第4章射频功率放大器.pptVIP

2017年11月19日星期日 《通信电子线路》(第 2 版) 顾宝良 编著 2017年11月19日星期日 4．1 引言 4．2 A类射频功率放大器 4．3 B类和C类射频功率放大器 4．4 高效射频功率放大器 4．5* 阻抗匹配网络与网络设计 4．6* 射频宽带功率合成 2017年11月19日星期日 4．1 引言 射频功率放大器RFPA是发射系统中的主要部分 在调制器产生射频已调信号后，射频已调信号就由RFPA将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线发射出去。 2017年11月19日星期日 4．1 引言 功率放大器输出功率大，转换效率是主要问题 通常在RFPA中，可以用LC谐振回路选出基频或某次谐波，实现不失真放大。 开关型功率放大器 线性功率放大器 2017年11月19日星期日 4．2 A类射频功率放大器 忽略LC的线阻, 功率管集射极电压: UCE=VCC-ICRE RE很小,功率管的静态集射极电压: UCE=UCEQ≈VCC 交流工作时,输出电压: uo=-iCRL 功率管的集射极间交直流总电压：uCE=VCC-ICRE-iCRL≈VCC-iCRL 理想状态下: uCEmin≈0，uCEmax≈2VCC。 2017年11月19日星期日 4．2 A类射频功率放大器  4．2．1 正弦信号输入时的A类RFPA 实践中功率管有饱和压降UCE(sat)，它将会引起失真和降低效率。这时集电极电流中的交流峰值最大值为 最高效率为: 2017年11月19日星期日 4．2 A类射频功率放大器  4．2．2 方波信号输入时的A类RFPA ICQ为工作点Q处的直流电流值，方波电流幅值ILm≤ ICQ。 如果ILm=ICQ，则η＝100% 根据功率管的这一特性,可设计出开关工作状态的功放电路,D类、E类和F类功放等。 2017年11月19日星期日 4．2 A类射频功率放大器  4．2．2 方波信号输入时的A类RFPA 如果LC回路调谐在基波选出基波频率分量，输出功率： 如果把LC回路调谐在n次谐波上，就可实现n次倍频。但效率随n很快下降，即ηn=8/n2π2，但能实现不失真倍频。 2017年11月19日星期日 4．3 B类和C类射频功率放大器  4．3．1 B类射频功放电路 (a)B类功放偏置 (b)B类功放iC波形 图4．3．1 B类功放偏置和iC波形 iC信号严重失真 为实现正弦信号的不失真放大，在这种B类功放中也常常采用LC并联谐振回来选出基波正弦分量。 2017年11月19日星期日 4．3 B类和C类射频功率放大器  4．3．1 B类射频功放电路 图4．3．2 集成互补MOSFET B类推挽功放 目前在射频功率放大器集成电路中，采用两只互补功率MOSFET的B类推挽功率放大器。 图中Tl为N沟道耗尽型MOSFET，T2为P沟道耗尽型MOSFET，恒流源IQ和Rb是Tl和T2的偏置电路。在输入信号电压超过功率管的门限电压前，MOSFET不导通。 2017年11月19日星期日 4．3 B类和C类射频功率放大器  4．3．2 C类射频功放原理 2017年11月19日星期日 4．3 B类和C类射频功率放大器  4．3．2 C类射频功放原理 iC中的直流分量IC0可以由如下积分关系计算: 2017年11月19日星期日 4．3 B类和C类射频功率放大器  4．3．2 C类射频功放原理 代入上式可得直流分量IC0为： 2017年11月19日星期日 4．3 B类和C类射频功率放大器  4．3．2 C类射频功放原理 iC中的基波分量幅值I1m可以用如下积分关系计算: C类功放电路的输出功率Po为: C类功放电路的电源供给功率PD为: 2017年11月19日星期日 4．3 B类和C类射频功率放大器  4．3．2 C类射频功放原理 C类功放的效率η为: 若忽略功率管的饱和压降UCE(sat),则当iC达最大值,UCm=I1mRL≈VCC,且输出功率Po为最大。 这时, C类功放在最大输出功率时,效率η是通角θ的函数。 2017年11月19日星期日 4．3 B类和C类射频功率放大器  4．3．2 C类射频功放原理 η与θ关系曲线 当通角θ减小到接近零时，C类功放的效率η增加到100％，这是理想状态下的情况。一般减小θ时，η是增加的，这是C类功放效率高的原因。相反,θ增加时,η是降低的。当θ＝90°时，功放电路工作在B类，这时的理想效率为η＝78.5％。 2017年11月19日星期日 4．3 B类和C类射频功率放大器  4．3．3 C类RFPA的查表设计方法 C类