丙类谐振功率放大器的工作原理与效率分析

"该文件是关于大连海事大学本科教学质量与教学改革工程的PPT，主要探讨了谐振功率放大器的技术知识。" 在电子工程领域，谐振功率放大器是一种重要的器件，尤其在无线电通信中起到关键作用。第2章深入讲解了谐振功率放大器的工作原理和性能特点。谐振功率放大器采用谐振系统作为匹配网络，通常工作在丙类、丁类或乙类状态，用于放大载波或已调波的信号。这种放大器的设计旨在优化效率和信号质量。 2.1谐振功率放大器的工作原理中，特别提到了丙类谐振功率放大器。这种放大器的电路结构包含直流馈电电路和滤波匹配网络两部分。其中，ZL代表外接负载，表现为阻抗性，并通过CL和RL串联等效表示。匹配网络Lr和Cr与ZL构成并联谐振回路，可以通过调整Cr来使回路在输入信号频率谐振。基极偏置电压VBB设定在功率管的截止区，确保丙类工作状态。 集电极电流ic呈现出脉冲形式，可以分解为平均分量、基波分量和各次谐波分量。谐振回路对基波分量呈现的最大阻抗，即谐振电阻，使得在高Q因子的回路中，可以得到几乎无失真的输出信号。而对非基波分量，谐振回路的阻抗很小，它们产生的电压可以忽略，因此仅由基波分量产生的电压vc在负载上形成所需的信号功率。 丙类谐振功率放大器的功能包括选频和阻抗匹配。选频是通过谐振回路的选择性作用，将失真的集电极电流转换为不失真的输出电压。阻抗匹配则是通过谐振回路将含有电抗分量的负载转换为纯电阻Re，同时调节Lr和Cr以保持谐振，使Re等于放大器所需的集电极负载值。 然而，丙类功放存在一个问题，即为了提高集电极效率，需要缩短管子的导通时间，这会导致基波分量幅度Icm减小，进而降低输出功率。为了解决这个问题，可以调整基极偏置电压VBB，增大集电极脉冲高度，但这可能导致功率管发射结反向击穿。因此，单纯通过减小导通时间来提高效率的做法是有限的。为实现更高的效率，可以采用丁类谐振功率放大器，这是一种采用开关工作模式的方案。 这份资料详细阐述了谐振功率放大器的工作原理、功能及效率优化策略，对于理解电子工程中的功率放大技术具有很高的学习价值。