于大于功放要求的功放要求的最佳負載阻抗容抗最佳負載阻抗容抗RLcr時，采用對于時，采用對于L-I型網絡，型網絡，

39、并通過調整并通過調整Q值，將大的負載電阻值，將大的負載電阻RP變換較小變換較小的為的為Rs(Rs= RLcr)。諧振時應有。諧振時應有Xs+Xs=0.211spRRQ 221spQXXQ 其中：其中：()ppssppRjXRjXRjX賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日84/121XsXpRpXsXpRsXpXpRp(a)(b)XsXsRs 圖 4-17 L型匹配網絡 (a) L-I型網絡; (b) L-II型網絡串聯電抗并聯電抗賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日8

40、5/121 對于對于L-II型網絡型網絡(負載電阻負載電阻RP與感抗器件與感抗器件XS串聯，如上圖串聯，如上圖b所示所示)有：有：ssXQR 由此可見由此可見：在：在負載電阻負載電阻RP小于小于功放要求的功放要求的最最佳負載阻抗容抗佳負載阻抗容抗RLcr時，采用對于時，采用對于L-II型網絡，型網絡，并通過調整并通過調整Q值，將小的負載電阻值，將小的負載電阻RP變換為較變換為較大的大的Rs(Rs= RLcr)。諧振時應有。諧振時應有XP+XP=0。其中：其中：()ppssppRjXRjXRjX2(1)PsRQR 221PsQXXQ賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線

41、路高頻電子線路2021年11月10日86/121l)型匹配網絡型匹配網絡l 下圖（）是型匹配網絡，其中兩個串下圖（）是型匹配網絡，其中兩個串臂為同性電抗元件，并臂為異性電抗元件。為臂為同性電抗元件，并臂為異性電抗元件。為了求出型匹配網絡的元件參數，可以將它分了求出型匹配網絡的元件參數，可以將它分成兩個型網絡，如圖（成兩個型網絡，如圖（b）所示。然后利用）所示。然后利用型網絡的計算公式，經整理便可最終得到計型網絡的計算公式，經整理便可最終得到計算公式。算公式。l RP=RL(1+Q2T2) 2222()sTLLPLPLpPTPLXQ RRRRRRXRQRR賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與

42、電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日87/121 圖 T型網絡的阻抗變換(a)VRoRLXPXs1Xs2(b)VRoXP1Xs1RPRLXs2XP2賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日88/121l 圖（圖（b）中的第一個型網絡與圖）中的第一個型網絡與圖 (a)的網的網絡是相反的，因此，可以將絡是相反的，因此，可以將o視為視為L，即，即 )型匹配網絡 型匹配網絡如下圖所示，分析過程也是將型網絡分成兩個基本的型網絡，如圖 (b)所示，然后按型網絡進行求解。2P0T1111112R =R (1+Q) ()sTo

43、oPooPpPTPooLpppPPPoPLXQ RR RRRRXRQRRRRXXXRRRRRR賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日89/121圖 型網絡的阻抗變換(a)VRoRLXP1Xs(b)VRoXP1Xs1RLXs2XP2XP2賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日90/121式中 1122212111221122121122221(1) 1(1) 11,(1) 111opTLLpTLToLTTosssoTssoLLTTTppoppoLPTTRXQRRXQRQRR

44、QQRXXXRQXXRRRQQQRRRXXRRRQQ賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日91/121 下圖是一超短波輸出放大器的實際電路下圖是一超短波輸出放大器的實際電路, 它工作于固定頻率。它工作于固定頻率。 3DA21CCbVC1L1L2C222.5 V圖 一超短波輸出放大器的實際電路 L2是為抵消天線的容抗而設立的C1、C2、L2構成型匹配網絡賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日92/1212. 輸入匹配網絡與級間耦合網絡輸入匹配網絡與級間耦合網絡End賀州學院

45、機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日93/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日94/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日95/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日96/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日97/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程

46、學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日98/121End賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日99/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日100/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日101/121End賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日102/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻

