谐振功率放大器输出功率与效率优化策略

在图11-12所示的电路中，集电极回路所接谐振网络的谐振频率与输入信号的基频相同，基波的输出电压信号幅度较大，功率也较大。因为输出回路中的高次谐波处于失谐的状态下，相应的输出电压幅度较小，输出功率也较小，所以放大器的输出功率P_o主要是基波电流分量在负载R_L上的平均功率。根据平均功率的计算公式可得

谐振功率放大器输出P_o的功率所消耗的电源功率P_E为

P_E=I_c0U_cc （11-25）

根据计算放大器效率的公式可得

式中，k称为集电极电压利用系数；g₁（θ）称为波形系数。式（11-26）说明谐振功率放大器的效率与波形系数有关。因波形系数是θ的函数，所以高频功率放大器的效率是θ的函数。将a₁（θ）和a₀（θ）的式子代入式（11-26）可得g₁（θ）的表达式为

用MATLAB画a₀（θ），a₁（θ）和式（11-27）函数关系曲线的程序为(www.xing528.com)

该程序运行的结果如图11-14所示。

图11-14 a₀（θ）、a₁（θ）和g₁（θ）函数的图形

在图11-14中，第一个波形是g₁（θ）函数的图形，第二个波形是a₁（θ）函数的图形，第三个波形是a₀（θ）函数的图形。

图11-14说明功率放大器效率与θ的关系是，θ越小，效率越大。对于甲类放大器，θ等于180°，效率只有50%（g₁（θ）函数的曲线下降到初始值的一半）；对于乙类放大器，θ等于90°，效率有78.5%；而对于丙类放大器，θ小于90°，效率大于78.5%。

当丙类放大器的θ等于60°时，效率等于90%，随着θ进一步减少，效率将进一步增大，但增大的速度驱缓，为了保证高频功率放大器的输出功率，一般取θ的值等于70°左右。