高频谐振功率放大器设计
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bE=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cR=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。
c实验报告一．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。
第3章 高频谐振放大器
3.电流波形与工作原理
输入信号为: 基极回路电压为:
ub U b cos t uBE U BB U b cos t
uBE U BB时, T 截止,ic 0; uBE U BB时, T 导通,ic由特性给出.
27
28
集电极电流为周期性余弦脉冲,通角为 , 2 , 此余弦脉冲可按付氏级数进行分解:
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作业:
P129 3-4 P129 3-7
思考题：
P129 3-1 P129 3-6
21
一.概述:
3.2高频功率放大器
1.功能:对高频信号进行功率放大(高效率输出大功率) a:推动强放 b:功率经天线辐射 c:高频加热 2.机理:
有源器件控制 电源供给直流能量
P0
高频交流功率
P 1
3.特点:a:大信号工作（>0.5V，1-2V） b:有源器件工作在非线性状态
1 1 ( P22 gie ) P 2 Q00 L 1
GL
1 2 1 ) ( (0.08) 2 *1.7 *10 3 ) 194us 0.3 100* 2 * 465*103 *560*10 6 Y fe 32*103 K0 66 6 6 194*10 290*10 GL g oe (
4
3.放大器高频等效电路
1)晶体管Y参数等效电路(下图所示)选
I b , I c 为因变量,U b ,U c 为自变量,由此可以对应下图, 写出相应方程: I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe Ub － (b) Y ie . Y Uc re . Yfe U b Yoe
第2章 高频调谐功率放大器 44页 2.2M PPT版
C
尖顶余弦脉冲的数学表达式
Vbm
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(1) 集电极电流
i c i c max
ic I co I cm1 cost I cm1 cos 2t I cmn cosnt
ic Icmax θc θc ic1
cos t cos c 1 cos c
第2章 高频调谐功率放大器
2.1 概述： 2.2 高频功率放大器的工作原理 2.3 高频功率放大器的动态分析 2.4高频功放的高频特性 2.5高频功率放大器的电路组成
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2. 1 概述：
在高频范围内，为了获得足够大的高频输出功率，必须采 用高频调谐功率放大器，这是发射设备的重要组成部分。 输出功率大 对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同： 效率高
oP c ，时定一率功散耗的许允管体晶当
(3) (4) 集电极能量转换效率 c ：
c
Po Po PD Po PC
c Po 集电极耗散功率PP 1， PP c (3) c P o P c o C C c
PD Po
α1 αo g1 α2 α3 θc 2.0 1.0
c c
c
c
式中：(1) 0 c ， 1 c ，…， n c 称为尖顶余弦脉冲的分解系数。
一般可以根据 c 的数值查表求出各分解系数的值。 (2) Ico ， I cm1 ， I cm2 ，…， I cmn 为直流及基波和各次谐波的振幅。
UBZ UBB
u (2)集电极输出电压 u
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输入激励电路：提供所需信号电压； 输出谐振回路： （1）滤波选频，(2)阻抗匹配。
高频电子线路课程设计：高频谐振功率放大器
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。
=3W ,工作中心频率f0≈6.5MHz ,效率η>50 % ，负技术要求：输出功率P载RL=50Ω,电源电压VCC=9V,2△f0.7=3.25MHz2方案设计与论证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。
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。
高频谐振功率放大器设计与仿真-visionouc
丙类谐振功率放大器模块
丙类谐振功率放大器原理图如图所示
谐振功率放大器的特点： （1）放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流 （2）输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能 ，又能实现放大器输出端负载的匹配。
（3）基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工 作在丙类状态。 （4）输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉 冲波形。 （5）晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流 能量的过程中起开关控制作用，谐振回路LC是晶体管的 负载。
高频谐振功率放大器设计与仿真
指导老师：郑海永 小组成员：夏文杰 李潇 章磊
一、任务要求 二、设计思想 三、仿真过程与成品展示
1.1课程设计的任务
在无线电信号发射过程中，发射 机产生高频信号功率很小，因此在它 后面要经过一系列的放大，如缓冲级、 中间放大级、末级功率放大级等，获 得足够的高频功率后，才能输送到天 线上辐射出去。本次课程设计的任务 就是设计一高频谐振功率放大器。
甲类 :电路中管子的导通时间是整 个信号周期,集电极电流导通角为 180度。
放大器的 工作状态
乙类 :集电极电流导通角为90度。
丙类 : 集电极电流导通角小于90度。
系统框图
信 号 输 入 信 号 输 出
两级 甲类 放大器
工作在 丙类状态的 谐振放大器
选择两级甲类放大器放大输入 电压，再由丙类放大器获得较高的功 率和效率，并由具有滤波作用的调谐 回路获得近似不失真的正弦波信号。
系统整体电路图
丙类谐振功率放大器
Pcb板的电路搭建
进行所有元件的封装与布局
进行布线
进行最后的收尾
Pcb板的焊接
碰到的问题和困难
1.软件的使用困难 2.前期准备不足带来的麻烦 3.Pcb板和元件购买的困难 4.焊接的难度和对工艺了解的不足
高频谐振功率放大器
偏置电路优化
设计合适的偏置电路，以稳定放大器 的工作状态，提高其可靠性。
散热设计优化
根据实际散热需求，设计合理的散热 结构和散热方式，以提高放大器的可 靠性。
自动校准与补偿
利用自动校准和补偿技术，对放大器 的性能进行实时监测和调整，以提高 其稳定性和可靠性。
05
高频谐振功率放大器的 应用实例
在通信系统中的应用
放大器设计的基本原则
高效性
放大器应具有高效率，以减少能源消耗和散 热需求。
线性度
放大器应保持信号的线性放大，避免非线性 失真。
稳定性
