山东大学：《高频电子线路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 高频功率放大器（7.6）晶体管倍频器

76晶体管倍频器 倍频器( Frequency Doubler)是一种输出信号 频率等于输入信号频率整数倍的变换电路。 晶体管倍频器有两种主要形式: 男 种是利用丙类放大器电流脉冲中的谐浪来获得 倍频,叫做丙类倍频器 学习工学 另一种是利用晶体管的结电容随电压变化的非线性 来获得倍频,这是半导体器件所特有的性质,可叫做 参量倍频器。在此只对丙类倍频器进行研究。 7.6

7.6 晶体管倍频器 倍频器（Frequency Doubler）是一种输出信号 频率等于输入信号频率整数倍的变换电路。 晶体管倍频器有两种主要形式： 7.6 另一种是利用晶体管的结电容随电压变化的非线性 来获得倍频，这是半导体器件所特有的性质，可叫做 参量倍频器。在此只对丙类倍频器进行研究。 一种是利用丙类放大器电流脉冲中的谐波来获得 倍频，叫做丙类倍频器；

丙类放大器的电流是余弦脉冲状,包含有丰富的谐 波。其集电极电流i的傅立叶级数分解式为 ic=lco +lcm cos at +lcm cos 2at+1c3m cos at+ 如果集电极选频回路不是谐振在基频上,而是谐振在n 次谐浪上,那么,回路对基频和其他谐浪的阻抗很小, 、而对m次谐波的阻抗最大,且呈纯电阻性。于是回路的输 出电压和功率就是n次谐波。这就起到了倍频作用。 (倍频器动画)

丙类放大器的电流是余弦脉冲状，包含有丰富的谐 波。其集电极电流 C i 的傅立叶级数分解式为 0 1 2 3 cos cos 2 cos C C c m c m c m i I I t I t I t = + + + +    如果集电极选频回路不是谐振在基频上，而是谐振在n 次谐波上，那么，回路对基频和其他谐波的阻抗很小， 而对n次谐波的阻抗最大，且呈纯电阻性。于是回路的输 出电压和功率就是n次谐波。这就起到了倍频作用。 (倍频器动画）

需要说明的是,用丙类谐振功率放大器实现倍频, 在采用最佳通角值的情况下,二次倍频器和三次倍频 器的输出功率要比作为谐振功率放大器工作时分别减 和,而且倍频次数越高,输出功率越小。 男 基于上述原因,丙类倍频器的倍频次数一般只限 集于2-3次,少数情况取4-5次 7.6

需要说明的是，用丙类谐振功率放大器实现倍频， 在采用最佳通角值的情况下，二次倍频器和三次倍频 器的输出功率要比作为谐振功率放大器工作时分别减 小 1 2 和 1 3 ，而且倍频次数越高，输出功率越小。 基于上述原因，丙类倍频器的倍频次数一般只限 于2～3次，少数情况取4～5次。 7.6

章末小结 1.高频谐振功率放大电路可以工作在甲类、乙类 或丙类状态。相比之下丙类谐振功放的输出功率虽 不及甲类和乙类大,但效率高,节约能源,所以是高频 功放中经常选用的一种电路形式。 男 2.丙类谐振功放效率高的原因在于导通角小,也 就是晶体管导通时间短,集电极功耗减小。但导通角越 大小将导致输出功率越小所以选择合适的角,是丙类 谐振功放在兼顾效率和输出功率两个指标时的一个重要 考虑 7.6

2. 丙类谐振功放效率高的原因在于导通角θ小, 也 就是晶体管导通时间短, 集电极功耗减小。但导通角θ越 小, 将导致输出功率越小。 所以选择合适的θ角, 是丙类 谐振功放在兼顾效率和输出功率两个指标时的一个重要 考虑。 7.6 章末小结 1．高频谐振功率放大电路可以工作在甲类、乙类 或丙类状态。相比之下, 丙类谐振功放的输出功率虽 不及甲类和乙类大, 但效率高, 节约能源, 所以是高频 功放中经常选用的一种电路形式

3.解析近似分析法是工程上常用的一种近似方法。利 用解析近似分析法可以对丙类谐振功放进行性能分析, 得出它的负载特性、放大特性和调制特性。 若丙类谐振功放用来放大等幅信号(如调频信号)时,应 该工作在临界状态;若用来放大非等幅信号如调幅信 号时应该工作在欠压状态:若用来进行基极调幅 应该工作在欠压状态;若用来进行集电极调幅,应该工 人作在过压状态,折线化的动态线在性能分析中起了非常 重要的作用

3．解析近似分析法是工程上常用的一种近似方法。 利 用解析近似分析法可以对丙类谐振功放进行性能分析, 得出它的负载特性、 放大特性和调制特性。 若丙类谐振功放用来放大等幅信号(如调频信号)时, 应 该工作在临界状态； 若用来放大非等幅信号(如调幅信 号)时, 应该工作在欠压状态； 若用来进行基极调幅, 应该工作在欠压状态； 若用来进行集电极调幅, 应该工 作在过压状态。折线化的动态线在性能分析中起了非常 重要的作用

丙类谐振功放的输入回路常采用自给负偏压方 式,输出回路有串馈和并馈两种直流馈电方式。为了实 现和前后级电路的阻抗匹配,可以采用LC分立元件、微 带线或传输线变压器几种不同形式的匹配网络,分别适 用于不同频段和不同工作状态 男 5.谐振功放属于窄带功放。 6.宽带高频功放采用非调谐方式,工作在甲类状态, 水采用具有宽频带特性的传输线变压器进行阻抗匹配并 可利用功率合成技术增大输出功率。 7.6

4．丙类谐振功放的输入回路常采用自给负偏压方 式, 输出回路有串馈和并馈两种直流馈电方式。为了实 现和前后级电路的阻抗匹配, 可以采用LC分立元件、微 带线或传输线变压器几种不同形式的匹配网络, 分别适 用于不同频段和不同工作状态。 7.6 6．宽带高频功放采用非调谐方式, 工作在甲类状态, 采用具有宽频带特性的传输线变压器进行阻抗匹配, 并 可利用功率合成技术增大输出功率。 5．谐振功放属于窄带功放