高频功率放大器实验

实验报告

课程名称：高频电子线路实验指导老师：韩杰、龚淑君成绩：__________________ 实验名称：高频功率放大器实验类型：验证型实验同组学生姓名：_

一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

一、实验目的

1、了解高频功率放大器的主要技术指标——输出功率、中心频率、末级集电极效率、稳定增益或输入功率、线性动态范围等基本概念，掌握实现这些指标的功率放大器基本设计方法，包括输入、输出阻抗匹配电路设计，回路及滤波器参数设计，功率管的安全保护，偏置方式及放大器防自激考虑等。

2、掌握高频功率放大器选频回路、滤波器的调谐，工作状态（通角）的调整，输入、输出阻抗匹配调整，功率、效率、增益及线性动态范围等主要技术指标的测试方法和技能。二、实验原理

高频功率放大器实验电路原理图如下图图1所示。电路中电阻、电容元件基本上都采用贴片封装形式。放大电路分为三级，均为共射工作，中心频率约为10MHz。

图1 高频功率放大器

第一极（前置级）管子T1采用9018或9013，工作于甲类，集电极回路调谐于中心频率。第二级（驱动级）管子T2采用3DG130C，其工作状态为丙类工作，通角可调。通角在45°~60°时效率最高。调整R W1时，用示波器在测试点P2可看到集电极电流脉冲波形宽度的变化，并可估测通角的大小。第二级集电极回路也调谐于中心频率。第三级（输出级）管子T3也

采用3DG130C，工作于丙类，通角调在60°~70°左右。输出端接有T形带通滤波器和π型阻抗变换器，具有较好的基波选择性、高次谐波抑制和阻抗匹配性能。改变短路器开关K1~K4可观看滤波器的失谐状态，为保证T3管子安全，调整时应适当降低电源电压或减小激励幅度。改变K5、K6可影响T3与51Ω负载的匹配状态。匹配时，51Ω负载上得到最大不失真功率为200mW左右，二次谐波抑制优于20dB，三级总增益不小于20dB，末级集电极到负载上的净效率可达30%左右，考虑滤波匹配网络的插入损耗，集电极效率可达40%以上。开关K8只有在接通后才能使功放达到预定效率，但实验时，为了使R16对末级管子T3起到限流保护作用，K8不要接通，而R16上的电压降也不必扣除，这只使功放总效率略有降低。电源开关K7用于防止稳压电源开机或关机时电压上冲导致末级功放管损坏。

三、主要仪器设备

10MHz高频功率放大器实验板、BT3C（或NW1252）扫频仪、高频信号发生器（QF1056B 或EE1461）、示波器、超高频毫伏表（DA22）、直流稳压电源（电压5~15V连续可调，电流1A）、500型万用表（或数字万用表

四、实验内容和步骤

主要测试指标：功率、效率、线性动态范围

实验准备与仪器设置

1、实验板：

●开关K7用于防止稳压电源开机或关机时电压上冲导致末级功放管损坏，所以稳压电源开

机或关机前，开关K7必须置于关闭（向下）；

●短路开关置于K1、K3、K6、K9、K10，否则滤波器失谐，影响T3与51Ω负载的匹配状

态，从而影响实验结果。

2、电源：

●为保证T3管子安全，电源电压最高不超过+15V，实验时设置为+14.5V~+15V。

实验内容与步骤

4）用信号源及示波器测功放输出功率及功率增益

（1）适当改变信号幅度（200~300mV左右），使51Ω负载上得到额定功率200mW。（2）在测试点P2观察电流脉冲，宽度应为周期的1/3左右。

（3）从输入输出信号幅度求得功放的（转换）功率增益。

（4）比较滤波器输入输出幅度，估计滤波器插入衰减。

5）用双踪示波器观察电流电压波形

（1）比较功放末级发射极电流脉冲波形和负载上基波电压波形的相位。

（2）比较功放第二级发射极电流脉冲波形与集电极电压基波波形的相位，并分别画出波形。6）高频功放效率（主要是末级）的调试与测量

（1）用示波器观看第二级发射极电阻电流脉冲宽度。

（2）用示波器在第三级功放发射极电阻上观看其电流脉冲波形。

8）功放线性观察

(1) 调幅波通过功率放大器

将中心频率为10MHz、调制度为60%的调幅信号电压加到功放输入端，适当调整输入信号幅度（200mV），使51Ω负载上输出调幅波峰值功率不超过功放额定功率200mW，用双踪

示波器比较输

入、输出调幅波

的波形并加以说

明。

(2) 调频波通

过功率放大器

将中心频率

为10MHz的调

频波（频偏

60KHz）输入功

放，调节信号幅

度使负载上调频信号功率不超过功放额定功率，比较输入、输出调频波的波形并加以说明。

五、实验数据记录和处理

1、用信号源及示波器测功放输出功率及功率增益

（1）适当改变信号幅度（200~300mV左右），使51Ω负载上得到额定功率200mW。

本次实验采用的电路板，当输入信号幅度为350mv时，51Ω负载上可以达到200mW的额定功率，此时负载两端输出电压峰峰值为9.02V。

当输入信号幅度为350mW时，负载两端波形如下所示：

由图可知此时波形峰峰值为9.02V，与理论计算的9.03V十分接近，所以实验数据可靠。（2）测试点P2的电流脉冲：

已测：频率为10MHz ，周期为T=100ns ，电流脉冲宽度为43ns ，约为周期的1/3。

（3）功放的（转换）功率增益：

∵V PP-in=300mV*2=0.6V V pp-out =9.03V 又输入输出阻抗匹配 ∴功率增益：dB V V A in pp out pp 55.236.003.9lg 10lg 1022

22=⨯=⨯=--

上述结果满足实验原理中三级总增益不小于20dB 的结论。

（4）比较滤波器输入输出幅度，估计滤波器插入衰减。

滤波器输入：信号峰峰值= 2.01V 滤波器之后的输出峰峰值=1.27V

插入损耗为：20*lg （1.27/2.01）= -3.99db

2、用双踪示波器观察电流电压波形。

（1）功放末级发射极电流脉冲波形的相位与负载上基波电压波形的相位比较：

由上图可知，两者之间的相位差约为180度。

（2）功放第二级发射极电流脉冲波形与集电极电压基波波形的相位比较：