通信电路(第四版)第3章高频功率放大电路.ppt

5．谐振功放属于窄带功放。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。 6．目前出现的一些集成高频功放器件如M57704系列和MHW系列等, 属窄带谐振功放, 输出功率不很大, 效率也不太高, 但功率增益较大, 需外接元件不多, 使用方便, 可广泛用于一些移动通信系统和便携式仪器中。 7．为了稳定功率放大器的输出功率，需要采用自动功率控制电路。 3.4节给出的实例可供参考。 设Q2＝5，由式（1.1.39）、式（1.1.40）式（1.1.41）可求得 第一级与第二级之间的级间匹配网络虽然也采用T型网络，但由于要考虑第一级放大器输出电容的影响，因此不能直接采用例1.4所得结果。第二级输出匹配网络同样要考虑第二级放大器输出电容的影响，所以也不能直接采用倒L型匹配网络的公式。 有关级间和输出匹配网络的公式推导较复杂， 故此处不再讨论。3DA21A与3DA22A的输出电容分别是36pF和80 pF。 根据相应公式可计算出本电路中另外两个匹配网络的电抗元件值分别为C3≈23.3 pF，C4≈20.7 pF，L2≈0.023μH，C5≈18.2 pF，L3≈0.071μH，C6≈23.9 pF。 以上计算未考虑晶体管参数的分散性和分布参数的影响。 C1～C6均采用可变电容器, 其最大容量应为计算值的2～3倍。 通过实验调整, 最后确定匹配网络元件的精确值。 电路中四个高扼圈的电感量为1μH左右, 其中两个作为基极直流偏置的组成元件, 另外两个在集电极并馈电路中对iC中的各次谐波分量起阻挡作用, 并为集电极直流电源提供通路。高频旁路电容C7和C9的值均为0.05μF, 穿心电容C8和C10为1500 pF, 它们使高次谐波分量短路接地。 一般来说, 在400MHz以下的甚高频(VHF)段, 匹配网络通常采用第1章介绍的集总参数LC元件组成, 而在400MHz以上的超高频(UHF)段, 则需使用分布参数的微带线组成匹配网络, 或使用微带线和LC元件混合组成。 微带线又称微带传输线, 是用介质材料把单根带状导体与接地金属板隔离而构成的, 图3.2.15给出了结构示意图和符号。 微带线的电性能, 如特性阻抗、带内波长、损耗和功率容量等, 与绝缘基板的介电系数、基板厚度H和带状导体宽度W有关。实际使用时, 微带线是采用双面敷铜板, 在上面作出各种图形, 构成电感、电容等各种微带元件, 从而组成谐振电路、滤波器以及阻抗变换器等的。 图 3.2.15 微带线符号(a)和结构(b) 宽带高频功率放大电路采用非调谐宽带网络作为匹配网络, 能在很宽的频带范围内获得线性放大。常用的宽带匹配网络是传输线变压器, 它可使功放的最高频率扩展到几百兆赫甚至上千兆赫, 并能同时覆盖几个倍频程的频带宽度。 由于无选频滤波性能, 故宽带高频功放只能工作在非线性失真较小的甲类或乙类状态, 效率较低。所以, 宽带高频功放是以牺牲效率来换取工作频带的加宽。 3.3 宽带高频功率放大电路 与功率合成电路 3.3.1传输线变压器 1. 宽频带特性 普通变压器上、下限频率的扩展方法是相互制约的。为了扩展下限频率, 就需要增大初级线圈电感量, 使其在低频段也能取得较大的输入阻抗, 如采用高导磁率的高频磁芯和增加初级线圈的匝数, 但这样做将使变压器的漏感和分布电容增大, 降低了上限频率；为了扩展上限频率, 就需要减小漏感和分布电容, 减小高频功耗, 如采用低导磁率的高频磁芯和减少线圈的匝数, 但这样做又会使下限频率提高。 传输线变压器是基于传输线原理和变压器原理二者相结合而产生的一种耦合元件。它是将传输线(双绞线、带状线或同轴线等)绕在高导磁率的高频磁芯上构成的, 以传输线方式与变压器方式同时进行能量传输。 利用图3.3.1所示一种简单的1∶1传输线变压器, 可以说明这种特殊变压器能同时扩展上、下限频率的原理。 在图3.3.1中, (a)图是结构示意图, (b)图和(c)图分别是传输线方式和变压器方式的工作原理图, (d)图是用分布电感和分布电容表示的传输线分布参数等效电路。 图 3.3.1 1∶1传输线变压器结构示意图及等效电路 (a) 结构图； (b)、 ?工作原理图 (d) 等效电路 在以传输线方式工作时, 信号从①、 ③端输入, ②、 ④端输出。如果信号的波长与传输线的长