山寨小王
晶体管倍频器
kema 发表于 2007-09-26 21:53:41
晶体管倍频器有两种主要形式：一种是利用丙类放大器电流脉冲中的谐波来获得倍频，叫做丙类倍频器；另一种是利用晶体管的结电容随电压变化的非线性来获得倍频，可叫做参量倍频器（即变容/阶跃二极管倍频）。
晶体管倍频器
1 . 倍频器类型
● 晶体管倍频器（几十MHz以下）
● 参量倍频（100兆周以上）
2. 晶体管倍频原理电路、工作状态及其特点
① 电路：
● 与丙类谐振功放相似
● 不同点在于LrCr谐振在
② 工作状态 ：
● 应工作在欠压或临界状态
● 一般不工作在过压状态的原因：
a）需很大的激励功率，使功率管增益
明显下降
b）晶体管进入饱和区输出阻抗明显降
低，致使下降，严重影响滤波能力
③ 特点：
● 谐振在nωs上，n不宜过大，否则
电流太小
● LC 选频网络选出nωs分量，滤除大
于或小于nωs的分量，要求滤波条件
苛刻。
●n一般采取2或3，不宜过大，否
则会导致：
若
可能导致B-E结击穿；
若，LC回路难以选
择，所以n一般为2或3。
④ 电路：
● 高的倍频可以用n个二倍频或三倍频
电路级 联
● 采用推挽电路：
a）若输出电流差分，可实现奇数倍频
b）若输出电流之和，可实现偶数倍频
倍频器按其工作原理可分为三类。一类是和丙类放大器电流脉冲中的谐波经选频回路获得倍频。 第二类是利用模拟乘法器实现倍频。第三类是利用 PN结电容的非线性变化,得到输入信号频率的谐波,经选频回路获得倍频,称为参量倍频器。当工作频率为几十MHz时,主要采用三极管丙类倍频器,而当工作 频率高于１０００ＭＨＺ时,主要采用变容二极管、阶跃二极管构成的参量倍频器。乘法器构成的倍频器主要受乘法器的上限工作频率的限制。目前,乘法器的上限 工作频率可１０００ＭＨＺ本节仅介绍丙类倍频器的基本原理。
在丙类工作时 ,晶体管集电极电流脉冲中含有丰富的谐波分量。如果把集电极谐振回路调谐在二次谐波或三次谐波频率上。那么,放大器只有二次谐波电压或三次谐波电压输出。这样的丙类放大器就成为二倍频器或三倍频器。倍频器的输入、输出电压瞬时值可写为
ｕ b =U ｂm ｃｏｓωt
ｕ ｃ =ｕ ｃｎｍ ｃｏｓnωt
而晶体管极间瞬时电压可写成为
U ｂｅ =V ｂｂ +U bｍ ｃｏｓωt
ｕｃｅ =V ｃｃ -U ｃｎｍ ｃｏｓωt
式中 ,U ｃｎm 为回路两端的n次谐波电压振幅。
利用高频功率放大器的分析结果 ,n次倍频器输出的功率和效率为
Pon=1/2UcnmIcnm=1/2UcnmI cM α n (θc)
ηcn=Pon/P = =UcnmIcMαn(θc)/2VccIco1=Ucnmα n (θc)/2Vccα 0 (θc)
由余弦脉冲分解系数可知 ,无论通角θc为何值,问α(θc)均小于α 1 (θc),也就是在同样条件下,丙类倍频器的输出功率都低于丙类放大器的输出功率和效率。
为了提高输出功率和效率 ,丙类倍频器在通角θc的选取上,必须满足
θ c=120/n
因为 n=2时,θc=60,α 2 (θc)为最大值;有n=3时,θc=40 · α 3 (θc)为最大值。所以,二倍频器的θc应取60。,三倍频器的θc应取40 。 。这样,对应的输出功率和效率达最大。
单级丙类倍频器一般只作为二倍频器或三倍频器使用。若要提高倍频次数 ,可以采用多级丙类倍频器来实现。