第二章 谐振腔理论
第二章 光学谐振腔基本理论
第二章光学谐振腔基本概念 (1) 2.1光学谐振腔 (1) 2.2非稳定谐振腔及特点 (1) 2.3光学谐振腔的损耗 (2) 2.4减小无源稳定腔损耗的途径 (2) 反射镜面的种类对损耗的影响 (2) 腔的结构不同，损耗不同 (2) 第二章光学谐振腔基本概念 2.1光学谐振腔 光学谐振腔是激光器的基本组成部分之一，是用来加强输出激光的亮度，调节和选定激光的波长和方 向的装置。 光线在两镜间来回不断反射的腔叫光学谐振腔。由平面镜、凹面镜、凸面镜的任何两块镜的组合，构成各类型光学谐振腔。 光学谐振腔的分类方式很多。按照工作物质的状态可分为有源腔和无源腔。虽有工作物质，但未被激发从而无放大作用的谐振腔称之为无源谐振腔；而有源腔则是指经过激发有放大作用的谐振腔。 2.2非稳定谐振腔及特点 非稳定谐振腔的反射镜可以由两个球面镜构成也可由一个球面镜和一个平面镜组合而成。若R1和R2为两反射镜曲率半径，L为两镜间距离，对于非稳腔则g1，g2：满足g1*g2
光学谐振腔
§9-4 光振荡 一、受激辐射与自发辐射 受激辐射除了吸收过程相矛盾外，还与自发辐射相矛盾，处于激发态能级的原子，可以通过自发辐射或受激辐射回到基态，在这两种过程中，自发辐射往往是主要的，设高低能级的粒子数密度分别为21n n 和，根据（9-7）式和（9-8）式，可得到受激辐射和自发幅射光子数之比。 21 ()u v B R A = （9-24） 如果要使1R >>，则能量密度()u v 必须很大，而在普遍光源中，能量密度()u v 通常是很小的，例如在热平衡条件下，对于发射1m λμ=的热光源来讲，当温度为300K 时1210R -=，由（9-24）式可知，在此情况下，受激辐射光子数比自发辐射光子数少得多，如果要使受激辐射光子数等于自发辐射光子数，即1R =，则此热光源温度就需高达500000K ，可见在一般光源中，自发辐射大大超过了受激辐射。 但是我们可以设计一种装置，使在某一方向上的受激辐射，不断得到放大和加强，就是说，使受激辐射在某一方向上产生振荡，而其它方向传播的光很容易逸出腔外，以致在这一特定方向上超过自发辐射，这样，我们就能在这一方向上实现受激辐射占主导地位的情况，这种装置叫做光学谐振腔。 二、光学谐振腔 象电子技术中的振荡器一样，要实现光振荡，除了有放大元件以外，还必须具备正反馈系统，在激光器中，可实现粒子数反转的工作物质就是放大元件，而光学谐振腔就起着正反馈、谐振和输出的作用。 全反射镜 工作物质部分反射镜 （图9－10） 图9-10就是光学谐腔的示意图，在作为放大元件的工作物质两端，分别放置一块全反射镜和一块部分反射镜，它们互相平行，且垂直于工作物质的轴线，这样的装置就能起到光学谐振腔的作用。 当能实现粒子数反转的工作物质受到外界的激励后，就有许多粒子跃迁到激发态去，激发态的粒子是不稳定的，它们在激发态寿命的时间范围以内会纷纷跳回到基态，而发射出自发辐射光子，这些光子射向四面八方，其中偏离轴向的光子很快就逸出谐振腔外，只有沿着轴向的光子，在谐振腔内受到两端两块反射镜的反射而不致于逸出腔外，这些光子就成为引起受激辐射的外界感应因素，以致产生了轴向的受激辐射，受激辐射发射出来的光子和引起受激辐射的光子有相同的频率，发射方向，偏振状态和位相，他们沿轴线方向不断地往复通过已实现了粒子数反转的工作和振荡，这是一种雪崩式的放大过程，使谐振腔内沿轴向的光骤然增加，而在部分反射镜中输出，这便是激光。
高频电子作业答案
高频电子线路测试题 第一章绪论 一、自测题 1、一个完整的通信系统应有信源、发送设备、信道、 接受设备、信宿五部分组成。 220H Z到20KH Z 的范围内。 作业题 1、为什么在无线电通信中要使用“载波”发射，其作用是什么？ 解:由于需要传送的信息转变成电信号以后,其占有的频率成分基本上是低频范围,将这些低频范围的电信号直接发射出去,有两个不可克服的缺点,一是无选择性,相互干扰,不能实现多路通信.二是电信号频率低无线天线尺寸太大,为此采用对载波进行调制的发送方式就能较好地解决这两个缺点,选用高频载波作为运载信息的信号,由于频率高,天线尺寸小.另外,不同的电台,采用不同的载波,就很容易实现多路通信. 2、在无线电通信中为什么要采用“调制”与“解调”，各自的作用是什么？ 解:"调制"是发射机的主要功能.所谓调制是将所需传送的基带信号加载到载波信号上去,以调幅波,调相波或调频波的形式通过天线辐射出去. " 解调"是接收机的重要功能.所谓解调是将接收到的已调波的原调制信号取出来,例如从调幅波的振幅变化中取出原调制信号.从调相波的
瞬时相位变化中取出原调制信号.从调频波的瞬时频率变化中取出原调制信号. 3、计算机通信中应用的“调制解调”与无线电通信中的“调制解调”有什么异同点？ 答：无线通信中，高频信号容易经天线发射，利用这一原理来传输信号调制就是把实际要传输的低频信号(被调制信号）经过运算，加载到高频信号(载波）上面去，解调是重新从已调制的高频信号中恢复低频信号（调 制信号） 二、思考题 试说明模拟信号和数字信号的特点？它们之间的相互转换应采用什么器件实现？ 答：(1)模拟信号与数字信号 不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号(Analog Signal)，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示；数字数据则采用数字信号(Digital Signal)，例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0)，或光脉冲来表示。当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。
