目录
摘要 .................................................................... I
Abstract ................................................................ II
1 高频功率放大器的基本原理 (1)
1.1 宽带功放 (2)
1.1.1 静态工作点 (3)
1.1.2 甲类功放的负载特性 (3)
1.1.3 宽带功放的功率增益 (4)
1.2 丙类功率放大器 (5)
1.2.1丙类功放基本关系 (5)
1.2.2 负载特性 (9)
2 参数设计 (11)
2.1 宽带功放参数计算 (11)
2.1.1 电路参数计算 (11)
2.1.2 静态工作点计算 (12)
2.2 丙类功放参数计算 (12)
2.2.1 放大器的工作状态计算 (12)
2.2.2计算谐振回路及耦合回路的参数 (13)
2.2.3 基极偏置电路参数计算 (14)
3 总体电路设计 (15)
4 电路仿真 (16)
4.1 宽带功率放大器电路仿真 (16)
4.2 丙类功放电路仿真 (18)
5 心得体会 (19)
6元件清单 (20)
7参考文献 (21)
摘要
高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大。以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360°，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180°；丙类放大器电流的流通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电
流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。高频功率放大器在很多领域和方面都有应用，并且涉及到很多方面的知识点，则在此次设计中我们可以掌握高频宽带功放与高频谐振功放的设计方法，电路调谐及测试技术；负载的变化及激励电压，基极偏置电压，集电极电压的变化对放大器工作状态的影响；了解寄生振荡引起的波形失真及消除寄生振荡的方法；并且可以了解并掌握仿真软件的应用。
I
Abstract
The high frequency power amplifier uses in transmitter's last stage, the function is carries on the high frequency modulated wave signal the power amplification. Satisfies the sending power the request, then radiates after the antenna it the space, guaranteed that the receiver may receive satisfaction in certain region the signal level, and does not disturb adjacent channel's correspondence. The high frequency power amplifier is in the communications system the transmitter installation important module. The amplifier may defer to the electric current breakover angle the difference, divides into the armor, the second grade, the third three kind of active status it. The Class A amplifier electric current's angle of flow for 360°, is suitable for the small signal low power enlargement. The class B amplifier electric current's angle of flow approximately is equal to 180°; The third kind of amplifier electric current's angle of flow is smaller than 180°. The class B and the third kind are suitable for the high efficiency work. The third kind of active status's output and the efficiency are in three kind of active statuses the highest. The high frequency power amplifier mostly works Yu Binglei. But the third kind of amplifier's current waveform distorts is too big, thus cannot use in the low frequency power amplification, can only use in using the tuning circuit to take the load the resonance power amplification. Because the tuning circuit has the filter capacity, the loop current and the voltage extremely nearly in the sinusoidal waveform, the distortion were still very small. The high frequency power amplifier has the application in many domains and the aspect, and involves to many aspect knowledge spots, we may grasp the high frequency wide band power amplifier and the high frequency resonant power amplifier design method in this design, the electric circuit harmonious and the test technology; Load change and excitation voltage, base electrode bias voltage, collector voltage change to amplifier active status influence; The understanding parasiteic oscillation causes the wave distortion and eliminates the parasiteic oscillation the method; And may understand and grasp simulation software's application.
II
1 高频功率放大器的基本原理
高频功率放大器的主要功用是放大高频信号，并且以高效输出为目的，它主要应用于各种无线电发射机中。发射机中的振荡器产生的信号功率很小，需要经过多级高频功率放大器才能获得足够的功率，送到天线辐射出去。则此次可用两级功率放大器组成高频功率放大器，如下图1-1
图1-1 高频功率放大器原理方框图
利用宽带功放不需要调谐回路，可在很宽的频率范围内获得线性放大。但是效率较低，一般只有20%左右。它通常作为发射机的中间级，以提供较大的激励功率。利用选频网络作为负载回路的功放称为谐振功放。根据放大器电流导通角Q 越小，放大器的效率越高。如丙类放大器Q<90°，但是效率可达到80%。丙类功放通常作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的效率。
