第 2 章 谐振功率放大器
2.4 高频功率放大器
2.4.1 高频功率管及大信号输入和输出阻抗
2.4.2 高频功率放大器设计举例
工作频率在几十兆赫兹至几百兆赫兹范围的谐振功率
放大器统称为高频功率放大器 。 功率管的特性已不能仅用
静态特性曲线表示 。 还需要考虑非线性电容, 引线电感等
分布参数和大注入效应等 。 工程上广泛采用借助功率管的
大信号输入和输出阻抗的设计方法 。
2.4.1 高频功率管及大信号输入和输出阻抗
一、高频功率管结构
高频功率管的内部结构如图 2-4-1 所示 。
内部结构 外部结构
(a)和 (b)为四引线结构, 其中两条引线为发射极 (宜接
成共发组态 )或基极 (宜接成共基组态 ),目的是减小输入和
输出公共极端点上的引线电感 。
(c)和 (d)为两线结构, 金属底座为基极或发射极, 宜
接成共基组态或共发组态 。
在器件手册中, 指定用作线性功率放大器的高频功率
管不宜丙类工作, 否则放大器功率增益将偏低 。
二、大信号输入和输出阻抗
大信号输入和输出阻抗可以通过实测得到 。
1,将功率管接入谐振电路
在指定频率上且特定幅
值的输入信号电压激励下,
调整输入和输出滤波网络,
使其谐振, 输出功率最大,
效率较高 。
2,测试输入, 输出阻抗
移去功率管, 电压源 。 用 50 ? 电阻代替信号源 。 用
阻抗测试仪测得得 B-E 之间阻抗为输入端要求外接的匹
配阻抗, C-E 之间阻抗为输出要求外接的匹配阻抗 。 其阻
抗的共轭值分别称为功率管的输入阻抗和输出阻抗 。
2.4.2 高频功率放大器设计举例
一, 设计步骤
选择晶体管 → 确定打信号阻抗 → 确定滤波匹配网络
→ 确定馈电电路 → 安装调试
二、设计举例
例,设计一个高频功率放大器, 用于调频发射机, 输
入和输出负载均为 50 ?,输入信号频率为 80 MHz,输出
信号频率为 160 MHz,要求输入功率为 4 mW 时, 输出负
载上得功率 ≥ 700 mW,二次谐波抑制度小于 -30 dB,放
大器总效率大于 50％, 电源电压为 15 V。 。
解：一、确定组成方案 。
通过计算效率和增益确定组成方案并选择工作状态 。
根据二次谐波抑制度与传输效率的关系取 ?c = 0.7。
W1
7.0
7.0
c
L
o ??? ?
PP
dB 24
004.0
1lg10lg10
i
o ???
P
PA
P
通常丙类功率放大器功率增益小于 12 dB,效率大于
60％, 所以分三级来完成 。
二、选定器件和电路
fT ? (2 ~ 10)fc
PCM > Pc
V(BR)CEO > 2Vcc
根据工作状态, 指标要求确定电路 。
三、滤波匹配网络设计
以末级输出网络为例, 分为三个网络的组合进行分析 。
网络 Ⅰ,取 Qe1 = 3,设 Re1 = 150 ?。
网络 Ⅱ,取 Qe2 = 2,Ce10 = 10 pF,并设 Re2 = 35 ?。
网络 Ⅲ,取 Qe3 = 3,功率管的大信号输出阻抗 Re(=
98 ?) 和 C0(= 20 pF)。
四, 安装调试
1,调整输入滤波网络达到谐振与匹配, IC0 显示最
大, 功率计显示也由小增大 。
2．调整输出滤波网络达到谐振与匹配,IC0 减为最小，
功率计显示达到最大值。
2.4 高频功率放大器
2.4.1 高频功率管及大信号输入和输出阻抗
2.4.2 高频功率放大器设计举例
工作频率在几十兆赫兹至几百兆赫兹范围的谐振功率
放大器统称为高频功率放大器 。 功率管的特性已不能仅用
静态特性曲线表示 。 还需要考虑非线性电容, 引线电感等
分布参数和大注入效应等 。 工程上广泛采用借助功率管的
大信号输入和输出阻抗的设计方法 。
2.4.1 高频功率管及大信号输入和输出阻抗
一、高频功率管结构
高频功率管的内部结构如图 2-4-1 所示 。
内部结构 外部结构
(a)和 (b)为四引线结构, 其中两条引线为发射极 (宜接
成共发组态 )或基极 (宜接成共基组态 ),目的是减小输入和
输出公共极端点上的引线电感 。
(c)和 (d)为两线结构, 金属底座为基极或发射极, 宜
接成共基组态或共发组态 。
在器件手册中, 指定用作线性功率放大器的高频功率
管不宜丙类工作, 否则放大器功率增益将偏低 。
二、大信号输入和输出阻抗
大信号输入和输出阻抗可以通过实测得到 。
1,将功率管接入谐振电路
在指定频率上且特定幅
值的输入信号电压激励下,
调整输入和输出滤波网络,
使其谐振, 输出功率最大,
效率较高 。
2,测试输入, 输出阻抗
移去功率管, 电压源 。 用 50 ? 电阻代替信号源 。 用
阻抗测试仪测得得 B-E 之间阻抗为输入端要求外接的匹
配阻抗, C-E 之间阻抗为输出要求外接的匹配阻抗 。 其阻
抗的共轭值分别称为功率管的输入阻抗和输出阻抗 。
2.4.2 高频功率放大器设计举例
一, 设计步骤
选择晶体管 → 确定打信号阻抗 → 确定滤波匹配网络
→ 确定馈电电路 → 安装调试
二、设计举例
例,设计一个高频功率放大器, 用于调频发射机, 输
入和输出负载均为 50 ?,输入信号频率为 80 MHz,输出
信号频率为 160 MHz,要求输入功率为 4 mW 时, 输出负
载上得功率 ≥ 700 mW,二次谐波抑制度小于 -30 dB,放
大器总效率大于 50％, 电源电压为 15 V。 。
解：一、确定组成方案 。
通过计算效率和增益确定组成方案并选择工作状态 。
根据二次谐波抑制度与传输效率的关系取 ?c = 0.7。
W1
7.0
7.0
c
L
o ??? ?
PP
dB 24
004.0
1lg10lg10
i
o ???
P
PA
P
通常丙类功率放大器功率增益小于 12 dB,效率大于
60％, 所以分三级来完成 。
二、选定器件和电路
fT ? (2 ~ 10)fc
PCM > Pc
V(BR)CEO > 2Vcc
根据工作状态, 指标要求确定电路 。
三、滤波匹配网络设计
以末级输出网络为例, 分为三个网络的组合进行分析 。
网络 Ⅰ,取 Qe1 = 3,设 Re1 = 150 ?。
网络 Ⅱ,取 Qe2 = 2,Ce10 = 10 pF,并设 Re2 = 35 ?。
网络 Ⅲ,取 Qe3 = 3,功率管的大信号输出阻抗 Re(=
98 ?) 和 C0(= 20 pF)。
四, 安装调试
1,调整输入滤波网络达到谐振与匹配, IC0 显示最
大, 功率计显示也由小增大 。
2．调整输出滤波网络达到谐振与匹配,IC0 减为最小，
功率计显示达到最大值。