第二章 习题答案
第二章习题答案 一、选择题 1、小信号谐振放大器的主要技术指标不包含（ B ） A、谐振电压增益 B、失真系数 C、通频带 D、选择性 2、高频小信号调谐放大器主要工作在（ A ） A．甲类 B．乙类 C．甲乙类 D．丙类 3、在高频放大器中，多用调谐回路作为负载，其作用不包括（ D ） A．选出有用频率 B．滤除谐波成分 C．阻抗匹配 D．产生新的频率成分 4、下列不属于单调谐放大器主要技术指标的是 ( D ) A．谐振电压增益 B．通频带 C．选择性 D．纹波系数 5、放大器的噪声系数 F是指（ A ） n A．输入端的信噪比/输出端的信噪比 B．输出端的信噪比/输入端的信噪比 C．输入端的噪声功率/输出端的噪声功率 D．输出端的噪声功率/输入端的噪声 功率 6、如图1所示调谐放大器，接入电阻R 的目的是（ C ） 4 图1 题2.6 A．提高回路的Q值 B．提高谐振频率 C．加宽通频带 D．减小通频带 7、放大器的通频带是指其电压增益下降到谐振时的（ D ）所对应的频率范围， 用 2f 表示。 7.0 A、1/2 B、1/3 C、1/3 D、1/2 8、多级单调谐放大器，可以提高放大器的增益并改善矩形系数，但通频带（ A ）。 A、变窄 B、变宽 C、不变 9、随着级数的增加，多级单调谐放大器（各级的参数相同）的通频带变， 选择性变。( B ) A、大、好 B、小、好 C、大、差 D、小、差
10、高频电子电路中常采用（ B ）参数等效电路进行分析。 A 、X B 、Y C 、Z D 、S 11、多级调谐回路放大器的通频带是单调谐回路放大器的 B 倍。 A n B 2 D 、1/2 二、填空题 1、单向化是提高谐振放大器稳定性的措施之一，单向化的方法有 中和法 和 失配法 。 2、某小信号放大器共有三级，每一级的电压增益为10dB, 则三级放大器的总电压增益为 30dB 。 3、在小信号谐振放大器中，三极管的集电极负载通常采用 自耦变压器 ，它的作用是获得最大功率增益 。 4、信噪比等于 信号功率Ps 与 噪声功率Pn 之比。 5、噪声系数等于 输入端信噪比 与 输出端信噪比 之比。 6、为了抑制不需要的频率分量，要求输出端的带通滤波器的矩形系数 尽可能接近1 。 7、晶体管的截止频率f ?是指当电流放大倍数|β|下降到低频0β的1/应的工作频率。 8、矩形系数是表征放大器 选择性 好坏的一个物理量。 9、消除晶体管y re 的反馈作用的方法有 中和法 和 失配法 。 10、在单调谐放大器中，矩形系数越接近于1、其选择性越 好 ；在单调谐的多级放大器中，级数越多，通频带越 窄 （宽或窄），其矩形系数越 小 （大或小） 11、小信号谐振放大器的主要特点是以 谐振回路 作为放大器的交流负载，具 有 选频 和 滤波 功能。 12、小信号调谐放大器按调谐回路的个数分 单调谐 和 双调谐 。 13、高频小信号放大器的主要性能指标有 增益 、 通频带 、 选择性 和稳定性。为了提高稳定性，常用的措施有 中和法 和 适配法 。 14、放大电路直流通路和交流通路画法的要点是：画直流通路时，把 电容 视为开路；画交流通路时，把 电容 视为短路。 15、高频小信号调谐放大器一般工作在 甲类 （甲类，乙类，丙类）状态，它的主要技术指标有 增益 和选频性能，选频性能通常用 矩形系数 和 抑制比 两个指标衡量。 三、判断题 1、小信号谐振放大器的矩形系数大于1，且越大越好。 （ 错 ） 2、谐振放大器是采用谐振回路作负载的放大器。 （ 对 ） 3、谐振放大器处在谐振时其增益最大。 （ 对 ） 4、小信号谐振放大器抑制比越大，其选择性越好。 （ 错 ） 5、谐振放大器的K r0.1愈大于1，则放大器的选择性愈好。 （ 错 ） 6、多级耦合的调谐放大器的通频带比组成它的单级单调谐放大器的通频。（ 错 ） 7、调谐放大器兼有放大和选频功能。 （ 对 ） 8、高频小信号谐振放大器不稳定的主要原因是谐振曲线太尖锐。 （ 错 ）
高频电子线路 第二章 习题解答
2-1 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类？ 解：因为谐振功放的输出负载为并联谐振回路，该回路具有选频特性，可从输出的余弦脉冲电流中选出基波分量，并在并联谐振回路上形成不失真的基波余弦电压，而电阻性输出负载不具备上述功能 2-2 放大器工作于丙类比工作于甲、乙类有何优点？为什么？丙类工作的放大器适宜于放大哪些信号？ 解：(1)丙类工作，管子导通时间短，瞬时功耗小，效率高。 (2) 丙类工作的放大器输出负载为并联谐振回路，具有选频滤波特性，保证了输出信号的不失真。 为此，丙类放大器只适宜于放大载波信号和高频窄带信号。 2-4 试证如图所示丁类谐振功率放大器的输出功率2)sat (CE CC L 2o )2(π2 V V R P -=，集电极 效率CC ) sat (CE CC C 2V V V -= η。已知V CC = 18 V ，V CE(sat) = 0.5 V ，R L = 50 Ω，试求放大器的P D 、 P o 和ηC 值。 解：(1) v A 为方波，按傅里叶级数展开，其中基波分量电压振幅。)2(π 2 )sat (CE CC cm V V V -=通过每管的电流为半个余弦波，余弦波幅度，)2(π2 )sat (CE CC L L cm cm V V R R V I -== 其中平均分量电流平均值 cm C0π 1I I = 所以 2)sat (CE CC L 2cm cm o )2(π2 21V V R I V P -== )2(π2 )sat (CE CC CC L 2C0CC D V V V R I V P -== CC ) sat (CE CC D o C 2/V V V P P -= =η