1
1.1 宽带功放
图 1-2 宽带功放电路图
2
1.1.1 静态工作点
如图1-2所示，晶体管Q1组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。其中RB1、RB2为基极偏置电阻；RE1为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。RF1为交流负反馈电
阻，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。电路的静态工作点由下列关系式确定：
UEQ IEQ RF1RE1ICQRE1 （公式1-1）
式中，RF1一般为几欧至几十欧。
ICQ IBQ （公式1-2）
UBQ UEQ0.7V （公式1-3）
1.1.2 甲类功放的负载特性
如图1-2所示，甲类功率放大器的输出负载由丙类功放的输入阻抗决定,两级间通过变压器进行耦合，因此甲类功放的交流输出功率P0可表示为：
P0PHB （公式1-4）式中，PH′为输出负载上的实际功率，ηB为变压器的传输效率，一般为η
B=0.75~0.85。
图1-3 甲类功放的负载特性
3
图1-3为甲类功放的负载特性。为获得最大不失真输出功率，静态工作点Q应选在交流负载线AB的中点，此时集电极的负载电阻RH称为最佳负载电阻。集电极的输出功率PC的表达式为： 211uCm PC uCmICm（公式1-5） 22RH式中，ucm为集电极输出的交流电压振幅，Icm为交流电流的振幅，它们的表达式分别
（公式1-6) Ucm UCC ICQRE1UCES
式中，uCES称为饱和压降，约1V
Icm ICQ （公式1-7) 如果变压器的初级线圈匝数为N1，次级线圈匝数为N2，则
N1BRH （公式1-8) 'N2RH′为变压器次级接入的负载电阻，即下级丙类功放的输入阻抗。
1.1.3 宽带功放的功率增益
与电压放大器不同的是功率放大器应有一定的功率增益，对于图1-1所示电路，甲类功率放大器不仅要为下一级功放提供一定的激励功率，而且还要将前级输入的信号，进行功率放大，功率增益Ap的表达式为
AP PoPi （公式1-9）
其中，Pi为放大器的输入功率，它与放大器的输入电压uim及输入电阻Ri的关系为
uim2RiPi （公式1-10）式中，Ri又可以表示为
Ri hie1hfe RF1 (公式1-11) 式中，hie为共发接法晶体管的输入电阻，高频工作时，可认为它近似等于晶体管的
基极体电阻rbb¹。hfe为晶体管共发接法电流放大系数，在高频情况下它是复数，为方便起
见可取晶体管直流放大系数β。
4
1.2 丙类功率放大器
VOFF = 0V
9Vdc
图1-4 丙类功放电路图
1.2.1丙类功放基本关系
如图1-4所示，丙类功率放大器的基极偏置电压uBE是利用发射极电流的直流分量IEO
（≈ICO）在射极电阻RE2上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号ui/为正弦波时，则集电极的输出电流ic为余弦脉冲波。利用谐振回路L2C3的选频作用可输出基波谐振电压uc1,电流ic1。图1-5画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。分析可得下列基本关系式：uclm IclmRo (公式1-12)
5
图1-5 丙类功放的基极、集电极电流和电压波形
式中, uclm为集电极输出的谐振电压即基波电压的振幅；Ic1m为集电极基波电流振幅；Ro为集电极回路的谐振阻抗。
21121uC 1mPC uC1mIC1m IC1mR0（公式1-13） 222R0
式中，PC为集电极输出功率
PD uccIco (公式1-14)
6
式中，PD为电源ucc供给的直流功率,ICO为集电极电流脉冲ic的直流分量。电流脉冲ic经傅立叶级数分解，可得峰值Icm与分解系数an()的关系式Icm Icm a1()
（公式1-15）
I a
c0Icm0()
分解系数an与θ的关系如图1-6所示。
图1-6 an与θ的关系
放大器集电极的耗散功率PC′为PC′=PD - PC
放大器的效率η为
PD
P1Uc1mU Ic1m12Uc1mU a11
a1D2CCIc0CCa02a0式中：Uc1m/Ucc称为电压利用系数。
7
（公式1-16）1-17）
（公式
图1-7 输入电压ube与集电极电流ic波形
图1-7 输入电压ube与集电极电流ic波形
图1-7为功放管特性曲线折线化后的输入电压ube与集电极电流脉冲ic的波形关系。
由图可得： cos uj uB
ubm式中：uj为晶体管导通电压（硅管约为0.6V，锗管约为0.3V）
ubm为输入电压（或激励电压）的振幅。
uB为基极直流偏压。 (公式1-18)
UB ICORE2 (公式1-19)
当输入电压ube大于导通电压uj时，晶体管导通，工作在放大状态，则基极电流脉冲
Ibm与集电极电流脉冲Icm成线性关系，即满足
Icm hfeIbm Ibm (公式1-20)
因此基极电流脉冲的基波幅度Ib1m 及直流分量Ibo也可以表示为
Ib1m Ibma1()（公式1-21）I Ia()b0bm0
1 (公式1-22) 基极基波输入功率Pi为Pi ub1mIb1m2
8
放大器的功率增益Ap为 PPAp0或Ap10lg0dBPiPi(公式1-23)
丙类功率放大器的输出回路采用了变压器耦合方式，集电极谐振回路为部分接入
11 （公式1-24）谐振频率为w0或f0LC2LC
谐振阻抗与变压器线圈匝数比为
式中，N1为集电极接入初级匝数。
N2为初级线圈总匝数。
N3为次级线圈总匝数。
QL为初级回路有载品质因数，一般取2～10。两类功率放大器的输入回路亦采用变压器耦合方式，以使输入阻抗与前级输出阻抗匹配。分析表明，这种耦合方式的输入阻抗Zi为
2P0RLN3N1uc1mw0LN2QLN3RLRL R0(公式1-25)
Zi rb'b
(1cos)a1()(公式1-26)
式中，rb'b为晶体管基极体电阻rb'b≤25Ω。
1.2.2 负载特性
当功率放大器的电源电压+ucc，基极偏压ub，输入电压C或称激励电压usm确定后，如
果电流导通角选定，则放大器的工作状态只取决于集电极回路的等效负载电阻Rq。谐振功率放大器的交流负载特性如图1-8所示，由图可见，当交流负载线正好穿过静态特性曲
9
线的转折点A时，管子的集电极电压正好等于管子的饱和压降uCES，集电极电流脉冲接近最大值Icm。
此时，集电极输出的功率Pc和效率η都较高，此时放大器处于临界工作状态。Rq所对应的值称为最佳负载电阻值，用R0表示，即
(uCC uCES)2
R02P0(公式1-27)
当Rq< R0放大器处于欠压工作状态，如C点所示，集电极输出电流虽然较大，但集电
极电压较小，因此输出功率和效率都较小。当Rq > R0时，放大器处于过压状态，如B点所
示，集电极电压虽然较大，但集电极电流波形有凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态。判断放大器是否为临界工作状态的条件是：
ucc - ucm = uCES (公式1-28)
式中，ucm集电极输出电压幅度。uCES晶体管饱和压降。
图1-8 谐振功放的负载特性
10
2 参数设计
2.1 宽带功放参数计算
2.1.1 电路参数计算
由丙类功率放大器的计算结果可得，甲类功率放大器的输出功率P'0应等于丙类功放的输入功率Pi，输出负载R'e应等于丙类功放的输入阻抗|Zi|，即
P'0= Pi= 25 m W
R'e= |Zi| = 86 Ω
设甲类功率放大器的电路如图1-1所示的激励级电路，得集电极的输出功率P0为(若取变压器效率ηT =0.8)
P0 =P'0/ηT ≈ 31 m W
若取放大器的静态电流ICQ = Icm = 7 mA，得集电极电压的振幅Vcm及最佳负载电阻Re分别为
Vcm = 2 P0/Icm =8.9 V
因此射极直流负反馈电阻RE1为
取标称值360Ω。
输出变压器匝数比为
若取二次侧匝数N2 = 2，则一次侧匝数N1 = 6
