## HF-Leistungsverstärker
* Verstärken das HF-Signal aus vorherigen Stufen
* Ziel: Erreichen der gewünschten Ausgangsleistung
* Zwei Typen: Breitbandige und selektive HF-Verstärker
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### Breitbandige HF-Verstärker
[picture:491:a_verstaerker_breitband_gegentaktverstaerker:Breitband-Gegentaktverstärker]
* Gleichmäßige Verstärkung über einen weiten Frequenzbereich (z. B. $\qtyrange{1}{30}{\mega\hertz}$)
* Erkennbar an breitbandigen Koppeltransformatoren
* Keine Parallel- oder Serienkapazitäten als Schwingkreis
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[question:AF412]
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### Selektive HF-Verstärker
[picture:778:a_verstaerker_selektiver_hf_verstaerker:Selektiver HF-Verstärker]
* Verstärkungsmaximum nur in einem schmalen Bereich (z. B. ein Amateurband)
* Frequenzselektive Auslegung
* Verwendung von Serien- oder Parallel-Schwingkreisen im HF-Signalpfad
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[question:AF408]
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# Mehrstufige Verstärker
[picture:764:a_verstaerker_zweistufiger_breitband_hf_verstaerker:Zweistufiger Breitband-HF-Verstärker]
* Verstärker können mehrstufig durch Verkettung einzelner Stufen ausgeführt sein
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[question:AF413]
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## Impedanzanpassung zwischen Verstärkerstufen
* Notwendig für maximale Verstärkung, minimale Verzerrung und optimalen Wirkungsgrad
* Verhindert Reflexionen und Nichtlinearitäten
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### Methoden der Impedanzanpassung
* Breitbandige Anpassung durch Transformator mit geeignetem Übersetzungsverhältnis
* Frequenzselektive Anpassung durch angezapften Schwingkreis
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[picture:765:a_anpassung_breitbandige_anpassung:Breitbandige Anpassung zwischen zwei Stufen mittels Transformator mit geeignetem Übersetzungsverhältnis]
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[question:AF414]
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[picture:786:a_anpassung_mosfet:Breitbandige Ein- und Ausgangs-Anpassung auf niederohmige MOSFETs mittels Transformatoren]
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[question:AF417]
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[picture:779:a_anpassung_induktiver_spannungsteiler:Frequenzselektive Anpassung mit Spule als induktiver Spannungsteiler]
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[question:AF409]
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[picture:780:a_anpassung_kapazitiver_spannungsteiler:Frequenzselektive Anpassung mit Kondensator als kapazitiver Spannungsteiler]
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[question:AF410]
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[picture:768:a_anpassung_eingang_schwingkreis:Schwingkreis mit veränderbaren Kondensatoren zur Anpassung der Eingangsimpedanz]
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[question:AF407]
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[picture:769:a_anpassung_ausgang_schwingkreis:Schwingkreis mit veränderbaren Kondensatoren zur Anpassung der Ausgangsimpedanz]
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[question:AF406]
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### Pi-Filter zur Impedanzanpassung
* Passt Ein- und Ausgangsimpedanzen durch Verhältnis der Kapazitäten an
* Spule definiert mit den Kapazitäten die Auslegungsfrequenz
* Tiefpass-Charakter unterdrückt Oberwellen
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[question:AF405]
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### LC-Schaltung hinter HF-Leistungsverstärker
* Dient zur Impedanzanpassung und gleichzeitiger Unterdrückung von Oberwellen
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[question:AF404]
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## Wirkungsgrad eines HF-Leistungsverstärkers
* Verhältnis zwischen abgegebener HF-Ausgangsleistung und zugeführter Gleichstrom-Versorgungsleistung
