7.2谐振功率放大器的原理与应用 7.2.1谐振功率放大器 Resonate Power 下级 Amplifier)的工作原理 锎入 限抗 谐振功率放大器 男 的工作原理分析 图72.1(a)(b)分别为发送 水设备的中间放大级和末级 放大器(r、C为天线等效电 vcc 路),(c)为相应的原理电路。 图7.2.1丙类谐振放大器的电路组成 7.2.1
7.2 谐振功率放大器的原理与应用 7.2.1 谐振功率放大器 （Resonate Power Amplifier）的工作原理 一．谐振功率放大器 的工作原理分析 图7.2.1(a)(b)分别为发送 设备的中间放大级和末级 7.2.1 路),(c)为相应的原理电路。 A 放大器（ r 、CA为天线等效电 图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
电路的基本组成 电路是以 C L 谐振系统作匹配 网络(负载)。 男 图7.2.1丙类谐振放大器的电路组成 学习工学 按工作状态分为 乙类状态:放大高频调幅信号。线性放大,推挽放大 丙类状态:放大等幅载波及已调波(FM,AM)
FM AM 乙类状态：放大高频调幅信号。线性放大，推挽放大 ； 丙类状态：放大等幅载波及已调波（ ， ）。 按工作状态分为 电路是以 谐振系统作匹配 网络（负载）。 1．电路的基本组成 图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
电路中各元件作用: 输入信号(又称为激 R 励信号)经变压器耦合到 晶体管的输入端得到υ; 图7.2.1丙类谐振放大器的电路组成 男 Jc是集电极直流电源电压,VB是基极偏置电压; 学习工学 CB为旁路电容,CC为电源滤波电容 犬L、C组成并联谐振回路,作为集电极负载回路(或 匹配网络),该回路又称为槽路,负载回路既可以实现 选频滤浪的功能,又实现阻抗匹配;
电路中各元件作用： 输入信号（又称为激 励信号）经变压器耦合到 晶体管的输入端得到 b ； VCC 是集电极直流电源电压， VBB 是基极偏置电压； CB 为旁路电容， CC 为电源滤波电容； L、C组成并联谐振回路，作为集电极负载回路（或 匹配网络），该回路又称为槽路，负载回路既可以实现 选频滤波的功能，又实现阻抗匹配； 图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
放大后的信号通 过变压器耦合到负载R2 上(图(a)或通过天线 L (图(b)向空间辐射。 男 图(c)中的R为L、C 图7.2.1丙类谐振放大器的电路组成 学习工学 回路的谐振总电阻。 7.2.1
7.2.1 放大后的信号通 过变压器耦合到负载 RL 上(图(a))或通过天线 (图（b))向空间辐射。 回路的谐振总电阻。 图（c）中的 R 为L、C 图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
放大器的工作状态由偏置电压B的大小决定 当 BEO m)时为甲类状态 当VB=VB= V Be时为乙类状态; 当 BEO S BE(on 时为丙类状态。 男 BE(Or 称为晶体管的导通电压 2.电路特点 ①电路工作在丙类状态。7高,流过晶体管的电流为 犬余弦脉冲; ②谐振回路做负载。其作用是:阻抗匹配,选 出余弦脉冲中的基波分量 7.2.1
当 V V V BB BEQ BE on = ( ) 时 为甲类状态； 当 V V V BB BEQ BE on = = ( ) 时 为乙类状态； 当 V V V BB BEQ BE on = ( ) 时 为丙类状态。 VBE on ( ) 称为晶体管的导通电压。 7.2.1 放大器的工作状态由偏置电压 VBB 的大小决定 2．电路特点： ①电路工作在丙类状态。 C 高，流过晶体管的电流为 余弦脉冲； ② 谐振回路做负载。其作用是：阻抗匹配，选 出余弦脉冲中的基波分量
二.工作原理: 若激励电压b= bm cos ot,且VB<Bom) 所以电路工作在丙类状态。 UBE=VBB+U=VBB+Vbm cos at 2 L 电路的工作浪形如图 男 7.2.2所示。晶体管的集电 极电流为周期性的余弦 图7.2.1丙类谐振放大器的电路组成 (动画) 犬脉冲 实际上,工作在丙类状态的晶体管各极电流lB、l、lE 均为周期性余弦脉冲,均可以展开为傅立叶级数。 7.2.1