47、電子線路2021年11月10日103/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日104/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日105/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日106/121End賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日107/1216.9.1 功率合成與分配網絡應滿足的條件6.9.2 功率合成(或分配)網絡原理6.9.3 功

48、率合成電路舉例賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日108/121舉例：舉例：賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日109/121 所謂功率合成器是采用多個晶體管，使它們產生的功率在一個公共負載上相加。 功率分配器功率放大器功率放大器功率合成器信號源負載賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日110/121End賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日1

49、11/121l傳輸線變壓器傳輸線變壓器l1. 傳輸線變壓器的工作原理傳輸線變壓器的工作原理l 1) 傳輸線變壓器的結構傳輸線變壓器的結構l 2) 傳輸線變壓器傳輸能量的特點傳輸線變壓器傳輸能量的特點賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日112/121圖 1:1傳輸線變壓器4213RLRsUs(a)RsUs1324RLU(b)RsRL1324Us(c)賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日113/121圖 傳輸線在高頻情況下的等效電路U1U2C0L0L0L0L0L0L0C0

50、C0C0C0賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日114/121 l 從上述傳輸線變壓器的工作原理，可以歸從上述傳輸線變壓器的工作原理，可以歸納出其基本特點是：納出其基本特點是：l (1)工作頻帶寬，頻率覆蓋系數可達工作頻帶寬，頻率覆蓋系數可達104。 l (2)通帶的低頻范圍得到擴展，這是依靠通帶的低頻范圍得到擴展，這是依靠高磁導率的磁芯獲得很大的初級電感的結果。高磁導率的磁芯獲得很大的初級電感的結果。l (3)通帶的上限頻率不受磁芯上限頻率的通帶的上限頻率不受磁芯上限頻率的限制，因為對于高頻它是以傳輸線的原理傳輸限制，因為對于高

51、頻它是以傳輸線的原理傳輸能量。能量。l (4)大功率運用時，可以采用較小的磁環大功率運用時，可以采用較小的磁環也不致使磁芯飽和和發熱，因而減小了放大器也不致使磁芯飽和和發熱，因而減小了放大器的體積。的體積。 賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日115/121l 3) 傳輸線變壓器的主要參數傳輸線變壓器的主要參數l 由傳輸線的理論可知，傳輸線的特性阻抗由傳輸線的理論可知，傳輸線的特性阻抗c為為crj LZGj Cww+=+ 對于理想無耗或工作頻率很高時的傳輸線，有，則傳輸線的特性阻抗為LZcC最佳特性阻抗，其值為coptsLZR R

52、賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日116/121l 產生插入損耗的主要原因是傳輸線終端電產生插入損耗的主要原因是傳輸線終端電壓和電流對于始端產生相移的結果。我們知道，壓和電流對于始端產生相移的結果。我們知道，電磁波自始端傳到終端，是需要一定時間的。電磁波自始端傳到終端，是需要一定時間的。終端電壓、電流總要滯后于始端相應電壓、電終端電壓、電流總要滯后于始端相應電壓、電流個相位流個相位，這個相位與傳輸信號波長，這個相位與傳輸信號波長及傳及傳輸線距離輸線距離l的關系為的關系為2ll式中, 2，稱為相移常數。 賀州學院機械與電子工程學院

53、賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日117/121圖 傳輸線變壓器的插入損耗 LP/dB10.0050.050.512840賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日118/121l2. 傳輸線變壓器的應用傳輸線變壓器的應用l 1) 極性變換極性變換l 傳輸線變壓器作極性變換電路，就是傳輸線變壓器作極性變換電路，就是1:1倒相傳輸線變壓器。倒相傳輸線變壓器。l 圖 1:1倒相傳輸線變壓器RsUs1324RL(b)RsRL1324Us(a)UUUUIIII賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工

