第3章 高频谐振放大器 3.1 高频小信号放大器 3.2 高频功率放大器的原理和特性 3.3 高频功率放大器的高频效应 第3章 高频谐振放大器 3.1 高频小信号放大器 3.2 高频功率放大器的原理和特性 3.3 高频功率放大器的高频效应 3.4 高频功率放大器的实际线路 3.5 高频功放、 功率合成与射频模块放大器 　　要求掌握高频小信号放大器等效电路及分析方法 ，高频功率放大器的原理、高频效应，分析高频功放、功率合成与射频模块放大器的实际线路。

3.1 高频小信号放大器 高频小信号谐振放大器的功用就是放大各种无线电设备中的高频小信号。 高频小信号放大器的特点 　　高频小信号谐振放大器的功用就是放大各种无线电设备中的高频小信号。 高频小信号放大器的特点 ① 频率较高 中心频率一般在几百kHz到几百MHz频 带宽度在几khz到几十MHz ② 小信号 信号较小故工作在线性范围内(甲类 放大器)

晶体管（BJT)、场效应管（FET)、集电电路（IC) 按频谱宽度：窄带放大器和宽带放大器 按电路形式：单级放大器和多级放大器 高频小信号谐振放大器的分类 按所用的材料： 晶体管（BJT)、场效应管（FET)、集电电路（IC) 按频谱宽度：窄带放大器和宽带放大器 按电路形式：单级放大器和多级放大器 按负载性质：谐振放大器和非谐振放大器 谐振放大器是采用谐振回路作负载的放大器，具有放大、滤波和选频的作用。非谐振由阻容放大器和各种滤波器组成，其机构简单，便于集成。

高频小信号放大器的主要要求： 1) 增益高； 2) 频率选择性好； 3) 工作稳定可靠； 4) 动态范围要宽。 3.1.1 高频小信号谐振放大器的工作原理 图3 -- 1(a)是一典型的高频小信号谐振放大器的实际线路。

图 3 －1 高频小信号谐振放大器 (a) 实际线路; (b) 交流等效电路

下图是晶体管在高频运用时的混Π等效电路,它反映了晶体管中的物理过程, 也是分析晶体管高频时的基本等效电路。 3.1.2 放大器性能分析 1． 晶体管的高频等效电路 下图是晶体管在高频运用时的混Π等效电路,它反映了晶体管中的物理过程, 也是分析晶体管高频时的基本等效电路。 e b' rce rb'c ree Cb'e Cb'c rbb' rb'e c rcc b gm ub’e Cb'e rbb' Cb'c rb'c rb'e ub'e rce gm ub’e

混合π型等效电路 上图中各元件名称及典型值范围如下：  ｒbb′： 基区体电阻, 约１５Ω～５０Ω。  　上图中各元件名称及典型值范围如下：  ｒbb′： 基区体电阻, 约１５Ω～５０Ω。  ｒb′e： 发射结电阻re折合到基极回路的等效电阻, 约几十欧到几千欧。  ｒb′c：集电结电阻, 约１０kΩ～１０MΩ。  ｒce：集电极—发射极电阻, 几十千欧以上。 　 ｃb′e：发射结电容, 约１０ 皮法到几百皮法。 ｃb′c：集电结电容, 约几个皮法。 ｇm：晶体管跨导, 几十毫西门子以下。

混合π等效电路中，电容，电阻并联，在一定的频率下： rbc与Cbc引起的容抗相比rbc可视为开路。 rce与回路负载比较，可视为开路。 简化后的等效电路如图： 这是对工作频率较高时的简化电路，对工作频率范围不同时，等效电路可进行不同的简化。 频率低时可忽略电容的作用。

图 3 ─ 2 晶体三极管等效电路 (a) 混Π等效电路; (b) Y参数等效电路 由图3 ─ 2(b)可以得到晶体管Y参数等效电路的Y参数方程

在忽略rb′e及满足Cπ»Cμ的条件下, Y参数与混Π参数之间的关系为 (3 ─ 1) (3 ─ 2) (3 ─ 3) (3 ─ 4)