放大器应具有稳定的性能，避免自激振荡和 失真。
可靠性
放大器应具有较高的可靠性和稳定性，以满 足长期使用需求。
放大器设计的步骤与方法
确定技术指标
根据应用需求，确定放大器的技术指标，如 输出功率、工作频率、带宽等。
分析放大器在不同频率下的稳定性表现，通常通 过测试不同频率下的增益和相位变化来评估。
温度稳定性
分析放大器在不同温度下的稳定性表现，通常通 过测试不同温度下的增益和相位变化来评估。
3
电源稳定性
分析放大器在不同电源电压下的稳定性表现，通 常通过测试不同电源电压下的增益和相位变化来 评估。
04
高频谐振功率放大器的 设计与优化
输入级是放大器的起始部分， 负责接收微弱的高频信号并将 其放大。
输入级通常采用晶体管或场效 应管等有源器件，通过小信号 放大来提高信号的幅度。
输入级的电路设计需考虑信号 源内阻、输入信号的幅度和频 率等参数，以确保信号能够有 效地传递到输出级。
输出级
输出级是放大器的末级，负责将经过放大的高频信号输出。
01
02
高频谐振功率放大器设计
目录摘要 (1)1. 高频功率放大器的简介 (2)1.1高频功率放大器的分类及特点 (2)1.2高频功率放大器的三种工作状态 (3)1.3功率放大器的主要技术指标 (3)1.4 高频功率放大器的分析方法 (4)2 放大器电路分析 (4)2.1 谐振功放基本电路组成 (4)2.2 集电极电流余弦脉冲分解 (6)2.3 谐振功率放大器的动态特性 (7)2.3.1 谐振功放的三种工作状态 (7)2.3.2 谐振功率放大器的外部特性 (8)3单元电路的设计 (10)3.1丙类功率放大器的设计 (10)3.1.1放大器工作状态的确定 (10)3.1.2谐振回路和耦合回路参数计算 (11)3.2甲类功率放大器的设计 (12)3.2.1甲类功放的参数计算 (12)3.2.2静态工作点计算 (13)3.3 电路原理图及元器件清单表 (14)4. 电路的仿真 (15)5实物图及实物测试 (16)6.结果分析 (17)参考文献 (18)摘要高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，而且通信距离越远，要求输出功率越大。
所以为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。
由于高频功率放大器的工作频率高，相对频带窄，所以一般采用选频网络作为负载回路。
本次课设报告先是对高频功率放大器有关理论知识作了一些简要的介绍，然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计，最后设计出整体电路图，在软件中仿真验证是否达到技术要求，对仿真结果进行分析，最后总结课设体会。
关键词：甲类功放乙类功放谐振回路耦合回路工作状态1.高频功率放大器的简介通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。
为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。
高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分。
在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。
高频功率放大器设计
高频功率放大器设计1、概述及基本原理高频功率放大器是对载波信号或高频信号进行功率放大的电路。
利用选频网络作为负载回路的功率放大器成为谐振功率放大器。
随着现代通信技术的日益发展高频放大应用的领域也越来越广。
在某些场合高频放大技术的高低成为制约本领域技术发展的关键所在。
比如射频手机和高频信号收发机等，都需要用到高频功率放大器，并且作为一项非常重要的技术攻关项目。
特别是移动电话机中高频功率放大器品质的高低直接影响其产品的技术指标。
所以本次课程设计我选择高频功谐振率放大器。
如图1所示为高频功放基本原理图，图中，高频扼流圈提供直流通路，C1为隔直流电容，谐振回路分别为输入和输出滤波匹配网络。
其中天线等效阻抗，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高频功放基本原理图谐振式高频功率放大器的特点是：①为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，晶体管发射结为反向偏置，由Eb（VBB）来保证，流过晶体管的电流为余弦脉冲波形；②负载为谐振回路，除了确保从电流脉冲波中取出基波分量，获得正弦电压波形外，还能实现放大器的阻抗匹配。
2.方案及各部分设计原理分析2.1整体介绍基本部分组成，即电子管、谐振回路和电源。
电子管在放大器中起着把直流能量转换为交流能量的作用；谐振回路是电子管的负载；电源供给电子管各电极电压，它们共同保证电子管的正常工作。
放大器有两个主要电路：板极电路和栅极电路。
板极电路包括并联振荡回路和直流板极电压Ea的馈电电路。
振荡回路由电感L1、电容C1和电阻r组成。
电路中C1'为高频旁路电容，L1'为高频阻流圈。
在栅极电路中加入直流偏压Eg，一般Ea为负值。
电路中C2'和L2'分别是栅极回路的高频旁路电容和高频阻流圈。
2.2原理分析知道前级送来的高频激励电压为ug=Ugcosωt它加在栅极与阴极之间。
其中，ug是激励电压的瞬时值，Ug是激励电压的振幅值，ω＝2πf是激励电压的角频率，f是激励电压的频率。
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课程设计任务具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯，3、工作频率f0＝6MHz4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总时间安排：二十周一周，其中3天硬件设计，4天软、硬件调试及答辩。
指导老师签名年月日系主任（或责任老师）签名：年月日目录摘要 (I)1 高频功率放大器简介 (1)1.1 宽带功放 (1)1.2 丙类功率放大器. (4)2 单元电路的设计 (6)2.1 丙类功率放大器的设计 (6)2.2 甲类功率放大器的设计 (8)2.3 电路仿真 (9)3 电路的安装与调试 (10)4 课程设计心得体会 (12)参考文献 (14)附录1 (15)摘要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。
放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。
甲类放大器电流的流通角为360°，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180°；丙类放大器电流的流通角则小于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。
高频功率放大器在很多领域和方面都有应用，并且涉及到很多方面的知识点，则在此次设计中我们可以掌握高频宽带功放与高频谐振功放的设计方法，电路调谐及测试技术；负载的变化及激励电压，基极偏置电压，集电极电压的变化对放大器工作状态的影响；了解寄生振荡引起的波形失真及消除寄生振荡的方法；并且可以了解并掌握仿真软件的应用。
