高频电子线路课程设计---高频谐振功率放大器

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1、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

2、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。技术要求：输出功率P0=3W,工作中心频率f0≈6.5MHz,效率η>50%，负载RL=50Ω,电源电压VCC=9V,2△f0.7=3.25MHz2方案设计与论证利用

3、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

4、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。+9V图1高频功率放大器基本电路本设计要求输入6.5MHz信号经功率放大器放大输出一个信号,再经过阻抗变换网络产生高频输出交流电压，其基本框图如下所示。6.5MHZ功率放大器谐振电路匹配网络输出图2高频功放原理框图1

5、单元电路设计与参数计算3.1确定功率放大器最佳负载R0(图3)设晶体管饱和电压降为1V,　　　VCC=9VR0=(VCC-VCE(SAT))²/2P0=(9-1)²/(2×3)Ω=10.7Ω3.2静态工作点VEQ==(9-1)V=8V图3Q2集电极调谐回路ICQIEQ=VEQ/Re=8/1.6A=5AVCQ=VEQ+VCE=(8+1)V=9V3.3晶体管Q2的选择集电极基波电流振幅Icm1=VCM/R0=[VCC-VCE(SAT)]/R0=(9-1)/10.7A=0.74A为了获得较高的效率及最大的输

6、出功率　　选取θc=70°：a0(70°)=0.253a1(70°)=0.436，集电极电流脉冲的最大值　　ICM=Icm1/a1(70°)=0.74/0.436A=1.75A直流分量　　Ic0=ICM×a0(70°)=1.75×0.253A=0.43A电源供给的直流功率　　P==VCCIc0=9×0.43W=3.9W集电极的耗散功率　　PC=P=-P0=(3.9-3)W=0.9W放大器的转换效率　　ŋ=P0/P==3/3.9=77%最大管耗　　PCM≥0.2P0集电极与发射极击穿电压　　URCEO≥

7、2VCC即　　URCEO≥18V晶体管C1970的主要参数：特征频率f=175MHZ额定输出功率P0=5W集电极与发射极击穿电压URCEO=40V集电极额定电流Ic0=600mA所以选用晶体管C1970.3.4谐振回路及耦合回路的参数：并联到LC回路上的总损耗电导为=1/(QLW0L),QL===2go1=1/RO，gi2=1/RL初级抽头比为P1=N2/N4=①初次级匝数比P2=N3/N4=②由①、②得N3/N2==0.3取N3=2,N2=6若取集电极并联谐振回路的电容C=60pF,回路电容C=CC

8、3+C3(CC3=2～5pF,C3=57pF)得回路电感为L=1/[(2πf0)²C]=1/[(2π×6.5×)²×60×]µH=10µH得出N4=N3N4≈11Ap=P0/PiAp随Pi变化而变化（Pi为输入功率）。1总原理图及元器件清单总原理图如图4所示。由图可知，Q2中由LC单回路构成集电极负载，它调谐与放大器的中心频率。LC回路与本级集电极电路的连接采用自耦变压器形式（抽头电路），与下级负载的连接采用变压器耦合。采用这种自耦变压器－变压器耦合形式