高频谐振功率放大器的基本工作原理

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第4章高频谐振功率放大器

若保持Po不变，将ηC提高到80％，则
Pc′= PE′Po=Po/ηC′－Po=4/0.8－4=5－4=1W △ Pc =Pc － Pc′= 3.67－1=2.67W △Ic0 = Ic0 －Ic0′= 6.67/20 －5/20 = 0.083（A）=83mA
4.2.3 工作状态分析
一、动态特性分析：
其中0(θ)、1(θ) 、…、n (θ)为谐波分解系数；另定义1=Ic1m/Ic0= 1(θ) / 0(θ)为波形系数，随减小而增大。
0 , 1 , 2 , 3
1 /0 = 1
0.5
1
0.4
0
2.0
0.3
0.2
1.0
0.1
3
2
0
-0.05 10 30 50 70 90 110 130 150 170
目的：能够使电信号能够有效地进行远距离传输特点：高频、大信号、非线性工作要求：输出功率大、转换效率高
分析方法：折线法近似分析
联想对比：
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。
功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器的效率。
临界饱和线斜
如图，对应于临界状态的动特性曲线CAD，则有
率记为：SC
ic C UBE=UBB+Uim
iC max ScuCE min Sc (UCC Uc1m )
根据转移特性，又有
A UCC D
uCE
0
B
UBE=UBB
iC max gm (uBE max U D ) gm (U BB U im U D )
谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处

高频谐振功率放大器的工作原理

高频谐振功率放大器的工作原理
嘿，咱今儿来唠唠高频谐振功率放大器的工作原理哈！这玩意儿就好比是一场音乐会，晶体管就是那个舞台上的明星主唱。

在这个音乐会里呀，信号源就像是给主唱提供的歌曲，它把要表演的内容送过来。

而直流电源呢，就像是给主唱提供能量的大力水手菠菜，让晶体管有足够的力气放声歌唱。

然后呢，晶体管这个主唱呀，会根据信号源的指示，该大声唱的时候大声唱，该小声哼的时候小声哼。

这时候，谐振回路就登场啦！它就像是一个超级厉害的调音师，能把主唱的声音调得特别好听，把那些不和谐的音给过滤掉，只留下最精彩的部分。

你说这谐振回路神奇不神奇？它能让放大器输出的功率更大，效率更高呢！就好像一个魔法盒子，把普通的声音变得超级有魅力。

那它是怎么做到的呢？嘿嘿，这就像是在一个大合唱里，大家一起发声，但只有某个特定频率的声音最响亮，其他的声音都被弱化了。

谐振回路就是能抓住那个最关键的频率，让它闪闪发光。

而且哦，高频谐振功率放大器还有个特点，就是它能让信号变得特别强。

这就好比是把一个小小的火苗，变成了熊熊大火，照亮整个舞台！想想看，原本很微弱的信号，经过它这么一处理，变得超级强大，能传到很远很远的地方去。

咱再想想，如果没有高频谐振功率放大器，那很多信号不就传不远啦？那不就像在一个大雾天里说话，别人都听不清嘛！有了它，信号就能清清楚楚地传出去，多棒呀！
所以说呀，高频谐振功率放大器可真是个了不起的东西！它就像一个幕后英雄，默默地工作着，让我们的通信、广播等等变得更加精彩。

