完整word版,高频功率放大器设计及仿真
(完整word版)pwm开关型功率放大器
电力电子技术课程设计报告题目PWM开关型功率放大器的设计专业电气工程及其自动化班级电气学号学生姓名指导教师2008 年春季学期一、总体设计1．主电路的选型（方案设计）经过对设计任务要求的总体分析，明确应该使用电力电子组合变流中的间接交流变流的思想进行设计，因为任务要求频率是可变的，故选择交直交变频电路（即VVVF电源）。
交直交变频电路有两种电路：电压型和电流型。
在逆变电路中均选用双极性调制方式。
方案一：采用电压型间接交流变流电路。
其中整流部分采用单相桥式全控整流电路，逆变部分采用单相桥式PWM逆变电路，滤波部分为LC滤波，负载为阻感性。
电路原理图如下所示：方案二：采用电压型间接交流变流电路。
其中整流部分采用单相全桥整流电路，逆变部分采用单相桥式PWM逆变电路，滤波部分为LC滤波，负载为阻感性。
电路原理图如下所示：方案三：采用电压型间接交流变流电路。
其中整流部分采用单相桥式PWM 整流电路，逆变部分采用单相桥式PWM逆变电路，滤波部分为LC滤波，负载为阻感性。
电路原理图如下所示：分析：方案一中整流电路与逆变电路都采用全控型可以通过控制a角的大小来控制Ud的大小。
方案二中的整流电路是单相全桥整流电路，属于不可控型。
Ud大小不可变。
方案三采用双PWM电路。
整流电路和逆变电路的构成可以完全相同，交流电源通过交流电抗器和整流电路联接，通过对整流电路进行PWM控制，可以使输入电流为正弦波并且与电源电压同相位，因而输入功率因数为1，并且中间直流电路的电压可以调整。
但由于控制较复杂，成本也较高，实际应用还不多，故此处没有选用。
经过分析我选用了方案一。
其中控制部分采用双极性PWM波控制触发，从而控制负载电流和电压。
由于逆变部分采用电压型逆变电路，所以当选用电阻性负载时其电流大致呈正弦波，电压呈矩形波。
2. 总体实现框架二、主要参数及电路设计1. 主电路参数设计 由已知条件可得负载端的电流A i U P 5100500===, 电阻205100===i U R Ω。
220ghz高频功率放大器仿真
220ghz高频功率放大器仿真摘要：1.220GHz 高频功率放大器的概述2.220GHz 高频功率放大器的仿真方法3.220GHz 高频功率放大器的性能分析4.220GHz 高频功率放大器的应用领域正文：一、220GHz 高频功率放大器的概述随着无线通信技术的不断发展，高频功率放大器在卫星通信、无线局域网和蓝牙设备等领域的应用越来越广泛。
220GHz 高频功率放大器是其中一种重要类型的放大器，其工作频率高达220GHz，具有极高的信号传输速率和较大的带宽。
为了提高220GHz 高频功率放大器的性能和可靠性，对其进行仿真研究至关重要。
二、220GHz 高频功率放大器的仿真方法220GHz 高频功率放大器的仿真主要包括电路仿真和系统仿真两个方面。
电路仿真是指对放大器的电路结构进行建模和分析，以研究其基本特性。
系统仿真则是将放大器放入整个通信系统中，与其他组件相互作用，以评估系统性能。
电路仿真可以使用基于SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）的仿真软件进行，例如ADS（Advanced Design System）和Cadence 等。
系统仿真则通常采用基于MATLAB 的Simulink 进行。
三、220GHz 高频功率放大器的性能分析通过仿真，可以对220GHz 高频功率放大器的各项性能指标进行分析，包括增益、线性度、稳定性、效率等。
对于这些指标，通常有一定的标准或要求，例如增益需要满足一定的范围，线性度需要保证信号的失真度在一定范围内，稳定性需要确保放大器在长时间工作下不出现自激振荡等。
四、220GHz 高频功率放大器的应用领域220GHz 高频功率放大器广泛应用于卫星通信、无线局域网、蓝牙设备等领域。
在卫星通信中，高频功率放大器用于放大信号，以克服信号在长距离传输过程中的衰减。
在无线局域网和蓝牙设备中，高频功率放大器则用于提高信号传输速率和带宽。
(完整word版)功率放大器实验报告(终)
南昌大学实验报告学生姓名： 王晟尧 学号： 6102215054 专业班级: 通信152班 实验类型：□验证 □综合 □设计 □创新 实验日期： 实验成绩:音频功率放大电路设计一、设计任务设计一小功率音频放大电路并进行仿真。
