通信电子电路课程设计

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1、河南理工大学·通信电子电路课程设计通信电子电路课程设计题目：高频功率放大器姓名：学号：6专业班级：通信工程指导老师：日期:2013/7/10-11-河南理工大学·通信电子电路课程设计摘　要高频功率放大器是发射机的重要组成部分,因而也是通信系统必不可少的环节。介绍高频功率放大器的基本原理和特性,利用电子设计工具软件Multisim2001对丙类功率放大器电路从方案选择、单元电路设计、元器件参数选取等方面进行具体设计分析,同时对高频功率放大器原理和特性进行仿真分析，实现了对高频功放电路的几种外部特性的分析以及仿真测试，通过仿真结果分析电路特性

2、,使电路得到进一步完善。仿真结果表明,该电路设计方案正确,仿真数据与理论数据一致,并且能显示出一些无法用电子仪器设备显示的波形和曲线,使结果更直观,更易于理解，能达到预期设计要求,性能良好。关键词:高频功率放大器;Multisim2001;仿真-11-河南理工大学·通信电子电路课程设计高频功率放大器一、引　言高频功率放大器是无线电发射机末端的重要部件,是评价通信系统性能的重要参数。近年来,针对功率放大器设计的各种研究不断涌现,对功率放大器的性能进行优化的算法不断出现。本文在Multisim2001软件仿真基础上给出了丙类功率放大器电路的设

3、计步骤和仿真过程,利用Multisim软件工具,通过仿真结果对高频功率放大器原理和电路的特性进行仿真分析，实现了对高频功放电路的几种外部特性的分析以及仿真测试，逐步完善了电路。二、对功率放大器的要求功率放大器是通过将直流输入功率转换化为交流功率输出,以提高发射信号能量,便于接收机接收的电路,因而要求输出功率大,效率高,同时,输出中的谐波分量应该尽量小,以免对其他频道产生干扰。根据电流导通角的不同,功率放大器分为甲类、乙类、丙类等,电路由馈电电路、输入匹配、输出匹配及级间耦合四部分组成。对电路设计要求如下:工作频率为14.5MHz,要求带宽

4、为1.5MHz,输出功率为不小于20W。三、高频功率放大器工作原理分析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。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。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

5、无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角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θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ<-11-河南理工大学·通信电子电路课程设计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。高频功放的基极偏置电压为负值,使集电极电流的导通时间比较短,导通角小于90度,集电极电流为脉冲状。脉冲电流可以分解为如下形式:ic=I

6、c0+ic1+ic2+…+icn=Ic0+Ic1mcosωt+Ic2mcos2ωt+…+Icnmcosnωt(1)式中,Ic0表示直流成分;ic1表示基波频率成分;ic2、icn分别表示二次谐波、n次谐波成分;ω表示角频率,2ω、nω分别表示角频率的2倍和n倍。利用集电极调谐电路的选频作用,让谐振回路工作于基频,从而取出基频分量,使输出信号与输入信号的频率成分相同。当放大器的集电极电源、基极偏置电压、输入信号幅度以及负载四个参数中的一个发生改变,其余三个参数不变的前提下,了解放大器输出电流、输出功率及效率的变化与参数之间的关系即为外部特性

7、。对应各个参数变化的外部特性分别称为集电极调制特性、基极调制特性、振幅特性和负载特性。四、结构设计4.1设计分析为了在较宽的通带内使功率放大器增益相对稳定,电路由甲类、丙类两级功率放大器组成。甲类功率放大器的输出信号作为丙类功率放大器的输入信号,丙类功率放大器作为发射机末级功率放大器以获得较大的输出功率和较高的效率。电路原理如图1所示。根据设计要求和晶体管实际参数,采用Philips公司的NPN型高压晶体管2N5551作为放大管,三极管Q1、电感L1、电容C2组成甲类功率放大器,工作在线性放大状态。三极管Q和由电感L3、电容C7、C6构成

8、的负载回路组成丙类功率放大器。-11-河南理工大学·通信电子电路课程设计　R1、R2、R3、R4组成第1级静态偏置电阻,调节R2、R3可改变放大器的增益。L1、C2组成一级调谐回路,L2、R5