高频 谐振功率放大器
高频谐振功率放大器实验 121180166 赵琛 1、实验目的 1.进一步掌握高频丙类谐振功率放大器的工作原理。 2.掌握丙类谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。 3.掌握激励电压、集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。 4. 掌握测量丙类功放输出功率，效率的方法。 二、实验使用仪器 1. 丙类谐振功率放大器实验板 2. 200MH泰克双踪示波器 3. FLUKE万用表 4. 高频信号源 5. 扫频频谱仪（安泰信） 6 . 高频毫伏表 三、实验基本原理与电路 1.高频谐振功率放大器原理电路 高频谐振功率放大器是一种能量转换器件，它可以将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。高频谐振功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，其作用是放大信号，使之达到足够的功率输出，以满足天线发射和其它负载的要求。 高频谐振功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率的输出。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最高为50％，而丙类功放的θ＜90°，效率η可达到80％。谐振功率放大器采用丙类功率放大器，采用选频网络作为负载回路的丙类功率放大器称为高频谐振功率放大器。高频谐振功率放大器原理电路如图3-1。 图中U b为输入交流信号，E B是基极偏置电压，调整E B，改变放大器的导通角，以改变放大器工作的类型。E C是集电极电源电压。集电极外接LC并联振荡回路的功用是作放大器负载。放大器工作时，晶体管的电流、电压波形及其对应关系如图3-1所示。晶体管转移特性如图3.2中虚线所示。由于输入信号较
大，可用折线近似转移特性，如图中实线所示。 图中' B U 为管子导通电压，g m 为特征斜率（跨导）。 图3-1 高频谐振功率放大器的工作原理 设输入电压为一余弦电压，即 u b =U bm cos ωt 则管子基极、发射极间电压u BE 为 u BE =E B +u b =E B +U bm cos ωt 在丙类工作时，E B <' B U ，在这种偏置条件下，集电极电流i C 为余弦脉冲，其最 大值为i Cmax ，电流流通的相角为2θ，通常称θ为集电极电流的通角，丙类工作时，θ<π/2 。把集电极电流脉冲用傅氏级数展开，可分解为直流、基波和各次谐波i C =I C0+i c1+i c2+=I C0+I c1m cos ωt+I c2m cos2ωt+… 式中，I C0为直流电流，I c1m 、I c2m 分别为基波、二次谐波电流幅度。 i R L
第2章 高频功率放大器答案
第2章 高频功率放大器 2.1为什么低频功率放大器不能工作于丙类，而高频功率放大器则可工作于丙类？ 答：两种放大器最根本的不同点是：低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽，因而只能采用无调谐负载，工作状态只能限于甲类、甲乙类至乙类（限于推挽电路），以免信号严重失真；而高频功率放大器的工作频率高，但相对频带宽度窄，因而可以采用选频网络作为负载，可以在丙类工作状态，由选频网络滤波，避免了输出信号的失真。 2.2丙类放大器为什么一定要用调谐回路作为集电极负载？回路为什么一定要调到谐振状态？回路失谐将产生什么结果？ 答：选用调谐回路作为集电极负载的原因是为了消除输出信号的失真。只有在谐振时，调谐回路才能有效地滤除不需要的频率，只让有用信号频率输出。此时，集电极电流脉冲只在集电极瞬时电压最低区间流通，因而电流脉冲最小，平均电流co I 也最小。若回路失谐，则集电极电流脉冲移至集电极瞬时电压较高的区间流通，因而电流脉冲变大，co I 上升，同时，输出功率下降，集电极耗散功率将急剧增加，以致烧损放大管。因此，回路失谐必须绝对避免。 2.3提高高频放大器的效率与功率，应从哪几方面入手？ 答：（1）使放大器工作于丙类，并用选频网络作为负载； （2）适当选取电流导通角c θ。 2.9晶体管放大器工作于临界状态，200p R =Ω，90mA co I =，30V C E =，90c θ=?。试求o P 与η。 解：查课本后附录得：11()(90) 1.57c g g θ=?= m11()90 1.57141.3(mA)c co c I I g θ==?= ∴232111 (141.310)200 1.997(W)=2W 22 o cm p P I R -==???≈ 3 309010 2.7(W ) D C c o P E I -==??= ∴2 100%74.1%2.7 o D P P η== ?≈ 2.10已知谐振功率放大器的导通角c θ分别为180?