高频谐振功率放大器
高频电子线路谐振功率放大器
② 考虑结电容、分布电容等影响，实际波形如 vA 虚线所示，管子动态管耗增大，丁类功放效率受限。
2. 戊类放大器 为了克服这个缺点，在开关
工作的基础上采用一个特殊设计
的集电极，保证 vCE 为最小值的 一段期间内，才有集电极电流流
通。
2.1.3 倍频器
ωc —— 载波频率
v Vm cos t—— 调制信号电压， 为调制频率
VCC 一定，放大器性能随 Re 的变化特性。 2. 特性
Re 的增加势必将引起 Vcm 增大( Vcm Re Ic1m)
Re↑→Vcm↑→vCEmin↓→放大器欠压→过压→ iC 由接近 余弦变化的电流脉冲转变为中间有凹陷的脉冲波。
据此可以画出 Ic0 和 Ic1m 随 Re 变化的特性。
Vcm = ReIc1m Po = VcmIc1m/2 PD = VCCIC0 PC = PD－Po
2.1.1 丙类谐振功率放大器
1. 电路组成
ZL —— 外接负载，呈阻抗性，用 CL 与 RL 串联等 效电路表示。
Lr 和 Cr ——匹配网络，与 ZL 组成并联谐振回路。 调节 Cr 使回路谐振在输入信号频率。
VBB——基极偏置电压，设置在功率管的截止区， 以实现丙类工作。
2. 集电极电流 ic
2.1.2 丁类和戊类谐振功率放大器
1. 丁类简介 (1) 电路 Tr 次级两绕组相同，极性相反。 T1 和 T2 特性配对，为同型管。 (2) 原理
若 vi 足够大，则 vi ＞ 0时，T1 饱和导通，T2 截止，
vA1 VCC vCE(sat)
vi ＜ 0，T2 饱和导通，T1 截止，
vA2 vCE(sat)
高频-第3章 高频谐振放大器(4)高频功放状态分析及高频效应
有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状
态。
负载特性曲线
临界状态的特点是输出功率最大，效率也较高，比最大效 率差不了许多，可以说是最佳工作状态，发射机的末级常设计
成这种状态，在计算谐振功率放大器时，也常以此状态为例。
掌握负载特性，对分析集电极调幅电路、基极调幅电路的 工作原理，对实际调整谐振功率放大器的工作状态和指标是很
cos
1
Eb E 'b Ub
集电极电流脉冲幅值 ic max
ic max=gcUb(1–cos)
2) 电流余弦脉冲的各谐波分量系数0(c)、1(c)… n(c)可查表求得，并求得个分量的实际值。
3) 谐振功率放大器的功率和效率 直流功率：PO=Ic0 EC
2 2 集电极效率： P 1 c 1 P0 2
有帮助的。
2. 高频功放的振幅特性
振幅特性是指放大器电流、 电压、功率及效率随激励信号 振幅Ub的变化特性。 Ub变化，但EC、(-Eb)、Rp 不变或(-Eb)变化，但EC、Ub、
Rp不变，这两种情况所引起放 大器工作状态的变化是相同的。 因为无论是Ub还是Eb的变化， 其结果都是引起uBE的变化。 当(-Eb)或ub由小到大变化时,放 由 uBE= -Eb+Ubcost 大器的工作状态由欠压经临界转 uBEmax= -Eb+Ub 入过压。
电压、电流随负载变化波形
2. 高频功放的工作状态
Uc、ic随负载变化的波形如图所示，放大器的输入电压是一 定的，其最大值为Ubemax，在负载电阻RP由小至大变化时，负
载线的斜率由大变小，如图中123。不同的负载，放大器
的工作状态是不同的,所得的ic波形、输出交流电压幅值、功 率、效率也是不一样的。
高频 谐振功率放大器
高频谐振功率放大器实验121180166 赵琛1、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. 扫频频谱仪（安泰信）6 . 高频毫伏表三、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是一种能量转换器件，它可以将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。
