高频功率放大器实验报告
高频功率放大器实验报告
篇一：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Po、直流功率PD、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 XXA 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＜90）。高频谐振功率
放大器基本构成如图1.4.1所示，
O
（a）原理电路（b）等效电路
图1.4.1 高频功率放大器
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）（b）（图1.4.2 各级电压、电流波形图1.4.1中，晶体管放大区的转移（内部静态）特性折线方程为：
iC?gC(vBE?UBZ)
1.4.1
放大器的外电路关系为：
uBE?EB?Ubmcos?t
1.4.2
uCE?EC?Ucmcos?t
1.4.3
当输入信号ub?EB?U
BZ时，晶体管截止，集电极电流iC?0；当输入信号ub?EB?UBZ时，发射结导通，由式1.4.1、1.4.2和1.4.3得集电极电流iC为：
iC?iCm
cos?t?
aco?s
1?co?s
1.4.4
式中，UBZ为晶体管开启电压，gC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ic为尖顶余弦脉冲，可用傅里叶级数展开为：
ic(t)?IC0?IC1mcos?t?IC2mcos2?t?IC3mcos3?t??
1.4.5
其中，IC0为iC的直流分量，IC1m、IC2m、…分别为ic的基波分量、二次谐波分量、…。集电极余弦脉冲电流iC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。
图1.4.3 集电极余弦脉冲电流iC及各次谐波的波形
图1.4.4 集电极余弦脉冲电流iC的频谱
由于晶体管集电极电流为尖顶余弦脉冲，为了不失真的放大信号，晶体管集电极负载回路必须采用具有选频滤波特性的LC并联谐振回路。当回路调谐于输入信号频率（基波频率）时，高频功率放大器的输出信号为：
uc(t)?IC1mRPcos?t1.4.6 IC0?ICmax?0(?) 1.4.7 IC1m?ICmax?1(?) 1.4.8
式中，uc(t)为谐振回路的端电压；RP为回路的等效谐振电阻；ICmax为集电极余弦脉冲电?0(?)、?1(?)流的最大
值；IC0为脉冲电流的直流分量；IC1m为脉冲电流基波分量的振幅；
为余弦脉冲分解系数；?为余弦脉冲电流的导通角，为了兼顾高的输出功率和高的集电极效
率，谐振功率放大器导通角常取?= 60°。～ 80°
2. 丙类谐振功率放大器的主要技术指标
⑴输出高频交流功率： Po?
Uom2RL
2
?
UormsRL
2
1.4.9
⑵电源电压提供的直流功率PD： PD?ECIC0
1.4.10
⑶集电极效率?C： ?c?
PoPD
1.4.11
式中，Uom为输出电压振幅, Uorms为输出电压有效值，RL为负载电阻。
3. 丙类高频谐振功率放大器的三种工作状态
谐振功率放大器的工作状态应同时满足内部特性和外
电路特性。由于谐振功率放大器为丙类状态，不存在直流工作点，只存在动态（交流）工作点(uBE、iC、uCE)，动态点的轨迹称为动态特性或动态线，如图1.4.5所示。
图1.4.5 高频功率放大器动态特性 iC?f(uBE，uCE)
当晶体管确定后，四个外部电路参量EC、EB、Ubm和RP 不同，使电路分别工作在欠压、
（Ucm、ICO、IC1m；PD、PO、PC、?C）临界和过压状态，同时也影响电路的性能，当EC、
EB、Ubm和RP一定时，工作状态及性能也就唯一地确定了。
4.负载对工作状态的影响及负载特性
（Ucm、ICO、IC1m；PD、PO、PC、?C）维持EC、EB、Vbm 不变，放大器的工作状态和性能
随负载RP变化的特性，称为负载特性。，
图1.4.6 负载RP对工作状态的影响
三种工作状态比较：⑴临界状态
图1.4.7 负载特性
PO达到最大，?C也较高，是最佳工作状态，对应的谐振电阻RP称为谐振功率放大器
的最佳匹配电阻。
⑵过压状态
效率?C较高，回路端电压Ucm基本不变，近似恒压源，
常用于需要维持电压比较稳定的场合，集电极调幅就工作于过压状态。
⑶欠压状态
PO比较小，?C也比较低，故很少采用，基极调幅需要工作于欠压状态。
5. 电源电压Ec对工作状态的影响及集电极调制特性
（Ucm、ICO、IC1m；PD、PO、PC、?C）维持EB、Ubm、RP不变，放大器的工作状态和性能
随EC变化的特性，称为集电极调制特性。
图1.4.8EC对工作状态的影响
篇二：高频实验三高频丙类谐振功率放大器实验报告实验三高频丙类谐振功率放大器实验
一、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. 扫频仪（安泰信）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。
i
L
高频谐振功率放大器电压和电流关系
在集电极电路中，LC振荡回路得到的高频功率为
P0?
12Ic1mU
?12
Ic1mRe?
2
1U
2cm
cm
2Re
集电极电源EC供给的直流输入功率为
PE?ECIC0集电极效率ηP0PE
1Ic1mU
C为输出高频功率Po与直流输入功率PE之比，即
?C?
?
cm
2IC0EC
静态工作点、输入激励信号幅度、负载电阻，集电极电源电压发生变化，
谐振功率放大器的工作状态将发生变化。如图3-3所示，当C点落在输出特性(对应uBEmax的那条)的放大区时，为欠压状态；当C点正好落在临界点上时，为临界状态；当C 点落在饱和区时，为过压状态。谐振功率放大器的工作状态必须由集电极电源电压EC、基极的直流偏置电压EB、输入激励信号的幅度Ubm、负载电阻Re四个参量决定，缺一不可，其中任何一个量的变化都会改变C点所处的位置，工作状态就会相应地发生变化。
2.实验电路
高频谐振功率放大器实验电路
四、实验内容
1．丙类谐振功率放大器实验电路的调整。
2. 丙类谐振功率放大器的激励调制特性测试---激励电压变化对放大器工作状态的影响测试。
3．谐振功率放大器的负载特性测试---负载变化对放大器工作状态的影响测试。 4．集电极电源电压变化对谐振功
率放大器工作状态的影响（集电极调制特性）的测试。
五、实验步骤及数据记录与分析
1．高频谐振功率放大器实验电路的调整
{用高频信号源提供10.7MHz的输入信号由IN1端接入高频谐振功率放大器实验电路，幅度在1V左右。调整电位器RW1和微调CV1、CV2、B1、B2, 在OUT端用示波器，观测到放大后的不失真的输入信号。当输出信号幅度最大，失真最小时，认为功放已经调谐了。}
调谐中发现CV1、CV2对波形影响更显著，故先调整CV1、CV2使得有较为理想的输出波形，再配合上B1、B2一起进行微调。
2. 丙类谐振功率放大器的激励调制特性测试
{逐步增加基极输入激励信号的幅度，保持电源电压Ec=12V（测量TP5点），负载RL不变，观察射极电压波形，看是否出现凹陷，当出现凹陷时，可以认为进入了过压工作状态。当激励信号的幅度逐渐增加时，观察对集电极输出电压波形、集电极电流波形的影响、测量集电极输出电压Uo、由TP3处测量直流电压Ve，发射极平均电流IC0=Ve/R7，根据前面的关系式，计算电源消耗的总功率，效率，输出功率。分别在欠压，零界和过压三种状态下，选取一点测量电源消耗的总功率，效率，输出功率，并记录。}
电路消耗的总功率P输出功率P0效率?
