《通信电子线路课程设计高频功率放大器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信电子线路课程设计高频功率放大器（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 通信电子线路课程设计说明书 高频功率放大器 系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 指导教师： 职称 讲师 专 业： 电子信息工程 班 级： 电子0901班 完成时间： 2011年12月12日 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，通信距离越远，要求输出功率越大。 在高频范围内，为了获得足够大的高频输出功率，就要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介绍，在性能指标分析基础上进行单元电路设计最后
2、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 高频；功率；放大器；通信 ABSTRACTHigh frequency power amplifier is one of the important components of transmission equipment, communications circuits, in order to compensate for signal transmission in the wireless transmitter in the attenuation requirements have
3、greater power output, communication distance is far, the greater the required output power.In the high-frequency range, in order to obtain a large enough frequency output power, we must use high-frequency power amplifier. Due to the high frequency power amplifier high frequency, relatively narrow ba
4、nd, so commonly used frequency-selective network as a load circuit.The first class report on the high-frequency power amplifier based on the theory of knowledge are introduced, based on the performance analysis of final design of a unit circuit design the whole circuit, in the software simulation is
5、 to achieve the technical requirements, the simulation result is analyzed, finally summed up the experience lesson Key words High frequency；power；amplifier；signal communication目 录1 高频功率放大器概述4 1.1 概述 41.2 电路工作原理 4 1.3 高频功放性能分析 82 电路设计与参数计算122.1 设计任务要求 12 2.2 参数计算 12 2.3 单元电路设计 15 2.4 总体电路图设计 17 3 电路仿
6、真与结果分析 18 3.1 MULTISIM软件简介 18 3.2 仿真波形 18 3.2.1 输入信号波形18 3.2.2 一级放大波形18 3.2.3 最终输出波形19 3.2.4 结果分析19心得体会 .参考文献 致谢 附录 高频功率放大器概述1.1 概述在通信电路中，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
7、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。这里提到的放大级都属于高频功率放大器的范畴。实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大， 决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。 高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都
8、工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。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。1.2 电路工作原理 利用宽带变压器作耦合回路的功放称为宽带功放。常用宽带变压器有用高频磁芯绕制的高频变压器和传输线变压器。宽带功放不需要调谐回路，可在很宽的频率范围内获得
9、线性放大，但效率很低，一般只有 20%左右，一般作为发射机的中间级，以提供较大的激励功率。 利用选频网络作为负载回路的功放称为谐振功放。根据放大器电流导通角 c 的范围可分为甲类、乙类、丙类和丁类等功放。电流导通角 c 越小放大器的效率越高。如丙类功放的 c 小于 90，丙类功放通常作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的功率。丙类谐振功率放大器原理图如图 1-1 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） 输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉
10、冲波形。功率放大器各分压与电流的关系如图 1-2 所示。 由于晶体管工作在丙类状态，晶体管集电极电流是一个周期性的余弦脉冲 。由傅立叶级数可知，一个周期性函数可以分解为许多余弦波（或正弦波）的叠加 。可以将电流分解为 iC (t ) = I c 0 + I c1mCost + I c 2 mCos 2t + I cnmCosnt + （5-4）I c 0 I c1m I c 2m I cnm分别为集电极电流的直流分量、基波分量以及各高次谐波分量的振幅 在对谐振功率放大器进行分析与计算时，关键在于直流分量和基波分量等前面几项利用周期函数傅立叶级数的公式，可以求出式（5-4）直流分量及各次谐波分量
11、下面仅列出前面几项的表达式 只要知道电流脉冲的最大值和通角即可计算出直流分量、基波分量及各次谐波分量各次谐波分量变化趋势是谐波次数越高，其振幅越小。因此，在谐振放大器中只需研究直流功率及基波功率。放大器集电极直流电源提供的直流输入功率为;谐振功放集电极输出回路输出功率等于基波分量在谐振电阻RP上的功率为 1.3 高频功放性能分析 高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析， 工程上普遍采用解析近似分析方法折线法来分析其工作原理和工作状态。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
12、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。2 功率放大器的负载特性 如果 VCC、VBB、vb 3 个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻 Rp 决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随 Rp 而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。电压、电流随负载变化波形如图 1-4 所示。 放大器的输入电压是一定的，其最大值为 Vbemax，在负载电阻 RP 由小至大变化时，负载线的斜率由小变大，如图中 123。不同的负载，放大器的工作状态是不同的,所得的 ic 波形、输出交流电压幅值、功率、效率也是不一样的。临界状态时负载线和
13、eb max 正好相交于临界线的拐点。放大器工作在临界线状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。欠压状态 时 B 点以右的区域。在欠压区至临界点的范围内，根据 Vc=RpIc1，放大器的交流输出电压在欠压区内必随负载电阻 RP 的增大而增大，其输出功率、效率的变化也将如此。过压状态时放大器的负载较大，在过压区，随着负载 Rp 的加大，Ic1 要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小。 根据上述分析，可以画出谐振功率放大器的负载特性曲线如图 1-5 所示。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，因此较少采用。但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，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这种状态。3 放大器工作状态的调整 调整欠压、临界、过压三种工作状态，大致有以下几种方法：改变集电极负载 Rp；改变供电电压 VCC；改变偏压 VBB；