、90?和60?时，都工作在临界状态，且三种情况下的C E 、max c I 也都相同。试计算三种情况下效率η的比值和输出功率o P 的比值。 解：（1）22221max 1max 1max 00()()22()2() cm p c c p c p o c D C co C c c C c I R I R I R P P E I E I E αθαθηαθαθ====? ∵C E 、max c I 、p R 相同，因此有 222 2 22111123000 (180)(90)(60)0.50.50.391::::::1:1.567:1.4031:1.57:1.40 (180)(90)(60)0.50.3190.218 αααηηηααα???= ==≈??? （2）22 21max 111()22 o cm p c p c P I R I R αθ== ∴222222 123111::(180):(90):(60)0.5:0.5:0.3911:1:0.61o o o P P P ααα=???=≈
高频调谐放大器,LC振荡电路和高频谐振功率放大器的设计(通信电子线路)
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：通信0704 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 通信电子线路综合设计 课程设计目的： ①较全面了解常用的数据分析与处理原理及方法； ②能够运用所学知识进行初步电路的设计； ③掌握基本的文献检索和文献阅读的方法； ④提高正确地撰写论文的基本能力。 课程设计内容和要求 1.高频小信号调谐放大器的电路设计 2. LC振荡器的设计； 3.高频谐振功率放大器电路设计。 初始条件： ①电路板及元件，参数； ②通信原理，高频，电路等基础知识。 时间安排： 课程设计时间为5天。 （1）方案设计，时间1天； （2）软件设计，时间2天； （3）系统调试，时间1天； （4）答辩，时间1天。 指导教师签名： 2010年月日 系主任（或责任教师）签名：年月
目录 目录 (1) 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II 1高频小信号调谐放大器的电路设计.. (1) 1.1 主要技术指标： (1) 1.2给定条件 (1) 1.3设计过程 (2) 1.4 单调谐高频小信号放大器电路调试 (5) 2 LC三点式反馈振荡器设计与制作 (6) 2.1电容三点式振荡器原理工作原理分析 (6) 2.2 主要设计技术性能指标 (10) 2.3 基本设计条件 (10) 2.4 电路结构 (10) 2.5 静态工作电流的确定 (10) 2.6 确定主振回路元器件 (11) 2.7 电路调试 (12) 3 高频谐振功率放大器电路设计与制作 (13) 3.1设计要求 (13) 3.2确定功放的工作状态 (13) 3.3 基极偏置电路计算 (14) 3.4计算谐振回路与耦合线圈的参数 (14) 3.5电源去耦滤波元件选择 (15) 3.6 电路调试 (15) 4 心得体会 (16) 5 参考文献 (17) 本科生课程设计成绩评定表 (18)
第二章 高频功率放大器自测题
第二章高频功率放大器 一、填空题 1、丙类高频功率放大器又称为____________功率放大器，常在广播发射系统 中用作____________级。 2、按照通角θC来分类，θC=180°的高频功率放大器称为_____类功放；θC <90°的高频功率放大器称为_____类功放。 3、功率放大器的工作状态按照集电极电流的通角θC的不同可分为四类：当 θC= ______时，为_____类：当θC=_____时，为_____类；当θC<____时为____类；当____<θC<____时，为_____类。（该工作状态系指甲、乙、丙类。下同）为了提高谐振功率放大器的功率，常使它工作在____类。 4、线性功放适用于放大__________信号，谐振功放适合于放大单频信号和调 频__________信号等。 5、分析、设计高频功放的最终目的是保证放大器件安全工作，在允许的_____ 范围内_____地输出足够大的信号功率。 6、若谐振功放的输入电压U be为余弦波，其集电极电流i C是_______脉冲，但 放大器输出回路的电压仍为_______。 7、谐振功放工作于非线性状态，i C, i B是U be, U ce的_______函数，工程上可采 用______________近似分析法。 8、谐振功率放大器集电极电流的通角θC与U BB，U bm，U BZ的关系是： θ=_______；若谐振功放原工作在乙类状态时，当输入信号电压振幅U bm C 减小，则放大器工作于____类；当U BB由负值向正值方向增加到一定值时，则可使放大器工作于_____类。 9、若谐振功率放大器集电极谐振阻抗为R P，尖顶脉冲电流的高为I cmax，通角 为θC，则：电源Ec提供的直流功率P D=______；输出功率P0=________。 放大器能量转换效率ηC=________；θC越小效率______，但输出功率_____。为此常选θC约为_______左右为宜。 10、欠压工作状态是指晶体管在输入信号的全周期内都工作在特性曲线的 _______；过压工作状态是指在信号周期内部分时间晶体管工作于_______区。 11、若工作于临界状态的谐振功放，在E C、U BB、U bm不变时，增加谐振电阻 R P，则将进入________状态，动态特性曲线的斜率将________。 12、放大器工作在欠压状态，若使E C、U BB、U bm不变。当负载谐振电阻R P