2． 放大器的性能参数 忽略管子内部的反馈, 即令Yre =0, 得： 图 3 ─ 3 图3 ─ 1高频小信号放大器的 高频等效电路

(1) 电压放大倍数K (另一种形式) (3) 输出导纳Yo (2) 输入导纳Yi Yo Yi

(4) 通频带B 0.707 　　放大器的电压增益下降到最大值的0.7（即1/ )倍时，所对应的频率范围称为放大器的通频带，用 B0.707 表示。2f0.7也称为3分贝带宽。 K/Ko (5) 矩形系数为

附：晶体管谐振放大器 1. 单调谐回路谐振放大器 附图1 单调谐回路谐振放大器

2. 放大器的等效电路及其简化 Ub 附图2 单调谐放大器高频等效电路

为分析的简化，假设晶体管yre=0。其简化的等效电路如图(a)所示 设T1、T2是同型号的晶体管，电感线圈的电感量为L，在工作频率时的空载品质因数为Qo，则

3. 放大器的技术指标 (1) 电压增益K 放大器谐振时

(2) 谐振曲线 放大器的谐振曲线是表示放大器的相对电压增益与输入信号频率的关系。

(3) 放大器的通频带

(4) 放大器的矩形系数

例1：在图中晶体管3DG39的直流工作点是UCE＝8V，IE＝2mA，工作频率f0=10 例1：在图中晶体管3DG39的直流工作点是UCE＝8V，IE＝2mA，工作频率f0=10.7MHz；调谐回路采用中频变压器，L13=4uH，Qo=10，其抽头为N23=4匝，N13=20匝，N45=5匝，试计算放大器的下列各值：(1)回路有载品质因数QL 和带宽B0.7(2)放大器的电压增益和功率增益。晶体管3DG39的参数为：gie=2860uS，Cie=18pF，goe=200uS，Coe=7pF，|Yfe|=32mS，Yre=0。设下级也为相同晶体管。

高频小信号谐振放大器的仿真与性能分析 pspice example/exam1.sch

3.1.3高频谐振放大器的稳定性 1． 放大器的稳定性 高频谐振放大器中，造成工作不稳定的主要因素是由于晶体管集基间电容Cb’c的反馈，也就是通过Y参数等效电路中反馈导纳Yre的反馈。它将给电路的调试带来麻烦，使放大器工作不稳定。忽略 r bb′的影响, 则

将Yoe归入负载中, 并考虑谐振频率ω0附近情况, 有 则 当回路谐振时Δω=0，Yir为一电容；当ω>ωo时，Yir的电导为正，是负反馈；当ω<ωo时，Yir的电导为负，是正反馈，这将引起放大器的不稳定。

2. 提高放大器稳定性的方法   一是从晶体管本身考虑，减小其反向传输导纳Yre,二是从电路上设法消除晶体管和反向作用，使其单向化。 中和法：下图就是利用中和电容Cn的中和电路。 为了抵消Yre的反馈, 从集电极回路取一与 反相的电压 , 通过Cn反馈到输入端。根据电桥平衡有 则中和条件为

(a)

图 3 ─ 5 中和电路 (a) 原理电路; (b) 某收音机实际电路

失配法通过增大负载导纳，进而增大回路总导纳，使输出电路失配，输出电压相应减小，对输入端的影响也就减小，即失配法是用牺牲增益来换取电路的稳定。常用的失配法是用两只晶体管按共发—共基方式连接成一个复合管。 图 3 ─ 6 共发—共基电路

使Yi = yie，即使后项0，则必须加大YL

中和法与失配法比较 优点：简单，增益高 缺点：① 只能在一个频率上完全中和，不适合宽带 ② 因为晶体管离散性大，实际调整麻烦，不适于 中和法： 优点：简单，增益高 缺点：① 只能在一个频率上完全中和，不适合宽带 ② 因为晶体管离散性大，实际调整麻烦，不适于 批量生产。 ③ 采用中和对放大器由于温度等原因引起各种参 数变化没有改善效果。 失配法： 优点：①性能稳定，能改善各种参数变化的影响； ②频带宽，适合宽带放大，适于波段工作； ③生产过程中无需调整，适于大量生产。 缺点：增益低。

