第3章通信信号的发送 3.1通信信号的功率放大 3.2谐振功率放大器 33宽频带的功率合成非谐振高频功率放大器) 34倍频器 35天线 36实训高频诸振功率放大器的仿真与性能分析 Back
3.1 通信信号的功率放大 3.2 谐振功率放大器 3.3 宽频带的功率合成(非谐振高频功率放大器) 3.4 倍频器 3.5 天线 3.6 实训:高频谐振功率放大器的仿真与性能分析 第3章 通信信号的发送
31通信信号的功率放大 高频功率放大器有三个主要任务 ①输出足够的功率; ②具有高效率的功率转换; ③减小非线性失真。 ac
3.1 通信信号的功率放大 高频功率放大器有三个主要任务： ① 输出足够的功率； ② 具有高效率的功率转换； ③ 减小非线性失真
32谐振功率放大器 3.21谐振功率放大器的基本工作原理 1.工作原理 谐振功率放大器的原理电路如图3.1所示
3.2 谐振功率放大器 3.2.1 谐振功率放大器的基本工作原理 1.工作原理 谐振功率放大器的原理电路如图3.1所示
+ BE CE L c BB CC 图3.1谐振功率放大器的原理电路
图3.1 谐振功率放大器的原理电路 i B i C RL Cc Cb u b UBB UCC u ＋ BE － － ＋ uCE V L C － ＋ u o
0=180°,为甲类工作状态 0=90°,为乙类工作状态 0U时才有集电极电流流过,故集电极耗散功率 小、效率高
θ=180° ，为甲类工作状态 θ=90° ，为乙类工作状态 θ＜90°，为丙类工作状态 图3.2所示工作波形表示了功率放大器工作在丙类 状态。在丙类工作状态下，uBE=UBB+Ubmcosωt较小， 且uBE＞Uon时才有集电极电流流过，故集电极耗散功率 小、效率高
图3.1中,输出回路中用LC谐振电路作选频网络 这时,谐振功率放大器的输出电压接近余弦波电压, 如图32(e)所示。由于晶体管工作在丙类状态,晶体管 的集电极电流是一个周期性的余弦脉冲,用傅氏级数 展开ic,则得 ic=lco +lcIm cost+lcm coS2 ot++I cnm cosnot (3-1)
图3.1中，输出回路中用ＬＣ谐振电路作选频网络。 这时，谐振功率放大器的输出电压接近余弦波电压， 如图3.2(e)所示。由于晶体管工作在丙类状态，晶体管 的集电极电流iC是一个周期性的余弦脉冲，用傅氏级数 展开iC ，则得 iC =Ic0+Ic1mcosωt+Ic2mcos2ωt+…+Icnmcosnωt (3―1)
转移特性 16r0i 10 EMin 图3.2谐振功率放大器各级电压和电流波形
图3.2 谐振功率放大器各级电压和电流波形 (a) (b) (c) (d) t i C Uo n 转移特性 0 i C t t t t t Ub m － u BE ub － i Cmax Uo n UBB uBE i B i C uCE UCC UCEmin － － Ub m UBB (e)
2.电路的性能分析 准线性折线分析法的条件如下: (1)忽略晶体管的高频效应 (2)输入和输出回路具有理想滤波特性 UBE=UBB+Ubm cost (3-2) uCE=UCC-UCmcosot (3-3) (3)晶体管的静态伏安特性可近似用折线表示
2. 电路的性能分析 准线性折线分析法的条件如下： (1) 忽略晶体管的高频效应。 (2) 输入和输出回路具有理想滤波特性。 uBE=UBB+Ubmcosωt (3―2) uCE=UCC-Ucmcosωt (3―3) (3) 晶体管的静态伏安特性可近似用折线表示
00 @ 图3.3晶体管折线化后的转移特性曲线及讠电流
图3.3 晶体管折线化后的转移特性曲线及ic电流 t i C － i Cmax UBB u BE uBE i C 0 0 Uo n t 0 Ub m
1)余弦脉冲分解 图3.3所示是用晶体管折线化后的转移特性曲线绘 出的丙类工作状态下的集电极电流脉冲波形,折线的 斜率用G表示。 设输入信号为ub= UL.cost,发射结电压为 uε=UBg+ UL.cost晶体管折线化后的转移特性为 u≤U BE on (3-4) G(uBE-Uon) BE
1) 余弦脉冲分解 图3.3所示是用晶体管折线化后的转移特性曲线绘 出的丙类工作状态下的集电极电流脉冲波形，折线的 斜率用G表示。 设输入信号为ub=Ubmcosωt，发射结电压为 uBE=UBB+Ubmcosωt,晶体管折线化后的转移特性为 BE on BE on 0 u U ( ) u >U { BE on C G u U i − = (3―4)