谐振功率放大电路的设计

毕业设计（论文）任务书

2010 年 1 月 10 日至 2010 年 4 月 25 日题目：谐振功率放大电路的设计

姓名：

学号：

系部：物理系

专业：电子信息科学与技术

年级：二00六

指导教师：（签名）

系主任（或教研室主任）：（签章）

谐振功率放大电路的设计

XX大学 XXX

摘要：

本论文利用所学的高频电子线路知识，设计一个高频功率放大器。通过对电路的设计，来掌握高频谐振功率放大器的设计方法、电路调谐及测试技术。加深对高频电子线路课程理论知识的理解，提高电路设计及电子实践能力。

高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，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。功率放大电路的主要性能指标：输出功率、效率和非线性失真，而通常在实际应用中为了节省能量所以效率显得尤为重要，因此丙类工作状态为我们所采用，而在工作中为了滤除丙类工作中产生的众多高次谐波分量，因而采用LC谐振回路作为选频网络，也因此也称为丙类谐振功率放大电路

由于丙类谐振功率放大电路方便实用而且容易实现，所以本篇论文主要展示其工作原理、状态及效果。

关键词：谐振、功率、丙类谐振功率、放大电路的设计

目录

（一）设计原理 (5)

（二）谐振功率放大电路的工作原理 (7)

（三）选定器件 (11)

（四）安装调试 (12)

（五）结束语 (12)

（六）致谢 (13)

（七）参考文献 (13)

引言

高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。

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

随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，功率放大电路的应用也变得越来越广泛，作为电子器件中最重要的的功率放大元件，功率放大器也是高频电子线路中需要我们学习的一门主要课程。因此，这门课程也要求我们熟悉谐振功率放大器的工作方法及工作状态，懂得谐振功率放大器的工作原理并且能设计和测试简单的谐振功率放大电路。

因为功率放大器在实际应用中重要而广泛，所以谐振功率放大器的性能以及效率就显得尤为重要。在放大器中根据晶体管的工作状态的不同，或晶体管集电极导通角的范围的差异，放大器又可以分为甲、乙、丙、丁等不同的种类。晶体管中电流的导通角越小，放大器的工作效率也就越高。所以谐振功率放大器一般都工作在丙类状态，主要应用于无线发射机中，用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大。

正文

（一）设计原理

在设计谐振功率放大电路时，首先要根据放大器的工作频率和输出功率等要求选择适合的功率管。然后，在依据回路传输效率和元件的数值以及整个电路的可实现性等要求选择适合的滤波匹配网络。

本论文根据放大器的各项工作指标，作如下设计：

1、谐振功率放大电路的结构：

功率管、直流馈电电路和滤波匹配网络三部分构成。

2、功率管：

放大器中功率管的选择可以分为：甲类、乙类、丙类、丁类和甲乙类等几种，在实际应用中考虑到功率管的效率、稳定性以及节能的需要我们通常选择丙类工作状态下的功率管。

3、直流馈电网络：

直流馈电网络可以分为串馈、并馈两类。

（1）其中串馈网络指的是：直流电源、滤波匹配网络和功率管在电路上串接的连接方式。

其中Lc为高频扼流圈，它与Cc构成电源滤波电路，Lc的感抗很大接近断路，Cc的容抗很小，接近短路。这样就能避免信号电流通过直流而产生级间反馈，造成的不稳定情况。

（2）并馈电路网络指：直流电源Vcc、滤波匹配网络和功率管在电路上并接的一种连接方式。

其中Lc为高频扼流圈，上面Cc为直流电容起阻隔作用下面为电源滤波电容，这两个电容很小接近短路，Lc感抗很大接近断路。采用这种馈电方式，虽然在连接上是并联，但是匹配网络两端的电压vc直接加载了Lc上，所以加在集电极上的电压vce=Vcc=vc,与串馈网路相同。

4、滤波匹配网络

对于交流通路而言，滤波网络应介于功率管T与外接负载R之间。主要用来滤除电路中不需要的高次谐波分量。

（二）谐振功率放大电路的工作原理

（ a ）、（ b ）、分别为发送设备的中间放大级和末级放大器，（ c ）为相应的原理电路。由图知，输入信号（又称为激励信号）经变压器耦合到晶体管的基极和发射极，

是直流电源电压，是基极偏置电源电压，为旁路电容，为电源滤波电容， L 、

C 组成并联谐振回路，作为集电极负载回路（或匹配网络），该回路又称为槽路，负载回路既可以实现选频滤波的功能，又实现阻抗匹配。放大后的信号通过变压器耦合到负

载上（图（ a ））或通过天线（图（ b ））向空间辐射。图（ c ）中的为 L 、C 回路的电阻。

放大器的工作状态决定于偏置电压的大小，当时，电路可工作在甲类状态，当时为乙类状态，当时为丙类状态，作为高频功率放大器，电路工作在丙类状态，流过晶体管的电流为余弦脉冲，集电

极效率