在场效应管放大器中也存在着稳定性问题，这是由于漏极的电容构成输出和输入之间的反馈。 图 3 ─ 7 双栅场效应管调谐放大器

3.1.4多级谐振放大器 1．多级单调谐放大器 多级单调谐放大器的谐振频率相同, 均为信号的中心频率。放大器总的电压放大倍数 为 (3 ─ 13) 单振荡回路的归一化频率特性为 (3 ─ 14) 有n个回路的多级放大器的归一化频率特性为 (3 ─ 15)

2. 多级双调谐放大器 (3 ─ 16) 3. 参差调谐放大器 图3 ─ 8是采用单调谐回路和双调谐回路组成的 参差调谐放大器的频率特性。图3 ─ 9示出了一彩色 电视机高频头的调谐放大器的简化电路。

图 3 ─ 9电视机高频放大器的简化电路

3.1.5 高频集成放大器 高频集成放大器有两类: 一种是非选频的高频集成放大器, 主要用于某些不需要选频功能的设备中, 通常以电阻或宽带高频变压器作负载; 另一种是选频放大器, 用于需要有选频功能的场合, 如接收机的中放就是它的典型应用。 图3 ─ 10(a)中, 集中选频滤波器接于宽带集成放大 器的后面。 图3 ─ 10(b)是另一种接法。

图3 ─ 10 集中选频放大器组成框图

图 3 ─ 11示出了Mini Circuits公司生产的一集成放大器MRA8的应用电路， MRA8是硅单片放大器, 其主要指标见表3 ─ 3。  图 3 ─ 11 集成选频放大器应用举例

附： 调谐放大器的常用电路与集成电路谐振放大器 一、二级共发-共基级联中频放大器电路 下图表示国产某调幅通信机接收部分所采用的二级中 频放大器电路。

器件MC1590具有工作频率高，不易自激的特点，并带有自动增益控制的功能。其内部结构为一个双端输入、双端输出的全差动式电路。 器件的输入和输出各有一个单谐振回路。输入信号V1通过隔直流电容C4加到输入端的引脚“1”，另一输入端的引脚“3”通过电容C3交流接地，输出端之一的引脚“6”连接电源正端，并通过电容C5交流接地，故电路是单端输入、单端输出。由L3和C6构成去耦滤波器，减小输出级信号通过供电电源对输入级的寄生反馈。

射极耦合放大电路，其内部电路及由它制成的100MHz调谐放 大器的实用电路如图所示。 片内电路如虚线框内所示，两只晶体管VT1和VT2组成共   三、MC1110制成的100MHz调谐放大电路 MC1110集成块是一种适合于放大频率高达100MHz信号的 射极耦合放大电路，其内部电路及由它制成的100MHz调谐放 大器的实用电路如图所示。 片内电路如虚线框内所示，两只晶体管VT1和VT2组成共 集一共基组合放大电路，使电路的上限截止频率得以提高， 且输入、输出阻抗均较高，故对外接调谐回路的影响减小。

片内电容C约30pF，跨接在VT1的集电极与VT2的基极之间，对于100MHz以上的工作频率，C的容抗较小，以构成这两极间的高频短路，使VT1的集电极在管内经C至VT2的基极，形成良好的高频接地，实现共集—共基（CC—CB）放大对。 由C1、C2、L1构成的回路调谐于信号频率，为了减弱信号源对回路的影响，信号是部分接入的。 L1、C3、C4组成并联谐振回路，RL是负载，阻值较小，也是部分接入回路的。