高频谐振功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，其作用是放大信号，使之达到足够的功率输出，以满足天线发射和其它负载的要求。
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。
高频谐振功率放大器原理电路如图3-1。
图中U b为输入交流信号，E B是基极偏置电压，调整E B，改变放大器的导通角，以改变放大器工作的类型。
E C是集电极电源电压。
集电极外接LC并联振荡回路的功用是作放大器负载。
放大器工作时，晶体管的电流、电压波形及其对应关系如图3-1所示。
晶体管转移特性如图3.2中虚线所示。
由于输入信号较大，可用折线近似转移特性，如图中实线所示。
图中'B U 为管子导通电压，g m为特征斜率（跨导）。
图3-1 高频谐振功率放大器的工作原理设输入电压为一余弦电压，即u b =U bm cos ωt 则管子基极、发射极间电压u BE 为u BE =E B +u b =E B +U bm cos ωt在丙类工作时，E B <'B U ，在这种偏置条件下，集电极电流iC 为余弦脉冲，其最大值为i Cmax ，电流流通的相角为2θ，通常称θ为集电极电流的通角，丙类工作时，θ<π/2 。
高频谐振功率放大器的基本工作原理
高频谐振功率放大器的基本工作原理高频谐振功率放大器是一种常用于无线通信和射频系统中的放大器，其基本工作原理是通过谐振电路和功率放大器的相互配合来实现信号的放大。
本文将介绍高频谐振功率放大器的基本构成和工作原理。
一、高频谐振功率放大器的构成高频谐振功率放大器主要由三个部分组成：输入谐振电路、功率放大电路和输出谐振电路。
输入谐振电路是用来接收输入信号并将其滤波、匹配到功率放大器的。
它通常由电容和电感组成的谐振回路构成，能够选择性地传输特定频率的信号。
功率放大电路是用来放大输入信号的。
它通常采用晶体管或管子放大器等器件，通过输入电压的调节来实现信号的放大，同时也可以调节放大器的增益和输出功率。
输出谐振电路是用来匹配和传输已放大的信号到输出负载的。
它通常也由谐振回路组成，能够将功率放大后的信号传输到负载上。
二、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基于谐振电路的特性和功率放大器的线性放大特性。
首先，输入信号经过输入谐振电路后，可以选择性地通过特定频率的谐振回路，其他频率的信号会被滤波掉。
这样就能保证只有特定频率的信号能够进入功率放大器进行放大。
然后，经过谐振回路的输入信号进入功率放大电路。
功率放大电路通常采用线性放大器，其输入电压的大小决定了输出信号的放大倍数。
通过调节输入电压的大小，就可以实现对输出信号的放大程度的控制。
最后，放大后的信号经过输出谐振电路，并传输到输出负载上。
输出谐振回路起到了匹配和传输的作用，能够将功率放大后的信号有效地传输给负载。
三、高频谐振功率放大器的优势高频谐振功率放大器具有以下优势：1. 高效性：通过谐振电路的匹配和能量传输，以及功率放大器的线性放大特性，高频谐振功率放大器能够实现高效率的信号放大，提高系统的整体效能。
2. 稳定性：谐振回路能够选择性地传输特定频率的信号，并且能够稳定地工作在谐振状态下，使得输出信号的幅度和频率更加稳定。
3. 可调性：通过调节输入信号的电压，可以实现对输出信号的放大倍数和功率的可调。
第4章高频谐振功率放大器
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！。
第3章 高频谐振放大器
3.电流波形与工作原理
输入信号为: 基极回路电压为:
ub U b cos t uBE U BB U b cos t
uBE U BB时, T 截止,ic 0; uBE U BB时, T 导通,ic由特性给出.
