《高频电路——非线性电子线路》课程教学资源（PPT课件）第二章 谐振功率放大器（2.4）高频功率放大器

今第2章谐振功率放大器心 第2章谐振功率放大器 24高频功率放大器 24.1高频功率管及大信号输入和输出阻抗 24.2高频功率放大器设计举例

第 2 章 谐振功率放大器 2.4 高频功率放大器 2.4.1 高频功率管及大信号输入和输出阻抗 2.4.2 高频功率放大器设计举例

今第2章谐振率放大器岭 工作频率在几十兆赫兹至几百兆赫兹范围的谐振功率 放大器统称为高频功率放大器。功率管的特性已不能仅用 静态特性曲线表示。还需要考虑非线性电容,引线电感等 分布参数和大注入效应等。工程上广泛采用借助功率管的 大信号输入和输出阻抗的设计方法。 24.1高频功率管及大信号输入和输出阻抗 高频功率管结构 高频功率管的内部结构如图2-4-1所示

工作频率在几十兆赫兹至几百兆赫兹范围的谐振功率 放大器统称为高频功率放大器。功率管的特性已不能仅用 静态特性曲线表示。还需要考虑非线性电容，引线电感等 分布参数和大注入效应等。工程上广泛采用借助功率管的 大信号输入和输出阻抗的设计方法。 2.4.1 高频功率管及大信号输入和输出阻抗 一、高频功率管结构 高频功率管的内部结构如图 2-4-1所示

今第2章谐振功率放大器心 内部结构 外部结构 陶瓷顶盖 芯片 引线 (a) 金属底座 氧化铍托盘 固定螺丝 图2-4-1高频功率管的内部结构 图2-4-2高频功率管的外形结构

内部结构 外部结构

今第2章谐振功率放大器心 (a)和(b)为四引线结构,其中两条引线为发射极(宜接 成共发组态)或基极(宜接成共基组态),目的是减小输入和 输出公共极端点上的引线电感。 (c)和(d)为两线结构,金属底座为基极或发射极,宜 接成共基组态或共发组态。 在器件手册中,指定用作线性功率放大器的高频功率 管不宜丙类工作,否则放大器功率增益将偏低

(a)和(b)为四引线结构，其中两条引线为发射极(宜接 成共发组态)或基极(宜接成共基组态)，目的是减小输入和 输出公共极端点上的引线电感。 (c)和(d)为两线结构，金属底座为基极或发射极，宜 接成共基组态或共发组态。 在器件手册中，指定用作线性功率放大器的高频功率 管不宜丙类工作，否则放大器功率增益将偏低

今第2章谐振率放大器心 二、大信号输入和输出阻抗 大信号输入和输出阻抗可以通过实测得到。 1.将功率管接入谐振电路 ⊙ 509 L 5092 C 在指定频率上且特定幅-c4 值的输入信号电压激励下, CC 调整输入和输出滤波网络, 使其谐振,输出功率最大, 效率较高。 509 C C 509@ E C3 C 图2-4-3大信号输入和输出阻抗的测试电路 返回

二、大信号输入和输出阻抗 大信号输入和输出阻抗可以通过实测得到。 1．将功率管接入谐振电路 在指定频率上且特定幅 值的输入信号电压激励下， 调整输入和输出滤波网络， 使其谐振，输出功率最大， 效率较高

今第2章谐振率放大器岭 2.测试输入、输出阻抗 移去功率管、电压源。用50Ω电阻代替信号源。用 阻抗测试仪测得得B-E之间阻抗为输入端要求外接的匹 配阻抗,C-E之间阻抗为输出要求外接的匹配阻抗。其阻 抗的共轭值分别称为功率管的输入阻抗和输出阻抗。 50g C 509 B -EC E C 图2-4-3大信号输入和输出阻抗的测试电路

2．测试输入、输出阻抗 移去功率管、电压源。用 50  电阻代替信号源。用 阻抗测试仪测得得 B-E 之间阻抗为输入端要求外接的匹 配阻抗，C-E 之间阻抗为输出要求外接的匹配阻抗。其阻 抗的共轭值分别称为功率管的输入阻抗和输出阻抗

今第2章谐振血率放大器岭 242高频功率放大器设计举例 、设计步骤 选择晶体管→确定打信号阻抗→确定滤波匹配网络 →确定馈电电路→安装调试 二、设计举例 例:设计一个高频功率放大器,用于调频发射机,输 入和输出负载均为50Ω,输入信号频率为80MHz,输出 信号频率为160MHz,要求输入功率为4mW时,输出负 载上得功率≥700mW,二次谐波抑制度小于-30dB,放 大器总效率大于50%,电源电压为15V

2.4.2 高频功率放大器设计举例 一、设计步骤 选择晶体管 → 确定打信号阻抗 → 确定滤波匹配网络 → 确定馈电电路→ 安装调试 二、设计举例 例： 设计一个高频功率放大器，用于调频发射机，输 入和输出负载均为 50 ，输入信号频率为 80 MHz，输出 信号频率为 160 MHz，要求输入功率为 4 mW 时，输出负 载上得功率 ≥ 700 mW，二次谐波抑制度小于 -30 dB，放 大器总效率大于50％，电源电压为 15 V。

今第2章谐振率放大器岭 解:一、确定组成方案。 通过计算效率和增益确定组成方案并选择工作状态。 根据二次谐波抑制度与传输效率的关系取n=0.7。 P0.7 1 w 70.7 Ap=10lg 0=10lg =24dB 0.004 通常丙类功率放大器功率增益小于12dB,效率大于 60%,所以分三级来完成

解：一、确定组成方案 。 通过计算效率和增益确定组成方案并选择工作状态。 根据二次谐波抑制度与传输效率的关系取 c = 0.7。 1 W 0.7 0.7 c L o = = =  P P 24dB 0.004 1 10lg 10lg i o = = = P P AP 通常丙类功率放大器功率增益小于 12 dB，效率大于 60％，所以分三级来完成

今第2章谐振功率放大器 4 my 二倍 末前级 末级 高频功放 ≥0.7W 5092 频器 高频功放 509 乙类 内类 丙类 (5~6dB)(10~11dB) (9~10dB) 图2-4-4组成方案 、选定器件和电路 fr=(2~10J CM (BR)CEO 2 根据工作状态、指标要求确定电路

二、选定器件和电路 fT = (2 ~ 10)f c PCM > Pc V(BR)CEO > 2Vcc 根据工作状态、指标要求确定电路

今第2章谐振功率放大器心 IpF 2SC2221 509 2SC2026 2SC1971 去 8C1 C 509 R □R Ri OluF C18 μ 0.01uF R610092C19=C20=10004 15V 0.01pF F 图2-4-5多级功率放大器电路图 滤波匹配网络设计 以末级输出网络为例,分为三个网络的组合进行分析

三、滤波匹配网络设计 以末级输出网络为例，分为三个网络的组合进行分析