二、设计要求已知条件：电源9±V 或12±V;输入音频电压峰值为5mV ；8Ω/0.5W 扬声器；集成运算放大器(TL084）;三极管（9012、9013）；二极管（IN4148）；电阻、电容若干基本性能指标：P o ≥200mW （输出信号基本不失真);负载阻抗R L ＝8Ω;截止频率f L ＝300Hz,f H ＝3400Hz扩展性能指标:P o ≥1W （功率管自选）三、设计方案音频功率放大电路基本组成框图如下：话音放大器滤波器功率放大器话筒输出扬声器音频功放组成框图由于话筒的输出信号一般只有5mV左右,通过话音放大器不失真地放大声音信号,其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗；滤波器用来滤除语音频带以外的干扰信号；功率放大器在输出信号失真尽可能小的前提下，给负载R L（扬声器）提供一定的输出功率.应根据设计要求，合理分配各级电路的增益,功率计算应采用有效值。
基于运放TL084构建话音放大器与宽带滤波器，频率要求详见基本性能指标。
功率放大器可采用使用最广泛的OTL （Output Transformerless）功率放大电路和OCL(Output Capacitorless)功率放大电路,两者均采用甲乙类互补对称电路，这种功放电路在具有较高效率的同时，又兼顾交越失真小，输出波形好,在实际电路中得到了广泛的应用.对于负载来说，OTL电路和OCL电路都是射极跟随器，且为双向跟随，它们利用射极跟随器的优点——低输出阻抗,提高了功放电路的带负载能力,这也正是输出级所必需的。
由于射极跟随器的电压增益接近且小于1，所以,在OTL电路和OCL电路的输入端必须设有推动级,且为甲类工作状态，要求其能够送出完整的输出电压；又因为射极跟随器的电流增益很大,所以，它的功率增益也很大，这就同时要求推动级能够送出一定的电流。
高频电路Multisim仿真实验二 高频功率放大仿真
实验二 高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors 中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V ，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V ，用同样的设置，观察i c 的波形。
（提示：单击simulate 菜单中中analyses 选项下的transient analysis...命令，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s ，终止时间设置为0.030005s 。
在output variables 页中设置输出节点变量时选择vv3#branch 即可）（3）根据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率ω0，以及该网络的品质因数Q L 。
根据各个电压值，计算此时的导通角θc 。
（提示根据余弦值查表得出）。
srad LCw /299.61012610200116120=⨯⨯⨯==-- =Cθ87.80378.0299.61263000=⨯==Lw R Q L2、线性输出（1）要求将输入信号V1的振幅调至1.414V。
注意：此时要改基极的反向偏置电压V2=1V，使功率管工作在临界状态。
同时为了提高选频能力，修改R1=30KΩ。
（2）正确连接示波器后，单击“仿真”按钮，观察输入与输出的波形；输入端波形：输出端波形:（3）读出输出电压的值并根据电路所给的参数值，计算输出功率P0，PD，ηC；输出电压：12V ；∑==RI V I P m c cm m c 21102121 0C cc D I V P = Dc P P 0=η二、 外部特性1、调谐特性，将负载选频网络中的电容C1修改为可变电容（400pF ），在电路中的输出端加一直流电流表。
当回路谐振时，记下电流表的读数，修改可变电容百分比，使回路处于失谐状态，通过示波器观察输出波形，并记下此时电流表的读数；谐振时，C=200pF ，此时电流为：-256.371输出波形为：将电容调为90%时，此时的电流为-256.389mA 。
220ghz高频功率放大器仿真
220ghz高频功率放大器仿真高频功率放大器在无线通信、雷达、遥感等领域具有重要应用价值。
随着科技的不断发展，对高频、高功率、高效率的放大器需求不断增加。
220GHz 高频功率放大器因其独特的性能优势，成为研究人员关注的焦点。
然而，高频放大器的设计和优化具有一定的难度，仿真软件在此过程中起到了至关重要的作用。
市面上有很多仿真软件可以应用于220GHz高频功率放大器的设计，如CST、HFSS等。
这些软件可以模拟电路的电磁场分布，预测放大器的性能指标，为实际制作提供参考。
在此，以CST为例，详细介绍仿真过程。