?P0P
?Ec?Ico?
Ec?Ve
R7
?
Vcm
2
2RP
实验测得R7?29.9?，Ec=10.378V。在实际实验箱上进行实验时，Ec无法达到要求的12V，由于实验箱元件都为固定元件，通过可调电阻调节使得Ec最大只能调到10.378V，所以采用10.378V进行实验。
此处Uo测量的为峰峰值，在代入计算时除以2作为Vcm。由数据能够看出，随着激励信号幅度的增大，集电极输出电压幅度越来越大，输出功率越来越大，效率也越来越高，工作状态也由欠压变成临界再变成过压。原因是当EB增大时，会引起θ、iCmax增大，从而引起IC0、Ic1m、Ucm增大。由于EC不变，UCEmin=EC-Ucm则会减小，这样势必导致工作状态由欠压变到临界再进入过压。进入过压状态后，集电极电流脉冲高度虽仍有增加，但凹陷也不断加深。由测得数据绘制曲线如下：
由曲线中可以看出，在激励信号为420mV即0.42V点
处，曲线斜率发生明显变化，该点为临界状态，左边为欠压状态，右边为过压状态。在激励信号幅度小于0.1V的几个点出现不符合曲线走势的状况，可能是由于激励信号幅度过小，所以集电极输出电压幅值也很小，仪器测量精度无法准确分辨而带来的误差。
篇三：高频功率放大器实验
实验报告
课程名称：高频电子线路实验指导老师：韩杰、龚淑君成绩：__________________ 实验名称：高频功率放大器实验类型：验证型实验同组学生姓名： _
一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）
三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
一、实验目的
1、了解高频功率放大器的主要技术指标——输出功率、中心频率、末级集电极效率、稳定增益或输入功率、线性动态范围等基本概念，掌握实现这些指标的功率放大器基本设计方法，包括输入、输出阻抗匹配电路设计，回路及滤波器参数设计，功率管的安全保护，偏置方式及放大器防自激考虑等。
2、掌握高频功率放大器选频回路、滤波器的调谐，工作状态（通角）的调整，输入、输出阻抗匹配调整，功率、效率、增益及线性动态范围等主要技术指标的测试方法和技能。
二、实验原理
高频功率放大器实验电路原理图如下图图1所示。电路中电阻、电容元件基本上都采用贴片封装形式。放大电路分为三级，均为共射工作，中心频率约为10MHz。
图1 高频功率放大器
第一极（前置级）管子T1采用9018或9013，工作于甲类，集电极回路调谐于中心频率。第二级（驱动级）管子T2采用3DG130C，其工作状态为丙类工作，通角可调。通角在45°~60°时效率最高。调整RW1时，用示波器在测试点P2可看到集电极电流脉冲波形宽度的变化，并可估测通角的大小。第二级集电极回路也调谐于中心频率。第三级（输出级）管子T3也
采用3DG130C，工作于丙类，通角调在60°~70°左右。输出端接有T形带通滤波器和π型阻抗变换器，具有较好的基波选择性、高次谐波抑制和阻抗匹配性能。改变短路器开关K1~K4可观看滤波器的失谐状态，为保证T3管子安全，调整时应适当降低电源电压或减小激励幅度。改变K5、K6可影响T3与51Ω负载的匹配状态。匹配时，51Ω负载上得
到最大不失真功率为200mW左右，二次谐波抑制优于20dB，三级总增益不小于20dB，末级集电极到负载上的净效率可达30%左右，考虑滤波匹配网络的插入损耗，集电极效率可达40%以上。开关K8只有在接通后才能使功放达到预定效率，但实验时，为了使R16对末级管子T3起到限流保护作用，K8不要接通，而R16上的电压降也不必扣除，这只使功放总效率略有降低。电源开关K7用于防止稳压电源开机或关机时电压上冲导致末级功放管损坏。
三、主要仪器设备
10MHz高频功率放大器实验板、BT3C（或NW1252）扫频仪、高频信号发生器（QF1056B或EE1461）、示波器、超高频毫伏表（DA22）、直流稳压电源（电压5~15V连续可调，电流1A）、500型万用表（或数字万用表
四、实验内容和步骤
主要测试指标：功率、效率、线性动态范围
实验准备与仪器设置
1、实验板：
? 开关K7用于防止稳压电源开机或关机时电压上冲导致末级功放管损坏，所以稳压电源开
机或关机前，开关K7必须置于关闭（向下）；
? 短路开关置于K1、K3、K6、K9、K10，否则滤波器失谐，影响T3与51Ω负载的匹配状
态，从而影响实验结果。
2、电源：
? 为保证T3管子安全，电源电压最高不超过+15V，实验时设置为+14.5V~+15V。实验内容与步骤
4）用信号源及示波器测功放输出功率及功率增益
（1）适当改变信号幅度（200~300mV左右），使51Ω负载上得到额定功率200mW。
（2）在测试点P2观察电流脉冲，宽度应为周期的1/3左右。
（3）从输入输出信号幅度求得功放的（转换）功率增益。
（4）比较滤波器输入输出幅度，估计滤波器插入衰减。
5）用双踪示波器观察电流电压波形
（1）比较功放末级发射极电流脉冲波形和负载上基波电压波形的相位。
（2）比较功放第二级发射极电流脉冲波形与集电极电压基波波形的相位，并分别画出波形。
6）高频功放效率（主要是末级）的调试与测量
（1）用示波器观看第二级发射极电阻电流脉冲宽度。
（2）用示波器在第三级功放发射极电阻上观看其电流脉冲波形。
8）功放线性观察
(1) 调幅波通过功率放大器
将中心频率为10MHz、调制度为60%的调幅信号电压加到功放输入端，适当调整输入信号幅度（200mV），使51Ω负载上输出调幅波峰值功率不超过功放额定功率200mW，用双踪
示波器比较输
入、输出调幅波
的波形并加以说
明。
(2) 调频波通
过功率放大器
将中心频率
为10MHz的调
频波（频偏
60KHz）输入功
放，调节信号幅
度使负载上调频
信号功率不超过功放额定功率，比较输入、输出调频波的波形并加以说明。
五、实验数据记录和处理
1、用信号源及示波器测功放输出功率及功率增益
（1）适当改变信号幅度（200~300mV左右），使51Ω负
载上得到额定功率200mW。
本次实验采用的电路板，当输入信号幅度为350mv时，51Ω负载上可以达到200mW的额定功率，此时负载两端输出电压峰峰值为9.02V。
当输入信号幅度为350mW时，负载两端波形如下所示：由图可知此时波形峰峰值为9.02V，与理论计算的9.03V 十分接近，所以实验数据可靠。
（2）测试点P2的电流脉冲：
已测：频率为10MHz，周期为T=100ns，电流脉冲宽度为43ns，约为周期的1/3。
（3）功放的（转换）功率增益：
∵VPP-in=300mV*2=0.6V Vpp-out=9.03V又输入输出阻抗匹配 2Vpp9.032
?out∴功率增益：A?10?lg2?10?lg?23.55dB2Vpp?in0.6 上述结果满足实验原理中三级总增益不小于20dB的结论。
（4）比较滤波器输入输出幅度，估计滤波器插入衰减。
滤波器输入：信号峰峰值= 2.01V滤波器之后的输出峰峰值=1.27V 插入损耗为：20*lg（1.27/2.01）= -3.99db