第2章 高频功率放大器答案 2014
第2章 高频功率放大器 2.2丙类放大器为什么一定要用调谐回路作为集电极负载？回路为什么一定要调到谐振状态？回路失谐将产生什么结果？ 答：选用调谐回路作为集电极负载的原因是为了消除输出信号的失真。只有在谐振时，调谐回路才能有效地滤除不需要的频率，只让有用信号频率输出。此时，集电极电流脉冲只在集电极瞬时电压最低区间流通，因而电流脉冲最小，平均电流co I 也最小。若回路失谐，则集电极电流脉冲移至集电极瞬时电压较高的区间流通，因而电流脉冲变大，co I 上升，同时，输出功率下降，集电极耗散功率将急剧增加，以致烧损放大管。因此，回路失谐必须绝对避免。 2.5 解：高频功率放大器的欠压、临界、过压工作状态是根据动态特性的A 点的位置来区分。若A 点在 max be u 和饱和临界线的交点上，这就是临界状态。若A 点在max be u 的延长线上（实际不存在） ， 动态特性为三段折线组成，则为过压状态。若A 点在max be u 线上，但是在放大区，输出幅度cm U 较 小，则为欠压状态。 欠压区的特点是电流脉冲为尖顶，输出电压幅度相对较小，其输出功率较小，效率也低，除在基极调幅电路中应用外，其它应用较少。临界状态，输出电压较大，电流为尖顶脉冲，输出功率最大，效率较高，较多的应用于发射机中的输出级。过压状态，电流为凹顶脉冲，输出电压幅度大，过压区内输出电压振幅随P R 变化小，常作为发射机的高频功率放大器的中间级应用。 改变 C E 时，C E 由小变大，工作状态由过压到临界然后到欠压。改变bm U 时，由小变大，工作状态 由欠压到临界然后到过压。改变BB U 时，由负向正变，工作状态由欠压到临界到过压。改变P R 时， 由小到大变，工作状态由欠压到临界然后到过压。 2.8解：（1）用功放进行振幅调制，调制信号加在集电极时，功放应工作在过压区内。在过压区中输出电压随C E 改变而变化；调制信号加在基极时功放应工作在欠压区中，在欠压区中，输出电压 随BB U 、 bm U 改变而变化 2）放大振幅调制信号时，工作在欠压区，线性比较差，采用甲或乙类工作状态时，线性较好 （3）放大等幅信号应工作在临界状态。在临界状态输出功率最大，效率也较高，是最佳工作状态。 2.9晶体管放大器工作于临界状态，200p R =Ω，90mA co I =，30V C E =，90c θ=?。试求o P 与η。 解：查课本后附录得：11()(90) 1.57c g g θ=?= m 11()90 1.57141.3(m A ) c c o c I I g θ==?= ∴232111 (141.310)200 1.997(W)=2W 22 o cm p P I R -==???≈ 3 309010 2.7(W )D C c o P E I -==??= ∴2 100%74.1%2.7 o D P P η= =?≈ 2.10已知谐振功率放大器的导通角c θ分别为180?、90?和60?时，都工作在临界状态，且三种情况下的C E 、max c I 也都相同。试计算三种情况下效率η的比值和输出功率o P 的比值。 解：（1）22221max 1max 1max 00()()22()2() cm p c c p c p o c D C co C c c C c I R I R I R P P E I E I E αθαθηαθαθ====? ∵C E 、max c I 、p R 相同，因此有 222 2 22111123000 (180)(90)(60)0.50.50.391::::::1:1.567:1.4031:1.57:1.40 (180)(90)(60)0.50.3190.218 αααηηηααα???= ==≈???
高频谐振功率放大器实验实验报告
丙类高频谐振功率放大器与基极调幅实验报告 一． 实验目的 1．了解和掌握丙类高频谐振功率放大器的构成及工作原理。 2．了解丙类谐振功率放大器的三种工作状态及负载特性、调制特性、放大特性和调谐特性。 3. 掌握丙类谐振功率放大器的输出功率o P 、直流功率D P 、集电极效率C 测量方法。 4. 掌握用频谱仪观测信号频谱、频率及调制度的方法。 二．实验仪器及设备 1．调幅与调频接收模块。 2．直流稳压电压GPD-3303D 3．F20A 型数字合成函数发生器/计数器 4．DSO-X 2014A 数字存储示波器 5．SA1010频谱分析仪 三．实验原理 1.工作原理 高频谐振功率放大器是通信系统重要的组成电路，用于发射机的末级。主要任务是高效率的输出最大高频功率，馈送到天线辐射出去。为了提高效率，晶体管发射结采用负偏置， 使放大器工作于丙类状态（导通角θ＜90O ）。高频谐振功率 放大器基本构成如图1.4.1所示， 丙类谐振功率放大器属于大信号非线性放大器，工程上常采用折线分析法，各级电压、电流波形如图1.4.2所示。 （a ）原理电路 （b ）等效电路 图1.4.1 高频功率放大器