首先，建立放大器的几何模型。
根据设计要求，确定放大器的结构参数，如长度、宽度、厚度等。
然后，在软件中绘制出这些参数，并设置相应的材料属性。
接下来，设置边界条件，如输入/输出端口的阻抗、反射系数等。
在完成模型建立后，进行电磁场仿真。
软件会根据设定的参数和边界条件，计算放大器内部的电磁场分布。
在仿真过程中，需要关注的关键参数有：输入/输出功率、增益、效率、谐波抑制等。
这些参数将直接影响放大器的性能。
在得到仿真结果后，需要对结果进行分析。
通过对比仿真数据与理论值，可以发现设计中的不足之处，如阻抗匹配不良、增益不足等。
针对这些问题，可以对放大器结构进行优化，如调整长度、宽度等。
重复进行仿真和分析，直至得到满足性能要求的放大器。
高频功率放大器仿真在设计过程中具有显著的优势，如缩短研发周期、降低成本、提高设计质量等。
然而，仿真结果受到模型精度、软件算法等因素的限制，可能与实际制作结果存在一定差距。
因此，在实际制作过程中，还需结合测试数据进行进一步优化。
总之，220GHz高频功率放大器仿真在设计过程中具有重要意义。
通过合理设置参数、优化结构，可以有效提高放大器的性能。
在实际制作中，需不断调整和优化，以实现最佳性能。
课程设计高频功率放大器的设计.doc
课程设计任务书2009—2010学年第二学期专业：通信工程专业学号：** 姓名：露珠儿课程设计名称：通信电路课程设计设计题目：高频功率放大器的设计完成期限：自2010 年6 月15 日至2010 年 6 月22 日共1 周一、设计目的1、巩固所学的理论知识；2、提高综合运用所学理论知识独立分析和解决实际问题的能力；3、掌握高频功率放大器的大体原理；4、分析与计算各个参数与性能指标。
二、设计内容按照功率放大器的原理，设计一个高频功率放大器。
三、设计要求一、设计出高频功率放大器，并分析原理；二、分析与计算集电极电流i c及其傅立叶变换；3、分析其特点。
四、参考资料[1] 沈伟慈.通信电路.西安：西安电子科技大学出版社，2007.指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：年月日摘要高频功率放大器是发送设备的重要组成部份之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输进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。
在高频范围内，为了取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。
本次课程设计先是对高频功率放大器有关理论知识作介绍，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，并对结果进行分析，最后总结课程设计体会。
关键词：无线传输；高频功率放大器；频带；选频网络；负载目录1 课题描述 (1)2设计原理 (1)3设计进程 (5)电路原理及特点 (5)3.1.1高频功放性能分析 (5)3.1.2谐振功率放大器的动态特性 (5)3.1.3功率放大器的负载特性 (6)3.1.4放大器工作状态的调整 (7)设计内容及参数计算 (9)4结果及分析 (12)总结 (13)参考文献 (14)1 课题描述在通信电路中，为了弥补信号在无线传输进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。
高频功率放大器的设计及仿真
综合课程设计高频功率放大器的设计及仿真专业名称电子信息工程班级学号5081112学生姓名姜昊昃指导教师邱新芸设计时间2011.06.20~2011.07.01课程设计任务书设计题目：高频功率放大器的设计及仿真一、设计实验条件Multisim软件二、设计任务及要求1.设计一高频功率放大器，要求的技术指标为：输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz，η>65%；2.已知：电源供电为12V，负载电阻,RL=51Ω，晶体管用2N2219，其主要参数：Pcm=1W,Icm=750mA,V CES=1.5V, f T=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）。