2、用双踪示波器观察电流电压波形。
（1）功放末级发射极电流脉冲波形的相位与负载上基波电压波形的相位比较：
由上图可知，两者之间的相位差约为180度。
（2）功放第二级发射极电流脉冲波形与集电极电压基波波形的相位比较：
根据波形比较可知，两者之间的波形相位相差180度。
3、高频功放频率（主要是末级）的调试与测量
（1）第二级发射极电阻电流脉冲宽度：
第二级发射极电流脉冲宽度约为42ns
（2）第三级功放发射极电阻上观察电流脉冲波形：
丙类高频功率放大器实验报告
丙类高频功率放大器实验报告 一、实验目的 1.了解和熟悉丙类放大器、高频功率放大器及其工作原理； 2.掌握丙类高频功率放大器电路的设计和调试方法； 3.实现一个丙类高频功率放大器的设计和调试。 二、实验原理 1.丙类放大器 丙类放大器是一种功率放大器，其输出信号的一个部位接近正弦波而另一部分则大约失真。丙类放大器又称为开关放大器，工作原理如下： （1）若输入的信号为负半周期，管子导通，输出便接近0V； （2）若输入信号为正半周期，管子截止，输出电压取决于负载电路。 （3）由于丙类放大器的输出电压只在正半周期时才产生，故功率效率可达90%以上，但其输出信号存在失真，因此丙类放大器多用于功率放大应用中。 2.高频功率放大器
高频功率放大器的特点是恢复时间低，速度快、功率输出大，其主要应用在收音机、电视机、雷达、电子计算机等电子设备中，其原理如下： 高频功率放大器具有放大频率宽、能量转换效率高、输入输出匹配好、频率稳定性好、体积小、功率大等特点。其主要应用在无线通信、信号干扰、雷达和通信等电子设备中。 三、设计内容 1.电路图设计 高频功率放大器电路调试原理如下： （1）采用驱动单一管子的电路，以避免传输相位问题，同时 减少了对驱动器电路的要求。 （2）采用变压器耦合方式，从低频端口把信号发送到功率放 大器，减少了对驱动信号源的要求。 （3）采用反馈电路，对稳定性及主动去谐增益方面起到较好 的作用。 2.实验步骤 （1）根据所设计的电路图，依据实际元器件参数选择合适型号、参数元器件进行组装，拼装好整个高频放大器的主板电路。
（2）在采用反馈电路的前提下，测试电路器件的频率特性，应适当减小反馈电压以提高增益。 （3）根据反馈电路实验条件测量出高频功率放大器的输出功率、增益、谐波失真等有关参数，得出实验结果。 四、实验结果及分析 高频功率放大器的实验结果及分析如下： 1.功率输出 本次实验所测试电路的功率输出可达到40W的功率输出。 2.增益 本次实验所测试电路的增益为30dB左右，符合预期结果。 3.谐波失真 本次实验所测试电路的谐波失真较小，随着加载电阻的不同，谐波失真度数也有所不同，但总体上可以满足实际需求。 五、实验心得 本次实验通过实际的设计、调试丙类高频功率放大器电路，使我更加深入了解了丙类功率放大器和高频功率放大器的工作原
实验一 高频丙类功率放大器
实验一高频丙类功率放大器 在高频范围内为获得足够大的高频输出功率，必须采用高频放大器，高频功率放大器主要用于发射机的未级和中间级，它将振荡产生的信号加以放大，获得足够高频功率后，再送到天线上辐射出去。另外，它也用于电子仪器作未级功率放大器。 高频功率放大器要求效率高，输出功率大。丙类放大器它是紧紧围绕如何提高它的效率而进行的。高频功率放大器的工作频率范围一般为几百kHz—几十MHz。一般都采用LC谐振网络作负载，且一般都是工作于丙类状态，如果要进一步提高效率，也可工作于丁类或戊类状态。 一、实验目的及要求 （一）实验目的 1．进一步了解高频丙类功率放大器的工作原理和调试技术。 2．熟悉负载变化对放大器工作状态的影响及各指标的测试方法。 3．掌握输入激励电压，集电极电压，基极偏置电压变化对放大器工作状态的影响。 （二）实验要求 1．认真阅读本实验教材及有关教材内容。 2．熟悉本实验步骤，并画出所测数据表格。 3．熟悉本次实验所需仪器使用方法。 （三）实验报告要求 1．写出本次实验原理及原理图。 2．认真整理记录的测试数据及绘出相应曲线图。 3．对测试结果与理论值进行比较分析，找出产生误差的原因，提出减少实验误差的方法。 4．详细记录在调谐和测试过程中发生的故障和问题，并进行故障分析，说明排除过程和方法。 5．本次实验收获，体会以及改进意见。 二、实验仪器及实验板 1．双踪示波器（CA8020）一台 2．高频信号发生器（XFG-7）一台
3．晶体管直流稳压电源 一台 4．数字万用表 一块 5．超高频毫伏表（DA22） 一台 6．直流毫安表 一块 7．高频丙类功率放大器实验板 一块 三、实验原理及公式推导 高频谐振放大器的主要作用是使电路输出功率大，效率高；主要特点是用谐振回路来实现阻抗变换，并且为了提高效率常工作在丙类状态。 高频功率放大器一般有两种：窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。前者由于频带比较窄，故常用选频网络作为负载回路，所以又称为谐振功率放大器。而宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其它宽带高频功率放大器，以高效率，小失真得到较大输出功率。因此一般都工作在丙类状态。其导通角小于π，其通角小于π/2。 如图1所示是丙类功率放大器原理图。图中LC 谐振回路为集电极的负载，c E 为集电极直流电源，b E 为基极负偏置电源。b U 是高频输入信号，t U U bm b ωcos = 可见，只有输入信号电压足够大时，即b b b E E U '+>(b E '为晶体管截止偏压)时晶体管才导通。显然电流的通角<π/2，集电极电流C I 呈脉冲形状，这个电流经集电极谐振回路选出C I 的基波分量1C I ，再经过变压器耦合，在L R 上得到一个放大的基波功率，从而实现了丙类功率放大。
实验五 高频功率放大与发射实验
实验五高频功率放大与发射实验 一、实验目的 1.加深理解丙类功率放大器基本工作原理和调谐特性； 2.掌握输入激励电压，集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态影响； 3.通过实验进一步了解调幅的工作原理。 二、实验原理 1.工作原理 由于丙类调谐功率放大器采用的是反向偏置，静态时管子处于截止状态。只有当激励信号Ub足够大，超过反偏压Eb及晶体管起始导通电压Ui之和时管子才导通。这样管子只有在一个周期的一小部分时间内导通。所以集电极电流是周期性的余弦脉冲。 根据功率放大器在工作时是否进入饱和区，可将放大器分为欠压、过压和临界三种工作状态。若在整个周期内，晶体管工作不进入饱和区，也即在任何时刻都工作在放大区，称放大器工作在欠压状态；若刚刚进入饱和区的边缘，称放大器工作在临界状态；若晶体管工作时有部分时间进入饱和区，则称放大器工作在过压状态。放大器的这三种工作状态取决于电源电压Ec、偏置电压Eb、激励电压幅值Ubm以及集电极等效负载电阻Rc。 2.实验原理图如下，本实验功放有两个选频回路。K04至右侧，谐振回路频率为2MHZ左右。此时可用于测量三种状态（欠压、临界、过压）下的电流脉冲波形。W02用来改变负载电阻的大小。W01用来调整功放集电极电源电压的大小（谐振回路频率为2MHZ左右时）。当K04至左侧时，谐振回路频率为8.2MHZ左右，此时功放可用于构成无线收发系统。 在功放构成系统时，K03至左侧时，功放输出通过天线发射，ANT01为天线接入端；K03至右侧，功放通过P03输出。 P02为音频信号输入口，加入音频信号时，可对功放进行基极调幅。TP03为功放集电极测试点，TP04为发射极测试点，可在该点测试电流脉冲波形，TP05用于测量负载电阻大小。 当输入信号为调幅波时，Q02不能工作在丙类状态，因为调幅波在波谷时，幅度较小，Q02可能不导通，导致输出严重失真。因此输入信号为调幅波时，K02必须拨至左侧，使Q02工作在甲类状态。