图1.4.1中，晶体管放大区的转移（内部静态）特性折线方程为： ()C C BE BZ i g v U =- 1.4.1 放大器的外电路关系为： cos BE B b m u E U t ω=+ 1.4.2 cos CE C cm u E U t ω=- 1.4.3 当输入信号B B Z b u E U <+时，晶体管截止，集电极电流0C i =；当输入信号 B BZ b u E U >+时，发射结导通，由式1.4.1、1.4.2和1.4.3得集电极电流 C i 为： m a x c o s c o s 1c o s C C t i i ωθθ-=- 1.4.4 式中，BZ U 为晶体管开启电压，C g 为转移特性的斜率。 以上分析可知，晶体管的集电极输出电流c i 为尖顶余弦脉冲，可用傅里叶级数展开为： ++++=t I t I t I I t i m C m C m C C c ωωω3cos 2cos cos )(3210 1.4.5 其中，0C I 为C i 的直流分量，m C I 1、2C m I 、…分别为c i 的基波分量、二次谐波分量、…。集电极余弦脉冲电流C i 及各次谐波的波形如图1.4.3所示，其频谱如图1.4.4所示。 （a ） （b ） 图1.4.2 各级电压、电流波形
光学谐振腔的分类之一
光学谐振腔的分类之一 腔内傍轴光线几何逸出损耗的高低：稳定腔、非稳腔、临界腔。 稳定腔：腔内傍轴光线经过任意多次往返传播而不逸出腔外的谐振腔。 非稳腔：腔内光线经过有限次往返传播后逸出腔外的谐振腔。 临界腔：能够保证截面平行于反射镜面的光束在反射镜间传播不逸出。 什么样几何形状的谐振腔？共轴球面腔的三个参数：腔镜的曲率半径R 1、R 2、腔长 L 需要满足什么样的条件呢？ 本节讨论光学谐振腔的稳定性条件。 1.共轴球面谐振腔的稳定性条件 光线在球面谐振腔内往返n 次的光学变换矩阵： = 往返n 次后光线的空间位置坐标与方向坐标： 如果在无论n 取多大值、任何值的情况下，An 、Bn 、Cn 和Dn 都是在一定范 围内的有限值，那么 和 就是有限值，只要反射镜的镜面横向尺寸足够大，就可以保证傍轴光线在腔内往返任意次、无限次而不会从侧面逸出。 从M n 的表达式中可以看出，角度 的大小对矩阵中的四个元素An 、Bn 、Cn 和Dn 起着决定性的作用。 和 取值大小，反映的是光线偏离光轴能力的大小，即造成激光几何 损耗的大小。 下面我们就分三种情况对 角的取值加以讨论，并希望能从中寻找出谐振腔的稳定性条件。 n n n n n A B M C D ??=?????? ? ???----???? ???)1sin(sin sin sin )1sin(sin sin 1n n D n C n B n A 1111n n n n n n r A r B C r D θθθ=+?? =+? ?n r n θn r n θ????? ??? ??? - --=+-=-=-=1212121222)21)(21() 11(24)1(221R L R L R L D R R R R L C R L L B R L A
高频LC谐振功率放大器--解析
天津天狮学院 《高频电子线路》设计报告 题目：高频LC谐振功率放大器 专业：(本)14级电子信息工程 班级：2班 姓名：黄霞 天津天狮学院信息与自动化学院 2016年 5月 15日
高频电子线路课程设计 目录 前言 (2) 1 高频LC谐振功率放大器原理 (3) 1.1 原理电路 (3) 1.2 高频功率放大器的特性曲线. (4) 1.3 功率放大器的三种工作状态 (6) 1.4 高频功率放大器的外部特性 (6) 2 高频LC谐振功率放大器电路设计 (7) 2.1 实验电路参数计算 (7) 2.2高频LC谐振功率放大器设计电路 (7) 3高频谐振功率放大器电路的仿真与分析 (8) 3.1 EWB软件简介 (8) 3.2软件界面介绍 (8) 3.3EWB软件对丙类功放的仿真 (11) 3.3.1电路仿真图 (11) 3.3.2负载特性 (11) 3.3.3输入电压改变时对电路的影响 (14) 3.3.4当电源电压改变时对电路的影响 (17) 3.3.5输入仿真和输出仿真 (20) 3.4中心频率、通频带、放大倍数的计算 (21) 4 心得体会 (23) 5 参考文献............................................................................................................ 25HX
前言 高频谐振放大器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，如在发射设备中，为了有效地使信号通过信道传送到接收端，需要根据传送距离等因素来确定发射设备的发射功率，这就要用高频谐振放大器将信号放大到所需的发射功率；在接受设备中，从天线上 级，要将传送的信号恢复出来，需要将信号放大，感应到的信号是非常微弱的，一般在V 这就需要用高频小信号谐振放大器来完成。 高频功率放大器的主要功能是放大高频信号，并且以高效输出大功率为目的。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，需要经过多级功率放大器才能获得足够的功率，送到天线辐射出去。 高频功放的输出功率范围，可以小到便携式发射机的毫瓦级，大到无线电广播电台的几十千瓦，甚至兆瓦级。目前，功率为几百瓦以上的高频功率放大器，其有源器件大多为电子管，几百瓦以下的高频功率放大器则主要采用双极晶体管和大功率场效应管。 已知能量（功率）是不能放大的，高频信号的功率放大，其实质是在在输入高频信号的控制下将电源直流功率转换成高频功率，因此除要求高频功放产生符合要求的高频功率外，还应要求具有尽可能高的转换效率。 