发布时间 : 星期日 文章高频功率放大器的-2019年精选文档更新完毕开始阅读11a0c48177c66137ee06eff9aef8941ea76e4bb0
电压是一定的，其最大值为Vbemax，在负载电阻RP由小至大变化时，负载线的斜率由小变大，如图中1?2?3。不同的负载，放大器的工作状态是不同的,所得的ic波形、输出交流电压幅值、功率、效率也是不一样的。 2) 欠压、过压、临界三种工作状态
① 临界状态。负载线和eb max正好相交于临界线的拐点。放大器工作在临界线状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。
②欠压状态。B点以右的区域。在欠压区至临界点的范围内，根据Vc=RpIc1，放大器的交流输出电压在欠压区内必随负载电阻RP的增大而增大，其输出功率、效率的变化也将如此。
③ 过压状态。放大器的负载较大，在过压区，随着负载Rp的加大，Ic1要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小。
根据上述分析，可以画出谐振功率放大器的负载特性曲线：
图1.7 负载特性曲线
欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。
过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状态。
临界状态的特点是输出功率最大，效率也较高，比最大效率差不了许多，可以说是最佳工作状态，发射机的末级常设计成这种状态，在计算谐振功率放大器时，也常以此状态为例。
1.4.3 放大器工作状态的调整
调整欠压、临界、过压三种工作状态，大致有以下几种方法：改变集电极负载Rp；改变供电电压VCC；改变偏压VBB；改变激励Vb。
1) 改变Rp，但Vb、VCC、VBB不变 当负载电阻Rp由小至大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。在临界状态时输出功率最大。
2) 改变VCC，但Rp、Vb、VBB不变 当集电极供电电压VCC由小至大变化时，放大器的工作状态由过压经临界转入欠压。在欠压区内，输出电流的振幅基本上不
随VCC变化而变化，故输出功率基本不变；而在过压区，输出电流的振幅将随VCC的减小而下降，故输出功率也随之下降。在过压区中输出电压随VCC改变而变化的特性为集电极调幅的实现提供依据；因为在集电极调幅电路中是依靠改变VCC来实现调幅过程的。集电极调幅电路就是调制信号使Vcc改变的调制方式。因此，集电极调幅要工作在过压区。
3) VCC、VBB、Rp不变，Vbm变化。当Vbm自0向正值增大时，使集电极电流脉冲的高度和宽度增大，放大器的工作状态由欠压进入过压状态。
因此，在欠压区可以实现线性放大，在过压区则可作为限幅器。谐振功放的放大特性是指放大器性能随Vbm 变化的特性。
2 具体设计过程
图 1.8是设计的总电路图，电源为单电源+12V,前面两级为高频小信号谐振放大器，最后一级为高频谐振功率放大器。电路参数计算主要以计算第三级参数为主。
图1.8总体设计电路
2.1电路元件参数计算
电源电压为+12V，Vbe=1.5V
2.1.1基极偏置电路计算
co?sc?因
VE?VZVBm 则有 ：
VE?Vbmcos?c?VZ?5.3cos700?1.1V （式2.1）
因 VE?ICOR E 则有 ：
RE?VE/Ico?1.1/(54?10?3)?20? （式2.2）
取高频旁路电容CE2?0.01pf
2.1.2计算谐振回路与耦合线圈的参数
图1.9 L型匹配网络
输出采用L型匹配网路，
Rp?110?,RL?51? （ 式2.3）
Rp?(1?QL2)RLQL?RpRL?1? （式2.4）
110?1?1.07651 （式2.5）
QL?2?0LSRL （式2.6）
QLRL2?0
LS??1.076?51H?1.46?H2??6?106 （式2.7）
Lp?(1?11)L?(1?)?1.46?2.72?HS22QL1.076 （式2.8）
C?则
11?pF?259pF4?2f2LP4?3.142?62?2.72?10?6 （式2.9）
匹配网路的电感L为1.46?H，电容C为259pF。
2.1.3电源去耦滤波元件选择
高频电路的电源去耦滤波网络通常采用π型LC低通滤波器，滤波电感可按经验取50～100μH，滤波电容一般取0.01μF。
2.2 谐振功率放大器的功率和效率关系协调
功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号功率输出去。有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率。
PDC=直流电源供给的直流功率； Po=交流输出信号功率； Pc=集电极耗散功率； 根据能量守衡定理： PDC= Po+ Pc 故集电极效率：
PoPo?c??
PDCPo?Pc （式2.10）
由上式可以得出以下两点结论：
1) 设法尽量降低集电极耗散功率Pc，则集电极效率?c自然会提高。这样，在给定PDC时，晶体管的交流输出功率Po就会增大；
??c?2） 由式Po???1????Pc可知：
c?? 如果维持晶体管的集电极耗散功率Pc不超过规定值，那么提高集电极效率?c，将使交流输出功率Po大为增加。谐振功率放大器就是从这方面入手，来提高输出功率与效率的。
?越大(即Vcm越大或ecmin越小),?c越小,效率?c越高。因此，丙类谐振功率放大器提高效率?c的途径即为减小?c角；使LC回路谐振在信号的基频上，即ic的最大值应对应ec的最小值。
故谐振功率放大器是基极偏置为零偏压；半通角?c＜90?，即丙类工作状态；负载为LC谐振回路。
3高频谐振功率放大器电路仿真及结果分析
3.1仿真结果
将上述设计的元件参数，按图1.8所示电路绘制仿真电路图。输入信号为
Vp?p为100mV的频率为5.85MHz的正弦信号。