三、设计报告的内容1.设计题目与设计任务（设计任务书）2.前言（绪论）(设计的目的、意义等)3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）4.结束语（设计的收获、体会等）5.参考资料四、设计时间与安排1、设计时间：2周2、设计时间安排：熟悉实验设备、收集资料：2 天设计图纸、实验、计算、程序编写调试：4 天编写课程设计报告：3 天答辩：1 天1.设计题目与设计任务（设计任务书）1.1 设计题目高频功率放大器的设计及仿真1.2 设计任务要求设计一个技术指标为输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz η>65%的高频功率放大器。
摘要通过“模电”课程知道，当输入信号为正弦波时放大器可以按照电流的导通角的不同，将其分为甲类、乙类、甲乙、丙类等工作状态。
甲类放大器电流的导通角为360度，适用于小信号低功率放大；乙类放大器电流的导通角约等于180度；甲乙类放大器电流的导通角介于180度与360度之间；丙类放大器电流的导通角则小于180度。
乙类和丙类都适用于大功率工作。
丙类工作状态的输出功率和效率是上述几种工作状态中最高的。
高频功率放大器大多工作于丙类。
但丙类放大器的电流波形失真太大，因而只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
高频谐振功率放大器设计与仿真-visionouc
丙类谐振功率放大器模块
丙类谐振功率放大器原理图如图所示
谐振功率放大器的特点： （1）放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流 （2）输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能 ，又能实现放大器输出端负载的匹配。
（3）基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工 作在丙类状态。 （4）输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉 冲波形。 （5）晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流 能量的过程中起开关控制作用，谐振回路LC是晶体管的 负载。
高频谐振功率放大器设计与仿真
指导老师：郑海永 小组成员：夏文杰 李潇 章磊
一、任务要求 二、设计思想 三、仿真过程与成品展示
1.1课程设计的任务
在无线电信号发射过程中，发射 机产生高频信号功率很小，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。本次课程设计的任务 就是设计一高频谐振功率放大器。
甲类 :电路中管子的导通时间是整 个信号周期,集电极电流导通角为 180度。
放大器的 工作状态
乙类 :集电极电流导通角为90度。
丙类 : 集电极电流导通角小于90度。
系统框图
信 号 输 入 信 号 输 出
两级 甲类 放大器
工作在 丙类状态的 谐振放大器
选择两级甲类放大器放大输入 电压，再由丙类放大器获得较高的功 率和效率，并由具有滤波作用的调谐 回路获得近似不失真的正弦波信号。
系统整体电路图
丙类谐振功率放大器
Pcb板的电路搭建
进行所有元件的封装与布局
进行布线
进行最后的收尾
Pcb板的焊接
碰到的问题和困难
1.软件的使用困难 2.前期准备不足带来的麻烦 3.Pcb板和元件购买的困难 4.焊接的难度和对工艺了解的不足
实验3丙类高频功率放大器
实验3 丙类高频功率放大器仿真高频功率放大电路通常在发射机末级功率放大器和末前级功率放大器中，主要对高频信号的功率进行放大，使其达到发射功率的要求。
在硬件实验中，我们已经对高频功率放大器的幅频特性、负载特性及电路效率进行了测试。
在仿真实验中，我们将对放大器的其它特性进行进一步的仿真研究。
一、实验电路：电路特点：晶体管基极加0.1V的负偏压，电路工作在丙类，负载为并联谐振回路，调谐在输入信号频率上，起滤波和阻抗变换作用。
二、测试内容（一）高频功率放大电路原理仿真1、集电极电流Ic与输入信号之间的非线性关系晶体管工作在丙类的目的是提高功率放大电路的效率，此时晶体管的导通时间小于输入信号的半个周期。
因此，集电极电流Ic将是周期的余弦脉冲序列。
（1）、当输入信号的振幅有效值为0.75V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析。
设置：起始时间为0.03S，终止时间为0.03005S，输出变量为I(V3)仿真分析。
记录并分析实验结果。
（2）、当输入信号振幅为1V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析，设置同上。