27
28
集电极电流为周期性余弦脉冲,通角为 , 2 , 此余弦脉冲可按付氏级数进行分解:
20
作业:
P129 3-4 P129 3-7
思考题：
P129 3-1 P129 3-6
21
一.概述:
3.2高频功率放大器
1.功能:对高频信号进行功率放大(高效率输出大功率) a:推动强放 b:功率经天线辐射 c:高频加热 2.机理:
有源器件控制 电源供给直流能量
P0
高频交流功率
P 1
3.特点:a:大信号工作（>0.5V，1-2V） b:有源器件工作在非线性状态
1 1 ( P22 gie ) P 2 Q00 L 1
GL
1 2 1 ) ( (0.08) 2 *1.7 *10 3 ) 194us 0.3 100* 2 * 465*103 *560*10 6 Y fe 32*103 K0 66 6 6 194*10 290*10 GL g oe (
4
3.放大器高频等效电路
1)晶体管Y参数等效电路(下图所示)选
I b , I c 为因变量,U b ,U c 为自变量,由此可以对应下图, 写出相应方程: I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe Ub － (b) Y ie . Y Uc re . Yfe U b Yoe
谐振功率放大器
ic 0 uce Ec U c cos , 位于图中B点，晶体管刚刚导通。 （3）当 t 0时 U
P0 I c 0 Ec
1 1 2 1 U c2 P I c1U c I c1 RL 1 2 2 2 RL
Pc P P 0 1
P1 1 I c1 U c 1 P0 2 I c 0 Ec 2
称为集电极电压利用系数； 称为波形系数。
4）集电极效率
其中， U c Ec
2 工作原理分析
i (1) 集电极电流 c 设输入信号电压:
ub U bm cost
+ ub + u be + uCE C _
ic
Rp
+ L u c1 -
ube ub Eb Eb U bm cost
由晶体管的转移特性曲线可以看出：
则加到晶体管基极,发射级的 有效电压为:
-Eb
EC
c Uce
•
Q
Ucm1
c
uce Ec uc Ec Uc cos t Ec Ic1 RL cos t 外部特性决定,KVL ic gm (Ub cos t Eb Eb ) gmUb (cos t cos ) 内部特性决定 （） 当t 1 时：
高频电子线路
内容二、 谐振功率放大器
第3章
高频谐振放大器
第二节 谐振功率放大器
回顾：
高频小信号放大器
高频小信号放大器
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
高频谐振功率放大器与小信号放大器的相同点
高频谐振功率放大器与小信号放大器的相同点
高频谐振功率放大器和小信号放大器虽然在应用场合和功能上有所不同，但在一些方面却有相同点。
首先，两者都是将输入信号进行放大并传递到输出端的电路。
只是小信号放大器主要用来放大弱信号，是一种线性放大器，而高频谐振功率放大器主要用来放大高频信号，是一种非线性放大器。
其次，两者都需要选取合适的放大管。
小信号放大器要求放大管具有线性放大特性，而高频谐振功率放大器要求放大管具有良好的高频特性和高功率承受能力。
另外，两者都需要进行匹配电路的设计和调试。
小信号放大器需要进行输入输出阻抗匹配，使得输入阻抗与信号源匹配，输出阻抗与负载匹配；而高频谐振功率放大器需要进行谐振电路的设计及调试，使得放大器在输出端能够提供最大功率，并且避免谐振频率偏移以及频带扩展。
最后，两者都需要进行稳定性的分析和优化。
小信号放大器主要考虑稳定性的提高，避免自激振荡等不稳定因素，而高频谐振功率放大器除了考虑自激振荡之外，还要考虑放大管的热稳定性，防止热失真和失真激发放大器的自激振荡等。
高频谐振功率放大器设计
目录摘要 (1)1. 高频功率放大器的简介 (2)1.1高频功率放大器的分类及特点 (2)1.2高频功率放大器的三种工作状态 (3)1.3功率放大器的主要技术指标 (3)1.4 高频功率放大器的分析方法 (4)2 放大器电路分析 (4)2.1 谐振功放基本电路组成 (4)2.2 集电极电流余弦脉冲分解 (6)2.3 谐振功率放大器的动态特性 (7)2.3.1 谐振功放的三种工作状态 (7)2.3.2 谐振功率放大器的外部特性 (8)3单元电路的设计 (10)3.1丙类功率放大器的设计 (10)3.1.1放大器工作状态的确定 (10)3.1.2谐振回路和耦合回路参数计算 (11)3.2甲类功率放大器的设计 (12)3.2.1甲类功放的参数计算 (12)3.2.2静态工作点计算 (13)3.3 电路原理图及元器件清单表 (14)4. 电路的仿真 (15)5实物图及实物测试 (16)6.结果分析 (17)参考文献 (18)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。
本次课设报告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，最后总结课设体会。
