高频谐振功率放大器

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1、目录1设计课题任务、功能要求说明11.1设计课题任务11.2设计课题总体方案介绍12高频功率放大器的基本原理22.1甲类谐振功放32.1.1静态工作点32.1.2甲类功放的负载特性42.1.3甲类功放的功率增益52.2丙类功率放大器52.2.1丙类功放基本关系62.2.2负载特性93参数设计113.1甲类功放参数计算113.1.1电路参数计算113.1.2静态工作点计算123.2丙类功放参数计算123.2.1放大器的工作状态计算123.2.2计算谐振回路及耦合回路的参数133.2.3基极偏置电路参数计算144总体电路设计155电路仿真165.1甲类功率放大器电路仿

2、真165.2丙类功放电路仿真175.3级联仿真196电路调试与调整206.1谐振状态的调整206.2寄生振荡及其消除207心得体会21I参考文献…………………………………………………………………………………22致谢………………………………………………………………………………………23II1设计课题任务、功能要求说明1.1设计课题任务本次课程设计我们设计一个输出功率大于200MW的功率放大器，要求负载,工作中心频率5MHz，效率%。1.2设计课题总体方案介绍仅从输出功率200MW的一项指标看，可以采用甲类功率放大或乙类功率放大、丙类功率放大。由于效率，虽然可以只使用

3、一级丙类功率放大器，但课程要求两级电路，所以用丙类谐振放大器与甲类谐振功率放大器级联来实现。本次课程设计三极管采用2N2222。242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2-1丙类谐振功放甲类谐振功放小功率信号大功率信号图2-1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

4、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。242.1甲类谐振功放图2-2甲类谐振功放电路图2.1.1静态工作点如图2-2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：（公式2-1）式中，RF1一般为几欧至几十欧。（

5、公式2-2）24（公式2-3）2.1.2甲类功放的负载特性如图2-3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：（公式2-4）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ηB=0.75~0.85。图2-3甲类功放的负载特性图2-3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：（公式2-5）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，

6、它们的表达式分别（公式2-6)式中，uCES称为饱和压降，约1V24（公式2-7)如果变压器的初级线圈匝数为N1，次级线圈匝数为N2，则（公式2-8)式中，RH′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。2.1.3甲类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2-1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（公式2-9）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（公式2-10）式中，Ri又可以表示为（公式2-

7、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。2.2丙类功率放大器24图2-4丙类谐振功率放大电路图2.2.1丙类功放基本关系如图2-4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

8、画出了丙类