54、程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日119/121l 2) 平衡和不平衡的互相變換平衡和不平衡的互相變換l 如圖如圖4-27是傳輸線變壓器用作平衡與不平是傳輸線變壓器用作平衡與不平衡電路的互相變換。衡電路的互相變換。 圖 平衡與不平衡的互相變換(a)RsRsU1234URLUsUs賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日120/121圖 平衡與不平衡的互相變換(b)RLU2143UsRs2U2RL2U2U賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日121/121

55、l 3) 阻抗變換阻抗變換l 傳輸線變壓器的第三個用途，是在輸入端傳輸線變壓器的第三個用途，是在輸入端和輸出端之間實現阻抗變換。由于傳輸線變壓和輸出端之間實現阻抗變換。由于傳輸線變壓器的結構的限制，它不能像普通變壓器那樣，器的結構的限制，它不能像普通變壓器那樣，借助匝數比的改變來實現任何阻抗比的變換，借助匝數比的改變來實現任何阻抗比的變換，而只能完成某些特定阻抗比的變換，如而只能完成某些特定阻抗比的變換，如:1、9:1、1:1，或者，或者1:、1:9、1:16，等等。，等等。 賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日122/121圖

56、4:1和1:4傳輸線變壓器電路(a)(b)RsUs1234URLURiII2IIURsUs12342URLURiIII2IURsUsIRiII12342IRLULRsUsRi2III1243UURLUL(c)(d)I賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日123/121l 對于對于:1的阻抗變換電路而言，如果設負的阻抗變換電路而言，如果設負載電阻載電阻L上的電壓為上的電壓為U，則傳輸線終端和始，則傳輸線終端和始端的電壓均為端的電壓均為U，因此，信號源端的電壓為，因此，信號源端的電壓為U。當信號源提供的電流為時，則通過。當信號源提供的電

57、流為時，則通過L的的電流為電流為I，于是負載電阻，于是負載電阻L為為 2LURI從信號源向傳輸線變壓器看去的輸入電阻為2442iLUURRII傳輸線的特性阻抗為222cLUUZRII賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日124/121l 圖（圖（b）和（）分別表示）和（）分別表示1:傳輸線變傳輸線變壓器的傳輸線形式和變壓器形式。設流過負載壓器的傳輸線形式和變壓器形式。設流過負載電阻電阻L的電流為，信號源提供的電流為，的電流為，信號源提供的電流為，由圖（）可見，負載電阻由圖（）可見，負載電阻上的電壓為上的電壓為U，即即ULU。負載電阻

58、為。負載電阻為21 21244LLiLUURIIUURRII從信號源向傳輸線變壓器看去的輸入電阻為 從而實現1:的阻抗變換。傳輸線變壓器的特性阻抗為1 2122cLUUZRII賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日125/121l 根據相同的原理，可以利用多組根據相同的原理，可以利用多組1:1傳輸傳輸線變壓器組成線變壓器組成9:1、1:1或或1:9、9:1等電路，等電路，并求出輸入電阻、特性阻抗與負載電阻并求出輸入電阻、特性阻抗與負載電阻L的的關系。可以證明，若關系。可以證明，若1:1傳輸線變壓器組數為傳輸線變壓器組數為，則由它組成

59、的阻抗變換電路的特性阻抗和，則由它組成的阻抗變換電路的特性阻抗和輸入電阻分別為輸入電阻分別為l Zc=(n+1)RLl Ri=(n+1)2RL 對于變比小于1的阻抗變換電路，特性阻抗和輸入電阻的一般公式為21(1)1(1)cLiLZRnRRn賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日126/121圖 寬帶高頻功率放大電路R1R2V1T1T2R3V2T3UCC50賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日127/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線

60、路高頻電子線路2021年11月10日128/121賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日129/121AIBIDICIC21IC21IAVBVDVCV賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日130/121AIBIDICICI21CI21AVBVDVCVADCBDCACDBCD12121212IIIIIIVVVVVV販販販販-=+=-=+=- 賀州學院機械與電子工程學院賀州學院機械與電子工程學院 高頻電子線路高頻電子線路2021年11月10日131/121CABBADABCD