关键词：甲类功放乙类功放谐振回路耦合回路工作状态1.高频功率放大器的简介通信电路中，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，通信距离越远，要求输出功率越大。
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。
高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分。
在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。
电子信息专业电子线路实验之-实验三、 高频谐振功率放大器实验
实验二 高频谐振功率放大器实验一、实验目的1、进一步理解谐振功率放大器的工作原理及负载阻抗和激励信号电压变化对其工作状态的影响。
2、掌握谐振功率放大器的调谐特性、放大特性和负载特性。
二、实验内容1、 调试谐振功放电路特性，观察各点输出波形。
2、 改变输入信号大小，观察谐振功率放大器的放大特性。
3、 改变负载电阻值，观察谐振功率放大器的负载特性。
三、实验仪器1、BT-3频率特性测试仪（选项） 一台2、高频电压表（选项） 一台3、20MHz 双踪模拟示波器 一台4、万用表 一块5、调试工具 一套四、实验原理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。
根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。
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最高也只能达到50%，而丙类功放的θ< 90º，效率η可达到80%，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。
图3-1为由两级功率放大器组成的高频功率放大器电路，其中晶体管Q 1组成甲类功率放大器，晶体管Q 2组成丙类谐振功率放大器，这两种功率放大器的应用十分广泛，下面介绍它们的工作原理及基本关系式。
1、甲类功率放大器（1）静态工作点如图3-1所示，晶体管Q 1组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。
其中R B1、R B2为基极偏置电阻；R E1为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。
R F1为交流负反馈电阻，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。
电路的静态工作点由下列关系式确定：()111E CQ E F EQ EQ R I R R I U ≈+=（3-1）式中，R F1一般为几欧至几十欧。
BQ CQ I I β=（3-2）图3-1 高频功率放大器V U U EQ BQ 7.0+= （3-3）)(11E F CQ CC CEQ R R I U U +-= （3-4）（2）负载特性如图3-1所示，甲类功率放大器的输出负载由丙类功放的输入阻抗决定,两级间通过变压器进行耦合，因此甲类功放的交流输出功率P 0可表示为： B H P P η'=0 （3-5）式中，P H ′为输出负载上的实际功率，ηB 为变压器的传输效率，一般为ηB =0.75～0.85。
高频电子线路第3章高频谐振放大器
Ec
Cn
L1
L2
. Uo
＋
V1 .
V2
Uc
－
(b)
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③ 失配法：从输入导纳Yi的关系式可以看出，要降低Yre 对输入端的影响，可以通过增加负载导纳来实现。但这意味着 负载和晶体管的输出导纳不匹配，因此这种方法称为失配法。
下图的共发—共基电路可以用失配法解释：V2的输入导纳很 大，意味着V1的负载导纳很大。
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5. 多级谐振放大器 多级单调谐放大器：假设有n个单回路调谐放大器级联，
且各级电压放大倍数分别为K01、K02、…、K0n，多级单 调谐放大器的谐振频率相同，均为信号的中心频率。
总电压放大倍数：K0 K01K02 K0n
单回路频率特性： 1 12
总谐振特性： n 1 2 n /2
总带宽：B B1 21/n 1，B1为单回路带宽
总矩形系数：K0.1
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22/n 1 21/ n 1
多级双调谐放大器：设有n 级双调谐放大器级联，均工作在临
界耦合状态。假设各级电压放大倍数分别为K01、K02、…、K0n， 多级单调谐放大器谐振频率相同, 均为信号的中心频率。
电压总增益：K0 K01K02......K0n