3.2 高频功率放大器的原理和特性 高频功率放大器的主要功用是放大高频信号, 并且以高效输出大功率为目的, 它主要应用于各种无线电发射机中。 3.2 高频功率放大器的原理和特性 高频功率放大器的主要功用是放大高频信号, 并且以高效输出大功率为目的, 它主要应用于各种无线电发射机中。 高频功率放大器与低频功率放大器的异同点。 相同点：要求输出功率大和效率高。　 相异点：负载特性：低频功放工作频率低，一般用非调谐回路作负载，通过变压器或直接耦合。高频功放工作频率高，相对带宽较窄，因此用谐振回路作负载。工作状态：低频功放工作于甲类或乙类。高频功放工作于丙类甚至于丁类，效率大为提高。分析方法：低频功放

利用晶体管实际特性图解分析，比较准确。高频功放输出电流ic为脉冲电流，因此用折线近似法。 高频功率放大器的主要特点： 工作在高频状态和大信号非线性状态。 3.2.1工作原理 图3 ─ 12是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理线路, 除电源和偏置电路外, 它是由晶体管、 谐振回路和输入回路三部分组成的。

图 3 ─ 12 晶体管高频功率放大器的原理线路

1．电流、 电压波形 设输入信号为 则由图3 ─ 12得基极回路电压为 (3 ─ 17) 由晶体三极管的转移特性曲线可得到集电极电流的波形，如图3—13 。周期性脉冲可以分解成直流、 基波(信号频率分量)和各次谐波分量, 即 (3 ─ 18)

图3—13 集电极电流的波形

(3 ─ 19a) (3 ─ 19b) (3 ─ 19c) α0(θ)、 α1(θ)、 αn(θ)分别称为余弦脉冲的直流、 基波、 n次谐波的分解系数, 数值见附录。 

图3—14 C类高频功放的 电 流、电压波形

输入回路： 　　　ube=Eb+ub=Eb+Ubcosωt 输出回路： uce=EC-uc=EC-Ic1RLcosωt=EC-Uccosωt 导通角：

2． 高频功放的能量关系 在集电极电路中, 谐振回路得到的高频功率(高频一周的平均功率)即输出功率P1为 (3 ─ 22) 集电极电源供给的直流输入功率P0为 (3─ 23) 直流输入功率与集电极输出高频功率之差就是集电极 损耗功率Pc, 即 (3─ 24)

Pc变为耗散在晶体管集电结中的热能。 定义集电极效率η为 (3 ─ 25) 由式(3 ─24)、 (3 ─ 25)可以得到输出功率P1和集电极 损耗功率Pc之间的关系为 (3 ─ 26) 提高效率η的两种途径：一是提高电压利用系数ξ，即提高Uc，这靠提高回路谐振阻抗RL来实现；二是提高波形系数γ， γ 与θ有关，见图3—15 。

设其基波电流振幅为I b1, 且与ub同相(忽略实际存在 的容性电流), 则激励功率为 (3 ─ 27) 高频功放的功率放大倍数为 (3 ─ 28) 用dB表示为 (3 ─ 29)

例2：某谐振功率放大器，已知Ec=24V，输出功率P1=5W，晶体管集电极电流中的直流分量Ico=250mA，输出电压Uc=22 例2：某谐振功率放大器，已知Ec=24V，输出功率P1=5W，晶体管集电极电流中的直流分量Ico=250mA，输出电压Uc=22.5V,试求：直流输入功率Po；集电极效率η；谐振电阻RL；基波电流IC1；导通角θ。

3.2.2 高频谐振功率放大器的工作状态 1． 高频功放的动特性 动特性是指当加上激励信号及接上负载阻抗时, 晶 体管集电极电流ic与电极电压(ube或uce)的关系曲线, 它 在ic～uce或ic～ube坐标系统中是一条曲线。 动特性曲线的斜率为 动特性曲线不仅与RL有关，而且与θ有关。

2． 高频功放的工作状态 高频谐振功率放大器根据集电极电流是否进入饱和区可以分为欠压、 临界和过压三种状态 Uc由小到大增加时， 欠压状态：ICO、IC1基本不变，则P0基本不变，P1增大 临界状态：有较大的IC1和UC，所以P1最大 过压状态： ICO、IC1均小于欠压状态的值 ，则P0、P1下降。 欠压状态： 判据： 临界状态： 过压状态：