本级功放采用3DG12晶体管，设β=30，若取功率增益AP =13dB（20倍），则输入功
率Pi为
Pi = P0 /AP = 1.55 m W
得放大器的输入阻抗Ri为
Ri ≈ rb'b +βR3 = 25 Ω+30×R3
若取交流负反馈电阻R3 = 10 Ω，则Ri = 335 Ω
11
得本级输入电压的振幅Vim为
2.1.2 静态工作点计算
由上述计算结果得到静态时(Vi=0)晶体管的射极电位VEQ为
若取基极偏置电路的电流I1=5IBQ，
则 VEQ = ICQ RE1 = 2.5 V
则 VBQ = VEQ + 0.7 V = 3.2 V
IBQ = ICQ / β = 0.23 m A
R2= VBQ / 5 IBQ = 2.8 k Ω
取标称值3kΩ。
2.2 丙类功放参数计算
2.2.1 放大器的工作状态计算
为获得较大的效率及最大输出P。将丙类功放的工作状态选为临界状态，取70，可得集电极的负载电阻
(vcc vces)(vcc vces)(vcc vces)(vcc vces) Rp1102Pc2Po
集电极基波电流振幅
Icm12Pc95mARq
集电极电流脉冲的最大值ICM及其直流分量ICO分别为
Icm Icm1(70)95.44216mA
Ic0Icm0(70)216mA0.2554mA
电源供给的直流功率
12
PD uccIco=0.65w
集电极的耗散功率
PC′=PD - PC=0.15w
集电极效率
=Po/Pd=77%
若设本级功率增益Ap=13dB（20倍），则输入功率
Pi=Po/Ap=25mW
基极余弦脉冲电流的最大值（设晶体管3DA1的=10）
IBm=ICm/=21.6mA
基极基波电流的振幅
IBm1=IBm1(70)=9.5mA
输入电压的振幅
VBm=2Pi/IBm1=5.3V
2.2.2计算谐振回路及耦合回路的参数
丙类功放的输入,输出耦合回路均为高频变压器耦合方式,其输入阻抗|Zi|可以计算 | 所以输出变压器的线圈匝数比为
取N3=2，N1=3。
若取集电极并联回路的电容C=100PF，得回路电感
13
rb b25Zi86(1cos)1()(1cos(70)0.44N32PcRl N1Vc M120.5510.68(12 1.5)L 2.53104({F0}MHz)({F0}MHz){C}pF)10uH 若采用的NXO-100铁氧体磁环来绕制输出耦合变压器，可算出变压器初级线圈的总匝数N2，即
则 N2=8 {A}2cmL4{u}H/mN22103uH{l}cm2
需要指出的是，变压器的匝数N1，N2，N3的计算值只能作为参考值，由于分布参数的影响，与设计值可能相差较大。为调整方便，通常采用磁芯位置可调节的高频变压器。
2.2.3 基极偏置电路参数计算
由 Vb=Vi-VBmcosθ=-1.1V
可得基极直流偏置电压
由 RE2=|VB|/Ic0=20
得射极电阻
取高频旁路电容 CE2=0.01uF
14
根据前面章节的分析讲述则高频功率放大器的总体电路图设计如下图3-1 L10
VOFF = 0L20
图3-1 高频功率放大器的总体电路图
3 总体电路设计
15
4 电路仿真
4.1 宽带功率放大器电路仿真
利用PSpice软件对宽带功率放大器电路(如下图4-1)进行仿真，首先要对宽带功放电路参数进行设置并进行调试，调整其静态工作使其满足Vbq=2.8V，
Veq=2.2V,Icq=6mA；
L10
VOFF = 0V图4-1 宽带功放测试电路
在输入峰值为10mA，频率为5MHz的交流信号时，对其输出进行仿真可以得到如下图4-2，图4-3仿真波形。
图 4-2 输入信号
16
图 4-3 输出信号
在对其频带进行分析得到如图4-4，
图 4-4 输出电压的频率特性
由上图分析可得此宽带功放的通频带为1.7MHz，在此通频带内此电路可以得到较高的放大倍数。
17
4.2 丙类功放电路仿真
如上图 1-4为丙类功放测试电路，在输入峰值为10mA，频率为5MHz的交流信号时，对其输出，输出进行仿真可以得到如下图4-5，图4-6仿真波形。
图 4-5 输入信号
图 4-6 输出信号
根据调试在输入峰值为10mA，频率为5MHz的交流信号时，其可得到最大峰值为200mV信号，则此电路设计的谐振频率为5MHz。
18
5 心得体会
高频电子电路与实际应用密切联系，是一门工程性很强的科目，但对于我们同学来说，高频电子线路涵盖知识面广而且线路复杂，原理深奥难懂。此次高频电子线路课程设计为我们同学更深刻地理解理论知识，应用到实践当中提供了一个很好的平台。与电子技术课程设计相比，此次课程设计更要求学生要有扎实的理论知识水平和灵活的学习方式。
课程设计和平时的理论学习有很大的不同，除了要扎实的掌握理论知识外，还要密切的和实际相联系，平时接触的很多的理论知识是在各种理想条件下的，所以理解接受起来容易，但应用到实际当中的时候，会出现很大的误差，甚至得不到结果，这就要求我们要灵活的运用理论知识，并且要善于学习没有接触过的知识，多查资料，多思考。
此外，在这次设计过程中，加强了我运用很多先进的应用软件的能力，熟练了我的实验设备的使用和调试能力，也锻炼了我的电工技巧，收获坡丰。
我的此次课程设计的题目是《高频功率放大器》，有关高频功率放大器的内容，我们在《高频电子线路》课程中已经学习过，也是非常重要的一部分内容。对于这部分内容我比较熟悉，所以在阅读参考了几本书籍后便开始进行设计。
一开始我还是想和电子技术课程设计一样，准备做仿真。但在设计过程当中，遇到了难题，就是高频变压器无法设置，致使整个电路搁置。我查阅了仿真指导书，询问了老师，最后得到的结论是高频变压器仿真起来难度很大，经过几天的调试终于有了部分成绩。
经过这次课程设计，我接触到了很多新的知识，也回顾了部分学习过的内容，这一周过的非常充实，也很有意义。在尝试了很多失败后，通过自己的不断努力和
摸索，我从刚开始的一筹莫展到后来慢慢掌握方法知识，应对自如，每一步都是一个新的进步。一周的
课程设计，我受益匪浅，除了巩固了我的理论知识以外，作为一个大学生我想更重要的是懂得了在设计实验当中严谨求实的态度，锻炼在实际中独立解决问题和学习新知识的能力，感谢老师为我们提供这么珍贵的机会，我也期待着能有更多的机会能够参与到更多的设计活动中。
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6元件清单
20
7参考文献
[1] 谢自美.电子线路设计实验测试（第三版）.武汉：华中理工大学出版社，2006
[2] 刘泉.通信电子线路(第二版).武汉：武汉理工大学出版社，2002
[3] 于海勋郑长明.高频电路实验与仿真.北京：科学出版社，2005
21
1.原理说明 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。它是无线电发射机中的重要组成部件。根据放大器电流导通角θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180o ，效率η最高也只能达50%，而丙类功放的θ<90o ,效率η可达到80%。甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。 高频功率放大器按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。 1.1高频功放的主要技术指标 1.1.1 功率关系： 功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率O P ，使之一部分转变为交流信号功率1P 输出去,一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率C P 。 根据能量守衡定理：1o C P P P =+ 直流功率： 输出交流功率：221111 1222 c c c c L L U P U I I R R = ?== C U -----回路两端的基频电压 c1I ----- 基频电流 L R ----回路的负载阻抗。 1.1.2 放大器的集电极效率 1 101 122 c c o CC c U I P P U I ηξγ?===? 其中集电极电压利用系数：1c c L CC CC U I R U U ξ= = 0o c CC P I U =?
