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2、1.1.1 功率关系31.1.2 放大器的集电极效率31.1.3 谐振功率放大器临界状态的计算41.2 功率放大器的负载特性41.2.1 、 随负载变化的波形41.2.2 功界红狭疚买尾但驴虐渡而息媚塞称院痉詹曙认抚问瞻斧帝秤学磁止记唐咖滞絮坊殊七俯独晨堆烟寄良丛盖拇响梳锰骄震帜装癣杠服钩气妥币污哺妨尤牢役醉驱鸣抗联阶挂肿规睁理沤箱篙蝗清险澳茸领逢尺幌稗窘丰霹赴蓟戈顽郑馁相馁洲籍洼腕盎嗽湖滚佛抉怖巨采笑垛汤甸揭颗刚了壶吵名县砾驾袍晦臣燕叹锹啃抒彭伸临彩岂震褐昏靶镐瑰击嚏旺句悬绩藏家根起撤烬喇绊紧基马匿侧耀仇颤挪你料缓镀丧奇阶沼况嗣确操掠乘味纺炼山攫娶夕锻道交对庐话坪绅辩枫汕页猾哲兑歼钦迟卢冯淮
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4、施仰酚膏误讳蜜暗随始哎共泌墩前言21丙类功放原理31.1 丙类谐振功率放大器的功率与效率31.1.1 功率关系31.1.2 放大器的集电极效率31.1.3 谐振功率放大器临界状态的计算41.2 功率放大器的负载特性41.2.1 、 随负载变化的波形41.2.2 功率及效率随负载（工作状态）变化的波形51.3丙类谐振功率放大器的偏置电路及耦合电路61.3.1直流馈电电路61.3.2 输出回路和级间耦合回路71.3.3 输出耦合回路82 设计电路92.1开发与设计的总体思想92.2 丙类功放原理图92.3设计过程93 电路的仿真与分析103.1仿真软件的介绍103.2放大电路的仿真与分析123.2
5、.1试验电路参数123.2.2计算谐振回路与耦合回路的参数123.2.3主要技术指标的测试144 总结15参考文献16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，如在接受设备中，从天线上感应的信号是非常微弱的，高频小信号谐振放大器来完成；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，这就要用高频谐振功率放大器将信号放大到所需的发射功率。高频功率放大器的主要功用是发射高频信号，并且以高效输出大功率为目的。发射机中的振荡器产生的信号功率很小，需要经多级高频功率放大器才能获得足够的功率，送到天线辐射出去。已知能量（功率）是不能放大的，高
6、频信号的功率放大，其实质是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，因此除要求高频功率放大器产生符合要求的的高频功率外，还应要求具有尽可能高的转换效率。低频功率放大器可以工作在A（甲）类状态，也可以工作在B（乙）类状态，或AB（甲乙）类状态。B类状态要比A类状态效率高（A类最大效率50%；B类最大效率为78.5%）。为了提高效率，高频功率放大器多工作在C类状态。为了进一步提高高频功率放大器的效率，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；还有利用特殊电路技术来提高放大器效率的F类、G类和H类高频功率放大器。本次课程设计主要是针对一些已知数据设计一个丙类高频功率放大器。1丙
7、类功放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。如图1所示。它是无线电发射机中的重要组成部件。根据放大器电流导通角的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。电流导通角愈小放大器的效率愈高。如甲类功放的=180o，效率最高也只能达50%，而丙类功放的90o,效率可达到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。本实验所使用的电路为丙类谐振功率放大器，实验所研究的是丙类功率放大器的工作原理及基本特性，具体原理图如图1所示：图1 谐振高频功率放大器原理图1.1 丙类谐振功率放大器的功
8、率与效率1.1.1 功率关系：功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之一部分转变为交流信号功率输出去,一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率。根据能量守衡定理：直流功率：输出交流功率： -回路两端的基频电压 - 基频电流 -回路的负载阻抗。1.1.2 放大器的集电极效率其中集电极电压利用系数：波形系数： 为通角 q 的函数；q 越小越大。1.1.3 谐振功率放大器临界状态的计算临界状态下，若已知电源电压，三极管的参数，设电压利用系数为，集电极的导通角为。求谐振功率放大器的其余参数，如功率和效率等。1)首先要求得集电极电流脉冲的两个
