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'高频功率放大器3资料 4.3高频功率放大器的动态分析4.3.1高频功率放大器的动态特性4.3.5高频功率放大器的计算4.3.2高频功率放大器的负载特性4.3.4放大器的工作状态及导通角调整4.3.6高频功率放大器的高频效应4.3.3高频功率放大器的调制特性 4.3谐振功率放大器的动态分析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和VBB4个参量决定的。如果VCC、VBB、Vbm3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。所谓动态特性是和静态特性相对应而言的，在考虑了负载的反作用后，所获得的vCE、vBE与ic的关系曲线就叫做动态特性。 动态线作法AB为动态特性曲线，也称为工作曲线。(1)取B点，作斜率为gd的直线；(2)取Q、A两点，连成直线。特殊点说明(1)A点：t=0，vBE达到最大，vCE达到最小，ic达到最大；(2)Q点：t=90，vCE=VCC，vBE=-VBB，虚拟电流IQ=gc(-VBB-VBZ)ic–vCE坐标平面上的动态特性曲线的作法与相应的ic波形vCE=VCC–VcmcostvBE=–VBB+Vbmcostic=gd(vCE–V0) 4.3.2功率放大器的负载特性在VCC、VBB、Vbm为一定，只变化放大器的负载电阻而引起的放大器输出电压、输出功率、效率的变化特性称为负载特性。电压、电流随负载变化波形1)在负载电阻RP由小至大变化时，负载线的斜率由小变大，如图中123。不同的负载，放大器的工作状态是不同的，所得的ic波形、输出交流电压幅值、功率、效率也是不一样的。 2)欠压、过压、临界三种工作状态①欠压状态:B点以右的区域。在欠压区至临界点的范围内，根据vc=RpIc1，放大器的交流输出电压在欠压区内必随负载电阻Rp的增大而增大，其输出功率、效率的变化也将如此。②临界状态:负载线和vbmax正好相交于临界线的拐点。放大器工作在临界状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。根据Rp与vBEmax相交在不同区域，可分为三种工作状态: ③过压状态电压、电流随负载变化波形过压状态放大器的负载较大，如动态线3就是这种情况。动态线穿过临界点C后，电流沿临界线下降，因此集电极电流ic呈下凹顶状，过压愈重，则ic波顶下凹愈厉害，严重时，ic波形可分裂为两部分。根据傅里叶级数对ic波形分解可知，波形下凹的ic，其基波分量Ic1会下降，下凹愈深，则Ic0、Ic1的下降也就愈激烈。因此放大器的输出功率和效率也要减小。 根据上述分析，可画出高频功率放大器的负载特性曲线负载特性曲线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。负载特性曲线 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。负载特性曲线掌握负载特性，对分析集电极调幅电路、基极调幅电路的工作原理，对实际调整谐振功率放大器的工作状态和指标是很有帮助的。 在欠压区，当集电极电压VCC变化时，输出电压几乎不变；在过压区，输出电压随VCC单调变化，这一特性为集电极调幅的实现提供依据。因此集电极调幅电路应工作在过压区。1.集电极调制特性VCC由小大时，对应工作状态由过压临界欠压。4.3.3功率放大器的调制特性 2.基极调制特性Vbm由小大时，对应工作状态由欠压临界过压。在过压区，当基极电压Vbm变化时，输出电压几乎不变；在欠压区，输出电压随Vbm单调变化，这一特性为基极调幅的实现提供依据。因此基极调幅电路应工作在欠压区。 1.导通角c的调整若保持Vb不变增大偏置VBB；或保持VBB不变增大激励电压振幅Vbm；或同时增大VBB和Vbm，这三种情况均可使导通角c增大，若相反，则可使c减小。但是采取上述三种方法中的任一个方法，当c增大时，ic脉冲电流的振幅Im会加大，输出功率Po当然也会加大，而当c减小时，Im和Po均将减小。有时希望增大c，但要保持Im不变，则应在增加VBB的同时，适当减小激励Vbm。4.3.4放大器工作状态及导通角的调整 2.欠压、临界、过压工作状态的调整调整欠压、临界、过压三种工作状态，大致有以下几种方法：改变集电极负载Rp；改变供电电压VCC；改变偏压VBB；改变激励Vbm。改变vBE (1)改变Rp，但Vbm、VCC、VBB不变。