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[question:AF401]
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## BIAS-Spannung in Leistungsverstärkern
[picture:786:a_verstaerker_bias_arbeitspunkt:Arbeitspunktverstellung in einem Verstärker durch ein Poti]
* Betriebsspannungseinstellung durch Spannungsteiler
* Feineinstellung über Trimmpotentiometer
* Gleichspannungsbetrachtung: Kondensatoren ignorieren, Spulen als Kurzschluss betrachten
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[question:AF420]
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[question:AF423]
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[question:AF424]
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### Berechnung der BIAS-Spannung
* Anwendung des Ohmschen Gesetzes
* Berücksichtigung von Parallel- und Serienschaltungen von Widerständen
* Gate-Anschlüsse der Transistoren sind kapazitiv und bei Gleichspannungsbetrachtung vernachlässigbar
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[question:AF421]
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#### Lösungsweg
* gegeben: $U_Z = \qty{6,2}{\volt}$
* gegeben: $R_2 = \qty{270}{\ohm}$
* gegeben: $R_3 = \qty{220}{\ohm}$
* gegeben: $R_4 = \qty{6,8}{\kilo\ohm}$
* gegeben: $R_6 = \qty{150}{\ohm}$
* gesucht: $U_{GS}$
$\begin{split}R_E &= \frac{(R_3+R_6) \cdot R_4}{(R_3 + R_6) + R_4}\\ &= \frac{(\qty{220}{\ohm} + \qty{150}{\ohm}) \cdot \qty{6,8}{\kilo\ohm}}{\qty{220}{\ohm} + \qty{150}{\ohm} + \qty{6,8}{\kilo\ohm}}\\ &= \frac{\qty{2,516}{\mega\ohm}^2}{\qty{7170}{\ohm}}\\ &= \qty{351}{\ohm}\end{split}$
$\begin{split}\frac{U_Z}{U_{GS}} &= \frac{R_2 + R_E}{R_E}\\ \Rightarrow \frac{\qty{6,2}{\volt}}{U_{GS}} &= \frac{\qty{270}{\ohm}+\qty{351}{\ohm}}{\qty{351}{\ohm}}\\ &= 1,77\\ \Rightarrow U_{GS} &= \frac{\qty{6,2}{\volt}}{1,77}\\ &= \qty{3,50}{\volt}\end{split}$
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## HF-Entkopplung der Betriebsspannung
* Verhindert Rückwirkungen zwischen Verstärkerstufen (z. B. Schwingneigung)
* Umsetzung durch in Serie geschaltete Induktivitäten und Abblock-Kondensatoren
* Tiefpass-Charakter: DC-Spannung bleibt erhalten, HF wird abgeblockt
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[picture:781:a_entkopplung_drossel:Drossel zur Entkopplung der HF von der Betriebsspannung]
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[question:AF411]
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[question:AF422]
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[picture:786:a_entkopplung_abblock_kondensatoren:Abblock-Kondensatoren zur Entkopplung der HF von der Betriebsspannung mit Tiefpass-Charakter]
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[question:AF419]
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[question:AF418]
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## HF-Eigenschaften von Kondensatoren
* Große Kapazitäten (z. B. Elektrolytkondensatoren) nur bei niedrigen Frequenzen einsetzbar
* Für HF-Anwendungen Kombination verschiedener Kapazitätswerte zur Abdeckung eines breiten Frequenzbereichs
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[question:AF415]
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## Gesamtverstärkung eines Leistungsverstärkers
[picture:470:a_verstaerker_gesamtverstaerkung:Blockschaltbild eines Verstärkers mit Gewinn und Verlust je Stufe]
* Ermittelt durch Differenz zwischen Ausgangs- und Eingangsleistung
* Berechnung über vorzeichenrichtige Subtraktion der dBm-Werte
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[question:AF428]
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#### Lösungsweg
* gegeben: $P_1 = \qty{0,3}{\milli\watt}$ oder $\qty{-5}{\dBm}$
* gegeben: $P_2 = \qty{20}{\watt}$ oder $\qty{43}{\dBm}$
* gesucht: $g$
$\begin{split}g &= P_2 - P_1\\ &= \qty{43}{\dBm} - (\qty{-5}{\dBm})\\ &= \qty{43}{\dBm} + \qty{5}{\dBm}\\ &= \qty{48}{\dB}\end{split}$
$\begin{split}g &= \qty{10 \cdot \log_{10}{\left(\frac{P_2}{P_1}\right)}}{\dB}\\ &= \qty{10 \cdot \log_{10}{\left(\frac{\qty{20}{\watt}}{\qty{0,3}{\milli\watt}}\right)}}{\dB} \\ &\approx \qty{48}{\dB}\end{split}$