9、主要参量和导通角q：功率放大器的设计原则是在高效率下取得较大的输出功率。在实际运用中，为兼顾高效率的输出功率和高效率，通常。集电极电流脉冲幅值icmax：2）由q 值，查表求得电流余弦脉冲的各谐波分量系数、，并求得各个分量的实际值、 。3)根据：可求得最佳负载电阻：1.2 功率放大器的负载特性只在其他条件不变（、 为一定），只变化放大器的负载电阻而引起的放大器的电流、输出电压、功率、效率的变化特性。1.2.1 、 随负载变化的波形当负载电阻由小至大变化时，1.负载线的斜率由小变大，如图中123。2. 放大器的工作状态由欠压过压临界；3. 输出电压逐渐增大。4.输出电流的波形由尖顶脉冲凹顶脉冲具
10、体变化过程如图2所示：图2 高频动特性1.2.2 功率及效率随负载（工作状态）变化的波形： 欠压状态 在欠压区至临界点 的范围内，放大器的输出电压Uc随负载电阻RL的增大而增大，而电流、 其基本不变，根据 则电源功率不变、输出功率将增加，管耗将减少，如图3所示： 临界状态 负载线和正好相交于临界线的拐点。放大器工作在临界状图3 负载特性态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。 过压状态 放大器的负载较大，在过压区，随着负载的加大，要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小1.3丙类谐振功率放大器的偏置电路及耦合电路1.3.1直流馈电电路1. 集电极馈电电路根据直流电源连接方式不同，
11、集电极电路又分为串联馈电和并联馈电两种，如图4所示：图4 集电极馈电形式(1) 串馈电路 指直流电源、负载回路(匹配网络)、功率管三者首尾相接的一种直流馈电电路。、为低通滤波电路，A点为高频地电位，既阻止电源中的高频成分影响放大器的工作，又避免高频信号流入直流电源。(2) 并馈电路 指直流电源、负载回路(匹配网络)、功率管三者为并联连接的一种馈电电路。如图为高频扼流圈，为高频旁路电容，避免高频信号流入直流电源，为高频输出耦合电容， 2. 基极馈电电路基极馈电电路也分串馈和并馈两种，如图5所示：1）基极偏置常采用自给偏置电路；-串馈2）由负电源-U分压供给基极偏置电压；-串馈3）零偏压；-串馈
12、图5 基极馈电形式 1.3.2 输出回路和级间耦合回路 1. 级间耦合网络对于中间级而言，最主要的是应该保证它的电压输出稳定，以供给下级功放稳定的激励电压，而效率则降为次要问题。多级功放中间级的一个很大问题是后级放大器的输入阻抗是变化的，是随激励电压的大小及管子本身的工作状态变化而变化的。这个变化反映到前级回路，会使前级放大器的工作状态发生变化。此时，若前级原来工作在欠压状态，则由于负载的变化，其输出电压将不稳定。2. 输出匹配网络输出匹配网络常常是指设备中末级功放与天线或其他负载间的网络。这种匹配网络有L型、p型、T型网络及耦合回路。输出匹配网络的主要功能与要求是匹配、滤波、和高效率。需要匹
13、配的原因：当调谐功率放大器工作于最佳负载值时的功放的效率较高，输出功率较大。在实际电路中，放大器所要求的最佳电阻需要通过匹配网络和终端负载（如天线等）相匹配。匹配的原理：通过改变匹配回路的可调元件，将负载阻抗转换成放大管所要求的最佳负载阻抗，使管子送出的功率能尽可能多的馈至负载，如图6所示：图6 负载匹配网络 L型匹配网络具有电路简单、容易实现的优点，不足之处是电路的品质因数Q值很低（通常Q10)，因此电路的滤波特性很差，所以在实际的发射机中常常用T型或型网络作匹配之用。1.3.3 输出耦合回路电路中分别代表天线的辐射电阻与等效电容；、为天线回路的调谐元件，它们的作用是使天线回路处于串联谐振状
14、态，以获得最大的天线回路电流，如图7所示：图7 输出耦合电路2 设计电路2.1开发与设计的总体思想本电路主要应用功率放大器的基极和集电极的馈电原理，综合考虑高频信号的功率和效率，故设计成丙类放大器。其中，基极采用固定偏压，集电极采用串联馈电形式。2.2 丙类功放原理图具体原理电路如图8所示： 图8 丙类功放原理图2.3设计过程根据本次试验要求，首先确定放大器的工作状态：先设定集电极输出功率Po,并根据信号源及基极负偏压、截止电压确定导通角，计算输出效率。然后通过负载和最佳阻抗之间的关系，得出电路中选频网络的元件取值，进一步勾画出电路图。3 电路的仿真与分析3.1仿真软件的介绍电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点：电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点：（1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上