当负载电阻Rp由小至大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。在临界状态时输出功率最大。负载特性曲线 VCC变化时对工作状态的影响在欠压区内，输出电流的振幅基本上不随VCC变化而变化，故输出功率基本不变；而在过压区，输出电流的振幅将随VCC的减小而下降，故输出功率也随之下降。(2)改变VCC，但Rp、Vbm、VBB不变。当集电极供电电压VCC由小至大变化时，放大器的工作状态由过压经临界转入欠压。 改变VCC对工作状态的影响 (3)Vbm变化，但VCC、VBB、Rp不变或VBB变化，但VCC、Vbm、Rp不变。这两种情况所引起放大器工作状态的变化是相同的。因为无论是Vbm还是VBB的变化，其结果都是引起vBE的变化。由vBE=-VBB+VbmcostvBEmax=-VBB+Vbm当VBB或Vbm由小到大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。 例4-1谐振功率放大器输出功率Po已测出，在电路参数不变时，为提高Po采用提高Vbm的办法。但效果不明显，试分析原因，并指出为了达到Po明显提高的目的，可采用什么措施?负载特性曲线采用提高Vbm提高Po效果不明显说明放大器工作在过压工作状态，为了达到Po明显提高的目的可以减小Rp或增加VCC。 谐振功率放大器的主要指标是功率和效率。以临界状态为例：1)首先要求得集电极电流脉冲的两个主要参量Icmax和c导通角c集电极电流脉冲幅值Icm4.3.5高频功率放大器的计算 2)电流余弦脉冲的各谐波分量系数0(c)、1(c)、…、n(c)可查表求得，并求得个分量的实际值。3)谐振功率放大器的功率和效率直流功率：P==Ic0VCC交流输出功率：集电极效率： 4)根据可求得最佳负载电阻：在临界工作时，接近于1，作为工作估算，可设定=1。“最佳”的含义在于采用这一负载值时，调谐功率放大器的效率较高，输出功率较大。可以证明，放大器所要求的最佳负载是随导通角c改变而变化的。c小，Rp大。要提高放大器的效率，就要求放大器具有大的最佳负载电阻值。在实际电路中，放大器所要求的最佳电阻需要通过匹配网络和终端负载(如天线等)相匹配。 2)根据求得Vb3)根据Icmax=gcVb(1–cosc)求得Icmax、Ic1、Ic0c=70，cos70=0.342，Ic1=Icmax1(70)=20.436=0.872AIc0=Icmax0(70)=20.253=0.506A1)根据图可求得转移特性的斜率gc例4-2某谐振功率放大器的转移特性如图所示。已知该放大器采用晶体管的参数为：fT≥150MHz，功率增益Ap≥13dB，管子允许通过的最大电流IcM=3A，最大集电极功耗为Pcmax=5W。管子的VBZ=0.6V，放大器的负偏置VBB=1.4V，c=70，VCC=24V，=0.9，试计算放大器的各参数。 4)求交流电压振幅：Vcm=VCC=240.9=21.6V对应功率、效率。P==VCCIC0=240.506=12WPo=Pc=P=-Po=2.6W400mmH2o，急行头颅CT提示左侧基底节区-鞍区脑出血破入脑室，蛛网膜下腔出血，考虑蛛网膜下腔出血，脑脊液生化示CL：126.50mmol/l,蛋白191.31mg/dl,GLU:1.58mmol/l,脑脊液常规提示细胞总数386000.0M/L，有核细胞数2340.0M/L，单核细胞：8%，多个核细胞：92%。考虑颅内感染可能。转入神经外科后行脑血管造影提示右侧颈内动脉C1段动脉瘤形成，予动脉瘤栓塞术及抗感染治疗后患者病情好转出院。 病情分析患者以发热入院，入院后血常规提示白细胞和中性粒细胞明显增高，考虑发热系细菌感染所致，完善相关检查后常见感染部位（呼吸道，消化道，泌尿系统）未发现感染病灶，心脏B超未见心内膜赘生物形成，排除感染性心内膜炎。考虑为隐匿部位感染，在体温降至正常后患者神志反而呈嗜睡状，头痛加重，查体脑膜刺激征阳性，临床考虑感染部位指向颅内。 行腰椎穿刺做脑脊液检查以明确诊断，术中见患者脑脊液为血性，测颅内压明显增高，脑脊液相关检查提示白细胞计数、中性粒细胞计数、蛋白含量增高，葡萄糖含量降低。在应激情况下白细胞及中性粒细胞也可升高，该患者脑脊液检查中除白细胞，中性粒细胞升高外，脑脊液中葡萄糖含量降低，葡萄糖含量降低结果说明葡萄糖利用增加，蛛网膜下腔出血患者脑脊液中葡萄糖也会降低，而氯化物及蛋白质在正常范围内，但该患者蛋白含量增高，故不能以应激与出血解释患者脑脊液检查的异常结果，结合患者有发热，外周血白细胞，中性粒细胞增高，可确定患者发热为细菌感染造成，综合上述实验室检查结果，颅内感染诊断成立，做脑脊液培养，培养出细菌即为诊断金指标。 