你说它是不是很厉害呢？咱可得好好感谢它为我们带来的便利呀！。

谐振功率放大器的工作原理

谐振功率放大器的工作原理
1.谐振电路：谐振功率放大器通常由一个谐振电路和一个放大器组成。

谐振电路是一个能够在谐振频率上有较高阻抗、在其他频率上有较低阻抗
的电路。

它可以由电感器和电容器等元件组成。

谐振电路的谐振频率通常
与输入信号的频率相匹配。

2.输入信号：输入信号首先进入谐振电路，如果输入信号的频率与谐
振电路的谐振频率不匹配，谐振电路会对输入信号的通过产生阻抗。

仅当
输入信号的频率与谐振电路的谐振频率一致时，谐振电路的阻抗才会较低，从而使信号得以通过。

3.放大器：通过谐振电路的筛选，只有与谐振电路的谐振频率相匹配
的信号得以通过，进入放大器。

放大器会对输入信号进行放大处理。

放大
器可以采用不同的工作原理，例如晶体管、场效应管等。

它能够将输入信
号的幅度进行放大，使得输出信号的功率大于输入信号的功率。

4.输出信号：经过放大器放大后的信号被输出。

由于输入信号已经通
过谐振电路的筛选，使得仅有与谐振频率匹配的信号得以通过放大器，所
以输出信号的频率与输入信号的频率是相同的。

不同的是输出信号的幅度
更大，即实现了信号的放大。

总的来说，谐振功率放大器的工作原理就是通过谐振来选择输入信号
中与谐振频率匹配的信号，然后经过放大器进行放大处理，最终输出信号。

这种放大方式适用于对特定频率的信号进行放大，具有较高的放大效率和
较低的失真。

在一些需要对特定频率信号进行放大的应用中，如无线通信、射频放大等，谐振功率放大器得到了广泛的应用。

谐振功放工作原理

解：
C
1 2
1 ( 0 (
) )
Ucm VCC
1 2
g1 (
)
1 2
1.75 0.9
79%
n()
0.6 g1()
0.5 0.4 2.0
g1 ()
0.3
1 () 0 ()
0.21.0
2()
0.1
0
20
40
3()
60 80 100 120 140 160 180
°
EXIT
高频电子线路
3.1 谐振功率放大器的工作原理
Ucm cos t
uCE VCC uc
VCC Ucm icCos t
+
ui –
iB
+
+
uBE
uCE
–
C
+ –– +
+
Luc
RL
–
VBB
VCC
iBmax
O iC
iCmax
O
uCE VCC
t
ICti0c1 ic2 uc
O
t
谐振功放电流、电压波形
EXIT
高频电子线路
3.1 谐振功率放大器的工作原理
°
称为波形系数
EXIT
高频电子线路
3.1 谐振功率放大器的工作原理
3.1.2 输出功率与效率
Po
1 2
I c1mU cm
1 2
I
2 c1
mRp
U
2 cm
/
2Rp
PD IC0VCC
C
Po PD
1 2
I c1m I C0
Ucm VCC

谐振功率放大器的工作原理负载特性

2．用途窄带功放：提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率；放大窄带已调信号或实现倍频，工作在乙、丙类。宽带高功放：
用于对某些载波信号频率要求变化范围大的短
波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同 fc 的繁琐调谐。工作在甲类。
主讲元辉
4.1
线将其辐射到空间。
与小放！
主讲元辉
高频电子线路
1．分类
① 按照负载分：
窄带高功放：LC回路作输出负载，又称谐振功率放大器，工作于乙类或丙类状态，具有放大、选频滤波作用。宽带高功放：用传输线变压器或者其他宽带匹配网络作输出负载，不具备选频滤波作用。工作于甲类状态。
② 按工作状态分甲类状态——集电极电流导通角 =180o o 乙类状态 —— 集电极电流导通角 = 90 ；线性放大，放大等幅信号。丙类状态——集电极电流导通角 <90o；放大等幅载波及已调波。（工作状态的划分动画）主讲元辉
4.1
高频电子线路
高频电子线路
第四章高频功率放大器
本章重点：谐振功率放大器的工作原理；负载特性；
调制特性；放大特性。
难点：
谐振功率放大器的折线分析方法；
功率合成与功率分配器的工作原理分析。
主讲元辉
4.1
高频电子线路
4.1 概述
功率放大器的概念：在输入信号i 的控制下，将直流电源提供的直流功率的一部分变换成按输入信号规律变化的交流功率，提供给负载。高频功率放大器的作用：对高频已调波信号进行线性功率放大，然后经过天

高频谐振功率放大器

偏置电路优化
设计合适的偏置电路，以稳定放大器的工作状态，提高其可靠性。
散热设计优化
根据实际散热需求，设计合理的散热结构和散热方式，以提高放大器的可靠性。
自动校准与补偿
利用自动校准和补偿技术，对放大器的性能进行实时监测和调整，以提高其稳定性和可靠性。
05
高频谐振功率放大器的应用实例
在通信系统中的应用
放大器设计的基本原则
高效性
放大器应具有高效率，以减少能源消耗和散热需求。
线性度
放大器应保持信号的线性放大，避免非线性失真。
稳定性
放大器应具有稳定的性能，避免自激振荡和失真。
可靠性
放大器应具有较高的可靠性和稳定性，以满足长期使用需求。
放大器设计的步骤与方法
确定技术指标
根据应用需求，确定放大器的技术指标，如输出功率、工作频率、带宽等。
分析放大器在不同频率下的稳定性表现，通常通过测试不同频率下的增益和相位变化来评估。
温度稳定性
分析放大器在不同温度下的稳定性表现，通常通过测试不同温度下的增益和相位变化来评估。
3
电源稳定性
分析放大器在不同电源电压下的稳定性表现，通常通过测试不同电源电压下的增益和相位变化来评估。
04
高频谐振功率放大器的设计与优化
输入级是放大器的起始部分，负责接收微弱的高频信号并将其放大。
输入级通常采用晶体管或场效应管等有源器件，通过小信号放大来提高信号的幅度。
输入级的电路设计需考虑信号源内阻、输入信号的幅度和频率等参数，以确保信号能够有效地传递到输出级。
输出级
输出级是放大器的末级，负责将经过放大的高频信号输出。
01
02

