通信基本电路课程设计报告--高频功率放大器

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1、通信基本电路课程设计报告题目高频功率放大器班级*****班姓名**学生学号*************日期2010年9月18日 高频谐振功率放大器1.课程设计目的由于高频振动器所产生的高频振动信号的功率很小，不能满足发射机天线对发射机的功率要求，所以在发射之前需要经过功率放大后才能获得足够的功率输出。本次课程设计使通过已学的电路基础知识，模拟高频振动功率放大器，使发射机内部各级电路之间信号功率能有效传输，这就要求放大器输入端和输出端都能实现阻抗匹配。即放大器输入端阻抗和信号阻抗匹配，放大器输出端阻抗和负载阻抗匹配。2.设计方案论证2.1设计思路及方法2.1.1基于Multisim的高频

2、功率放大器的仿真Multisim是一个专门用于电子电路仿真和设计的EDA软件，它具有直观、方便的操作界面，创建电路、选用元器件和虚拟测试仪器等均可直接从屏幕图形中选取，操作简便。它具有完备的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域分析和频域分析、器件的线性和非线性分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法。在进行仿真的过程中，可以存储测试点的数据、测试仪器的工作状态、显示的波形。它先进的高频仿真设计和功能，是目前众多仿真电路所不具备的。2.1.2放大器分类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

3、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，效率最高也只能达到50％，而丙类功放的θ＜90%，效率η可达到80％。2.1.3阻抗匹配高频放大器是发射机的重要组成部分，它的主要任务是以提高效率输出最大的高频功率，因此高频功率一般工作在丙类，必须是LC谐振回路，以实现阻抗匹配。2.1.4设计指标（1）输出功率高频功率放大器的输出功率是指放大器的负载RL上得到的最大不失真功率。由于负载RL与丙类功率放大器的谐振回路之间采用变压器耦合方式，实现了阻抗匹配，则集电极回路的谐振阻抗R0上的功率等于负载RL上的功率，所以将集电极的输出功率视为高频功率放大器的输出功

4、率，即Po=PC。图1高频功率测试电路测量功率放大器的主要技术指标的连接电路如图1所示，其中直流电流表mA测量集电极的直流电流；高频毫伏表V测量负载RL的端电压。只有在集电极回路处于谐振  状态时才能进行各项技术指标的测量。示波器用于观察ic的波形。放大器的输出功率Po为                          式中，VL——高频电压表V的测量值。（2）效率高频功率放大器的总效率由集电极的效率和输出网络的传输效率决定。而输出网络的传输效率通常是由于电感、电容在高频工作时产生一定损耗而引起的，放大器的能量转换效率主要由集电极的效率所决定。所以常将集电极的效率视为高频功放的效率

5、。η=Po/PD利用图1所示电路通过测量来计算功放的效率。集电极回路谐振时，                                        式中，Ic0——电流表mA的测量值。2.2高频功率放大器的工作原理图（a）所示的是高频功率放大器的基本电路。由于在任一元件（呈电阻性）上的耗散功率等于通过该元件的电流与该元件两端电压的乘积，因此，晶体管的集电极耗散功率在任何瞬间总是等于瞬时集电极电压与瞬时集电极电流的乘积。如果使只有在最低的时候才能通过，那么，集电极耗散功率自然会大为减小。由此可见，要想获得高的集电极效率，放大器的集电极电流应该是脉冲状。当电流流通角小于1800时

6、，即为丙类工作状态，这时基极直流偏压<，使基极处于反向偏置状态。显然，只有在激励信号为正值的一小段时间（＋至－）内才有集电极电流产生，如图2所示。图中，将晶体管的转移特性理想化为一条直线交横轴于处，称为晶体管的导通电压。由图可知，在一周期内的集电极电流导通角，为方便起见，后面将称为通角。图2高频功率放大器的原理电路及其集电极电流和电压的关系图2为一个谐振放大器的原理图，图中为基极偏压，为集电极直流电源。为了得到丙类工作状态，应为负值，即基极处于反向偏值。图为基极激励电压，为了分析集电极电流与激励电压的关系，最简单的方法可以从图2中所示的晶体管的转移特性曲线入手，工程上采用折线近似处理

7、。叫做截止电压或起始电压，硅管的=0.4~0.7V。由图可见，只有的正半周，并且大于和绝对值之和时，才流通。一周期内集电极电流在时间内导通，因此称为截止角，由图可见，，故得，图中画出了和的关系，采用折线近似后，集电极电流时尖顶余弦脉冲，对这余弦脉冲用傅立叶分解，可求出它的直流、基波与各次谐波的分量，即，，式中、是的函数，称为尖顶余弦脉冲的分解系数如图3。图3余弦电流脉冲分解系数从这些系数分析中，当时达到最大值，因此在与负载阻抗为定值时，输出功率达到最大，但