LC谐振放大器

LC谐振放大器

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，而且通信距离越远，要求输出功率越大。所以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。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。

本次设计先是对高频功率放大器有关理论知识作了一些简要的介绍，然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计，最后设计出整体电路图，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，最后焊接并调试电路。

关键词：高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态

Abstract

High frequency power amplifier is an important part of the equipment to send one of communication, circuit, in order to make up for in process of wireless transmission signal attenuation requirements with greater transmitter output power and communications, the farther the distance, the greater the output power requirements. So in order to get enough high frequency output power, must use high frequency power amplifier. Due to the high frequency power amplifier high frequency band, relatively narrow, so the general use of the web as a load circuit choose frequency.

The first design of the high frequency power amplifier theory knowledge about some briefly introduced, and then the performance index analysis in based on the circuit design, and in the end the design unit circuit diagram, a whole in software simulation verify whether attain the technical requirements of the simulation results on analysis, the final installation and debugging circuit circuit.

Keywords：High-frequency resonant power amplifier Resonant circuit

Coupling Loop Working condition

一、方案比较与论证

1．基本方案

根据要求，需要设计并制作一个低压、低功耗的LC谐振放大器；为了便于测试，在放大器的输入端插入一个40dB的固定衰减器。电路框图如下：

图1-1电路基本框图

2．各模块方案的确定

2.1衰减器

衰减器一般采用电阻元件，有两种主要电路形式：π型和T型。如图1-2所示：

图1-2 射频功率衰减器电路类型

将很小，由于受引线和焊点的当衰减的分贝数较大时，在T型衰减器中R

1

影响，阻值过小很难保证其精度，从而影响衰减的准确度。如题中，输入输出阻抗为50Ω，衰减为40dB时，T型衰减器中R≈49.01Ω，R

≈1.00Ω，而π型衰

1

≈2.5kΩ，所以，当要求衰减较大时用π型衰减器较合适，减器中R≈51.01Ω，R

1

因此，本电路设计采用π型衰减器。

2.2 LC谐振放大器

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，这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器的流通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同功率类型的放大器。电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。为了达到题目要求的增益不小于60dB，须采用两级功率放大器，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。本设计有以下两种方案：方案一：采用甲类功率放大器，为了提高增益，电路须采用两级甲类放大，但是甲类功放的流通角θ=180o，效率最高也只能达到50%。

方案二：采用一级甲类功率放大器，另一级采用丙类功率放大器，丙类功放

的θ<90o ，效率可达到80%，同时又达到题目所要求的增益。

综上所述，我们采用了方案二。

二、主要电路设计与计算

1．衰减器的设计

1.1电路形式

衰减器一般采用电阻元件，对该设计要求的衰减器而言，一般不需要进行阻抗变换，即：输入阻抗和输出阻抗相等，电路呈对称形式，所以R 2和R 3取相

同的阻值。电路如图所示：

图2-1 衰减器

1.2 电路分析计算

设信号源的输出阻抗和负载阻抗均为R 0，电压衰减倍数为A T =V in /V out ，V in 和V out 分别为衰减器的输入电压和输出电压，R 2=R 3=R ，如图2-2所示：

图2-2 π型衰减器的计算

虚线框内是为了计算方便虚加的。这样已知R 0和A T ，要确定R 1和R 的值。根据阻抗匹配条件，从V in 往右看对地阻抗等于信号源的输出阻抗R 0，即：

R ∥（R 1+R ∥R 0)=R 0 得:

100

1)

()

(R R R RR R R R R RR R R =+++++

即：

00

001R R RR R R RR R -=

++

根据电压衰减倍数的要求： A T = V in /V out 因为:

in out V R R R R R V 0

10

////+=