【题目编号】MC3-1197
【题目】下列放大器中,适宜用作 FM 射频功率放大器的是:
【答案】ABC(多选题)
[A]接近乙类的甲乙类放大器
[B]接近甲类的甲乙类放大器
[C]丙类放大器
[D]甲类放大器
考点速览
调频(frequency modulation,FM)发射机末级的选择,考的是"信号里到底有没有幅度信息"这一条判据。调频波的幅度恒定,信息全部装在瞬时频率上,放大器把幅度削掉一半也不丢内容,于是高效率的非线性放大器有了用武之地。三项正确、一项错误,错的那项不是不能用,而是效率太低、不适合做末级功率放大。
恒包络信号给非线性放大开了门
调频与等幅报同属恒包络(constant envelope)调制:载波幅度不随时间变化,接收机用限幅器把幅度起伏一刀切掉,只留下频率的变化,再把频率变化还原成声音。幅度既然不承载信息,发射机末级把它削掉就不算失真。
这条性质把放大器分成两拨。一拨是线性放大器,输出波形与输入同形,包络信息被如实保留;另一拨是非线性放大器,输出波形与输入不同形,却仍然准确地复制了过零点的节奏,也就是频率信息。恒包络信号只需要后者。
接收端也配合这条性质工作。调频接收机的中频放大器后面接限幅器,把信号的幅度起伏整形成等幅波再送鉴频器,目的就是让幅度上的干扰无从发挥。发射端的非线性放大与接收端的限幅,本质上是同一件事的两面。
这条判据不只管末级选型。调幅话务、单边带话务无论功率大小,都要走线性放大这条路;调频话务无论功率大小,都可以走非线性放大这条路。信号的性质先定,放大器的类别后选。
丙类配谐振回路是常规方案
丙类(class C)的导通角小于半个信号周期,器件在峰值处进入饱和,集电极电流是一串窄脉冲。脉冲串里谐波极其丰富,直接送天线会严重污染频谱,所以它后面必须接谐振回路(选频网络):回路对基波呈高阻抗、对谐波呈低阻抗,把基波选出来送负载,把谐波旁路掉。
导通角越小,器件导通的时间越短、直流耗散越少,效率越高,理想情况下可以超过八成;但导通角越小,输出的基波分量也越小,需要更强的激励推动,功率增益随之下降。常见的设计把导通角放在一百二十度上下,兼顾效率与增益。
丙类的输入激励大小只影响输出功率,不影响频率。这一点对调频特别友好:激励略大,器件进入更深的饱和,输出功率顶到上限;激励略小,功率掉一些,过零点的节奏照样准确。发射机调谐时把回路调到谐振,输出功率指示最大,谐波被回路旁路掉,天线端看到的仍是一个干净的调频波。
两种甲乙类在这个题目里同样入选
甲乙类(class AB)是线性通路,导通角大于半个周期。接近乙类偏置的那一种静态电流小、效率接近乙类的水平;接近甲类偏置的那一种静态电流大、线性度更好、效率低一些。把它用在调频上,线性度是富余的——信号本来不需要,但它并不会带来坏处,波形干净、谐波更少,工程上大量中等功率的调频发射机就用这种方式。
逐项辨析
选项 A 正确。接近乙类偏置的甲乙类效率高、失真小,做调频末级既省电又干净,属于适宜之选。
选项 B 正确。接近甲类偏置的甲乙类线性最好,虽然效率不如前者,但对恒包络信号毫无压力,同样适宜。
选项 C 正确。丙类导通角小于半个周期、峰值饱和,必须配合谐振回路工作,输出效率高,正是恒包络调频信号的标准搭配,本项是全题的关键正确项。
选项 D 错误。甲类(class A)导通角三百六十度,器件全程工作在线性区,波形最干净,放大调频信号本身没有任何问题,只是不划算:静态电流大、效率上限只有五成,实际多在二三成到四成之间。把它放在末级做功率放大,直流功率大半变成热量,既费电又烤机箱,与调频信号不需要线性度这一事实正好错位。题目问"适宜",判据落在工程上的合理性,它被排除。
这一节里最容易被读错的是甲类落选的理由。甲类放大器完全可以放大调频信号,它只是不经济;恒包络信号没有必要付出线性度的代价去换发热,这就是它不在适宜之列的全部原因。反过来说,丙类也不是万能,它一旦遇到单边带这类包络起伏的信号,就会产生严重的互调失真,把话音糊成一片,适用范围完全由信号的包络性质决定。
应试要点
一句话判据:信号的幅度是否携带信息。恒包络信号——调频、等幅报——优先丙类,甲乙类也可以;包络起伏的信号——单边带、调幅——只能用甲类或甲乙类。四类放大器的效率从高到低是丁、丙、乙、甲;线性度从好到差是甲、甲乙类与乙类、丙类、丁类。甲类做末级不适宜,理由只有一条:效率。