一、高頻功率放大電路的分類 

為了實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)線傳輸，任何無(wú)線發(fā)射電路都需要一定的發(fā)射功率，這一用于使待發(fā)射高頻信號(hào)具有一定功率的電路，就稱為高頻功率放大電路。 

1、按輸出功率分類

（1）小功率射頻功放

《微功率（短距離）無(wú)線電設(shè)備管理暫行規(guī)定》附件所列的各項(xiàng)微功率無(wú)線電設(shè)備，其無(wú)線發(fā)射功率一般都在1W以下，這些設(shè)備所包含的射頻放大電路即屬于小功率射頻功放。

（2）大功率射頻功放

移動(dòng)電話基站的發(fā)射功率約幾十瓦，一個(gè)城市的電視信號(hào)發(fā)射功率達(dá)到幾kW，省級(jí)廣播電臺(tái)的發(fā)射功率在幾kW至幾十kW之間。此外，微波通信中繼站、雷達(dá)站等都屬于大功率射頻功放的范圍。 

2、按功放電路的負(fù)載分類

（1）窄帶功率放大電路

以選頻網(wǎng)絡(luò)為負(fù)載的功放電路，稱為窄帶功率放大電路。

只有頻率等于LC回路諧振頻率的成分才被有效地放大。以LC回路為負(fù)載的功率放大電路具有頻率選擇性，因此也稱選頻放大電路。

優(yōu)點(diǎn)：

選頻作用可來(lái)抑制干擾。

缺點(diǎn)：

非線性失真比較大。

LC選頻網(wǎng)絡(luò)中心頻率的調(diào)節(jié)也不方便。 

（2）寬帶功率放大電路

以寬帶傳輸線變壓器為負(fù)載的，稱為寬帶功率放大電路 

①傳輸線變壓器既是功放電路的負(fù)載，同時(shí)又起著將高頻信號(hào)傳輸?shù)较乱患?jí)的作用。

②傳輸線變壓器沒有選頻的作用，同時(shí)又有很好的頻率特性，其上限頻率可以擴(kuò)展到幾百兆赫乃至幾千兆赫。  

3、按功率放大管導(dǎo)通角分類

（1）甲類功放電路

在信號(hào)的正負(fù)半周，功放管始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣所組成的功放電路也就稱為甲類功放電路。處于甲類工作狀態(tài)的功放管，為了避免負(fù)半周時(shí)管子進(jìn)入截止區(qū)而造成失真。處于甲類工作狀態(tài)的功放管，靜態(tài)時(shí)就有較大的電流通過。

（2）乙類功放電路

在信號(hào)的負(fù)半周截止，正半周時(shí)導(dǎo)通，就說(shuō)功放管處于乙類工作狀態(tài)，這樣所組成的功放電路稱為乙類功放電路。處于乙類工作狀態(tài)的功放管，靜態(tài)是電流為零。

（3）丙類功放電路

功放管只在正半周的一部分時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，信號(hào)負(fù)半周及正半周輸入信號(hào)幅度較小時(shí)均不導(dǎo)通，就說(shuō)功放管處于丙類工作狀態(tài)，所組成的功放電路稱為丙類功放電路。處于丙類工作狀態(tài)的功放管，靜態(tài)時(shí)基極是負(fù)偏置的。  

功放管在一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間可以用相位角來(lái)表示。我們將管子導(dǎo)通時(shí)間一半所對(duì)應(yīng)相位角定義為功放管的導(dǎo)通角θ。各類功放導(dǎo)通角如下：

（1）甲類功放電路

功放管在360°的時(shí)間內(nèi)均導(dǎo)通，其導(dǎo)通角即為θ=360°/2=180°

（2）乙類功放電路

功放管正半周導(dǎo)通，導(dǎo)通角θ=90°

（3）丙類功放電路

功放管在正半周輸入信號(hào)較大時(shí)才導(dǎo)通，因此導(dǎo)通導(dǎo)通角θ< 90°

甲類、乙類和丙類功率放大電路也稱A類、B類和C類功率放大電路。 

二、高頻功率放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)

 1、頻率范圍

各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)都符合要求的情況下功放電路的工作頻率范圍。

射頻功放模塊BGY916為例，工作頻率的最大值為960MHz，最小值為920MHz。 

 2、輸出功率Po 

設(shè)一個(gè)射頻功放電路的輸出功率為P，定義P與1mW(或1W)比值的對(duì)數(shù)乘10為該電路以dBm（或dBW）為單位的功率值，該輸出功率的功率電平為 

也可以根據(jù)功率電平值求出電路的絕對(duì)功率值，以dBm為例，設(shè)一功放電路的功率電平等于Px（單位dBm），則其絕對(duì)功率P等于

例如，電路功率電平Px=20dBm，代入上式，可求得其絕對(duì)功率為100mW。

3、效率η

功率放大電路的效率定義為輸出信號(hào)功率與電源供給功率之比。 

式中Po為功放輸出信號(hào)功率，Pu電源提供的功率，效率的大小反映電源所提供的能量多大程度上被轉(zhuǎn)換為無(wú)線電波的能量。模塊BGY916效率的最小值為35%，典型值為40%。 

