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MC2-1198-下列放大器电路中,适宜用作 SSB 射频功率放大器的是

MC2-1198 问单边带发射机末级该用哪类放大器。单边带是包络起伏、幅度与频率都带信息的信号,线性度不够就会产生互调失真与频谱再生,只有甲类与甲乙类可用;题目给出两种甲乙类偏置都被选中,丙类削顶与丁类开关都会破坏包络,不适宜。本题的判据只有线性度一条。

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【题目编号】MC2-1198

【题目】下列放大器电路中,适宜用作 SSB 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

单边带(single sideband,SSB)发射机末级的选择,考的是线性放大这一条底线。话音信号的包络起伏很大,幅度本身携带信息,任何把它削平、压扁的放大都会立刻变成音质劣化与带外杂散。题目给出四种方案,两种甲乙类偏置入选,丙类与丁类出局,判据就是放大器是否保留了包络。

单边带信号的包络有多难伺候

单边带发射的是抑制载波的单边带话务信号,由话音经平衡调制、滤波后形成。人说话时音量忽大忽小,包络起伏很大,峰值功率与平均功率之比可以达到十倍以上。包络里带着信息,放大器必须把它如实放大。

这十倍以上的差距直接决定末级的选型。发射机标称的峰值包络功率(peak envelope power,PEP)按话音峰值计算,末级必须按这个峰值留够动态范围;平均功率往往只有峰值的几分之一,若把末级按平均功率设计,一喊到峰值信号就被削平。自动电平控制(automatic level control,ALC)在峰值到来时压低增益,也是为同一件事服务。

更麻烦的是互调失真(intermodulation distortion,IMD)。放大器进入非线性区后,话音频谱里的各个分量互相混合,产生新的频率成分,落在工作频率两侧形成频谱再生(splatter),干扰邻近频率上的电台。低阶互调产物落在通带附近,滤波器拦不住,只能从放大器的线性度上想办法。

衡量这项指标有标准的做法:用两个幅度相等、频率相近的音频信号同时送入发射机,输出接假负载,用频谱仪看三阶互调产物比有用信号低多少分贝。这个数值越大,说明线性度越好,话音越干净。单边带发射机的末级设计,几乎都围绕这个测试展开。

两种甲乙类偏置各自解决什么

接近乙类偏置的甲乙类静态电流小,导通角略大于一百八十度,交越失真被压住,效率却接近乙类。它适合对散热敏感、功率较大的末级,只要把工作点选在足够线性的区间,互调指标可以做得不错。

接近甲类偏置的甲乙类静态电流大,导通角明显大于一百八十度,器件大部分时间工作在线性区,互调产物更少,输出最干净。它适合对信号质量要求高的场合,代价是效率低、发热大。

偏置电流不是一设就完的。管子发热后结温上升,导通门槛电压下降,同样的偏置电阻会带来更大的静态电流,效率进一步下滑,严重时甚至热失控。实用电路用发射极电阻的直流负反馈、热敏元件补偿或者温度稳定的偏置网络,把静态电流钉在合理范围内,让线性度在整个工作温度区间里都站得住。

两者都在甲类与乙类之间取值,都能线性放大变包络信号,因此都是本题的正确答案。

逐项辨析

选项 A 正确。接近乙类偏置的甲乙类有静态偏置、导通角略大于半个周期,线性度满足单边带要求,效率又比甲类高,是实用的选择。

选项 B 正确。接近甲类偏置的甲乙类线性度更好,包络与相位都被如实放大,互调指标优秀,同样适宜。

选项 C 错误。丙类(class C)导通角小于半个周期、峰值饱和,输出是一串窄脉冲,只有靠谐振回路才能把基波捞回来。它能恢复的是恒包络载波,恢复不了话音包络;用它放大单边带信号,波形被削、互调急剧增大,邻近频率上会糊成一片。

选项 D 错误。丁类(class D)器件工作在开关状态,输出是方波脉冲,靠输出滤波器重建波形。滤波器能滤掉谐波,却补不回开关过程丢掉的包络细节,线性度是四类里最差的,不能用来放大单边带。

丙类与丁类会怎样毁掉话音

把单边带信号送进丙类,输出频谱上除了有用的边带,还会在工作频率附近长出一圈新的边带,这就是频谱再生。直接后果是本台声音发闷、发破,邻近频道的电台被盖上一层沙沙声。发射机指标测试里,三阶互调产物的相对电平是核心考核项,靠加大静态电流、采用推挽结构、控制激励电平这些手段把它压下去。

丁类的问题不是谐波,而是它根本不看输入的瞬时幅度,只输出宽度随输入变化的脉冲。加低通滤波器后能还原正弦,但还原精度取决于开关频率与滤波器的配合,用来传话音,失真比丙类还大。

应试要点

判据是包络:包络带信息,就只能用线性放大器。单边带与调幅属于这一类,答案是甲类或甲乙类。甲乙类的两个偏置方向都算线性通路,都可以用;偏置小的省电,偏置大的干净。丙类削顶、丁类开关,只配处理恒包络信号。

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