通信电路实验三
实验三高频谐振功率放大器 一．实验目的 1.了解高频小信号调谐放大器的工作原理以及其负载阻抗，输入激励电压等对高频谐振功率放大器工作状态的影响； 2.掌握高频小信号调谐放大器的设计方法； 3.掌握高频小信号调谐放大器的调谐，调整和主要技术指标的测量方法； 4.熟悉高频仪器仪表的使用方法。 二．电路的基本原理 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< 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。
三、实验内容 参照正弦波振荡、变容二极管调频、功放和调频发射模块(断开JA1)组成高频谐振功率放大器 1．调节WA1，使QA1的静态工作点为I CQ=7mA(V E=2.2V)。 2．连接JA1，JA2，JA3，从TA101处输入10.7Mhz的载波信号(此信号由正弦波振荡器或高频信号发生器提供)，信号大小为：从示波器上看V P-P=800mV，用示波器探头在TA103处观察输出波形，调节CA2、CA4，使输出波形不失真且最大。 3．从TA101处输入10.7Mhz载波信号，信号大小从示波器上看V P-P=0mV开始增加，用示波器探头在TA102上观察电流波形，直至观察到有下凹的电流波形为止(此时如果下凹的电流波形左右不对
称，则微调BA101或CA2即可)。如果再继续增加输入信号的大小，则可以观测到下凹的电流波形的下凹深度增加 4． 测量负载特性 1) 测试条件：fo=10.7MHz ，U bm =1V 左右。Vcc=12V 。 2) 改变R L 的阻值，测出相应的I co 和U RL 值填于表中，并计算P L 、 P D 、η。在测试过程中要注意波形不失真。 L I CO :集电极电流 U RL :负载电阻上的电压（毫伏表不准也可以用示波器测量 后进行换算） P D :直流功率(PD=U cc I co ) P O (P C ):输出功率(L L R u P 20=) η：效率 CC C L L D C u I R u P P ?==02 /η 5 改变激励电压的幅度，观察对放大器工作状态的影响。 使R L =50Ω(连JA3、JA4、JA5)，用示波器观察QA2发射极上的
通信电子电路高频谐振功率放大器实验报告
实验室 时间段 座位号 实验报告 实验课程 实验名称 班级 姓名 学号 指导老师
高频谐振功率放大器预习报告 实验目的 1．通过实验，加深对丙类功率放大器基本工作原理的理解，掌握丙类功率放大器的调谐特性。 2．掌握输入激励电压，集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。 3．通过实验进一步了解调幅的工作原理。 实验内容 1．实验准备 在实验箱主板上装上幅度调制与无线发射模块，接通电源即可开始实验。 2．测试前置放大级输入、输出波形 高频信号源频率设置为6.3MHZ，幅度峰-峰值300mV左右，用铆孔线连接到1P05，用示波器测试1P05和1TP07的波形的幅度，并计算其放大倍数。由于该级集电极负载是电阻，没有选频作用。 3. 激励电压、电源电压及负载变化对丙类功放工作状态的影响 U对放大器工作状态的影响 （1）激励电压 b E=5V左右（用万用表测1TP08直流电压， 1W05 1K03置“右侧”。保持集电极电源电压 c R=10KΩ左右（1K04置“右侧”，用万用表测1TP11电阻， 1W6逆时针调到底），负载电阻 L 顺时针调到底，然后1K04置“左侧”）不变。 高频信号源频率1.9MHZ左右，幅度200mv（峰—峰值），连接至功放模块输入端（1P05）。示波器CH1接1P08，CH2接1TP09。调整高频信号源频率，使功放谐振即输出幅度（1TP08） U，观察1TP09电压波形。信号源幅度变化最大。改变信号源幅度，即改变激励信号电压 b 时，应观察到欠压、临界、过压脉冲波形。其波形如图7-7所示（如果波形不对称，应微调高频信号源频率，如果高频信号源是DDS信号源，注意选择合适的频率步长档位）。 实验报告 1．认真整理实验数据，对实验参数和波形进行分析，说明输入激励电压、集电极电源电压，负载电阻对工作状态的影响。 2．用实测参数分析丙类功率放大器的特点。 3．总结由本实验所获得的体会。
高频功率放大器)
实验二高频丙类功率放大器 一.实验目的 1．通过实验，加深对于高频谐振功率放大器工作原理的理解。 2．研究丙类高频谐振功率放大器的负载特性，观察三种状态的脉冲电流波形。 3．了解基极偏置电压、集电极电压、激励电压的变化对于工作状态的影响。 4．掌握丙类高频谐振功率放大器的计算与设计方法。 二、实验教学重点及难点 丙类功放静态工作点（基极电压）与甲类放大器区别，负载变化对输出功率的影响，输出匹配滤波器选择及设计， 三、参考资料 1、王卫东模拟电子技术基础电子工业出版社 2010-5 2、王卫东高频电子线路电子工业出版社 2009-3 3、卓圣鹏高频电路设计与制作科学出版社 2006-8 四、教学过程 1、讲解实验原理 2、介绍各实验仪器 3、讲解实验内容与步骤 4、实验报告要求 5、布置思考题 五、实验原理 1.高频谐振功率放大器的工作原理 谐振功率放大器是以选频网络为负载的功率放大器，它是在无线电发送中最为重要、最为难调的单元电路之一。根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类等类型。丙类功率放大器导通角θ＜900，集电极效率可达80%，一般用作末级放大，以获得较大的功率和较高的效率。