应当指出，尽管高频功放和低频功放的共同特点都要求输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度相差很大，因此存在着本质的区别。低频功放的工作频率低，但相对频带很宽。工作频率一般在20--20000Hz，高频端与低频端之差达1000倍。所以，低频功放的负载不能采用调谐负载，而要用电阻，变压器等非调谐负载。而高频功放的工作频率很高，可由几百千赫到几百兆赫，甚至几万兆赫，但相对频带一般很窄。例如调幅广播电台的频带宽度为9kHz，若中心频率取900kHz，则相对频带宽度仅为1%。因此高频功放一般都采用选频网络作为负载，故也称为谐振功率放大器。近年来，为了简化调谐，设计了宽带高频功放，如同宽带小信号放大器一样，其负载采用传输线变压器或其他宽带匹配电路，宽带功放常用在中心频率多变化的通信电台中。 低频功率放大器可以工作在甲类状态，也可以工作在乙类状态，或甲乙类状态。乙类状态要比甲类状态效率高。为了提高效率，高频功放多工作在丙类状态。为了进一步提高高频功放的效率，近年来又出现了D类，E类和S类等开关型高频功率放大器。
第二章 选频网络 答案
第二章 选频网络 （一）选择题 1．LC 串联谐振回路发生谐振时，回路电抗为 C ，回路总阻抗为 B ，回路电流达到 A 。 A ）最大值 B ）最小值 C ）零 D ）不能确定 2．串联谐振曲线是 A 之间的关系曲线。 A ）回路电流I 与谐振时回路电流I 0 B ）回路电流幅值与信号电压频率 C ）回路电压幅值与信号电流频率 D ）谐振时回路电流I 0 与信号电压频率 3．LC 串联谐振回路 A ，N(f )曲线就尖锐，回路选择性 C 。 A ）回路Q 值大 B ）回路Q 值小 C ）好 D ）差 E ）不能确定 4．单回路通频带BW 0.7与回路Q 值成 B ，与谐振频率成 A 。 A ）正比 B ）反比 C ）无关 5．并联谐振回路谐振时，电纳为 C ，回路总导纳为 B 。 A ）最大值 B ）最小值 C ）零 D ）不能确定 （二）判断题 1． LC 串联谐振回路的谐振频率除了与L 、C 有关外，还与回路的损耗电阻r 有 关。 （ × ） 2．LC 串联谐振回路的空载品质因数除了与L 、C 有关外，还与回路的负载电阻R L 有关。 （ × ） 3．LC 串联谐振回路谐振时，空载回路电流除了与电源电压有关外，还与负载有关。 （ × ） 4．LC 串联谐振回路谐振时，谐振电流最大，失谐越严重，谐振电流越小。（ √ ） 5．LC 串联谐振回路对偏离谐振频率的信号抑制作用，偏离越大，N(f)越小。（ √ ） （三）问答题 1． 串联谐振回路的f 0=1.5MHz ，C 0=100pF ，谐振时R=5Ω，求：L 0和Q 0以及BW 0.7？ 解： ()()061200022612 0000.7011212231415101001051111223141510100107--Q C R ..L μH C ..f BW kHz Q ωω= ==??????===????= = 2． 如图所示并联谐振回路，信号源与负载都是部分接入的。已知R s 、R L ，并已知回路参数L 1、L 2、C 1、C 2和空载品质因数Q 0，试求谐振频率f 0与有载品质因数 Q e 。
高频电子技术试题库 第二章
1 LC串联谐振回路发生谐振时，回路电抗为。（） A．最大值B．最小值C．0 答案：C 2 LC串联谐振回路发生谐振时，回路总阻抗为。（） A．最大值B．最小值C．0 答案：B 3LC串联谐振回路发生谐振时，回路电流达到。（）A．最大值B．最小值C．0 答案：A 4串联谐振曲线是之间的关系曲线。（） A．回路电流与谐振回路电流 B．回路电流幅值与信号电压频率 C．回路电压幅值与信号电流频率 答案：B 5LC串联谐振回路，谐振特性曲线越尖锐。（）A．回路Q值大B．回路Q值大C．0 答案：A 6LC串联谐振回路Q值大，回路选择性。（）A．差B．好C．不能确定 答案：B 7单回路通频带B与谐振回路Q值成。（）A．正比B．反比C．无关 答案：B 8单回路通频带B与谐振频率f成。（） A．正比B．反比C．无关 答案：A 9 并联谐振回路发生谐振时，回路电纳为。（） A．最大值B．最小值C．0 答案：C 10 并联谐振回路发生谐振时，回路总导纳为。（） A．最大值B．最小值C．0 答案：B 11 并联谐振回路发生谐振时，阻抗为。（） A．最大值B．最小值C．0 答案：A 12并联谐振回路发生谐振时，电压为。（） A．最大值B．最小值C．0 答案：A 13 LC串联谐振回路发生失谐时，阻抗为。（） A．大B．小C．0 答案：A 14 LC串联谐振回路发生失谐时，当f＜f0时，阻抗呈。（） A．容性B．感性C．0
15 LC串联谐振回路发生失谐时，当f＞f0时，阻抗呈。（） A．容性B．感性C．0 答案：B 16 并联谐振回路发生失谐时，当f＜f0时，阻抗呈。（） A．容性B．感性C．0 答案：B 17 并联谐振回路发生失谐时，当f＞f0时，阻抗呈。（） A．容性B．感性C．0 答案：A 18 负载回路采用部分接入方式接入电路时，接入系数n越小，二次负载等效到一次边是阻抗。（） A．越小B．0 C．越大 答案：C 19 负载回路采用部分接入方式接入电路时，接入系数n越小，对回路的影响。（） A．越小B．0 C．越大 答案：A 20 耦合回路临界耦合时，η。（） A．大于1 B．等于1 C．小于1 答案：B 21 耦合回路强耦合时，η。（） A．大于1 B．等于1 C．小于1 答案：A 22 耦合回路弱耦合时，η。（） A．大于1 B．