高频电子线路实验报告2——高频丙类功率放大器 实验目的： 1. 学习高频丙类功率放大器的基本原理。 2. 掌握高频丙类功率放大器的设计方法。 3. 验证高频丙类功率放大器的工作性能。 实验原理： 丙类功放器是一种在放大器的输出段设有截止偏压的放大器。其主要特点是效率高、失真小、输出功率大，因此，在广播、通信、雷达等领域被广泛应用。 实验步骤： 1. 按照图1所示连接电路。 2. 调整可变电容器C1的值，使电路在工作频率上谐振。 3. 将信号源接入电路的输入端，调整可变电阻R3的值，使输出端的电压最大。 4. 在三极管的发热体上放置热敏电阻，测量其电阻值，计算其温度。 5. 调整信号源输出频率，测量输出端的电压值，记录数据。 6. 计算电路的功率增益、效率、输出功率等参数。
1. 电源电压：12V 2. 工作频率：1MHz 3. 可变电容器C1的值：10pF 4. 可变电阻R3的值：10kΩ 5. 发热体上的热敏电阻电阻值：100Ω 6. 发热体温度：25℃ 7. 输出功率：2.5W 8. 功率增益：6dB 9. 效率：65% 实验分析： 1. 在C1的值确定的情况下，可通过变频电源调整工作频率，使电路在工作频率上谐振，从而提高电路的效率。 2. 随着输出功率的增加，三极管发热体的温度也会相应升高，从而导致热敏电阻的电阻值发生变化。可以通过测量热敏电阻的电阻值，计算发热体的温度。 3. 在理论分析的基础上，通过实验数据对电路性能进行评估，验证了丙类功率放大器的工作性能良好，可以满足实际应用需求。
通过本次实验，我学习了丙类功率放大器的基本原理和设计方法，并通过实验数据验证了其工作性能。这对我今后从事电子工程相关的工作具有很大的参考价值。同时，我也意识到在实验过程中需要仔细操作、认真记录数据，以确保实验结果的准确性。
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 高频功率放大器设计 初始条件： 1、可选元件：晶体管、高频磁环、电阻、电容、开关等 2、仿真软件：EWB 要求完成的主要任务: 设计一个高频功率放大器，要求 1.输出功率Po≥125mW 2.工作中心频率fo=6MHz 3. >65% 时间安排： 1．理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料；2．课程设计时间为1周。 （1）确定技术方案、电路，并进行分析计算，时间1天； （2）选择元器件、安装与调试，或仿真设计与分析，时间2天； （3）总结结果，写出课程设计报告，时间2天。 指导教师签名： 2010年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................... I I 1 谐振功率放大器的工作原理 (1) 1.1 基本原理电路 (1) 2.2 谐振功率放大器的功率关系和效率 (3) 2高频谐振功率放大器的性能分析 (4) 2.1 谐振功率放大器的动态特性 (4) 2.2 谐振功率放大器的负载特性 (4) 2.3 放大器工作状态的调整 (6) 3 高频谐振功率放大器的电路组成 (8) 4 高频谐振功率放大器电路仿真 (13) 总结 (14) 参考文献 (15) 附录 (16)
高频电子线路课程设计
目录 高频电子线路课程设计 (1) 一问题重述与分析 (4) 1.1 调幅发射机分析 (4) 1.2 超外差接收机分析 (4) 二中波电台发射系统的设计与仿真 (5) 2.1正弦波振荡器及缓冲电路 (5) 2.1.1正弦波振荡器及缓冲电路设计 (5) 2.1.2正弦波振荡器及缓冲电路仿真 (7) 2.2高频小信号放大电路 (9) 2.2.1高频小信号放大电路设计 (9) 2.2.2高频小信号放大电路仿真 (10) 2.3振幅调制电路 (12) 2.3.1振幅调制电路设计 (12) 2.3.2振幅调制电路仿真 (13) 2.4联合仿真 (14) 三中波电台接收系统设计与仿真 (15) 3.1混频器电路 (15) 3.1.1混频器电路设计 (15) 3.1.2混频器电路仿真 (16) 3.2 检波电路 (17) 3.2.1检波电路设计 (17)
3.2.2检波电路仿真 (18) 3.3 低频功率放大器 (19) 3.3.1低频功率放大器设计 (19) 3.3.2低频功率放大器仿真 (20) 3.4联合仿真............................................................... .22 四心得与体会.. (22) 五参考文献 (23)