三种工作状态

图3—17 过压状态的ic波形

3.2.3 高频功放的外部特性 高频功放是工作于非线性状态的放大器, 同时也可 以看成是一高频功率发生器(在外部激励下的发生器)。 1．高频功放的负载特性 负载特性是指只改变负载电阻RL, 高频功放电流、 电压、 功率及效率η变化的特性。 图 3 ─ 18(b)是根据图3 ─ 18(a)而得到的功率、 效率曲线。

RL变化时的ic波形

图3—18 高频功放的负载特性

高频功放三种工作状态的特点： 临界状态输出功率最大，效率也较高，通常应选择在此状态工作。过压状态的特点是效率高、损耗小，并且输出电压受负载电阻RL的影响小，近似为交流恒压源特性。欠压状态时电流受负载电阻RL的影响小，近似为交流恒流源特性，但由于效率低、集电极损耗大，一般不选择在此状态工作。 2．高频功放的振幅特性 高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅Ub 时, 放大器电流、 电压、 功率及效率的变化特性。

放大振幅变化的高频信号时，选择θ=900的乙类状态。 放大等幅信号时，选择在过压状态工作。 3. 高频功放的调制特性 1) 基极调制特性 基极调制特性是指仅改变Eb 时，放大器电流、电压、功率及效率的变化特性。 2) 集电极调制特性 集电极调制特性是指仅改变Ec时，放大器电流、电压、功率及效率的变化特性。 在基极调制特性中，应选择在欠压状态工作；在集电极调制特性中，应选择在过压状态工作。

图3—20 高频功放的基极调制特性

图3—21 高频功放的集电极调制特性

高频功放的外部电流ICO、IC1和电压UC等随回路电容C的变化特性称为调谐特性，利用这种特性可以指示放大器是否调谐。 4. 高频功放的调谐特性 高频功放的外部电流ICO、IC1和电压UC等随回路电容C的变化特性称为调谐特性，利用这种特性可以指示放大器是否调谐。

例3：谐振功率放大器工作于临界状态，晶体管的gc=10mS， Eb’=0. 5V，饱和临界线的斜率gcr=6 例3：谐振功率放大器工作于临界状态，晶体管的gc=10mS， Eb’=0.5V，饱和临界线的斜率gcr=6.94mS，Ec=24V，Eb=-0.5V，基极激励电压振幅Ub=2V，试求： θ、 Uc、 .Po、 P1 、η、RL 例4：某谐振功率放大器， Eb=-0.2V， Eb’=0.6V， gcr=0.4S，Ec=24V，RL＝50Ω， Ub=2V，P1＝1W，试求：icmax、Uc、 η，并判断放大器工作于什么状态。

3.3 高频功率放大器的高频效应 1. 少数载流子的渡越时间效应 3.3 高频功率放大器的高频效应 1. 少数载流子的渡越时间效应 晶体管本质上是电荷控制器件。少数载流子的注入和扩散是晶体管能够进行放大的基础。少数载流子在基区扩散到达集电极需要的时间称为载流子渡越时间 。

2. 非线性电抗效应 功放管中存在集电结电容, 这个电容是随集电结电 压Ube变化的非线性势垒电容。  (3 ─ 30) 3. 发射极引线电感的影响 (3 ─ 31)

  4. 饱和压降的影响 晶体管工作于高频时, 实验发现其饱和压降随频率提高而加大。

 3.4 高频功率放大器的实际线路 3.4.1 直流馈电线路 直流馈电线路包括集电极和基极馈电线路。下面结合集电极馈电线路和基极馈电线路说明Cb、 Lb的应用方法。  1. 集电极馈电线路 图3 ─ 25是集电极馈电线路的两种形式: 串联馈电线路和并联馈电线路。 图 3 ─ 25(b) 中晶体管、 电源、 谐振回路三者是并联连接的, 故称为并联馈电线路。