双极晶体管和场效应管：低于几百瓦； 电子管：高于几百瓦。 转换效率：高频功放实质上是将电源直流功率转换成高频功率 的过程。转换效率就是反映直流功率转换成高频功率的效率。 最高可达80%。
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工作状态：为了提高转换效率，高频功率放大器大多工作在 C(丙)类状态。
A(甲)类：ηmax=50%，放大器一直处于导通状态。 B(乙)类：ηmax=78.5%，放大器有一半时间处于导通状态。 C(丙)类：ηmax>78.50%，放大器有一少半时间处于导通状态。
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4篇高频谐振功率放大器
第4章高频谐振功率放大器概述高频谐振功率放大器的工作原理高频功率放大器的实际电路丁类高频功率放大器简介宽频带功率放大器教学目的：1.了解高频功率放大器的大体概念和类型2.掌握高频谐振功率放大器的特点3.掌握高频谐振功率放大器的工作原理教学重点：高频功率放大器的大体概念和类型高频谐振功率放大器的特点教学难点：高频谐振功率放大器的工作原理教学方式：教学、提问课时：12学时教学进程概述顾名思义,高频功率放大器用于放大器高频信号并取得足够大的输出功率,常又称为射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier)。
它普遍用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。
1、利用谐振功率放大器的目的：放大高频大信号使发射机末级取得足够大的发射功率。
2、功率信号放大器利用中需要解决的两个问题：①高效率输出②高功率输出联想对比：谐振功率放大器与高频小信号谐振放大器；谐振功率放大器与低频功率放大器；3、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同的地方相同的地方：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负载均为谐振回路。
不同的地方：鼓励信号幅度大小不同； 放大器工作点不同； 晶体管动态范围不同。
4、高频功率放大器与低频功率放大器的异同的地方一路的地方:都要求输出功率大和效率高。
不同的地方：工作频率与相对频宽不同； 放大器的负载不同； 放大器的工作状态不同。
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。
功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率 5、工作状态：功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。
谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路谐振功率放大器通常常利用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1%或更小)，其工作状态通常选为丙类工作状态(θc ＜90︒)，为了不失真的放大信号，它的负载必需是谐振回路。
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高频谐振功率放大器实验报告引言：高频谐振功率放大器是一种用于放大高频信号的重要电子元件。
它的设计和性能对于无线通信、雷达系统以及其他高频应用至关重要。
本实验旨在通过搭建一个高频谐振功率放大器的电路并进行测试，探究其工作原理和性能。
实验器材和方法：本实验使用的器材包括信号发生器、功率放大器、频谱分析仪以及示波器等。
首先，我们搭建了一个基于共射极放大器的高频谐振功率放大器电路。
然后，通过调节信号发生器的频率和功率放大器的偏置电压，我们得到了不同频率下的输出信号。
最后，通过频谱分析仪和示波器对输出信号进行测量和分析。
实验结果和讨论：在实验过程中，我们观察到了以下几点结果和现象。
1. 频率响应特性：通过改变信号发生器的频率，我们得到了功率放大器在不同频率下的输出功率。
我们发现，功率放大器的输出功率在某个特定频率附近达到最大值，而在其他频率下则显著降低。
这是因为在谐振频率附近，谐振电路对输入信号具有最大的增益，从而实现了信号的放大。
2. 谐振电路的选择：在实验中，我们使用了一个LC谐振电路作为功率放大器的输出匹配网络。
这是因为LC谐振电路具有较高的品质因数，能够在特定频率下实现较高的增益和较低的损耗。
同时，通过调节电感和电容的数值，我们可以调整谐振频率和带宽，以满足不同应用的需求。
3. 非线性失真：在实验中，我们注意到在谐振频率附近，功率放大器的输出信号存在一定的非线性失真。
这是因为功率放大器在工作过程中会引入非线性元件，如晶体管等。
这些非线性元件会导致输入信号的失真和谐波的产生。
因此，在实际应用中，我们需要采取相应的补偿措施，以减小非线性失真对系统性能的影响。
4. 功率放大器的效率：通过测量输入功率和输出功率，我们计算了功率放大器的效率。
