【题目编号】MC2-1196
【题目】下列放大器中,适宜用作 CW 射频功率放大器的是:
【答案】AB(多选题)
[A]接近乙类偏置的甲乙类放大器
[B]接近甲类偏置的甲乙类放大器
[C]丙类放大器
[D]丁类放大器
考点速览
等幅电报(continuous wave,CW)发射机末级要放大的,是一段被电键通断的等幅载波。载波本身没有包络起伏,信息藏在"有"与"无"的节奏里,看上去对放大器的线性度要求不高。这道题偏偏把丙类和丁类排除在适宜之列,只留下两种甲乙类,考点落在键控波形的完整性与带外干扰上。做题时先把"线性放大通路"与"开关或削顶工作"这两拨分开,答案就清楚了。
甲乙类为什么要分成两种偏置
甲乙类(class AB)夹在甲类与乙类之间,导通角(conduction angle)大于半个信号周期、小于整个周期,管子里始终留着一股不大的静态偏置电流。偏置给多少,决定了它更像谁。
偏置给得小、静态电流只有几十毫安的那一种,接近乙类偏置的甲乙类,导通角刚刚超过一百八十度,效率贴近乙类的水平,同时用这点静态电流把乙类固有的交越失真(crossover distortion)压了下去。
偏置给得大、静态电流达到工作电流两三成的那一种,接近甲类偏置的甲乙类,导通角明显大于一百八十度,波形线性度向甲类靠拢,代价是效率下滑、发热量上升。
两者都保留了对输入信号形状的如实传递能力。做等幅电报末级,键控的通断节奏、上升沿与下降沿的形状都要被如实放大,这一点正是选中它们的原因。
键控波形为什么不能被削顶
电键闭合与断开的瞬间,载波幅度从零升到满值再落回零,这段过渡就是键控包络。键控速度越快,包络边沿越陡,占用的频谱越宽。
假如末级是非线性放大,等幅载波虽然听不出音色变化,包络边沿却被削成方角,频谱随之展宽,落到邻近频率上形成键击(key clicks)干扰。同一频段里的其他电台会听到一串敲击声,这就是邻频干扰的一种典型表现。
反过来,线性放大通路把键控包络的形状原样送出,只要键控电路本身做过边沿整形,带外产物就能控制住。这就是本题把两种甲乙类都列为适宜选项的落脚点。
边沿整形有讲究。上升沿过陡,键控瞬间的频谱迅速展宽;上升沿过缓,点划边界模糊,高速拍发时难以分辨。工程上把边沿时间控制在毫秒量级,在频谱占用与可辨度之间取平衡,末级再忠实放大这个已经整形好的包络。
逐项辨析
选项 A 正确。接近乙类偏置的甲乙类有少量静态偏置电流,导通角略大于半个周期,交越失真被压得很低,效率又接近乙类。用它做等幅电报末级,波形完整、发热可控,是常见的实用选择。
选项 B 正确。接近甲类偏置的甲乙类导通角更大、线性度更好,输出波形与输入几乎同形,代价只是效率低一些。中等功率的等幅电报发射机用这种偏置,工作稳定、频谱干净,同样适宜。
选项 C 错误。丙类(class C)的导通角小于半个周期,器件在信号峰值处进入饱和,集电极电流是一串窄脉冲。它必须靠谐振回路把基波选回来,输出里谐波成分很重;键控通断时脉冲串的频谱会展宽,键击一类的带外产物不好控制,需要额外的波形整形手段。题目问的是"适宜",它被排除。
选项 D 错误。丁类(class D)是开关放大器,器件只在饱和与截止两个状态之间跳,输出是方波性质的脉冲,靠输出低通滤波器把波形重新拼出来。它对幅度信息的还原能力比丙类还差,用在这种要求波形完整的场合明显不搭。
丙类与丁类真正的用武之地
丙类不是不能用,而是只能用在恒包络(constant envelope)信号上。调频(frequency modulation,FM)与等幅报的载波幅度恒定,信息装在频率或时间节奏里,削顶不影响解调,配上谐振回路把基波选出来,效率可以做到八成以上,是调频发射机末级的常规方案。本题把键控电报排除在丙类之外,强调的是键控波形必须完整。
丁类的舞台在开关电源、音频功率放大和低频逆变这些地方:器件只当开关使,导通时压降很小、截止时几乎不耗电,理想效率接近百分之百,代价是输出只能是脉冲,必须靠滤波器重建波形。
应试要点
记一条判据:需要如实传递波形形状的场合,选甲类或甲乙类;只要求输出等幅载波的场合,才轮到丙类。另一种记法更省事:把"末级要保真"与"末级只求功率"分开,保真的一律从甲类、甲乙类里挑,只求功率的才看丙类,而键控电报的节奏属于前者。甲乙类的两个方向——偏置小靠近乙类、偏置大靠近甲类——都算线性通路,本题两项全选。看到丙类峰值饱和、丁类开关工作,就该想到它们的输出都得靠滤波重建,不属于键控电报末级的适宜选择。