患者头颅CT提示左侧基底节区-鞍区脑出血破入脑室，蛛网膜下腔出血（SAH），脑出血诊断毋庸置疑，全脑血管造影见颈动脉C1段动脉瘤形成，头颅CT平扫见动脉瘤部位周围积血，患者蛛网膜下腔出血原因系动脉瘤破裂所致。 患者同时出现脑出血与颅内感染，二者关系如何，两者谁为因，谁为果，还是因为颅内感染后患者出现脑水肿，在本身有高血压基础上血压升高导致血管破裂出血？由我们的临床诊断思路出发，应该用同一病因解释所出现的所有症状及病症，我们首先分析到底是颅内出血所致颅内感染，还是颅内感染后细菌波及血管造成血管破裂所致脑出血。 1.患者常见部位未发现感染病灶，因此不考虑原发于颅外感染的细菌造成脓毒血症，血液中细菌大量繁殖，在血管破裂后血液中繁殖的细菌由破裂血管处进入颅内造成的感染；在我们的体内，如呼吸道，肠道，肝胆系统内均有定植菌存在，这些细菌可进入我们的血液循环中，在机体免疫力正常时这些细菌不具备致病能力，只有在机体免疫力低下时可转变为致病菌。脑出血时血液进入颅内，血液中的细菌也随之进入颅内，该患者既往否认糖尿病，结缔组织疾病等造成免疫力减退的疾病，如果是因为脑出血后机体免疫力下降，也应该是首先造成定植部位感染，因此该种可能性极小 2.颅内感染发生时，细菌可以侵犯颅内血管，造成细菌性血管炎，此时可造成血管壁纤维素性坏死，患者自身有高血压，具有血管硬化基础，血管弹性降低，血管壁发生纤维素性坏死时，血管弹性进一步减退，由于血液流过时产生的压力及患者本身的血压增高，即可造成血管破裂，由此造成脑出血，该解释符合患者的发病过程，发病原因，病变部位及病理生理改变；3.老年人原发于颅内的感染较为少见，入院时体检及相关检查未发现上述部位感染依据，患者入院前是否有上呼吸道、牙龈、鼻窦、副鼻窦的感染不得而知，可能是上述部位感染后细菌进入颅内首先引发颅内感染，随着病情发展，脑水肿引起血压升高，在患者本身高血压基础上发生高血压脑出血，这种情况也符合临床的病因及病程的分析，也有这种可能。 通过以上分析得知患者同时出现的这两种颅内病变应该是颅内感染后造成的颅内出血，其病理过程可能是1.颅内感染后细菌波及颅内血管引起细菌性血管炎造成血管破裂2.颅内感染后脑水肿形成，在有高血压基础上诱发高血压脑出血。 该患者在同时有蛛网膜下腔出血与颅内感染情况下，起病时仅表现为发热，头痛，无颈亢，呕吐，其临床症状不典型的原因考虑1.老年人脑萎缩后大脑体积缩小，细胞数量减少，重量减轻，脑回缩小，以额叶，颞叶，顶叶最为显著，发病后虽然已经发生脑水肿，因上述原因脑实质与颅骨间腔隙增大，造成脑水肿症状、体征不典型；2.同时老年人皮质及神经核变薄或变小，脑沟加深，这些因素可造成患者患者反应迟钝，侧脑室扩大引起脑组织内容积增加，脑脊液增多，因此在该前提下患者出现颅内感染、蛛网膜下腔出血时，由于脑脊液量增多，细菌及血液对脑组织、血管等器官刺激性降低，也使得患者临床症状不典型 诊治体会综上所述，老年人多有高血压，糖尿病，心脏疾病等老年性疾病，这些疾病导致患者血管出现病变，如血管弹性减退，血管管腔狭窄，容易造成脑卒中发生，因此患者极有可能在本身有血管病变基础上，发生动脉硬化性动脉瘤发生脑卒中，也可在感染等诱因造成血管内皮受损，血管纤维素性坏死，进而发生脑出血，并由于老年人特殊的生理结构、生理功能减退以及糖尿病患者对疼痛不敏感等因素致患者发病不典型，对疾病诊断造成一定困难，病情诊断被延误。 随着社会人口老龄化，科技不断发展，人类寿命逐渐延长，我们面对的将是越来越多的老年高龄患者，正是由于老年人生理结构与生理功能减退的特殊性，造成老年人发病时临床症状不典型，病情多样性，发病隐匿，我们在对老年人的诊治过程中不能一味的根据机体完全正常的生理过程，病理生理改变，单纯的进行有的放矢的进行检查、分析，老年人常常在体检中可以发现一些并未出现症状的疾病，因此对于老年患者，尤其是临床症状不典型的患者，进行相对较全面的检查是非常有必要的。由此可见，对于老年患者的诊治我们应该考虑其特殊的生理结果与功能，拓宽思路，不能单纯依靠症状完善检查，避免延误病情。 老年医学将是以后我们医生必需重视的一个有别于成人内科学的具有独立性质的学科，老年医学应是在成人内科学基础上结合老年人特殊的生理功能进行全面的资料收集，分析，不放过病程中的任何蛛丝马迹，避免我们忽视患者身体给我们发出的信号，更好的完成我们与疾病作斗争的工作，不让疾病因为这些特殊因素有机可乘，危害我们的身体健康，因此我们应该重视老年医学，积极地应对社会人口老龄化给我们带来的这个改变。'