我们发现，在谐振频率附近，功率放大器的效率较高，可以达到70%以上。
这是因为在谐振频率附近，功率放大器的输入和输出阻抗匹配较好，能够最大程度地转移能量。
高频实验2高频谐振功率放大器.ppt
Icmax
ic
ic1
ic2 ic3
故输出仍为不失 Ico 真的正弦波.
ωt
θc
θc
利用功放负载 LC回路的选频 功适能当,选择LC的 参数使之谐振与 基波频率,
-VBB
C
BT Ec
R+
L
Uc1
-
高频功放的工作状态： ic
高频功放的工作状态有三种,分别是: (1) 欠压工作状态
特点：晶体管的工作范围在放大区和截止区。
④ 缓慢增大输入信号幅度，使放大器处于临界工作状态，即Ie由尖顶余弦 脉冲变化到即将出现双峰的时刻，注意观测此时输出信号幅度与输入信号 幅度变化的特点（输出信号最大）。
⑤ 继续增大输入信号幅度。当输入信号幅度增大到一定程度时，放大器将由临
界进入到过压工作状态，即Ie由尖顶余弦脉冲变化到集电极电流脉冲则出现凹陷 的双峰，注意观测此时输出信号幅度与输入信号幅度变化的特点（输出电压振幅 增长缓慢）。
4测、试丙电路类框功图率和放实大验器测试负条载件特同性上测：定的测 R输结L试 入=根果条 信12据件 号，0：频Ω实说率Vc验明=c=谐测什+振1量么频2V率数是fo据高
① 使高功放处于最佳谐振状态。
功放的负载特性？
② 用示波器“ CH1”探头检测“高频功率放大器”实验板的 “Ie”波形；用示波器”CH2”探头检测“高频功率放大器” 实验板的“OUT”波形。
③ 适当调整高频信号发生器的输出信号 幅度，使放大器处于过压工作状态，即 使Ie出现双峰，并记录此时的电流波形。
④ 改变负载（用连接线），使负载电 阻依次变为75Ω→50Ω。观察并记录不 同负载时的电流波形。
三、实验应会技能 根据实验测量的结果，
高频高频调谐功率放大器
3.5 调谐功放的实用电路
调谐功放电路的组成：(为了更好地辨认电路) 一、馈电线路（为晶体管各电极提供馈电电源） 二、基极偏置电路
三、输入输出匹配电路 调谐功放电路实例
43
一、直流馈电电路 两种根串馈据联直馈电ZC流电方L1 高电线式高频源路虽频旁连：然扼路接直电流电方流圈路容式电：结：的源构通通不、不直交同晶同流流，体，阻隔可管但交直分和对流流为负电：载路三来者说之，间总串应联有。：
A（甲）类：导通角为 180o
AB（甲乙）类：导通角为 90 o B（乙）类：导通角为 90o
C（丙）类：导通角为 90 o
5
放大器的三种工作状态的应用：
1. 低频功率放大器
甲类 ，乙类
工作频率低，相对频带宽，
因此，都采用无调谐负载（即无选频功能的 负载），如电阻、变压器等。
2. 高频功率放大器 丙类（非线性状态） 工作频率高，相对频带很窄，
37
1. 负载特性
欠 过 临 状压压界态状状状比（态态态较k11：好：：）R。P弱PCRORO过较最CC' 压变小大，，化，Pc1对O(较c也较工小)较动(大1，作高态，P状。c特Coc较一态最s性大般高的折)，调R；影线c在谐响的实功R际率斜c中放率较大少器k使工用作。在临界
深度工过作压状，态P:O 和欠下压降，c 且集临电界极电流波形下过凹压
sin (1
cos cos )
Ic0 0 Icmax
基波分量：Ic1m
I c max
sin cos (1 cos )
Ic1m 1Icmax
n次谐 波:
0
I cnm
I c max
2(sin n cos n cos n sin ) n(n2 1)(1 cos )
高频谐振功率放大器电路作用
高频谐振功率放大器电路作用高频谐振功率放大器电路是一种用于放大高频信号的电路，其作用是将输入的高频信号放大到更高的功率水平，以便在无线通信、雷达、无线电广播等领域中使用。
它是一种常用的放大器电路，具有许多优点和应用场景。
高频谐振功率放大器电路采用谐振电路的原理，能够在特定频率下实现高增益的放大效果。
谐振电路是一种具有特殊频率响应特性的电路，当输入信号频率与电路的谐振频率相匹配时，其阻抗会达到最小值，从而使得信号能够得到最大的放大。
这种特性使得高频谐振功率放大器电路在高频信号放大方面具有很大的优势。
高频谐振功率放大器电路能够提供较大的输出功率。
在无线通信领域中，信号传输往往需要经过长距离的传输，因此需要将信号放大到足够的功率水平才能够保证信号的传输质量和距离。
高频谐振功率放大器电路能够将输入的低功率信号放大到较大的功率水平，从而能够满足长距离传输的需求。
高频谐振功率放大器电路还能够实现较高的效率。
在放大信号的过程中，电路会消耗一部分能量，这会导致功率损耗和效率降低。
然而，高频谐振功率放大器电路通过谐振电路的设计，能够在特定频率下实现高效的能量传输，从而提高了电路的效率。
这对于无线通信等领域来说，能够减少能源的消耗，提高系统的性能。
高频谐振功率放大器电路还具有宽频带特性。
传统的放大器电路在特定频率下具有较好的放大效果，但在其他频率下的放大效果较差。
而高频谐振功率放大器电路通过谐振电路的设计，能够在一定频率范围内实现较好的放大效果，从而适用于多种频率的信号放大需求。