实验三丙类高频功率放大器实验

实验三丙类高频功率放大器实验一．实验目的1．通过实验，加深对于高频谐振功率放大器工作原理的理解。

2．研究丙类高频谐振功率放大器的负载特性，观察三种状态的脉冲电流波形。

3．了解基极偏置电压、集电极电压、激励电压的变化对于工作状态的影响。

4．掌握丙类高频谐振功率放大器的计算与设计方法。

二。

预习要求：1．复习高频谐振功率放大器的工作原理及特点。

2．熟悉并分析图3所示的实验电路，了解电路特点。

三．电路特点及实验原理简介在高频范围内为获得足够大的高频输出功率，必须采用高频放大器，高频功率放大器主要用于发射机的未级和中间级，它将振荡产生的信号加以放大，获得足够高频功率后，再送到天线上辐射出去。

另外，它也用于电子仪器作未级功率放大器。

高频功率放大器要求效率高，输出功率大。

丙类放大器它是紧紧围绕如何提高它的效率而进行的。

高频功率放大器的工作频率范围一般为几百kHz —几十MHz 。

一般都采用LC 谐振网络作负载，且一般都是工作于丙类状态，如果要进一步提高效率，也可工作于丁类或戊类状态。

1．电路特点本电路的核心是谐振功率放大器，在此电路基础上，将音频调制信号加入集电极回路中，利用谐振功率放大电路的集电极调制特性，完成集电极调幅实验。

当电路的输出负载为天线回路时，就可以完成无线电发射的任务。

为了使电路稳定，易于调整，本电路设置了独立的载波振荡源。

2．高频谐振功率放大器的工作原理参见图1。

谐振功率放大器是以选频网络为负载的功率放大器，它是在无线电发送中最为重cR L要、最为难调的单元电路之一。

根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类等类型。

丙类功率放大器导通角θ＜900，集电极效率可达80%，一般用作末级放大，以获得较大的功率和较高的效率。

图1中，Vbb 为基极偏压，Vcc为集电极直流电源电压。

为了得到丙类工作状态，Vbb应为负值，即基极处于反向偏置。

u b为基极激励电压。

图2示出了晶体管的转移特性曲线，以便用折线法分析集电极电流与基极激励电压的关系。

高频实验三---高频丙类谐振功率放大器实验报告

实验三高频丙类谐振功率放大器实验一、实验目的1. 进一步掌握高频丙类谐振功率放大器的工作原理。

2. 掌握丙类谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。

3. 掌握激励电压、集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。

4. 掌握测量丙类功放输出功率，效率的方法。

二、实验使用仪器1. 丙类谐振功率放大器实验板2. 200MH 泰克双踪示波器3. FLUKE 万用表4. 高频信号源5. 扫频仪（安泰信）三、实验基本原理与电路 1.高频谐振功率放大器原理电路高频谐振功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率的输出。

放大器电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。

如甲类功放的θ＝180，效率η最高为50％，而丙类功放的θ＜90°，效率η可达到80％。

谐振功率放大器采用丙类功率放大器，采用选频网络作为负载回路的丙类功率放大器称为高频谐振功率放大器。

iR L高频谐振功率放大器电压和电流关系在集电极电路中，LC 振荡回路得到的高频功率为ecme m c cm m c R U R I U I P 22110212121===集电极电源E C 供给的直流输入功率为0C C E I E P =集电极效率ηC 为输出高频功率P o 与直流输入功率P E 之比，即CC cmm c E C E I U I P P 01021==η静态工作点、输入激励信号幅度、负载电阻，集电极电源电压发生变化，谐振功率放大器的工作状态将发生变化。

如图3-3所示，当C 点落在输出特性(对应u BEmax 的那条)的放大区时，为欠压状态；当C 点正好落在临界点上时，为临界状态；当C 点落在饱和区时，为过压状态。

谐振功率放大器的工作状态必须由集电极电源电压E C 、基极的直流偏置电压E B 、输入激励信号的幅度U bm 、负载电阻R e 四个参量决定，缺一不可，其中任何一个量的变化都会改变C 点所处的位置，工作状态就会相应地发生变化。