等于1 C．小于1 答案：C 23 强耦合时，耦合回路η越大，谐振曲线在谐振频率处的凹陷，。（） A．越大B．越小C．不出现 答案：A 24LC组成一个串联谐振回路，谐振时串联阻抗。（） A．最大B．最小C．无法估计 答案：B 25LC组成一个串联谐振回路，谐振频率f0，把它用在并联电路中作为一条并联支路，它滤除信号的频率为。（） A．f0B．大于f0C．小于f0 答案：A 26 LC组成一个串联谐振回路，谐振频率f0，把它用在串联电路中，频率为的信号最易通过。（） A．f0B．大于f0C．小于f0 答案：A 27 LC组成并联谐振回路，谐振频率f0，把它用在串联电路中，就能阻止频率为的信号通过。（） A．f0B．大于f0C．小于f0 答案：A 28 LC组成并联谐振回路，谐振频率f0，把它用在并联电路中，对于的频率，并联回路对它阻抗最大（） A．f0B．大于f0C．小于f0
高频电路第二章习题答案
解: 设放大电路的选频电路由简单LC 并联回路构成. 则LC 回路谐振频率465kHz,为满足带宽要求,回路的品质因数应为 5810 8104653 3 7.0≈??==BW f Q o L 此回路谐振电阻为5.922== C f Q R o L π (k Ω) 改为1992L o Q R f C π== (k Ω) 回路未接电阻时固有谐振电阻为1592≈= C f Q R o o o π (k Ω) 改为3422o o o Q R f C π= ≈ (k Ω) 因此需并联电阻为221=-= R R RR R o o L (k Ω) 改为476o L o RR R R R ==- (k Ω) 2.4 解:为计算简化,这里1R 与电容2C 的容抗之比 π22 1 =C X R 较大,可采用部分接入法公式 )(1002 12 1pF C C C C C =+= ∑ 电感 )(253.0)2(1 2mH C f L o ≈= ∑ π 接入系数 P= 5.02 12 =+C C C 1R 在两端等效为)(202 1 Ω== k P R R T 电感固有品质因数50,对应的固有谐振电阻)(58.792Ω≈= ∑ k C f Q R o o o π 端等效电阻为 )(16Ω≈+k R R R R o T o T 有载品质因数10101623 =??=∑C f Q o L π
习题 3.1 高频功率放大器的主要作用是什么?应对它提出哪些主要要求？ 答：高频功率放大器的主要作用是放大高频信号或高频已调波信号，将直流电能转换成交流输出功率。要求具有高效率和高功率输出。 3.2 为什么丙类谐振功率放大器要采用谐振回路作负载？若回路失谐将产生什么结果？若采用纯电阻负载又将产生什么结果？ 答：因为丙类谐振功率放大器的集电极电流i c为电流脉冲，负载必须具有滤波功能，否则不能获得正弦波输出。若回路失谐集电极管耗增大，功率管有损坏的危险。若采用纯电阻负载则没有连续的正弦波输出。 3.3 高频功放的欠压、临界和过压状态是如何区分的？各有什么特点？ 答：根据集电极是否进入饱和区来区分，当集电极最大点电流在临界线右方时高频功放工作于欠压状态，在临界线上时高频功放工作临界状态，在临界线左方时高频功放工作于过压状态。 欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，较少使用，但基极调幅时要使用欠压状态。 临界状态输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也较高。 过压状态下，负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用过压状态。 3.4 分析下列各种功放的工作状态应如何选择？ (1) 利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加到基极或集电极时，如何选择功放的工作状态？ (2) 利用功放放大振幅调制信号时，应如何选择功放的工作状态？ (3) 利用功放放大等幅度信号时，应如何选择功放的工作状态？ 答：(1) 当调制的音频信号加到基极时，选择欠压状态；加到集电极时，选择过压状态。 (2) 放大振幅调制信号时，选择欠压状态。、 (3) 放大等幅度信号时，选择临界状态。 3.5 两个参数完全相同的谐振功放，输出功率P o分别为1W和0.6W，为了增大输出功率，将V CC提高。结果发现前者输出功率无明显加大，后者输出功率明显增大，试分析原因。若要增大前者的输出功率，应采取什么措施？ 答：前者工作于欠压状态，故输出功率基本不随V CC变化；而后者工作于过压状态，输出功率随V CC明显变化。在欠压状态，要增大功放的输出功率，可以适当增大负载或增大输入信号。 3.6 一谐振功放，原工作于临界状态，后来发现P o明显下降，ηC反而增加，但V CC、U cm 和u BEmax均未改变（改为：V CC和u BEmax均未改变，而U cm基本不变（因为即使Ucm变化很小，工作状态也可能改变，如果Ucm不变，则Uce不变，故工作状态不应改变）），问此时功放工作于什么状态？导通角增大还是减小？并分析性能变化的原因。 答：工作于过压状态（由于Ucm基本不变，故功率减小时，只可能负载增大，此时导通角不变）；导通角不变 3.7 某谐振功率放大器，工作频率f =520MHz，输出功率P o=60W，V CC=12.5V。(1) 当ηC=60%时，试计算管耗P C和平均分量 I的值；(2) 若保持P o不变，将ηC提高到80%，试问管耗 c0