高频谐振功率放大器电路在无线通信、雷达、无线电广播等领域中具有广泛的应用。
它通过谐振电路的原理，能够在特定频率下实现高增益的放大效果，并能够提供较大的输出功率和较高的效率。
同时，它还具有宽频带特性，能够适用于多种频率的信号放大需求。
因此，高频谐振功率放大器电路在现代通信技术中扮演着重要的角色，对于推动通信技术的发展具有重要意义。
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高频谐振功率放大器实验121180166 琛1、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. 扫频频谱仪（安泰信）6 . 高频毫伏表三、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是一种能量转换器件，它可以将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。
高频谐振功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，其作用是放大信号，使之达到足够的功率输出，以满足天线发射和其它负载的要求。
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。
高频谐振功率放大器原理电路如图3-1。
图中U b 为输入交流信号，E B 是基极偏置电压，调整E B ，改变放大器的导通角，以改变放大器工作的类型。
E C 是集电极电源电压。
集电极外接LC 并联振荡回路的功用是作放大器负载。
放大器工作时，晶体管的电流、电压波形及其对应关系如图3-1所示。
晶体管转移特性如图3.2中虚线所示。
由于输入信号较大，可用折线近似转移特性，如图中实线所示。
图中'B U 为管子导通电压，g m 为特征斜率（跨导）。
图3-1 高频谐振功率放大器的工作原理设输入电压为一余弦电压，即u b =U bm cos ωt 则管子基极、发射极间电压u BE 为u BE =E B +u b =E B +U bm cos ωt在丙类工作时，E B <'B U ，在这种偏置条件下，集电极电流iC 为余弦脉冲，其最大值为i Cmax ，电流流通的相角为2θ，通常称θ为集电极电流的通角，丙类工作时，θ<π/2。
把集电极电流脉冲用傅氏级数展开，可分解为直流、基波和iR L各次谐波i C =I C0+i c1+i c2+=I C0+I c1m cos ωt+I c2m cos2ωt+…式中，I C0为直流电流，I c1m 、I c2m 分别为基波、二次谐波电流幅度。
图3-2高频谐振功率放大器电压和电流关系谐振功率放大器的集电极负载是一高Q 的LC 并联振荡回路，如果选取谐振回路的谐振角频率ω0等于输入信号u b 的角频率ω，那么，尽管在集电极电流脉冲中含有丰富的高次谐波分量，但由于并联谐振回路的选频滤波作用，振荡回路两端的电压可近似认为只有基波电压，即u c =U c m cos ωt=I c1m R e cos ωt 式中，U cm 为u c 的振幅；R e 为LC 谐振回路的谐振电阻。
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。
图3-3 高频丙类谐振功率放大器的工作状态负载特性是指当保持集电极电源电压E C、基极的直流偏置电压E B、输入激励信号的幅度U bm不变而改变负载电阻R e时，谐振功率放大器的电流I C0、I c1m，集电极输出电压U cm，输出功率P o，集电极损耗功率P C，电源消耗的总功率P E及集电极效率ηC随之变化的曲线。
从上面动态特性曲线随R e变化的分析可以看出，R e由小到大，工作状态由欠压变到临界再进入过压。
相应的集电极电流由余弦脉冲变成凹陷脉冲，如图3-4(a)所示。
eecr e ecr e图3-4高频丙类谐振功率放大器的负载特性集电极调制特性是指当保持E B 、U bm 、R e 不变而改变集电极电源电压E C 时，功率放大器电流I C0、I c1m ，集电极输出电压U cm 以及电源消耗的总功率、效率随之变化的曲线。
当E C 由小增大时，u CEmin =E C -U cm 也将由小增大，因而由u CEmin 、u BEmax 决定的瞬时工作点将沿u BEmax 这条输出特性由特性的饱和区向放大区移动，工作状态由过压变到临界再进入欠压，i C 波形由i Cmax 较小的凹陷脉冲变为i Cmax 较大的尖顶脉冲，如图3-5所示。
由集电极调制特性可知，在过压区域，输出电压幅度U cm 与E C 成正比。
利用这一特点，可以通过控制E C 的变化，实现集电极输出电压、集电极输出电流、集电极输出功率的相应变化，这种功能称为集电极调幅，所以称这组特性曲线为集电极调制特性曲线。
图3-5高频谐振功率放大器的集电极调制特性(b)(a )(c )基极调制特性是指当E C 、U bm 、R e 保持不变而改变基极的直流偏置电压E B 时，功放电流I C0、I c1m ，集电极输出电压U cm 以及电源消耗的总功率、效率的变化曲线。