问题重述与分析 本次设计涉及到两个系统，第一个是中波电台发射系统，设计目的是要求掌握最基本的小功率调幅发射系统的设计与安装调试。所以第一个系统是我们所说的调幅发射机。第二个是中波电台接收系统，设计目的是要求掌握最基本的超外差接收机的设计与调试。 1.1调幅发射机系统 系统框图如下图 图一 其中输入在声电变换部分，输入声音信号后经该模块转换为电信号，经过处理成为调制信号。输出部分在天线模块，将经过功率放大的调幅信号通过天线发射出去。因为在计算时不计算天线指标，所以输出部分定为高频功率放大器的输出。 现在结合题目所给性能指标进行分析： 载波频率535-1605KHz ，载波频率稳定度不低于10-3：正弦波振荡器产生的正弦波信号 频率f 为535 KHz 到1605KHz ，当震荡波形不稳定时，最大波动频率f ?与频率f 之比的数量级小于10-3 。 输出负载51Ω ：输出部分，即高频功率放大器的输出负载为51Ω。 总的输出功率50mW ：即高频功率放大器的输出功率，结合计算公式1cm c m P U I =?可进行分析，实现指标。 调幅指数30％~80％ ：设A 为调幅波形的峰峰值，B 为谷谷值，则由调幅指数计算公式有100%a A B m A B -=?+。在振幅调制电路中可通过更改调制信号振幅实现此指标。 调制频率500Hz~10kHz ：调制信号频率，由输入信号的频率来决定。 1.2 超外差调幅接收系统 系统框图如下 图二 天线接收到信号后输入到输入回路进行初步处理，此为输入部分。输入信号与正弦波振荡器产生的等幅振荡信号经过混频器产生固定频率的中频信号。经过一系列处理之后由扬声器输出声音。实际计算中为方便将输出部分视为功率放大电路。 现在结合题目所给性能指标进行分析： 载波频率535-1605KHz ：正弦波振荡器产生波形的频率f 为535-1605KHz ，通过有关知
高频电子线路课程设计 背景 高频电子线路是电子工程中重要的一门学科，它涉及到射频信号处理、微波电路、天线设计等领域。基本电路设计知识在高频电子线路中同样适用，但需要深入理解和掌握高频电路特性和性能参数，设计复杂又具有挑战性。 本文将针对高频电子线路课程设计进行详细阐述，帮助学生加深对于高频电子线路的理解和知识，同时具备实际应用价值。 设计目标 设计一个5GHz的放大器电路，输入信号功率为-10dBm，输出信号功率为18dBm，增益不小于15dB。 设计步骤 1. 确定放大器类型 初步确定本次设计需要采用低噪声放大器（LNA），由于输入信号功率较低，需要保证输入电路的低噪声水平，同时保证放大器输出功率足够。
2. 设计输入电路 输入电路的设计需要注意两点：一是适应5GHz信号的高频特性， 二是实现低噪声。输入电路可以采用微带线或共面波导作为传输线， 并且要与放大器贴片封装相匹配。 3. 选择放大器器件 在选择放大器器件时，需要注意输入/输出功率、增益、稳定性、 电源电压等参数。按照本次设计的要求，需要满足输入功率为-10dBm，输出功率为18dBm，且增益大于15dB。 因此，可以选择如下几个型号的器件： •Avago ATF-54143 •NXP BFG425W/X •Linear Technology LTC2216CUJ-TRPBF 4. 设计放大器电路 放大器电路分为两个部分：共源放大器和输出级放大器。在搭建放 大器电路之前，需要评估器件的参数，包括输入阻抗、输出阻抗、谐 振频率等。 放大器电路中还需要加入偏置电路，以保证放大器器件工作的稳定性。具体放大器电路设计如下：
高频功率放大器的设计及仿真 Abstract In the course of "Analog Electronics"。it is known that when the input signal is a sine wave。amplifiers ___ of the current。such as Class A。Class B。Class AB。and Class C。The n angle of Class A amplifier current is 360 degrees。suitable for small signal and low power n。___ Class B amplifier current is about 180 degrees。the n angle of Class AB amplifier current is een 180 degrees and 360 degrees。the n angle of Class C amplifier current is less than 180 degrees。Class B and Class C are suitable for high power work. The output power and efficiency of Class C working state are the highest among the above-___ high-frequency power amplifiers work in Class C。However。the current ___ Class C amplifier is too large。so it can only be used for ___ circuit as the load。Since the tuning circuit has filtering ability。the circuit current and voltage are still very close to the sine wave。and the n is very small.