图 3 ─ 25 集电极馈电线路两种形式 (a) 串联馈电; (b) 并联馈电

2．基极馈电线路 基极馈电线路也有串联和并联两种形式。 图3 ─ 26示出了几种基极馈电形式, 基极的负偏压既可以是外加的, 也可以由基极直流电流或发射极直流电流流过电阻产生。

图 3 ─ 26 基极馈电线路的几种形式 (a)是发射极自给偏压; (b)是基极组合偏压; (c)是零偏压

3.4.2 输出匹配网络 该双端口网络应具有这样的几个特点:  (1) 以保证放大器传输到负载的功率最大, 即起到阻抗匹配的作用;  (2) 抑制工作频率范围以外的不需要频率, 即有良好的滤波作用;  (3) 大多数发射机为波段工作 。   1. LC匹配网络 图3 ─ 27是几种常用的LC匹配网络。

图 3 ─ 27几种常见的LC匹配 (a) L型; (b) T型; (c) Π型

图 3 ─ 28L型匹配网络 (a) L-I型网络; (b) L-II型网络

对于L —I型网络有 (3 ─ 32a) (3 ─ 32b) (3 ─ 32c) 在负载电阻Rp大于高频功放要求的最佳负载阻抗RLcr时，采用本网络。 谐振时，应有Xs+Xs’=0

对于L-Π型网络有 (3 ─ 33a) (3 ─ 33b) (3 ─ 33c) 在负载电阻Rs小于高频功放要求的最佳负载阻抗RLcr时，采用本网络。 谐振时，应有Xp+Xp’=0

L型网络简单，但阻抗匹配时，回路的Q值就确定了，当阻抗变换比不太大时回路Q值低，滤波性能差，需采用T型、Π型匹配网络。 T型、 Π型匹配网络可看成二个L型网络的级联。 T型网络的输入端有近似串联谐振回路的特性，因此不作为功放的输出电路，而常作为功放的级间耦合电路。

下图是两种形网络是其中的形式之一(也可以用T型网络)。图中R2代表终端(负载)电阻，R1代表由R2折合到左端的等效电阻，故接线用虚线表示。

下图是两种形网络是其中的形式之一(也可以用T型网络)。图中R2代表终端(负载)电阻，R1代表由R2折合到左端的等效电阻，故接线用虚线表示。

最常见的输出回路是复合输出回路，如图所示。 这种电路是将天线(负载)回路通过互感或其他形式与集电 极调谐回路相耦合。 图中，介于电子器件与天线回 路之间的L1C1回路就叫做中介 回路；RACA分别代表天线的辐 射电阻与等效电容；Ln、cn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，以获得最大的天线回 路电流iA，亦即使天线辐射功 率达到最大。 复合输出回路(为了简化电路，省略了 直流电源及辅助元件L、C、C等)

图3 ─ 29是一超短波输出放大器的实际电路, 它工作于固定频率。 图 3 ─ 29 一超短波输出放大器的实际电路

图3 ─ 30是一短波发射机的输出放大器， 它采用互感耦合回路作输出电路, 多波段工作。 2． 耦合回路 图3 ─ 30是一短波发射机的输出放大器， 它采用互感耦合回路作输出电路, 多波段工作。 图3 ─ 30 短波输出放大器的实际线路

3.4.3 高频功放的实际线路举例 图3 ─ 31(a)是工作频率为50 MHz的晶体管谐振功率放大电路, 它向50 Ω外接负载提供25　W功率, 功率增益达7 dB。

图 3 ─ 31 高频功放实际线路 (a) 50 MHz谐振功放电路; (b) 175 MHz谐振功放电路

例5.如图是L型网络，它作为谐振功率放大器的输出回路。已知天线电阻rA=8Ω，线圈的Qo=100，工作频率的2MHz，若放大器要求匹配阻抗Rp=40Ω，试求L、C值

3.5 高频功放、功率合成与射频模块放大器 3.5.1 D类高频功率放大器 1. 电流开关型D类放大器 3.5 高频功放、功率合成与射频模块放大器 3.5.1 D类高频功率放大器 1. 电流开关型D类放大器 图3 ─ 32是电流开关型D类放大器的原理线路和波形图， 线路通过高频变压器T1, 使晶体管V1、 V2获得反向的方波激励电压。