当E B 增大时，会引起θ、i Cmax 增大，从而引起I C0、I c1m 、U cm 增大。
由于E C 不变，u CEmin =E C -U cm 则会减小，这样势必导致工作状态由欠压变到临界再进入过压。
进入过压状态后，集电极电流脉冲高度虽仍有增加，但凹陷也不断加深，i C 波形如图3-6所示。
利用这一特点，可通过控制E B 实现对电流、电压、功率的控制，称这种工作方式为基极调制，所以称这组特性曲线为基极调制特性曲线。
图3-6高频谐振功率放大器的基极调制特性E 增大(c )(b)(a )图3-7高频谐振功率放大器的放大特性放大特性是指当保持E C、E B、R e不变，而改变输入激励信号的幅度U bm 时，功率放大器电流I C0、I c1m，集电极输出电压U cm以及电源消耗的总功率、效率的变化曲线。
U bm变化对谐振功率放大器性能的影响与基极调制特性相似。
i C波形及I C0、I c1m、U cm、P o、P E、ηC随U bm的变化曲线如图3-7所示。
由图可见，在欠压区域，输出电压振幅与输入电压振幅基本成正比，即电压增益近似为常数。
利用这一特点可将谐振功率放大器用作电压放大器，所以称这组曲线为放大特性曲线。
2.实验电路高频谐振功率放大器实验电路如图3-8。
图3-8 高频谐振功率放大器实验电路电容C1是输入隔直电容，第一级电路是小信号谐振放大器，对输入信号进行放大，由于丙类功放属于大信号放大，若输入信号幅度过小，丙类功放不能够导通，因此需要先对输入信号进行前置放大。
第二级电路是丙类谐振功率放大器，电阻R7提供自己偏置，静态时，基极直流电压为0V。
当输入信号使晶体管导通后，晶体管的射极有一个直流偏置电压，所以此时的Vbe<0，晶体管工作在丙类状态。
集电极调谐回路由固定电容，可变电容和中周组成，调整可变电容值或者中周的铁芯位置可改变谐振回路的谐振频率，调整滑动变阻器RW2可以改变负载电阻值，从而观察功放的负载调制特性。
集电极供电电源部分由三端可调DC变换器LM317提供，改变滑动变阻器的阻值，可改变集电极的供电电源电压，从而观察功放的集电极调制特性。
四、实验容与数据分析注：在原始数据上，我所有计算的依据在于实验手册上实验电路图所给出的R7=10Ω。
而在实际测量中我测得其为31Ω。
在正式试验报告中，我将按照31Ω进行计算，因此数据与原始数据相比有出入。
1．高频谐振功率放大器实验电路的调整调整幅度，使得电路调谐。
2. 丙类谐振功率放大器的激励调制特性测试（1）三种状态波形欠压状态波形临界状态波形过压状态波形（2） 效率计算在本组实验中，我们取常量Rc=150Ω，Ec=10.6V ，R7=31Ω。
欠压 临界 过压 Uo 929mV 2.08V 2.49V Ve90mV 264mV 345mV LR U P 200= 5.75mW28.8mW41.3mWI C0=Ve/R7 2.90mA 8.52mA 11.1mA C C E E I P 0=30.77mW90.27mW118mWη18.7% 31.9% 35.0%分析：由数据可见，从欠压、临界到过压，功率放大器效率在不断提高。
而对于过压状态下的效率较低，仅为35.0%，我认为原因是此时功率放大器刚刚进入了过压状态，并未完全达到最大效率状态。
在实验中，过压状态我们取得输入电压大约是180mV，而临界状态大约在150mV——160mV，这两者在我们的试验中差距并不大。
从图也可以看出，我们的临界和所取得过压状态几乎高度一致，说明刚哥进入了过压。
而从数据来看，效率也和临界状态近似相同，因此在兼顾了波形的情况下效率不可能太高。
工作状态曲线图3．高频谐振功率放大器的负载特性测试取Ec=10.6VRl 150Ω200Ω450ΩUo 929mV 1.63V 1.64V Ve90.0mV 86.6mV 29.0mV LR U P 200= 5.75mW13.2mW5.97mWI C0=Ve/R7 2.90mA 2.79mA 0.935mA C C E E I P 0= 30.77mW 29.58mW 9.92mW η18.7%44.91%59.5%数据分析：由数据可见，随着负载电阻的上升，有效功率先升高再降低，总功率则不断下降，效率不断上升，从欠压进入临界进入过压状态。
二Ic0则不断下降。
但是我们也应该看到，即使在过压区效率也不够高，我认为是：1调谐不够完全，使得效率不够 2 过压区没有深度过压，使得效率和临界区别不大。
具体的解释，我再后文总结处说明。
负载特性曲线图4．集电极电源电压变化对放大器工作状态的影响（集电极调制特性）的测试 取负载电阻Rl=150ΩEc 10.42V 8.74V 5.78V Uo 890mV 900mV 890mV Ve84.2mV 87.8mV 94mV LR U P 200= 5.28mW5.40mW5.28mWI C0=Ve/R7 2.72mA 2.79mA 2.90mA C C E E I P 0= 28.3mW 28.07mW 16.8mW η18.6%22.1%31.5%分析：从数据来看，各组都在欠压区域。