三、C類諧振功率放大電路原理 

1、純電阻為負(fù)載的C類功率放大電路

電路結(jié)構(gòu)：

三極管VT1被接成共射極電路，集電極負(fù)載是電阻RC,輸入信號(hào)ui經(jīng)電容C1耦合加到基極和發(fā)射極之間，放大后的信號(hào)uo從集電極輸出。其特點(diǎn)是基極靜態(tài)電壓UBQ小于發(fā)射結(jié)開啟電壓Uon，即UBQ<Uon。

 工作原理：

設(shè)輸入信號(hào)ui為余弦波，振幅為Uim，角頻率為ω

基極靜態(tài)偏置電壓為UBQ，加入信號(hào)電壓后，加在發(fā)射結(jié)之間的總電壓是交流信號(hào)ui和直流偏置電壓之和，因此基極-發(fā)射極間電壓為 

式中UBQ是基極靜態(tài)電壓，Uim是余弦波的峰值

討論工作原理的做法是：求出輸入信號(hào)ui為余弦波時(shí)集電極負(fù)載電阻上的輸出電壓

（1）首先根據(jù)輸入信號(hào)求出集電極電流ic

uBE必須大于開啟電壓Uon 三極管才導(dǎo)通，也只有這時(shí)，集電極電流才不等于零，因此得出集電極電流曲線如圖所示。

（2）根據(jù)集電極電流ic求出集電極電壓uc

集電極電壓uc和集電極電流ic的關(guān)系是

由此即可畫出集電極電壓uc曲線如圖所示。

uC(t)為脈動(dòng)性的電壓，顯然不符合功率放大的要求。

電路結(jié)構(gòu)：

用LC并聯(lián)回路取代電阻Rc,所組成的電路稱為C類LC諧振功率放大電路。它由三極管VT1、LC并聯(lián)諧振回路、輸入信號(hào)耦合電容C1、基極偏置電壓UBQ和集電極偏置電壓VCC組成。

如何改善輸出電壓波形：

ic是周期性函數(shù)，可以分解為許多余弦波的疊加：

第一項(xiàng)是直流分量，第二項(xiàng)為基波分量，其余為高次諧波。只有基波分量才是與輸入信號(hào)ui成正比的量。

選擇LC回路的諧振頻率等于基頻，含有多種頻率成分的電流iC(t)流經(jīng)LC回路時(shí)，只有基頻才表現(xiàn)出最大的輸出電壓，因此，可以求得集電極交流信號(hào)電流為

集電極交流信號(hào)電壓等于交流電流與諧振阻抗RT的乘積，因此求得集電極輸出電壓 

于是就實(shí)現(xiàn)了輸入余弦波信號(hào)的功率放大，可以畫出輸出波形如下。 

脈動(dòng)性電流經(jīng)LC回路的選頻作用，形成正弦波交流電流

求解集電極交流信號(hào)峰值Ic1m 

為了計(jì)算上述C類LC諧振功放的輸出功率和效率，需要求出基波分量ic的峰值Ic1m。

脈動(dòng)性電流ic如圖所示，用Icmax表示脈動(dòng)電流的峰值。通過LC回路的選頻作用，可從脈動(dòng)電流中選出基波信號(hào)

通過復(fù)雜的計(jì)算，可以證明， ic的峰值Ic1m與脈動(dòng)電流峰值Icmax及導(dǎo)通角有關(guān)，它們之間的關(guān)系可以用下面的曲線來(lái)表示。

求解集電極交流信號(hào)峰值Ic1m 

 曲線α0表示直流分量Ic0隨導(dǎo)通角變化的情況

曲線α1表示基波分量Ic1m隨導(dǎo)通角變化的情況

曲線g1表示基波分量與直流分量比值Ic1m/Ic0隨導(dǎo)通角變化的情況

功放電路效率公式

放大電路信號(hào)輸出功率等于集電極信號(hào)電流有效值與集電極信號(hào)有效值的乘積，可以求得輸出功率Po為

Ic1m-基波電流分量振幅

另一方面，直流電源供給的功率PDC等于集電極直流分量Ic0與電源電壓VCC的乘積，即 

 功率放大電路的效率η等于輸出功率Po和直流電源供給功率PDC之比，即 

式中

功放電路效率與導(dǎo)通角之間的關(guān)系

設(shè)電壓利用系數(shù)ξ=1，則效率為

由圖可以求出以下關(guān)系：

θ=180°，g1=1，η=50%；

θ=90°，g1=1.57，η=78.5%；

θ=60°，g1=1.8，η=90%

由圖看出，波形系數(shù)g1隨導(dǎo)通角θ的增加而增加，θ=0時(shí)效率將達(dá)到100%。但注意輸出功率和α1有關(guān)， θ=0 時(shí)α1 =0，P0也等于零，因此θ宜取60°～70°。

上述LC諧振功率放大電路付諸實(shí)用，還需要解決以下兩方面問題： 

（1）功放的直流饋電

為高頻功率放電路提供直流電源，并形成符合要求的基極和集電極靜態(tài)電壓，這部分電路稱為直流饋電電路。高頻功放直流饋電要比低頻放大電路復(fù)雜，饋電方式也較多，需要專門加以討論。

（2）濾波匹配電路

為了提高輸出功率，改善功放放電路的特性，還需要解決高頻功放與前后級(jí)的阻抗匹配問題，以LC并聯(lián)諧振回路為集電極負(fù)載，解決了選頻的問題，但還不能解決與后級(jí)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的問題。此外，功放電路與前級(jí)（例如振蕩電路內(nèi)阻）也需要實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，因此功放電路輸入端也需要接入符合要求的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。