图2-1丙类放大器原理图 图2-2 ic 与ub 关系图 图2-1中，V bb 为基极偏压，V cc 为集电极直流电源电压。为了得到丙类工作状态，V bb 应为负值，即基极处于反向偏置。u b 为基极激励电压。图2-2示出了晶体管的转移特性曲线，以便用折线法分析集电极电流与基极激励电压的关系。V bz 是晶体管发射结的起始电压（或称转折电压）。由图可知，只有在u b 的正半周，并且大于V bb 和V bz 绝对值之和时，才有集电极电流流通。即在一个周期内，集电极电流i c 只在-θ～+θ时间内导通。由图可见，集电极电流是尖顶余弦脉冲，对其进行傅里叶级数分解可得到它的直流、基波和其它各次谐波分量的值，即： i c =I C0+ I C1m COS ωt + I C2M COS2ωt + … + I CnM COSn ωt + … 通过滤波，选出所需要的基波分量。 求解方法在此不再叙述。为了获取较大功率和有较高效率，一般取θ=700～800 左右。 2.基本关系式 丙类功率放大器的基极偏置电压V BE 是利用发射极电流的直流分量I EO （≈I CO ）在射极电阻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'i v 为正弦波时，集电极的输出电流i C 为余弦脉冲波。利用谐振回路LC 的选频作用可输出基波谐振电压v c1,电流i c1。图3画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。分析可得下列基本关系式： 011R I V m c m c
高频实验三 高频丙类谐振功率放大器实验报告 甄.选
高频实验三 高频丙类谐振功率放大器实验报告 实验三 高频丙类谐振功率放大器实验 一、 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. 扫频仪（安泰信） 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电压和电流关系 在集电极电路中，LC 振荡回路得到的高频功率为 e cm e m c cm m c R U R I U I P 2 2110212121= == 集电极电源E C 供给的直流输入功率为 0C C E I E P =集电极效率ηC 为输出高频功率P o 与直流输入功率P E 之比，即 C C cm m c E C E I U I P P 01021== η 静态工作点、输入激励信号幅度、负载电阻，集电极电源电压发生变化，谐振功率放大器的工作状态将发生变化。如图3-3所示， 当C 点落在输出特性(对应u BEmax 的那条)的放大区时，为欠压状态；当C 点正好落在临界点上时，为临界状态；当C 点落在饱和区时， i R L －
高频电子线路课程实验四高频功率放大器解析
太原理工大学现代科技学院高频电子线路课程实验报告 专业班级测控13-2 学号 姓名 指导教师温涛
实验四高频功率放大器 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oP、直流功率DP、集电极效率C 4. 掌握用频谱仪观测信号频谱、频率及调制度的方法。 二实验原理 高频功率放大器是一种能量转换器件，它是将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，它也是一种以谐振电路作负载的放大器。它和小信号调谐放大器的主要区别在于：小信号调谐放大器的输入信号很小，在微伏到毫伏数量级，晶体管工作于线性区域。小信号放大器一般工作在甲类状态，效率较低。而功率放大器的输入信号要大得多，为几百毫伏到几伏，晶体管工作延伸到非线性区域——截止和饱和区，这种放大器的输出功率大，效率高，一般工作在丙类状态。一．高频功率放大器的原理电路 高频功放的电原理图如图7-1 所示（共发射极放大器） 它主要是由晶体管、LC 谐振回路、直流电源Ec 和Eb 等组成，Ub 为前级供给的高频输出电压，也
称激励电压。 二．高频功率放大器的特点 1.高频功率放大器通常工作在丙类（C 类）状态。 。 甲类（A =180 度，效率约50%； 乙类（B =90 度，效率可达78%； 甲乙类（AB 类）90< <180 度，效率约50%< <78%； 丙类（C <90 度 工作到小于90 度，丙类效率将继续提高。 2.高频功率放大器通常采用谐振回路作集电极负载。 由于工作在丙类时集电极电流i c 是余弦脉冲，因此集电极电流负载不能采用纯电阻，而必须接一个LC 振荡回路，从而在集电极得到一个完整的余弦（或正弦）电压波。 我们知道，对周期性的余弦脉冲i c ，可用傅立叶级数展开： 式中，Ic1m、Ic 2m、Ic3m 为基波和各次谐波的振幅。ω为集电极余弦脉冲电流（也就是输入信号）的角频率。LC 谐振回路被调谐于信号（角）频率，对基波电流i c 呈现一个很大的纯阻，因而回路两端的基波压降很大。回路对直流成分和其它谐波失谐很大，相应的阻抗很小，因而相应的电压成分很小，因此直流和各次谐波在回路上的压降可以忽略不计。这样，尽管集电极电流i c 为一个余弦脉冲，但集电极电压Uce 却为一个完整的不失真的余弦波（基波成分）。 显然，LC 振荡回路起到了选频和滤波的作用：选出基波，滤除直流和各次谐波。 LC 振荡回路的另一个作用是阻抗匹配。也就是可以改变回路（电感）的接入参数，使功放管得到最佳的负载阻抗，从而输出最大的功率。 三．丙类调谐功率放大器基本原理 由于丙类调谐功率放大器采用的是反向偏置，在静态时，管子处于截止状态。只有当激励信号ub 足够大，超过反偏压Eb 及晶体管起始导通电压ui 之和时，管子才导通。这样，管子只有在一周期的一小部分时间内导通。所以集电极电流是周期性的余弦脉冲，波形如图7-2 所示。
高频谐振功率放大器实验报告
高频谐振功率放大器实验报告 一、实验目的 本次实验的目的是理解高频谐振电路的工作原理，以及掌握高频谐振功率放大器的设计、测试和调试方法。 二、实验器材 本次实验所需的器材有： 1.信号发生器 2.谐振电路 3.功率放大器 4.示波器 5.负载 三、实验原理
1.高频谐振电路的原理 高频谐振电路是利用电容和电感构成谐振回路，当电路频率与谐振频率相同时，电路呈现出较大的阻抗，使得谐振电路的输出电压和输出功率得到显著提高。 2.高频谐振功率放大器的原理 高频谐振功率放大器是将谐振电路和功率放大器组合在一起，实现对输入信号的放大。其输入信号经过谐振回路谐振后，输出到功率放大器，通过功率放大器进行放大，最终输出到负载。 四、实验过程 1.搭建高频谐振功率放大器电路 首先，将信号发生器连接到谐振电路的输入端，谐振电路的输出端连接到功率放大器的输入端，功率放大器的输出端连接到负载。然后，根据实验要求调整信号发生器的频率，并观察谐振电路的输出波形，以及功率放大器的输出波形。 2.测试谐振频率
通过改变电容和电感的数值，调整谐振电路的谐振频率。在调整过程中，使用示波器观察输出波形，并记录谐振电路的谐振频率。 3.测试输出功率 根据实验要求，改变负载的阻抗，测试功率放大器的输出功率，并记录输出功率随负载变化的曲线。 五、实验结果 在实验过程中，我们对高频谐振功率放大器进行了测试和调试，并获得了以下实验结果： 1.谐振频率为8MHz，放大倍数为10。 2.随着负载阻抗的增加，输出功率逐渐下降，最大输出功率为5W。 3.在工作频率附近，输出波形呈现出较高的稳定性和准确性。 六、实验结论 通过本次实验，我们理解了高频谐振电路的工作原理，以及高频谐振功率放大器
高频谐振功率放大器实验报告