谐振功率放大器基本原理分析

谐振功率放大器基本原理分析
谐振功率放大器基本原理分析
2.2高频谐振功率放大器
1、射频功率放大器的用途 2、射频功率放大器的分类 3、射频功率放大器的主要技术指标 4、射频功率晶体管的选择与保护 5、射频功放的分析方法
谐振功率放大器基本原理分析
5、射频功放的分析方法
谐振功放与低频功放的区别
工作频率相对带工作状态宽
效率
甲类
乙类
丙类
甲、乙、丙三种状态时的晶体管集电极电流波形
集电极效率:
c
P0 PdcPc 1Pc
Pdc Pdc
Pdc
谐振功率放大器基本原理分析
输出功率
107 106
Kly 真空器件
105
GT
104
103 TWT①
CFA
102 101 SIT
SiBIJ
Gy50
JWT② MESFET
107
106
105
2、射频功率放大器的分类
按工作频带分为：窄带射频功放、宽带射频功放
窄带高频功率放大器通常以LC并联谐振回路作负载，因此又称为谐振功率放大器。
按电流导通角不同分为：甲类、甲乙类、乙类、丙类。
射频功放大多工作于丙类，采用谐振回路做负载。
按工作状态分为：线性放大和非线性放大
射频功放通常工作于非线性放大状态，具有较高的效率。
谐振功率放大器基本原理分析
2.2高频谐振功率放大器
1、射频功率放大器的用途 2、射频功率放大器的分类 3、射频功率放大器的主要技术指标
谐振功率放大器基本原理分析
2.2高频谐振功率放大器
3、射频功率放大器的主要技术指标
ic
ICM
PCM

高频谐振功率放大器实验报告

高频谐振功率放大器实验报告一、实验目的本次实验的目的是理解高频谐振电路的工作原理，以及掌握高频谐振功率放大器的设计、测试和调试方法。

二、实验器材本次实验所需的器材有：1.信号发生器2.谐振电路3.功率放大器4.示波器5.负载三、实验原理1.高频谐振电路的原理高频谐振电路是利用电容和电感构成谐振回路，当电路频率与谐振频率相同时，电路呈现出较大的阻抗，使得谐振电路的输出电压和输出功率得到显著提高。

2.高频谐振功率放大器的原理高频谐振功率放大器是将谐振电路和功率放大器组合在一起，实现对输入信号的放大。

其输入信号经过谐振回路谐振后，输出到功率放大器，通过功率放大器进行放大，最终输出到负载。

四、实验过程1.搭建高频谐振功率放大器电路首先，将信号发生器连接到谐振电路的输入端，谐振电路的输出端连接到功率放大器的输入端，功率放大器的输出端连接到负载。

然后，根据实验要求调整信号发生器的频率，并观察谐振电路的输出波形，以及功率放大器的输出波形。

2.测试谐振频率通过改变电容和电感的数值，调整谐振电路的谐振频率。

在调整过程中，使用示波器观察输出波形，并记录谐振电路的谐振频率。

3.测试输出功率根据实验要求，改变负载的阻抗，测试功率放大器的输出功率，并记录输出功率随负载变化的曲线。

五、实验结果在实验过程中，我们对高频谐振功率放大器进行了测试和调试，并获得了以下实验结果：1.谐振频率为8MHz，放大倍数为10。

2.随着负载阻抗的增加，输出功率逐渐下降，最大输出功率为5W。

3.在工作频率附近，输出波形呈现出较高的稳定性和准确性。

六、实验结论通过本次实验，我们理解了高频谐振电路的工作原理，以及高频谐振功率放大器的设计、测试和调试方法。

并成功完成了谐振频率和输出功率的测试，为下一步的实验奠定了基础。

第2章高频功率放大器5

第2章高频功率放大器
2.2.1 图2.1是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理电路。
iC
iB
V ＋
ub －
＋ uCE －C
－
Re uc L ＋
RL
图2.1 谐振功率放
大器原理
电路
＋－ EB
－＋ EC
第2章高频功率放大器
设输入信号为 ub U bm cos t
则由图2.1得基极回路电压为：
晶体管工作在饱和区 iC ScruCE
u B E E B U b m c o st ,u C E E C U c m c o st
iC g m (E B U b m c o st U B ')
当ic=0时的导通角θ满足
cos UB' EB
Ubm
第2章高频功率放大器
2.1.3 高频谐振功率放大器中的能量关系
高频平均功率直流输入功率
P01 2Ic1m Ucm1 2Ic21mRe1 2U Rc2 em PE IC0EC
直流输入功率与集电极输出高频功率之差就是集电极
损耗功率PC, 即
PC PE Po
定义集电极效率ηC为
C

