高频课程设计--高频功率放大器

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1、高频功率放大器；1．课程设计的目的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。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。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。放大器可以按照电流导通角的不同，将其分

2、为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o，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180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。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。通过本次课程设计，熟悉丙类高频功率放大器的工作原理，初步了解工程估算的方法。学习丙类高频谐振功率放大器的电路调谐及测试技术。研究丙类高频谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。理解基极偏置电压、集电极电源电压、激励电压对放大器工作状态的

3、影响。了解丙类高频谐振功率放大器的设计方法。并独立完成课程课程设计。2．设计方案论证2.1总体方案2.1高频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，它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集电极电流导通角θ的范围可分为甲类、甲乙类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ越小，放大器的效率η越高。如甲类功放的θ=1800，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ<900，其效率η可达85%。甲类功率放大器适合作为中间级或输

4、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。2.2放大器分类按功率管的工作状态分类甲类：甲类又称为A类。在输入正弦电压信号的整个周期内，功率管一直处于导通工作状态。其特点是失真小，但效率低、耗电多。乙类：乙类又称为B类。每只功率管导通半个周期，截止半个周期，丙只功率管轮流工作。其特点是失真小，但效率低、耗电多。甲乙类：甲乙类又称为AB类。每只功率管导通时间大于半个周期，但又不足一个周期，截止时间小于半个周期，两只功率管推挽工作。这种电路可以避免交越失真

5、，因而在高保真功率放大器中应用最多。其它新方式：为了让功率放大器兼有甲类放大器的低失真和乙类放大器的高效率，除了甲乙类外，近年来还出现一些新型功率放大器电路，例如超甲类、新甲类电路等。这些电路的名称虽然不同，但所采取的措施是桢的：一是使功率管不工作在截止状态，没有开关过程，可以减少失真；二是设法使功率管的工作点随输入信号大小滑动，进行动态偏置，以提高效率。2.3电路基本原理高频功率放大器电路的输出功率的温度相关性的技术，其中该电路将恒定的偏置电压提供给放大设备的控制端，并按照用于控制其输出功率的输出

6、请求电平来控制工作电源电压。高频功率放大器电路包括放大设备，其控制端(栅极或基极端)被提供以偏置电压。高频功率放大器电路使该偏置电压保持恒定以使放大设备工作于饱和区。高频功率放大器电路依据输出请求电平来控制提供给该放大设备的工作电源电压，从而控制输出功率。工作电源电压控制电路设置有具有温度相关性的设备(二极管)，该控制电路依据该输出请求电平来控制该放大设备的工作电源电压。该工作电源电压控制电路被配置为生成与该设备的稳定特性相应的工作电源电压，并将其提供给放大设备。为了便于说明问题，将谐振功放的组成用

7、图1来表示。相对照地画出原理电路如图2所示，图中，为高频扼流圈，提供直流通路，为隔直流电容，谐振回路和、、、分别为输入和输出滤波匹配网络。其中、为天线等效阻抗，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谐振功放的组成用图图2谐振功放得原理图2.4阻抗匹配图3所示的为阻抗匹配与功率的关系。在圆(a)的电路中，假设传送方的输出阻抗为r，负载方的阻抗为R，则供应至负载的功率P为在此，令r=50Ω，改变R值而求功率P，会得到如图(b)所示的图形。由此，可以

8、看出在R=r时，所供应的功率P为最大，此称为阻抗匹2.5谐振功率放大器的丙类工作状态2.5.1丙类工作状态工作状态划分方法按管子导通期间动态线所处的工作区域来划分若导通动态线处在放大区称欠压状态，若导通动态线达到临界饱和线称临界状态；若导通动态线进入饱和区称过压状态高频功率放大器工作在丙态。图4丙类工作状态图图5丙类工作状态电路图天线等效CA与rA串联。Lr、Ct与CA、rA构成等效Lr、Cr并联谐振回路。根据管外特性方程  υBE=VBB+VbmcosωtυCE=V