图 3 ─ 32 电流开关型D类放大器 的线路和波形

由此可得 (3 ─ 34) 集电极回路两端的高频电压峰值为 (3 ─ 35) 集电极回路两端的高频电压有效值为 (3 ─ 36)

V1(V2)的集电极电流为振幅等于Ic0的矩形, 它的基频分量振幅等于(2/π)Ic0。 V1、 V2的ic1、 ic2中的基频分量电流在集电极回路阻抗R’L(考虑了负载RL的反射电阻)两端产生的基频电压振幅为 (3 ─ 37) 将式(3 ─ 35)代入式(3 ─ 37), 得 (3 ─ 38) 输出功率为 (3 ─ 39)

图3 ─ 33为一互补电压开关型D类功放的线路及电流电压波形。 两个同型(NPN)管串联, 集电极加有恒定的直流电压Ec。 输入功率为 (3 ─ 40) 集电极损耗功率为 (3 ─ 41) 集电极效率为 (3 ─ 42)   2． 电压开关型D类放大器 图3 ─ 33为一互补电压开关型D类功放的线路及电流电压波形。 两个同型(NPN)管串联, 集电极加有恒定的直流电压Ec。 D类放大器的激励电压可以是正弦波，也可以是其他脉冲波形，但都必须足够大，使晶体管迅速进入饱和状态。

i c2 L C R V 2 u ce2 ce1 1 T E c ( a ) c1

图 3 ─ 33 电压开关型D类功放的线路及波形

由图可见, 因ic1、ic2都是半波余弦脉冲(θ=90°), 所以两管的直流电压和负载电流分别为 两管的直流输入功率为 负载上的基波电压UL等于uce2方波脉冲中的基波 电压分量。 对uce2分解可得

负载上的功率为 可见 此时匹配的负载电阻为

　　D类放大器的激励电压可以是正弦波，或其他脉冲波形，但必须足够大，使晶体管迅速进入饱和状态或截止状态。 　　开关型D类放大器的主要优点是集电极效率高，输出功率大。但工作频率很高时，随工作频率的升高，开关转换间的功耗增大，效率将下降。由于D类放大器工作在开关状态，因而不适用放大振幅变化的信号。

3.5.2 功率合成器 功率合成器, 就是采用多个高频晶体管, 使它们产生的高频功率在一个公共负载上相加。 图3 ─ 34是常用的一种功率合成器组成方框图。

图 3 ─ 34功率合成器组成

同相功率合成器电路如图

图 3 ─ 35 同相功率合成器 (a) 交流等效电路; (b) B′信号源开路时的等效电路

由3dB耦合器原理可知, 当两晶体管输入电阻相等 时, 则两管输入电压与耦合器输入电压相等   在晶体管的输出端, 当两管正常工作时, 两管输出 相同的电压, 即 且 , 但由于负载上 的电流加倍, 故负载上得到的功率是两管输出功率之 和, 即

当 时, 由于流过负载的电流只有原来的一半, 功率减小为原来的1/4, 而A管输出的另一半功率正好消 耗在平衡电阻RT上, 即有 图3 ─ 36是反相功率合成器的原理线路。 输入 和输出端也各加有—3 dB耦合器作分配和合并电路。 图 3 ─ 37 是一反相功率合成器的实际线路。 它 工作于1.5～１８ MHz, 输出功率100 W。

图 3 ─ 36 反相功率合成器的原理线路

图 3 ─ 37 100 W反相功率合成器的实际线路

图3 ─ 39是一个模块式射频部件的微带线电路板。 它由A、 B、 C、 D四个模块放大器级联组成。 3.5.3射频模块放大器 图3 ─ 39是一个模块式射频部件的微带线电路板。 它由A、 B、 C、 D四个模块放大器级联组成。   图 3 ─ 39 一个模块式射频部件的微带线电路板

高频谐振功率放大器的仿真与性能分析 Pspice example/exam3.sch