功率放大器,功率放大器的特點(diǎn)及原理是什么

高頻功率放大器用于發(fā)射機的末級，作用是將高頻已調波信號進(jìn)行功率放大，以滿(mǎn)足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過(guò)天線(xiàn)將其輻射到空間，保證在一定區域內的接收機可以接收到滿(mǎn)意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。

高頻功率放大器是通信系統中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱(chēng)為調諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線(xiàn)變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱(chēng)為非調諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉換器件，它將電源供給的直流能量轉換成為高頻交流輸出。

在 “低頻電子線(xiàn)路”課程中已知，放大器可以按照電流導通角的不同，將其分為甲、乙、丙三類(lèi)工作狀態(tài)。甲類(lèi)放大器電流的流通角為360o適用于小信號低功率放大。乙類(lèi)放大器電流的流通角約等于 180o；丙類(lèi)放大器電流的流通角則小于180o。乙類(lèi)和丙類(lèi)都適用于大功率工作。

丙類(lèi)工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類(lèi)。但丙類(lèi)放大器的電流波形失真太大，因而不能用于低頻功率放大，只能用于采用調諧回路作為負載的諧振功率放大。由于調諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。

除了以上幾種按電流流通角來(lái)分類(lèi)的工作狀態(tài)外，又有使電子器件工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)的了類(lèi)放大和戊類(lèi)放大。丁類(lèi)放大器的效率比丙類(lèi)放大器的還高，理論上可達100％，但它的最高工作頻率受到開(kāi)關(guān)轉換瞬間所產(chǎn)生的器件功耗(集電極耗散功率或陽(yáng)極耗散功率）的限制。如果在電路上加以改進(jìn)，使電子器件在通斷轉換瞬間的功耗盡量減小，則工作頻率可以提高。這就是戊類(lèi)放大器。

我們已經(jīng)知道，在低頻放大電路中為了獲得足夠大的低頻輸出功率，必須采用低頻功率放大器，而且低頻功率放大器也是一種將直流電源提供的能量轉換為交流輸出的能量轉換器。高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點(diǎn)都是輸出功率大和效率高，但二者的工作頻率和相對頻帶寬度卻相差很大，決定了他們之間有著(zhù)本質(zhì)的區別。低頻功率放大器的工作頻率低，但相對頻帶寬度卻很寬。例如，自20至 20000 Hz，高低頻率之比達 1000倍。因此它們都是采用無(wú)調諧負載，如電阻、變壓器等。高頻功率放大器的工作頻率高（由幾百kHz一直到幾百、幾千甚至幾萬(wàn)MHz），但相對頻帶很窄。例如，調幅廣播電臺（535－1605 kHz的頻段范圍）的頻帶寬度為 10 kHz，如中心頻率取為 1000 kHz，則相對頻寬只相當于中心頻率的百分之一。中心頻率越高，則相對頻寬越小。因此，高頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò )作為負載回路。由于這后一特點(diǎn)，使得這兩種放大器所選用的工作狀態(tài)不同：低頻功率放大器可工作于甲類(lèi)、甲乙類(lèi)或乙類(lèi)（限于推挽電路）狀態(tài)；高頻功率放大器則一般都工作于丙類(lèi)（某些特殊情況可工作于乙類(lèi)）。近年來(lái)，寬頻帶發(fā)射機的各中間級還廣泛采用一種新型的寬帶高頻功率放大器，它不采用選頻網(wǎng)絡(luò )作為負載回路，而是以頻率響應很寬的傳輸線(xiàn)作負載。這樣，它可以在很寬的范圍內變換工作頻率，而不必重新調諧。

綜上所述可見(jiàn)，高頻功率放大器與低頻功率放大器的共同之點(diǎn)是要求輸出功率大，效率高；它們的不同之點(diǎn)則是二者的工作頻率與相對頻寬不同，因而負載網(wǎng)絡(luò )和工作狀態(tài)也不同。

六、高頻功率放大器

高頻功率放大器的主要技術(shù)指標有：輸出功率、效率、功率增益、帶寬和諧波抑制度（或信號失真度）等。這幾項指標要求是互相矛盾的，在設計放大器時(shí)應根據具體要求，突出一些指標，兼顧其他一些指標。例如實(shí)際中有些電路，防止干擾是主要矛盾，對諧波抑制度要求較高，而對帶寬要求可適當降低等。

功率放大器的效率是一個(gè)突出的問(wèn)題，其效率的高低與放大器的工作狀態(tài)有直接的關(guān)系。放大器的工作狀態(tài)可分為甲類(lèi)、乙類(lèi)和丙類(lèi)等。為了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙類(lèi)、丙類(lèi)，即晶體管工作延伸到非線(xiàn)性區域。但這些工作狀態(tài)下的放大器的輸出電流與輸出電壓間存在很?chē)乐氐姆蔷€(xiàn)性失真。低頻功率放大器因其信號的頻率覆蓋系數大，不能采用諧振回路作負載，因此一般工作在甲類(lèi)狀態(tài)；采用推挽電路時(shí)可以工作在乙類(lèi)。高頻功率放大器因其信號的頻率覆蓋系數小，可以采用諧振回路作負載，故通常工作在丙類(lèi)，通過(guò)諧振回路的選頻功能，可以濾除放大器集電極電流中的諧波成分，選出基波分量從而基本消除了非線(xiàn)性失真。所以，高頻功率放大器具有比低頻功率放大器更高的效率。高頻功率放大器因工作于大信號的非線(xiàn)性狀態(tài)，不能用線(xiàn)性等效電路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折線(xiàn)法來(lái)分析其工作原理和工作狀態(tài)。這種分析方法的物理概念清楚，分析工作狀態(tài)方便，但計算準確度較低。

以上討論的各類(lèi)高頻功率放大器中，窄帶高頻功率放大器：用于提供足夠強的以載頻為中心的窄帶信號功率，或放大窄帶已調信號或實(shí)現倍頻的功能，通常工作于乙類(lèi)、丙類(lèi)狀態(tài)。寬帶高頻功率放大器：用于對某些載波信號頻率變化范圍大得短波，超短波電臺的中間各級放大級，以免對不同fc的繁瑣調諧。通常工作于甲類(lèi)狀態(tài)。