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1、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，要靠高频小信号放大器来完成；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 发射设备地发射功率，这就要用高频谐振功率放大器将信号放大到所需地发射功 率。高频功率放大器的主要功用使发射高频信号，并且一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，需要经过多级高频放大器才能获得 足够的功率，送到天线辐射出去。已知能量是不能放大的，高频信号的功率放大，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
2、的高频功率外，还应要求具有尽可能的转换效率。低频功率放大器可以工作在甲 类状态，也可以工作在乙类状态，或甲乙类状态乙类状态要比甲类状态效率高。 为了提高效率，高频功率放大器多工作在丙类状态。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、S类高频功率放大器；还有利用特殊 电路技术来提高效率的 F 类、 G 类、 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.丙类功率放大器的原理利用选频网络作为负载回路的功率放大器为谐振功率放大器。如图 1所示。 它是无线电发射机中的重要组成不见。根据放大器的导通角e的范围可以分为甲 类、乙类、丙类等不
3、同类型的放大器。导通角9越小放大器的效率n越高。如甲 类功放的8 =180。，效率最高也只能达到50%，而丙类功放的9 =30, fT=150MHZ, Ap =6dB。主要技术指标：输出功率P0=100mW,工作频率15MHZ，效率n 50%, 负载 Rl=2K Q。确定放大器的工作状态： 为了获得较高的效率和最大的输出功率,选丙类放大器的临界状态,0 二 65，假设 P0 =120mW。2.2 计算谐振回路与耦合回路的参数根据负载电阻和最佳负载可以得到抽头系数p=0.25.,同时根据工作频率为15MHZ，可以得出 L=1p H, C1 =150pF, C2 =448pF。具体实验电路如图 6
4、 所示：图 6 实验电路原理图具体计算过程如下求最佳负载：a(U- U )2R 二 CCCESp 2 P0求得最佳负载Rp=542Q基频电流振幅：2P二 0C1R甲p解得：Ici=21mA集电极电流脉冲最大值=C1-CMAX a (0 )1解得 ICMAX=50.83mA直流分量：解得 IC0=12mA直流输出功率：其中 UCC=12V 解得： P1=144mWC0a (0)CMAX 0P = U -11 CCC 0功率放大的总效率：n =83.4%2. 谐振回路及抽头回路的电容比 由抽头电路得知：总电容：C二CC1_2C + C12则由：1W 2 =0 LC3 二 2兀f00C抽头系数：P二
5、 一C + C12根据负载电阻和最佳负载可以得出抽头系数P=0.253谐振放大电路的仿真与分析3.1仿真软件的介绍电子工作平台 Electronics Workbench（ EWB ）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 作平台软件，它具有这样的一些特点：（1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模拟仿真实验室的工作平 台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；（2）软件仪器的控制面板外形和实物图相似，可以实时显示测量结果。（3）EWB 团建带有丰富的电路元件库，
6、提供多种电路分析方法。（4）作为设计工具，它可以同其他流行的电路分析、设计和制板软件交换数据（5）EWB 还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比 实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子 仪器的测量方法。EWB 的优点1、各元器件的选择范围广，参数修改方便，不会像实际操作那样多次地吧 原件焊下而损坏器件和印刷电路板。使电路调试变得方便快捷。对不仅 能用于对单个电路特性和原理进行验证，也能用于多级组合电路。2、元件库提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件，是一个全开放 的仿真实验室和课件制作平台，各我们提供了一个实验器具完备的综合 性电子技
7、术实验室。可以在任意组合的实 验原件复制或单级电路的复制来完成整合电路的组装。因此也适用于较大 型的设计性试验。3、EWB （电子学工作平台）为我们提供了一个很好的实用工具，使我们能 够在教学过程中随时提供实验、演示和电路分析。教师可以在多媒体教 室中深入浅出地分析各种电路的特性，讲解各种参数改变对电路的影响。 学生结合学习内容，进行接近于实际电路的调试分析，有利于加深对理 论的理解。通过这样的计算机模拟仿真实验，把子技术的理论教学和实 验教学有机地结合了起来。3.2 谐振放大电路的分析3.2.1 测量高频功率放大器的主要技术指标高频功率放大器的波特图如图 7 所示：159.4K1.0M100.UM图7高频功率放大器的幅频特性根据波特图观察：放大电路的中心频率f0=15MHZ 交流放大倍数约为32dB,约合40倍通频带 900KHZ 以上指标均符合要求3.2.2 观察高频功率放大器的负载特性 输入电压如图 8 所示： Function Generator皿虹白%rr 怜FrequencyDijty cycle.ATipIrtudeOffset图 8 仿真输入当负载Rl变化时，输出波形如图9-12所示:图 9 RL=2k 时的输出波形EO57.1251 msT25