课程名称：高频电子线路 设计课题：高频谐振功率放大器 系别：机电工程学院 专业班级：电子信息工程 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2009/12/7 —2009/12/12 高频谐振功率放大器 设计者： 指导教师：
摘要：本电路主要由谐振回路、耦合回路、基极偏置电路三部分组成。本电路主要应用于发射机的末级功率放大，突出特点为有较高的输出功率和效率。 关键词：高频；甲类功放；丙类功放；谐振 引言：利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要单元电路。根据放大器中晶体管工作状态的不同或晶体管电流导通角θ的范围，可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角越小，放大器的效率越高。丙类放大器的导通角θ＜90%，效率η可达到80％，高频功率放大器一般选择在丙类工作状态。本设计采用甲类功放输出的最大不失真信号作为激励源，丙类功放作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。 1设计任务与要求 设计一个高频谐振功率放大器。 =3W ,工作中心频率f0≈6.5MHz ,效率η>50 % ，负技术要求：输出功率P 载RL=50Ω,电源电压VCC=9V,2△f0.7=3.25MHz 2方案设计与论证 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。根据放大器 电流导通角θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。 电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ＝180°，效率最高 也只能达到50％，而丙类功放的θ＜90%，效率η可达到80％。甲类放大器电流 的流通角为180°，适用于小信号低功率放大。乙类放大器导通角等于180°； 丙类放大器导通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状 态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙 类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于 采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流 与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。综上考虑本设计采用甲类功率放大器作 为激励级，丙类功率放大器作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。 基本电路如图1所示。
高频功率放大器设计 1、概述及基本原理 高频功率放大器是对载波信号或高频信号进行功率放大的电路。利用选频网络作为负载回路的功率放大器成为谐振功率放大器。随着现代通信技术的日益发展高频放大应用的领域也越来越广。在某些场合高频放大技术的高低成为制约本领域技术发展的关键所在。比如射频手机和高频信号收发机等，都需要用到高频功率放大器，并且作为一项非常重要的技术攻关项目。特别是移动电话机中高频功率放大器品质的高低直接影响其产品的技术指标。所以本次课程设计我选择高频功谐振率放大器。 如图1所示为高频功放基本原理图，图中，高频扼流圈提供直流通路，C1为隔直流电容，谐振回路分别为输入和输出滤波匹配网络。其中天线等效阻抗，作为输出负载。与非谐振功放比较，它们都要求安全高效地输出足够大的不失真功率，但有一些区别。 图1高频功放基本原理图 谐振式高频功率放大器的特点是：①为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，晶体管发射结为反向偏置，由Eb（VBB）来保证，流过晶体管的电流为余
弦脉冲波形；②负载为谐振回路，除了确保从电流脉冲波中取出基波分量，获得正弦电压波形外，还能实现放大器的阻抗匹配。 2.方案及各部分设计原理分析 2.1整体介绍 基本部分组成，即电子管、谐振回路和电源。电子管在放大器中起着把直流能量转换为交流能量的作用；谐振回路是电子管的负载；电源供给电子管各电极电压，它们共同保证电子管的正常工作。 放大器有两个主要电路：板极电路和栅极电路。板极电路包括并联振荡回路和直流板极电压Ea的馈电电路。振荡回路由电感L1、电容C1和电阻r组成。电路中C1'为高频旁路电容，L1'为高频阻流圈。在栅极电路中加入直流偏压Eg，一般Ea为负值。电路中C2'和L2'分别是栅极回路的高频旁路电容和高频阻流圈。 2.2原理分析 知道前级送来的高频激励电压为ug=Ugcosωt它加在栅极与阴极之间。其中，ug是激励电压的瞬时值，Ug是激励电压的振幅值，ω＝2πf是激励电压的角频率，f是激励电压的频率。 当电路接好并将各电极电压加上时，则在板极电路中就会出现受到栅极电压控制的板流脉冲，脉冲波形如图2所示。ia是周期性函数，由数学知识可知，它可用傅氏级数来表示，即 ia=Ia0+Ia1cosωt+Ia2cos2ωt+…+Iancosnωt （2.1） 可见，板极电流等于直流分量Ia0、一次谐波(基波)、二次谐波和其他高次谐波之和。 图2脉冲波形 板极并联谐振回路要调谐到激励信号电压的频率，并且在实际情况下，振荡
高频电子线路课程设计 题目：高频放大器 班级：2008级通信工程 姓名： 学号： 成绩：
一、设计任务 要求设计一个调频电路中载波输入中的高频放大器（调谐放大器），由LC 单回路构成集电极的负载，调谐于放大器的中心频率。调谐放大器的种类很多，按调谐回路分为单调谐、双调谐和参差调谐等放大器；而按电路联接方式又可分为共射、共基、共集三种放大器。 一般说，采用双调谐回路的放大器，其频率响应在通频带内可以做得较为平坦，在频带边缘上有更陡峭的截止。超外差接收机中的中频放大器常采用双回路的调谐放大器。双调谐回路谐振放大器主要技术指标：静态工作点、电压增益、通频带、矩形系数，将其与单调谐回路谐振放大器进行比较，得到对同一输入信号而言，双调谐回路谐振放大器比单调谐回路谐振放大器的电压增益有所增大、通频带显著加宽、矩形系数明显改善，高频小信号放大器主要应用于接收机的高频放大器和中频放大器中，目的是对高频小信号进行线性放大。 二、高频放大器方案分析 由于单调谐放大器的频带较窄,选择性较差。优点是线路简单,调整方便。通常当放大器的相对带宽B/ f 较小时(B/ f < 5 %) ,可以采用这种线路。双调谐放大器具有较好的选择性和较宽的通频带。它由两级调谐回路组成,分别称为初、次级回路,通过电容或电感耦合。其电路比较复杂,调整比较困难。 单调谐放大器实验框图如下： 图中，直流偏置电路中包括基极分压式偏置电阻、发射机负反馈偏置电阻和旁路电容。高频交流放大电路包括输入回路、晶体管、输出回路（LC并联谐振回路，输出变压器和负载）。 二、电路工作原理及设计说明 1、实验电路图
VC C 双调谐回路放大器具有较好的选择性、较宽的通频带，并能较好地解决增益与通频带之间的矛盾，因而它被广泛地用于高增益、宽频带、选择性要求高的场合。但双调谐回路放大器的调整较为困难。双调谐回路放大器如图所示，图中由C3、C4、C5、C9、C10、L1、L2组成的双调谐回路。 2、三极管输入输出特性 (1)、Uce>0时的输入特性 当Uce>0时，这时电压有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极、Uce>Ube ，三极管处于放大状态。 当Uc e ≥1V 是的输入特性具有实用意义。 Ib/uA 三极管的输入特性 三极管共射特性曲线测试电路 CC V R C
武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明 1 基本原理 高频功率放大器的主要功用是放大高频信号，并且以高效输出为目的，它主要应用于各种无线电发射机中。发射机中的振荡器产生的信号功率很小，需要经过多级高频功率放大器才能获得足够的功率，送到天线辐射出去。则此次可用两级功率放大器组成高频功率放大器，如下图1 图1 高频功率放大器原理方框图 甲类功率放大器效率较低，一般只有20%左右。它通常作为发射机的中间级，以提供较大的激励功率。利用选频网络作为负载回路的功放称为谐振功放。根据放大器电流导通角Q越小，放大器的效率越高。如丙类放大器导通角小于90°，但是效率可达到80%。丙类功放通常作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的效率。 2 甲类功放 2.1甲类谐振功放原理图 武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明 图2甲类谐振功放原理图 2.2 静态工作点 如图2所示，晶体管Q3组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。其中R3、R1为基极偏置电阻；RE1为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。RF1为交流负反馈电阻，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。电路的静态工作点由下列关系式确定： UEQ=IEQ(RF1+RE1)≈ICQRE1 （公式2-1）式中，RF1一般为几欧至几十欧。ICQ=βIBQ （公式2-2） UBQ=UEQ+0.7V （公式2-3） 2.3 甲类功放的负载特性 如图3 所示，甲类功率放大器的输出负载由丙类功放的输入阻抗决定,两级间通过变压器进行耦合，因此甲类功放的交流输出功率P0可表示为： 'P0=PHB （公式2-4） （公式2-5）式中，PH′为输出负载上的实际功率，η为变压器的传输效率，一般为: η=75%~85%
