高频放大器

放大不同频带内输入信号的机器

高频放大器是测量仪器、探测设备的一个重要组成部分。

定义

高频放大器是测量仪器、探测设备的一个重要组成部分。该电路一般为设备的输入级，被检测的微弱信号首先要通过该电路放大，然后进行后续处理。所以，高频放大器的性能指标对整个仪器性能起着决定性的作用。

工作原理

使用高频功率放大器的目的

放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。

高频功率信号放大器使用中需要解决的问题

①高效率输出。 ②高功率输出。

谐振功率放大器与小信号谐振放大器

相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负载均为谐振回路。

不同之处：为激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同；晶体管动态范围不同。

性能分析

谐振功率放大器的动态特性

高频放大器的工作状态是由负载阻抗Rp、激励电压vb、供电电压VCC、VBB等4个参量决定的。如果VCC、VBB、vb 3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻Rp决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。

各级电压对工作状态的影响

欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。

过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状态。

临界状态的特点是输出功率最大，效率也较高，比最大效率差不了许多，可以说是最佳工作状态，发射机的末级常设计成这种状态，在计算谐振功率放大器时，也常以此状态为例。

电路组成

高频功放和其它放大器一样，其输入和输出端的管外电路均由直流馈线电路和匹配网络两部分组成。谐振功放的实际电路包括有馈电电路、输入输出端的匹配电路。无是直流电路还是高频电路，都应符论合下述三条原则：

（1）对直流电源不能被短路，直流电路必须有通路，以保证将能加到集电极；

（2）负载电压基波不能被短路，且电流也必须有通路，以保证回路输出有高频功率；

（3）高频电流不能通过直流电源（但直流可通过线圈回路），以免产生寄生偶合与高频损耗。

要满足上述原则，可在电路中接入一些辅助元件，以构成谐振功率放大器的实际电路。

功率合成

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。

放大器组态

1.共发射极组态（Common Emitter-CE）

共发射极放大电路的直流和交流通路分别如图1 (a)、(b)所示。其中表征HBT包括本征HBT及其各极串联电阻。

共发射极组态具有中等交流输入阻抗（1-5kΩ）和中等的交流输出阻抗，交流电压增益随负载阻抗变化明显，带载能力一般。负载阻抗较大时，具有较高的交流电压增益，但增益带宽积较低。

2.共基极组态（Common Base-CB）

共基极组态放大电路的直流和交流通路分别如图2(a)、(b)所示。

共基极组态具有低的交流输入阻抗（20-100Ω），高输出阻抗，交流电压增益随负载阻抗变化非常明显，带载能力弱。负载阻抗较大时，同时具有高的增益和良好的频率响应，增益带宽积高。

3.共集电极组态（Common Collector-CC）

共集电极组态放大电路的直流和交流通路分别如图3 (a)、(b)所示。

共集电极组态具有高交流输入阻抗（10-100kΩ），低输出阻抗，负载阻抗不太低（>20）时具有恒定的电压增益（≈1），带载能力强。电路增益带宽积一般，但由于电压增益一般为1，因而具有良好的频率响应。

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