P0 PE
i C i C m a x g m ( E B U b m U B ') g m U b m ( 1 c o s )
集电极余弦脉冲电流的解析表示式为
iC iC m a xc o s 1 tc o s c o s, t
第2章高频功率放大器
U bm
iC , ic1 iC
EC

2
icl m
iC ma x

实验6高频功率放大器

实验6⾼频功率放⼤器太原理⼯⼤学现代科技学院⾼频电⼦线路课程实验报告专业班级测控14-4学号2014101XXX姓名XXXXXXXX指导教师XXXXXXX实验名称⾼频功率放⼤器同组⼈专业班级测控14-4姓名 XXX 学号201410XXX 成绩实验六⾼频功率放⼤器6.1⾼频功率放⼤器基本⼯作原理⼀、⾼频功率放⼤器的原理电路⾼频功放的电原理电路图如图7-1所⽰（共发射极放⼤器）它主要是由晶体管、LC 谐振回路、直流电源C E 和b E 等组成，b U 为前级供给的⾼频输出电压，也称激励电压。

⼆、⾼频功率放⼤器的特点1、⾼频功率放⼤器通常⼯作在丙类（C 类）状态。

通⾓θ的定义：集电极电流流通⾓度的⼀半叫通⾓θ。

甲类（A 类）θ=180度，效率约50%；⼄类（B 类）θ=90度，效率可达78%；甲⼄类（AB 类）90<θ<180度，效率约50%可以推测，继续减⼩θ，使θ⼯作到⼩于90度，丙类效率将继续提⾼。

2、⾼频功放率放⼤器通常采⽤谐振回路作集电极负载由于⼯作在丙类时集电极电流c i 是余弦脉冲，因此集电极电流负载不能采⽤纯电阻，……………………………………装………………………………………订…………………………………………线……………………………………………………………装………………………………………订…………………………………………线……………………………………………………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………⽽必须接⼀个LC 振荡回路，从⽽在集电极得到⼀个完整的余弦（或正弦）电压波。

c i 可⽤傅⾥叶级数展开：......3cos 2cos cos ......m 3m 2121++++=+++=wt I wt I wt I I i i I i C C m C CO c c co c式中，m C I 1、m 2c I 为基波和各次谐波的振幅。

实验二高频谐振功率放大器.

实验二高频谐振功率放大器在通信系统中, 高频谐振功率放大电路，是无线电发射机的重要组成部分,它的主要功用是实现对高频已调波信号的功率放大, 然后经天线将其转化为电磁波辐射到空间,以实现用无线信道的方式完成信息的远距离传送。

所以研究高频功率放大器的主要任务是怎样以高效率输出最大的高频功率。

因此, 高频功放常采用效率较高的丙类工作状态, 即晶体管集电极电流导通时间小于输入信号半个周期的工作状态，导通角090≤θ。

虽然功率增益比甲类和乙类小，但效率η却比甲类和乙类高。

一般可达到80%。

同时, 为了滤除丙类工作时产生的众多高次谐波分量, 采用LC 谐振回路作为选频网络, 故称为高频谐振功率放大器，显然,谐振功放属于窄带功放电路。

一、实验目的1．掌握高频谐振功率放大器的电路结构特点、基本功能与工作原理。

2．掌握高频谐振功率放大器的调谐方法和掌握高频谐振功率放大器的调谐特性，负载特性以及激励电压、偏置电压、电源电压变化时对其工作状态的影响。

3.了解高频谐振功率放大器的主要性能指标意义，掌握测试方法。

学会电路设计方法。

二、实验设备与仪器高频实验箱 WYGP-3或GP-4 一台双踪示波器 TDS-1002 一台高频信号发生器 WY-1052 一台频率特性测试仪 BT-3C 一台万用表一块三、实验任务与要求1、高频谐振功放的基本电路结构高频谐振功率放大器的电路构成，除电源电路外，主要由晶体管、输入激励电路、输出谐振回路三个部分组成，谐振功率放大器原理电路如图2-1所示。

图中b u 为输入交流信号，B E 是基极偏置电压，调整B E ，可改变放大器的导通角，以使放大图2-1 谐振功率放大器的工作原理器工作在导通角090≤θ丙类状态。

C E 是集电极电源电压。

集电极外接LC 并联谐振回路的功用是作放大器负载，实现滤波选频和阻抗匹配。

2、高频谐振功率放大器的工作原理与主要性能指标放大器工作时，设输入信号电压：t U u bm b ωcos =则加到晶体管基极,发射级的有效电压为: t U U U u u bm BB BB b BE ωcos +-=-= 由晶体管的转移特性曲线可知，如图2-2所示：当BZ BE U <u 时，管子截止，0=c i 。