高频谐振功率放大器实验报告 高频谐振功率放大器实验报告 引言： 高频谐振功率放大器是一种用于放大高频信号的重要电子元件。它的设计和性 能对于无线通信、雷达系统以及其他高频应用至关重要。本实验旨在通过搭建 一个高频谐振功率放大器的电路并进行测试，探究其工作原理和性能。 实验器材和方法： 本实验使用的器材包括信号发生器、功率放大器、频谱分析仪以及示波器等。 首先，我们搭建了一个基于共射极放大器的高频谐振功率放大器电路。然后， 通过调节信号发生器的频率和功率放大器的偏置电压，我们得到了不同频率下 的输出信号。最后，通过频谱分析仪和示波器对输出信号进行测量和分析。 实验结果和讨论： 在实验过程中，我们观察到了以下几点结果和现象。 1. 频率响应特性： 通过改变信号发生器的频率，我们得到了功率放大器在不同频率下的输出功率。我们发现，功率放大器的输出功率在某个特定频率附近达到最大值，而在其他 频率下则显著降低。这是因为在谐振频率附近，谐振电路对输入信号具有最大 的增益，从而实现了信号的放大。 2. 谐振电路的选择： 在实验中，我们使用了一个LC谐振电路作为功率放大器的输出匹配网络。这是因为LC谐振电路具有较高的品质因数，能够在特定频率下实现较高的增益和较低的损耗。同时，通过调节电感和电容的数值，我们可以调整谐振频率和带宽，
以满足不同应用的需求。 3. 非线性失真： 在实验中，我们注意到在谐振频率附近，功率放大器的输出信号存在一定的非 线性失真。这是因为功率放大器在工作过程中会引入非线性元件，如晶体管等。这些非线性元件会导致输入信号的失真和谐波的产生。因此，在实际应用中， 我们需要采取相应的补偿措施，以减小非线性失真对系统性能的影响。 4. 功率放大器的效率： 通过测量输入功率和输出功率，我们计算了功率放大器的效率。我们发现，在 谐振频率附近，功率放大器的效率较高，可以达到70%以上。这是因为在谐振 频率附近，功率放大器的输入和输出阻抗匹配较好，能够最大程度地转移能量。然而，在谐振频率以外，功率放大器的效率会显著下降，这是由于输出匹配网 络的失配导致能量的反射和损耗。 结论： 通过本实验，我们深入了解了高频谐振功率放大器的工作原理和性能。我们发现，谐振频率的选择、非线性失真和效率等因素对功率放大器的性能有着重要 影响。在实际应用中，我们需要根据具体需求和系统要求来设计和优化功率放 大器的电路和参数。通过不断的实验和改进，我们可以进一步提高功率放大器 的性能和稳定性，以满足日益增长的高频应用需求。
实验一倍频电路与高频谐振功率放大器
实验一： 倍频电路与高频谐振功率放大器 实验目的： 通过本实验，进一步了解和掌握丙类倍频电路和高频丙类谐振功率放大器的工作原理，了解和掌握倍频器中LC 选频回路Q 值变化对电路性能的直接影响关系，了解与掌握激励信号的幅值、负载电阻RL 的阻抗变化对放大器性能的影响。通过实验、能够使学生初步掌握对高频电路的调整技巧，学会使用基本仪器对高频电路的测量及对电路的分析。 1.1 倍频器与高频谐振功率放大器工作原理 (1) 丙类倍频器工作原理 倍频器是把输入的信号频率f 0成整数倍增到n f 0的倍频电路。比较常用的电路有2倍 频、3倍频、5倍频等倍频电路形式,它常常被用于发射机、接收机电路或其它电路的中间级。 倍频器按其工作原理可分为两大类： 第一类是参量倍频器：它利用具有PN 结元器件的结电容量的非线性变化，从而得到输入信号的n 次谐波频率分量。常见的变容管倍频器、阶跃管倍频器就属于这种类型。 第二类是丙类倍频器：它利用晶体管的非线性效应，把正弦波变换成正弦脉冲波，由于脉冲波中含有丰富的谐波份量，通过LC 选频回路将信号的n 次谐波选出、从而完成对信号的n 次倍频功能。这类倍频器的电路形式与丙类谐振放大器之间没有太大的区别、所以又称为丙类倍频器。本实验中所采用的倍频器就属于这种电路类型。 图1-1 是本次实验用丙类倍频倍电原理图。 从图中可以看出该电路和丙类谐振功放级电路在电路结构上非常相类似、不同之处仅在于倍频器选用的两级LC 选频网络的固有谐振频率选择在输入信号f 0的三倍频上。选用二级LC 选频,以提高选频效果。 LC 选频回路公式为： ≈ f LC π21 （U1）表示前级送来的载波信号，它经由L3、C13、C14组成的并联谐振回路选频后、经电容分压加载到倍频管BG3基极。 由于U1信号具有较大的电压幅值，完全可以使倍频管BG3工作在丙类状态下。 我们知道，当晶体管工作在开关状态时、其集电极
高频功率放大器实验
实验报告 课程名称：高频电子线路实验指导老师：韩杰、龚淑君成绩：__________________ 实验名称：高频功率放大器实验类型：验证型实验同组学生姓名：_ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、了解高频功率放大器的主要技术指标——输出功率、中心频率、末级集电极效率、稳定增益或输入功率、线性动态范围等基本概念，掌握实现这些指标的功率放大器基本设计方法，包括输入、输出阻抗匹配电路设计，回路及滤波器参数设计，功率管的安全保护，偏置方式及放大器防自激考虑等。 2、掌握高频功率放大器选频回路、滤波器的调谐，工作状态（通角）的调整，输入、输出阻抗匹配调整，功率、效率、增益及线性动态范围等主要技术指标的测试方法和技能。二、实验原理 高频功率放大器实验电路原理图如下图图1所示。电路中电阻、电容元件基本上都采用贴片封装形式。放大电路分为三级，均为共射工作，中心频率约为10MHz。
图1 高频功率放大器 第一极（前置级）管子T1采用9018或9013，工作于甲类，集电极回路调谐于中心频率。第二级（驱动级）管子T2采用3DG130C，其工作状态为丙类工作，通角可调。通角在45°~60°时效率最高。调整R W1时，用示波器在测试点P2可看到集电极电流脉冲波形宽度的变化，并可估测通角的大小。第二级集电极回路也调谐于中心频率。第三级（输出级）管子T3也采用3DG130C，工作于丙类，通角调在60°~70°左右。输出端接有T形带通滤波器和π型阻抗变换器，具有较好的基波选择性、高次谐波抑制和阻抗匹配性能。改变短路器开关K1~K4可观看滤波器的失谐状态，为保证T3管子安全，调整时应适当降低电源电压或减小激励幅度。改变K5、K6可影响T3与51Ω负载的匹配状态。匹配时，51Ω负载上得到最大不失真功率为200mW左右，二次谐波抑制优于20dB，三级总增益不小于20dB，末级集电极到负载上的净效率可达30%左右，考虑滤波匹配网络的插入损耗，集电极效率可达40%以上。开关K8只有在接通后才能使功放达到预定效率，但实验时，为了使R16对末级管子T3起到限流保护作用，K8不要接通，而R16上的电压降也不必扣除，这只使功放总效率略有降低。电源开关K7用于防止稳压电源开机或关机时电压上冲导致末级功放管损坏。
南昌大学 高频 实验报告 基极调幅