关键词：高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态AbstractThe high frequency power amplifier uses in transmitter's last stage, the function is carries on the high frequency modulated wave signal the power amplification. Satisfies the sending power the request, then radiates after the antenna it the space, guaranteed that the receiver may receive satisfaction in certain region the signal level, and does not disturb adjacent channel's correspondence. The high frequency power amplifier is in the communications system the transmitter installation important module. The amplifier may defer to the electric current breakover angle the difference, divides into the armor, the second grade, the third three kind of active status it. The Class A amplifier electric current's angle of flow for 360°, is suitable for the small signal low power enlargement. The class B amplifier electric current's angle of flow approximately is equal to 180°; The third kind of amplifier electric current's angle of flow is smaller than 180°. The class B and the third kind are suitable for the high efficiency work. The third kind of active status's output and the efficiency are in three kind of active statuses the highest. The high frequency power amplifier mostly works Yu Binglei. But the third kind of amplifier's current waveform distorts is too big, thus cannot use in the low frequency power amplification, can only use in using the tuning circuit to take the load the resonance power amplification. Because the tuning circuit has the filter capacity, the loop current and the voltage extremely nearly in the sinusoidal waveform, the distortion were still very small. The high frequency power amplifier has the application in many domains and the aspect, and involves to many aspect knowledge spots, we may grasp the high frequency wide band power amplifier and the high frequency resonant power amplifier design method in this design, the electric circuit harmonious and the test technology; Load change and excitation voltage, base electrode bias voltage, collector voltage change to amplifier active status influence; The understanding parasiteic oscillation causes the wave distortion and eliminates the parasiteic oscillation the method; And may understand and grasp simulationsoftware's applicatio1高频功率放大器简介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；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。
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在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲类（导通角=360度）、乙类（导通角=180度）、甲乙类（导通角=180度~360度）。
1.1 宽带功放图1-2 宽带功放电路图1.1.1 静态工作点如图1-2所示，晶体管Q1组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。
其中RB1、RB2为基极偏置电阻；RE1为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。
RF1为交流负反馈电阻，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。
电路的静态工作点由下列关系式确定：()111E CQ E F EQ EQ R I R R I U ≈+=（公式1-1）式中，RF1一般为几欧至几十欧。
BQ CQ I I β= （公式1-2）V U U EQ BQ 7.0+= （公式1-3）1.1.2 甲类功放的负载特性如图1-2所示，甲类功率放大器的输出负载由丙类功放的输入阻抗决定,两级间通过变压器进行耦合，因此甲类功放的交流输出功率P0可表示为：B H P P η'=0 （公式1-4）式中，PH ′为输出负载上的实际功率，ηB 为变压器的传输效率，一般为ηB=0.75~0.85。
图1-3 甲类功放的负载特性图1-3为甲类功放的负载特性。
为获得最大不失真输出功率，静态工作点Q 应选在交流负载线AB 的中点，此时集电极的负载电阻RH 称为最佳负载电阻。
集电极的输出功率PC 的表达式为：HCm Cm Cm C R u I u P 22121==（公式1-5）式中，ucm 为集电极输出的交流电压振幅，Icm 为交流电流的振幅，它们的表达式分别CES E CQ CC cm U R I U U --=1 （公式1-6) 式中，uCES 称为饱和压降，约1V CQcm I I ≈ （公式1-7) 如果变压器的初级线圈匝数为N1，次级线圈匝数为N2，则'21HHB R R N N η= （公式1-8)式中，RH ′为变压器次级接入的负载电阻，即下级丙类功放的输入阻抗。