目录 摘要 .................................................................... I Abstract ................................................................ II 1 高频功率放大器的基本原理 (1) 1.1 宽带功放 (2) 1.1.1 静态工作点 (3) 1.1.2 甲类功放的负载特性 (3) 1.1.3 宽带功放的功率增益 (4) 1.2 丙类功率放大器 (5) 1.2.1丙类功放基本关系 (5) 1.2.2 负载特性 (9) 2 参数设计 (11) 2.1 宽带功放参数计算 (11) 2.1.1 电路参数计算 (11) 2.1.2 静态工作点计算 (12) 2.2 丙类功放参数计算 (12) 2.2.1 放大器的工作状态计算 (12) 2.2.2计算谐振回路及耦合回路的参数 (13) 2.2.3 基极偏置电路参数计算 (14) 3 总体电路设计 (15) 4 电路仿真 (16) 4.1 宽带功率放大器电路仿真 (16) 4.2 丙类功放电路仿真 (18) 5 心得体会 (19) 6元件清单 (20) 7参考文献 (21) 摘要 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大。以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360°，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180°；丙类放大器电流的流通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电
高频电子线路课程设计与答辩 题目：高频功率放大器
目录 一．引言 (1) 二．摘要 (2) 三．基础理论 (3) 1．高频电子线路认知 (3) 2．功率放大器 (3) 3．Multisim12.0简介 (3) 四．设计内容 (4) 1.理论分析 (4) 2.电路图 (9) 3.仿真结果……………………………………………………… 10 4.实际与理论的对比分析……………………………………… 11 五．总结分析 六．答辩内容
引言 功率放大器（power amplifier），简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载（例如扬声器）的放大器。功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。 功放的工作原理是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放大，就完成了功率放大。 常见的种类有射频功率放大器和高频功率放大器。其中，高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
目录 前言﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍1 1 高频LC谐振功率放大器原理﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍2 集电极电源提供的的直流功率﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍2集电极的输出功率﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍2集电极效率﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍3谐振功率放大器的负载特性﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍3谐振功率放大器的实际线路﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍4 2 高频LC谐振功率放大器电路设计﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍5 实验电路参数计算﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍5实验原理电路﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6 3 高频LC谐振功率放大器电路的仿真与分析﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍7 仿真软件EWB简介﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍7高频LC谐振功率放大器的仿真与分析﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍8 3.2.1 高频LC谐振功率放大器的要紧技术指标﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍9 3.2.2 EWB软件对高频LC谐振功率放大器的仿真﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍9 3.2.3 观看高频功率放大器的负载特性﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍12 3.2.4 输入信号幅度转变对高频功放输出功率、总效率的阻碍﹍﹍﹍﹍14 3.2.5 直流电源电压对功率放大器工作状态的阻碍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍16 4 总结﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍18参考文献﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍19
目录 目录 (1) 摘要 (2) 第一章绪论 (3) 1、设计的目的及意义 (3) 1.1 设计的目的 (3) 1.2 设计的意义 (4) 2、设计内容 (4) 2.1 问题的提出 (4) 2.2 主要技术指标 (5) 3、设计要求 (7) 第二章基本原理分析 (8) 1、原理电路 (8) 2、谐振功率放大器的功率关系和效率 (11) 3、谐振功率放大器折线分析法 (12) 3.1 折线分析法的主要步骤 (12) 3.2 晶体管特性曲线的理想化及其特性曲线 (13) 3.3 谐振功率放大器的动态特性与负载特性 (14) 第三章电路设计 (16) 1、高频功率放大电路的组成 (16) 2、参数设置 (16) 3、参数调试和调整 (17) 导通角 c的调整 (17) 欠压、临界、过压工作状态的调整 (17) 4、调试结果分析 (20) 5、误差分析及改善措施 (20) 第四章设计总结 (22)
参考文献 (23) 摘要 调相调制电路的设计 —功率放大电路 专业：通信工程姓名：指导教师： 摘要：高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）等。为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。 关键词：高频功率放大、谐振功率放大器、输出效率
目录 一课题名称 (1) 二内容摘要 (1) 三设计任务及要求 (1) 四电路基本原理 (2) 4.1 甲类功率放大器 (4) 4.2 丙类功率放大器 (6) 4.3 高频功率放大器的动态特性 (8) 4.4 高频功率放大器的负载特性 (8) 五电路设计方案概述 (10) 六软件仿真及结果 (11) 七仿真结果讨论及误差分析 (12) 八收获与体会 (13) 参考文献 (14) 附录 (14)