一、实验名称：基极调幅电路 二、实验原理 基极调幅，就是用调制信号电压来改变高频功率放大器的基极偏压，以实现晶体管是一种非线性器件，只要让其工作在非线性（甲乙类，乙类或丙类）即可用它构成调幅电路。一般总是把高频载波信号和调制信号分别加在利用晶体管的发射结进行频率变换，并通过选频放大，从而达到调幅的目的。 它的基本电路如下图1-1，由图可知，低频调制信号电压CC U 与直流BB V 相串联。放大器的有效偏压等于这两个电压之和，它随调制信号波形而由于在欠压状态下，集电极电流的基波分量1cm I 随基极电压成正比。因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随调制信号的波形而 变化，于是得到调幅波输出。调幅的过程是非线性变换的过程，将产生多种频率分量，所以调幅电路应LC 带滤波器，用来滤除不需要的频率分量。为了获得有效的调幅，基极调幅电路必须总是工作雨欠压状态。 图1-1 基极振幅调制器的原理电路 三、实验电路： 1-1的原理电路图，设定输入高频载波的幅度bm U 为10V ，频率为15MHZ 。输入调制信号的幅度U 为2V ，频率为600KHz 。因为LC 满足谐振条件，所以可设电容和电感分别为L=11.26nF ，C=10nH 。经过调试，两个直流电源分别为BB U =0.1V 和CC U =35V 。则电路图如下图所示：
2-1 基极振幅调制器原理电路图 基极调幅的特性曲线 NI Multisim软件模拟仿真实现，基极振幅调制特性分 基极调幅在临界、欠压和过压三种工作状态下的分析 ）基极调幅工作在临界工作状态下的分析 Uc介于欠压和过压状态之间的某一值时，动态特性曲线上端正好位于电 ）基极调幅工作在欠压工作状态下的分析 Uc不是很大时，晶体管只在截止和放大区工作，在此区间内Uc增加时，集 欠压工作状态特性曲线 基极调幅在欠压时，输出调制信号波形如下图所示： ）基极调幅工作在过压工作状态下的分析 Uc加大到接近Ucc时发射结和集电结正向偏置，即工作到饱和状态这时的状态称过过压工作状态特性曲线 通过本次课程设计使我明白了怎样使用Multisim软件仿真，如何对参数的计算 做完了高频电子线路课程设计学到了很多的知识与技能，调幅是连续波调制中 可见其在实际应用中的重要性。从书本上学到的是我做课设的基础，是学
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 BZ 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： max cos cos 1cos C C t i i ωθ θ -=- 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
实验二高频功率放大器
实验二高频功率放大器 一、实验目的 1、理解丙类功率放大器的根本工作原理，掌握丙类放大器的调谐特性以及 负载变化时的动态特性。 2、理解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当鼓励信号变化和电源电 压Vcc变化时对功率放大器工作状态的影响。 3、比拟甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点、功率、效率。 二、实验内容 1、观察高频功率放大器丙类工作状态的现象，并分析其特点。 2、测试饼类功放的调谐特性。 3、测试丙类功放的负载特性。 4、观察电源电压变化对丙放工作状态的影响及鼓励信号变化、负载变化对 工作状态的影响。 三、实验根本原理 功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等工作方式，功率放大器通常作为发射机末级功放，以获得较大的输出功率和较高的效率，并将大功率的输出信号馈送到天线幅射出去。功率放大器实际是一个能量转换器，即把电源共给的直流能量转化为交流能量，能量转换的才能即为放大器的效率。为了获得较大的输出功率和效率，其工作状态通常为丙类工作状态。功率放大器的主要特征是
三价钴胺工作在非线性状态。为了不失真地放大信号，它的负载必须是谐振回路。集电极负载是一个高Q的LC并联震荡贿赂。直流供电电路为各级提供适当的工作状态和能源。由于基极未提供直流偏置电压，其工作状态为丙类工作状态。集电极电流为余弦脉冲状，但由于在集电极电路内采用的是并联谐振回路使回路谐振于基频，那么它对基频呈现很大的纯电阻阻抗，而对谐波的阻抗很小，可视为短路，因此并联谐振电路由于通过集电极电流所产生的电位降Vc也几乎只含有基频。这样，集电极电流的失真虽然很大，但由于下周六的这种滤波作用，仍然能得到正弦波形的输出。本实验单元模块电路如图2-1所示。该实验电路由两级功率放大器组成。其中VT1〔3DG12〕、XQ1与C15组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，其中R2、R12、R13为静态偏置电阻。XQ2与CT2、C6组成的负载回路与VT3〔3DG12〕组成丙类放功率大器。甲类功放的输出信号作为丙放的输入信号〔由短路块J5连通〕。VR6为设计反应电阻，调节VR6可改变丙放增益。与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻，改变S5拨码开关的位置可改变并联在谐振回路两端的电阻值，即改变回路Q值。以改变放大电路的增益和通频带。当短路块J5置于开路位置时那么丙放无输入信号，此时丙放功率管VT3截止，只有当甲放输出信号大于丙放管VT3 be间的导通电压值时，VT3才导通工作。
高频功率放大器(丙类)
实验报告 课程名称高频电子线路 实验名称高频功率放大器（丙类） 实验类型验证（验证、综合、设计、创新）学院名称电子与信息工程学院专业电子信息工程年级班级2012级电信3 班开出学期2014-2015上期学生姓名学号 指导教师蒋行达成绩 2014 年11 月22 日
实验二高频功率放大器（丙类） 一、实验目的 1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。 2、掌握丙类功率放大器性能的测试方法。 3、观察集电极负载、输入信号幅度与集电极电压EC对功率放大器工作情况的影响。 二、实验仪器 1、示波器 2、高频信号发生器 3、万用表 4、实验板2 三、预习要求 1、复习功率放大器原理及特点。 2、分析图2-2所示的实验电路，说明各元器件作用。 四、实验内容 1、用示波器观察功率放大器工作状态，尤其是过压状态时的集电极电流凹陷脉冲。 2、观察并测量集电极负载变化对功率放大器工作的影响。 3、观察并测量输入信号幅度变化对功率放大器工作的影响。 4、观察并测量集电极电源电压变化对功率放大器工作的影响。 五、基本原理及实验电路 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。它的作用是放大信号，使之达到足够功率输出，以满足天线发射或其他负载的要求。它的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）。 1、基本原理
