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1、课程设计任务书学生姓名： 姜正 专业班级： 通信工程0704 指导教师： 张晓梅 工作单位： 信息工程学院 题 目: 高频功率放大器设计初始条件：1、可选元件：晶体管、高频磁环、电阻、电容、开关等2、仿真软件：Mulitisim要求完成的主要任务: 设计一个高频功率放大器，要求1. 输出功率Po125mW2. 工作中心频率fo=6MHz3. 65%时间安排：1理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料；2课程设计时间为1周。 （1）确定技术方案、电路，并进行分析计算， 时间1天； （2）选择元器件、安装与调试，或仿真设计与分析，时间2天； （3）总结结果，写出课程设计报告，时间2
2、天。指导教师签名： 2010年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要IIABSTRACTII1 谐振功率放大器的工作原理31.1 基本原理电路31.2 高频谐振功率放大器的电路组成3集电极电流余弦脉冲分解4高频谐振功率放大器的性能分析71.4.1 谐振功率放大器的动态特性71.4.2 谐振功率放大器的负载特性71.4.3 放大器工作状态的调整92 具体设计过程10电路元件参数计算11基极偏置电路计算11计算谐振回路与耦合线圈的参数11电源去耦滤波元件选择122.2 谐振功率放大器的功率和效率关系协调123高频谐振功率放大器电路仿真及结果分析13仿真结果13第一放大级并测量所需参
3、数和输出波形13第二放大级并测量所需参数和输出波形14第三放大级并测量所需参数和输出波形14仿真结果分析15总结16参考文献17附录18摘要通信电路中，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。为获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。我们对高频功率放大器和低频功率放大器的共同要求是输出功率大和效率高，但由于两者的工作频率和相对带宽相差颇大，就决定了他们之间有根本的差异。基于两种放大器的不同特点，使得这两种功率放大器所选的状态有所不同：低频功放工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态，现在也出现了一些工作于丁类的低频放大器；高
4、频功率放大器则一般工作于丙类（某些特殊情况可工作于甲类、乙类、丁类、戊类等）。高频放大器的主要技术指标是输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制等。这几项指标往往是相互矛盾的，在设计功率放大器时，总是根据该放大器的工作特点，突出其中一些指标，然后兼顾另外一些指标。AbstractIn communication circuits, in order to compensate for signal transmission in the wireless transmitter in the attenuation requirements have greater power output,
5、 communication, the greater the distance the greater the required output power. In order to obtain a large enough high-frequency output power, high-frequency power amplifier must be used. Our high-frequency power amplifier and low-frequency power amplifier output power of the common requirement is l
6、arge and high efficiency, but because of the work of both frequency and relative bandwidth vary considerably, we decided there is a fundamental difference between them. Based on two different characteristics of the amplifier, making the status of these two different from the selected power amplifier
7、: low-frequency power amplifier works in Category A, and B or Class B (limited to push-pull circuit) state, and now there have been some work on the small Class of low-frequency amplifiers; high-frequency power amplifiers are generally working in a Class C (in some special cases can work on the A, B
8、, D, E, etc.). The main technical indicators of high-frequency amplifier is the output power, efficiency, power gain, bandwidth and harmonic suppression and so on. The above targets, often contradictory, and in the design of power amplifiers, it always work according to the amplifier characteristics
9、, highlighting some of the indicators, and then take into account some other indicators. 1 谐振功率放大器的工作原理由于高频功率放大器通常工作于丙类，因此不能用线性等效电路来分析。对他们的分析方法通常采用折线近似分析法。1.1 基本原理电路图1.1 谐振功率放大器的基本电路图1.1是高频谐振功率放大器的基本原理图。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.电路工作在丙类工作状态外部电路关系式： （式1.1） （式1.2）晶体管的内部特性： （式1
10、.3）图1.2 谐振功率放大器转移特性曲线故晶体管的转移特性曲线表达式：Vbmcosqc= +VBZ （式1.4）故得： （式1.5）必须强调指出，集电极电流虽然是脉冲状，但由于谐振回路的这种滤波作用，仍然能得到正弦波形的输出。谐振功率放大器各部分的电压与电流的波形图如图所示：图1.3 高频功率放大器中个分电压与电流的关系 高频谐振功率放大器的电路组成丙类高频功率放大器可工作在欠压状态、过压状态和临界状态。因欠压状态效率低，而过压状态严重失真，谐波分量大，所以一般选用临界状态。在晶体管功率放大器中，可以通过改变激励电压、基极偏压、集电极负载、集电极直流供电电压来改变放大器的工作状态。从输出功率
11、Po500mw来看，末级功放可采用甲类或丙类功率放大器，但要求总效率50%，显然，只用一级甲类功放是不能达到目的的，故采用两级功率放大器，第一级采用甲类功率放大器，第二级采用丙类功率放大器，其中甲类功放选用晶体管3DG12，丙类功放选择晶体管3DA1。其参数的设定：功放的基极偏置电压是利用发射极电流的直流分量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为正弦波时，则集电极的输出电流为余弦脉冲波。利用谐振回路的选频作用可输出基波谐振电压、电流。当功率放大器的电源电压，基极偏置电压，输入电压（或激励电压）确定后，如果电流导通角选定，则放大器的工作状态只取决于集电极回路的等
12、效负载电阻。当交流负载线正好穿过静态特性曲线的转折点A时，管子的集电极电压正好等于管子的饱和管压降，集电极电流脉冲接近最大值。参阅图1.4，一个尖顶余弦脉冲主要由脉冲高度和通角这两个参量完全确定。因此得先确定和的公式，然后对脉冲进行分解。尖顶余弦脉冲将式（1.1）代入晶体管内部特性方程的表达式（1.3），得： （式1.6）当=时=0，代入上式得： （式1.7）即 （式1.8）因此知道了与的值，的值就完全确定了。将式（）与式（）相减，即得： （式1.9）当=0时，=，因此 （式1.10）当跨导激励电压与通角已知后，将式（）与式（）相除，即得或 （式1.11）式（）即为尖顶余弦脉冲的解析式，它脉冲
13、高度与通角。将上式用傅里叶级数展开分解为平均分量基波分量和各次谐波分量，即：（式1.12） （式1.13）式中称为平均分量电流分解系数。基波分量振幅为： （式1.14）式中，称为基波电流分解系数。n次谐波分量振幅为： （式1.15）式中，称为n次谐波电流分解系数。等与的关系见图。图由上图可看出，当的最大值为0.536，约为。此时达到最大值。因此，在与负载阻抗为某定值的情况下，输出功率将达到最大值。这样看来，可能=是最佳通角了。但事实上，这时放大器工作在甲乙类状态，集电极效率太低。 （式1.16）将式中集电极电压利用系数，定义为波形系数。因为对高频功率放大器的基本要求是,尽可能输出大功率、高效率，为兼顾两者，通常选丙类且要求在临界工作状态，其电流流通角在范围。高频谐振功率放大器的性能分析.1 谐振功率放大器的动态特性高频放大器的工作状态是由负载阻抗Rp、激励电压vb、供电电压VCC、VBB等4个参量决定的。为了阐明各种工作状态的特点和正确调节放大器，就应该了解这几个参量的变化会使放大器的工作状态发生怎样的变化。当放大器工作于谐振状态时，它的外部电路关系式为： （式） （式）消去可得： （式）另一方面，晶体管的折线化方程为： （式）得出在icec坐标平面上的动态特性曲线方程： (式）.2 谐振功率放大器的负载特性图 电压、电流随负载变化波形如果、3个参变量不变