一课题名称 高频功率放大器设计 二内容摘要 在广播、电视、通信等系统中都需要将有用的信号调制在高频载波信号上通过无线电发射机发射出去。高频载波信号由高频振荡器产生，但由于高频振荡器所产生的高频振荡信号的功率很小，不能满足发射机天线对发射功率的要求，所以需要利用高频功率放大器对功率放大以此获得足够的输出功率。 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。它将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。按其工作频带的宽窄可分为窄带高频功率放大器和宽带功率放大器两种。窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器。宽带高频功率放大器的输出电路是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。本次课程设计就将对高频功率放大器的工作原理进行探究及设计，本次设计采用Multisim软件进行仿真电路设计。 三设计任务及要求 模块电路设计（采用Multisim软件仿真设计电路） （1）采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 （2）电源电压Vcc=+12V （3）工作频率f0=5MHz （4）负载电阻RL=50Ω时，输出功率P0≥2.5W，效率η>60%
摘要 高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。高频小信号调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。 高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。按其频带宽度可以分为窄带和宽带放大器，而最常用的是窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻抗变换和选频滤波功能。 关键词：高频小信号、选频电路、频率选择
目录 摘要 (1) 一、电路原理 (4) 1．电路原理及用途(采用集成电路的可对芯片进行介绍) (4) 2．主要技术指标 (6) 二、设计步骤和调试过程 (10) 1、总体设计电路 (10) 2、电路工作状态或元件参数的确定 (10) (1) 设置静态工作点 (11) (2) 计算谐振回路参数 (11) (3) 确定输入耦合回路及高频滤波电容 (12) 3、仿真及仿真结果分析 (13) 4、设计电路的性能评测(经分析或测试是否达到了设计要求) (14) 三、结论及心得体会 (15) 四、参考资料 (16)
一、电路原理 1．电路原理及用途(采用集成电路的可对芯片进行介绍) 基本要求： （1）增益要高，即放大倍数要大。 （2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q值来表示，其频率特性曲线如图1-1所示,带宽BW=f2-f1= 2Δf0.7，品质因数Q=fo/2Δf0.7. （3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。 （4）前后级之间的阻抗匹配，即把各级联接起来之后仍有较大的增益，同时，各级之间不能产生明显的相互干扰。 根据上面各个具体环节的考虑设计出下面总体的电路： 图—3所示电路为共发射极接法的晶体管小信号调谐回路谐振放大器。其等效电路如下图图—4。本电路不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此，晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数会影响放大器的输出信号的频率或相位。晶体管的静
高频电子线路课程设计报告 题目：丙类功率放大器 院系：____________________________ 专业：电子信息科学与技术 班级：____________________________ 姓名：____________________________ 学号：____________________________ 指导教师：_________________________ 报告成绩：_________________________ 2013年12月20日
一、 设计目的 (1) 二、 设计思路 (1) 三、 设计过程 (2) 3.1、 系统方案论证 3.1.1丙类谐振功率放大器电路 3.2、 模块电路设计 3. 2. 1丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 3. 2. 2丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 3. 2. 3匹配网络 3.2.4 VBB 、Vcm 、Vbm 、VCC 对丙类谐振功率放大器性能影响分析 四、整体电路与系统调试及仿真结果 (11) 4.1电路设计与分析 4. 2.仿真与模拟 4. 2. 1 Multisim 简介 4. 2. 2基于Multisim 电路仿真用例 五、 主要元器件与设备 (14) 5. 1晶体管的选择 5. 1. 2判别三极管类型和三个电极的方法 5. 2电容的选择 六、 课程设计体会与建议 (17) 6.1、 设计体会 6.2、 设计建议 七、结论 八、参考文献 一、设计目的 电子技术迅猛发展。山分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大 规 模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复朵放大电路的基本单 元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作 用日益增加。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信 号在18 19
太原理工大学现代科技学院高频电子线路课程实验报告 专业班级测控13-2 学号 姓名 指导教师温涛
实验四高频功率放大器 一实验目的 1．了解和掌握丙类高频谐振功率放大器的构成及工作原理。 2．了解丙类谐振功率放大器的三种工作状态及负载特性、调制特性、放大特性和调谐特性。 3. 掌握丙类谐振功率放大器的输出功率oP、直流功率DP、集电极效率C 4. 掌握用频谱仪观测信号频谱、频率及调制度的方法。 二实验原理 高频功率放大器是一种能量转换器件，它是将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，它也是一种以谐振电路作负载的放大器。它和小信号调谐放大器的主要区别在于：小信号调谐放大器的输入信号很小，在微伏到毫伏数量级，晶体管工作于线性区域。小信号放大器一般工作在甲类状态，效率较低。而功率放大器的输入信号要大得多，为几百毫伏到几伏，晶体管工作延伸到非线性区域——截止和饱和区，这种放大器的输出功率大，效率高，一般工作在丙类状态。一．高频功率放大器的原理电路 高频功放的电原理图如图7-1 所示（共发射极放大器） 它主要是由晶体管、LC 谐振回路、直流电源Ec 和Eb 等组成，Ub 为前级供给的高频输出电压，也
称激励电压。 二．高频功率放大器的特点 1.高频功率放大器通常工作在丙类（C 类）状态。 。 甲类（A =180 度，效率约50%； 乙类（B =90 度，效率可达78%； 甲乙类（AB 类）90< <180 度，效率约50%< <78%； 丙类（C <90 度 工作到小于90 度，丙类效率将继续提高。 2.高频功率放大器通常采用谐振回路作集电极负载。 由于工作在丙类时集电极电流i c 是余弦脉冲，因此集电极电流负载不能采用纯电阻，而必须接一个LC 振荡回路，从而在集电极得到一个完整的余弦（或正弦）电压波。 我们知道，对周期性的余弦脉冲i c ，可用傅立叶级数展开： 式中，Ic1m、Ic 2m、Ic3m 为基波和各次谐波的振幅。ω为集电极余弦脉冲电流（也就是输入信号）的角频率。LC 谐振回路被调谐于信号（角）频率，对基波电流i c 呈现一个很大的纯阻，因而回路两端的基波压降很大。回路对直流成分和其它谐波失谐很大，相应的阻抗很小，因而相应的电压成分很小，因此直流和各次谐波在回路上的压降可以忽略不计。这样，尽管集电极电流i c 为一个余弦脉冲，但集电极电压Uce 却为一个完整的不失真的余弦波（基波成分）。 显然，LC 振荡回路起到了选频和滤波的作用：选出基波，滤除直流和各次谐波。 LC 振荡回路的另一个作用是阻抗匹配。也就是可以改变回路（电感）的接入参数，使功放管得到最佳的负载阻抗，从而输出最大的功率。 三．丙类调谐功率放大器基本原理 由于丙类调谐功率放大器采用的是反向偏置，在静态时，管子处于截止状态。只有当激励信号ub 足够大，超过反偏压Eb 及晶体管起始导通电压ui 之和时，管子才导通。这样，管子只有在一周期的一小部分时间内导通。所以集电极电流是周期性的余弦脉冲，波形如图7-2 所示。