功率放大器的效率是一个最突出的问题，其效率高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。图2-1 表示了不同Ube时，谐振功率放大器不同工作状态的基极电压和集电极电流波形。 当工作点在Q 和Q/输入Ub1m、Ub2m时，工作点Q 和Q/在转移特性的线性段，调谐功率放大器工作在甲类。甲类工作状态理想效率为50%。此时晶体管需要正偏置。 当工作点在移至Q//输入Ub3m时，晶体管只在输入信号的正半周时导通，集电极电流是周期性电流脉冲，调谐功率放大器工作在乙类。乙类工作状态理想效率为78.5%。此时晶体管不需要偏置。 当工作点在移至Q///（此时晶体管为负偏置）输入Ub4m时，晶体管导通时间进一步缩短，调谐功率放大器工作在丙类。丙类工作状态理想效率为90%。 放大器工作在乙类、丙类效率固然提高了，但集电极电流波形为余弦脉冲，失真愈来愈严重，各次谐波输出对基波的干扰不可避免。由于并联谐振回路有选频、滤波能力，因此输出的是基本不失真的余弦信号。 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。 本次实验主要研究以甲类谐振功率放大器为推动级，以丙类谐振功率放大器为末级的混合功率放大器。 2、主要性能指标 ①输出功率 高频功率放大器的输出功率是指放大器负载RL上得到的最大不失真功率。 即（2-1） 式中，uL为负载上的有效电压，可通过高频毫伏表测量而得值，RL为为负载阻值。 ②效率 高频功率放大器的总效率主要由晶体管集电极的效率（集电极效率)和输出 网络的传输效率决定。输出网络的传输效率通常由电感、电容等在高频工作时产生一定损耗而引起。放大器的能量转换效率主要由集电极效率所决定。所以常将集电极的效率视为高频功率放大器的效率，用η表示，即 （2-2） 3、实验电路 由于丙类工作状态的效率最高，因此本实验电路输出级工作在丙类工作状态，具体见图2-2。它由两级单调谐放大器组成的推动级和工作在丙类工作状态的末级输出级组成。V1、V2组成两级前置放大器，CT1、CT2用以调谐，A、B点作为这两级的输出测试点。V3为末级丙类功率放大器。其中，R10为发射极直流负 反馈电阻，与C7、高频扼流圈L4组成射极自给偏压环节，基极偏置电压Eb利用发射极电流的直流分量IE0在R10上产生的压降来提供。为了避免R10上产生交流负反馈，需设置时间常数R10C7>(3~5)/f0。射极自给偏压环节可以自动维持放大器稳定工作，当激励信号加大时，负偏压加大，IE0相对增加量减小,这实质上就是直流负反馈的作用，可以使放大器工作状态变化不大。缺点是由于R10上建立了一定大小的直流偏压，减小了电源电压利用率。因此R10不宜取得过
高频功率放大器实验
实验三高频功率放大器 一、实验目的 1、掌握丙类谐振功率放大器的基本工作原理; 2、掌握丙类谐振功率放大器的负载特性和振幅特性; 3、掌握丙类谐振功率放大器集电极效率的测试和计算方法。 二、实验仪器 1、示波器一台 2、数字万用表一块 3、频谱分析仪一套 4、高频毫伏表一台 4、信号发生器一台 三、实验原理及其相关知识 在通信系统中, 谐振功率放大器经常位于通信发射机的末级, 其目的就是使要输出的高频大信号能获得足够的高频功率。功率放大器是依靠激励信号对放大管电流的控制, 起到把集电极电源的直流功率转换成负载回路的交流功率的放大器。功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式,为了进一步提高工作效率还有丁类、戊类放大器。 甲类、乙类功率放大器我们在上学期的实验都完成过, 现在比较一下和它们丙类功率放大器的不同: 甲类放大器:输入信号幅度小,输出信号不失真。但是其工作效率较低。
乙类和丙类放大器:输入信号幅度大,工作效率较高,但是输出信号失真大。特别丙类谐振功率放大器, 电压导通角较小, 工作效率最高, 通信发射机的高频末级功率放大器通常采用丙类工作方式。 另外, 对于谐振功率放大和小信号调谐放大器的对比:两种放大器的放大对象都为高频信号, 负载也均是谐振回路; 不同之处主要在于激励信号的幅度大小不同, 电路的静态工作点不同,动态范围不同。在实验过程中要认真体会。 高频功率放大器与低频功率放大器的相同点:都是为了得到高输出功率和高转 换效率, 激励信号也同为大信号;不同点:⑴工作频率与相对频宽不同;⑵放大器的负载不同;⑶放大器工作状态不同。 1、丙类谐振功率放大器的工作特点 功率放大器的最终目的是:电路与系统中, 如果具有相同直流功率, 那么所设计 放大器的转换效率越高, 输出的交流功率就越大。丙类放大器就是这样一种放大器, 如图 3-1所示, 这是一个典型的丙类放大器的原理图:负载为 LC 谐振回路, 基极偏置为负偏压, 半通角θc < 90°,放大器的基极没有设置直流偏置电路,仅在晶体管基极设置了一个偏置电阻,从电路的形式来看, 当没有载波信号输入时, 放大器处于截止状态, 集电极和发射级没有电流流过, 集电极也没有交流信号输出。当输入大幅度信 号时, 输入信号加在放大器基极, 在偏置电阻上产生自给偏压, 放大器将随着输入信号的频率进行开关工作, 放大器的集电极将输出放大的信号。 v BB CC 图 3-1 谐振功率放大器的基本电路
功率放大器设计实验报告
功率放大器设计实验报告 功率放大器设计实验报告 引言： 功率放大器是电子工程中常见的电路之一，它的作用是将输入信号的功率放大到更高的水平。在本次实验中，我们将设计并测试一个功率放大器电路。通过实验，我们将探索功率放大器的工作原理以及设计过程，并评估电路的性能。 一、实验目的 本实验的目的是设计一个功率放大器电路，实现对输入信号的功率放大，并通过测试评估电路的性能。 二、实验器材与原理 1. 实验器材： - 功率放大器芯片 - 电源 - 变阻器 - 电容器 - 电感器 - 电阻器 - 示波器 - 多用表 2. 实验原理： 功率放大器的设计基于放大器的工作原理。在本实验中，我们将使用晶体管作为功率放大器芯片。晶体管是一种半导体器件，具有放大电流和功率的能力。
我们将通过调整电路中的元件值和布局，使得输入信号经过放大后输出功率增加，同时保持信号的准确性。 三、实验步骤 1. 准备工作： - 将实验器材准备齐全，并确保连接正确。 - 将示波器和多用表接入电路，以便测量电压和电流。 2. 电路设计： - 根据实验要求和所需功率放大倍数，选择合适的晶体管芯片。 - 根据晶体管芯片的参数，计算所需的电阻、电容和电感值。 - 根据设计计算结果，选择合适的电阻、电容和电感器。 3. 电路搭建： - 将所选的电阻、电容和电感器按照电路图连接起来。 - 将晶体管芯片正确安装在电路板上。 - 确保电路连接正确，没有短路或接触不良的情况。 4. 电路测试： - 打开电源，调整电源电压到合适的值。 - 输入信号，观察输出信号的波形和功率变化。 - 使用示波器和多用表测量电路中的电压和电流值。 - 根据测量结果，评估电路的性能和功率放大效果。 四、实验结果与分析 通过实验，我们获得了功率放大器电路的测试结果。根据测量数据，我们可以评估电路的性能和功率放大效果。通过对输入信号和输出信号的比较，我们可