二．工作原理： 若激励电压 b bm =V t cos ，且 V V BB BE on ( ) 所以电路工作在丙类状态。 cos BE BB b BB bm = + = + V V V t 7.2.1 图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成 电路的工作波形如图 7.2.2所示。晶体管的集电 极电流 i C 为周期性的余弦 脉冲。 实际上，工作在丙类状态的晶体管各极电流 i B 、 C i 、 E i 均为周期性余弦脉冲，均可以展开为傅立叶级数。 （动画）
其中,的傅立叶级数展开式为 ic=lco+lcm cos at +lcm cos 2ot+ aamn. 式中,C0、lam、l2m…l分别为集电极电流的直流分 a,量、基波分量、以及各高次谐波分量的振幅 男 其中0=7-d(am) I ic cos otd(ot)=icma, a, (8 cos nato(at)=icmax an(8 7.2.1
其中 0 max 0 1 ( ) ( ) 2 C C C I i d t i − = = 1 max 1 1 cos ( ) ( ) c m C C I i td t i − = = max 1 cos ( ) ( ) cnm C C n I i n td t i − = = C0 式中， I 、 c m1 I c m2 、 I 、…、 cnm I 分别为集电极电流的直流分 量、基波分量、以及各高次谐波分量的振幅。 7.2.1 0 1 2 cos cos 2 C C c m c m i I I t I t = + + + …… C 其中， i 的傅立叶级数展开式为
an(O、()、……、an(为余弦脉冲分解系数, 见附录二。 a(6)481(0) 图723给出了号□42■ 通角与各分解系数0420 a0) a(6)、a1(O)、…、an(O 0.3 (6 男 0210 的关系曲线。 0. a2(6) 白图可清楚地 120 20406080 140 I806(°) 看到各次谐波分量 随导通角度化的趋 图7.2.3余弦脉冲分解系数曲线 (动画) 势。谐波次数越高,振幅就越小。因此,在谐振功率放 大器中只需研究直流功率与基波功率
1 ( ) 0 ( ) 、 、…、 ( ) n 为余弦脉冲分解系数， 的关系曲线。 图7.2.3给出了导 通角与各分解系数 1 ( ) 0 ( ) 、 、…、 ( ) n 由图可清楚地 看到各次谐波分量 随导通角 变化的趋 势。谐波次数越高，振幅就越小。因此，在谐振功率放 大器中只需研究直流功率与基波功率。 见附录二。 图7.2.3 余弦脉冲分解系数曲线 （动画）
显然,只要知道电流脉冲的最大值icm和导通角O 就可以计算、l4m、l2 cnm o 当LC回路谐振于O时,在LC回路两端得到O的最大 输出,即: 变科 UC=-ycm cos at=-IcImRs cos at 式中1m=m足2 工性学 犬R为回路等效总电阻,R=R∥R(R负载等效值) Re=Colse O 7.2.1
显然，只要知道电流脉冲的最大值 C max i 和导通角 就可以计算 I C0 、 I c m1 、 c m2 I 、…、 cnm I 。 输出，即： 1 cos cos c cm c m V t I R t = − = − 当 LC 回路谐振于 时，在 LC 回路两端得到 的最大 7.2.1 R 为回路等效总电阻， // R R R eo L = （ RL 负载等效值） e eo e Q R Q L C = = 式中 V I R cm c m = 1
丙类谐振功率放大器的电流、电压波形如图72.4所示。 结论:丙类谐振功2 u=Vbm cOs ot 率放大器,流过晶体管 的各极电流均为余弦脉 B: 冲,但利用谐振回路的 男 选频作用,其输出电压 仍能反映输入电压的变 化规律,即输出信号基 本上是不失真的余弦信 号,实现线性放大的功 能 图7.2.4谐振功率放大器的各 极电压、电流波形 7.2.1
结论：丙类谐振功 率放大器，流过晶体管 的各极电流均为余弦脉 冲，但利用谐振回路的 选频作用，其输出电压 仍能反映输入电压的变 化规律，即输出信号基 本上是不失真的余弦信 号，实现线性放大的功 能。 图7.2.4 谐振功率放大器的各 极电压、电流波形 7.2.1 丙类谐振功率放大器的电流、电压波形如图7.2.4所示