记录并分析实验结果，指出输出信号波形顶部凹陷失真的原因是什么？2、输入信号与输出信号之间的线性关系将电路中R1改取30K，重复上述过程，使用示波器测试电路输出电压波形。
记录并分析实验结果，指出输出信号波形与步骤1的实验结果有何区别？为什么？（二）高频功率放大电路外部特性仿真测试1、调谐特性调谐特性指在R1、V1、V BB、Vcc不变的条件下，高频功率放大电路的Ico、Ieo、Uc等变量随C变化的关系。
将C1改用可变电容器，调C1使电路处于谐振状态（C1=50%），回路阻抗最大，呈纯阻，电流最小，此时示波器显示输出信号幅度最大，电流表显示电流最小值；当改变C1值，回路失谐，回路阻抗变小，回路电流变大,输出波形出现失真。
通过示波器和电流表观察记录实验结果，并对实验结果进行分析。
使用波特图仪和小信号交流分析方法测试测试并记录电路的调谐特性。
高频功率放大器设计
高频功率放大器设计1、概述及基本原理高频功率放大器是对载波信号或高频信号进行功率放大的电路。
利用选频网络作为负载回路的功率放大器成为谐振功率放大器。
随着现代通信技术的日益发展高频放大应用的领域也越来越广。
在某些场合高频放大技术的高低成为制约本领域技术发展的关键所在。
比如射频手机和高频信号收发机等，都需要用到高频功率放大器，并且作为一项非常重要的技术攻关项目。
特别是移动电话机中高频功率放大器品质的高低直接影响其产品的技术指标。
所以本次课程设计我选择高频功谐振率放大器。
如图1所示为高频功放基本原理图，图中，高频扼流圈提供直流通路，C1为隔直流电容，谐振回路分别为输入和输出滤波匹配网络。
其中天线等效阻抗，作为输出负载。
与非谐振功放比较，它们都要求安全高效地输出足够大的不失真功率，但有一些区别。
图1高频功放基本原理图谐振式高频功率放大器的特点是：①为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，晶体管发射结为反向偏置，由Eb（VBB）来保证，流过晶体管的电流为余弦脉冲波形；②负载为谐振回路，除了确保从电流脉冲波中取出基波分量，获得正弦电压波形外，还能实现放大器的阻抗匹配。
2.方案及各部分设计原理分析2.1整体介绍基本部分组成，即电子管、谐振回路和电源。
电子管在放大器中起着把直流能量转换为交流能量的作用；谐振回路是电子管的负载；电源供给电子管各电极电压，它们共同保证电子管的正常工作。
放大器有两个主要电路：板极电路和栅极电路。
板极电路包括并联振荡回路和直流板极电压Ea的馈电电路。
振荡回路由电感L1、电容C1和电阻r组成。
电路中C1'为高频旁路电容，L1'为高频阻流圈。
在栅极电路中加入直流偏压Eg，一般Ea为负值。
电路中C2'和L2'分别是栅极回路的高频旁路电容和高频阻流圈。
2.2原理分析知道前级送来的高频激励电压为ug=Ugcosωt它加在栅极与阴极之间。
其中，ug是激励电压的瞬时值，Ug是激励电压的振幅值，ω＝2πf是激励电压的角频率，f是激励电压的频率。
高频功率放大器设计
自激振荡的可能性。
高效率放大器设计
效率优化
高效率放大器设计的主要目标是减小能量损失和提高能源 利用效率。常用的效率优化技术包括采用晶体管并联、开 关电源、和漏极效率更高的放大器结构等。
热管理
高效率放大器通常会产生大量的热量，因此需要良好的热 管理系统来确保放大器的可靠性和稳定性。热管理系统可 以包括散热片、风扇、和液冷系统等。
大器、负反馈和源极跟随器等。
02
匹配网络设计
为了实现输入和输出阻抗的良好匹配，通常需要设计匹配网络。匹配网
络可以由电阻、电容和电感等无源元件构成，通过调整元件值，使输入
或输稳定性考虑
在宽带放大器设计中，需要考虑放大器的稳定性。稳定性问题通常通过
添加适当的负反馈来解决，以减小放大器在宽频范围内的非线性失真和
04
06
高频功率放大器的发展 趋势与展望
新型器件的研发与应用
新型晶体管
随着半导体技术的不断发展，新型晶 体管如GaN、SiC等在高频功率放大 器设计中得到广泛应用，具有高频率、 高效率、高功率等优点。
新型微波集成电路
微波集成电路是将多个器件集成在一 块衬底上，实现微波信号的放大、混 频、滤波等功能，具有小型化、高性 能、低成本等优势。
放大器的稳定性
频率稳定性
表示放大器在不同频率下的稳定性。
电源稳定性
表示放大器在不同电源电压下的稳定性。
温度稳定性
表示放大器在不同温度下的稳定性。
负载稳定性
表示放大器在不同负载下的稳定性。
03
高频功率放大器设计技 术
匹配网络设计
输入匹配网络
用于实现信号源与高频功率放大器之间的阻抗匹配，提高信号传输效率，减小 信号反射和能量损失。
完整word高效率PWM音频功率放大器
高效率PWM 音频功率放大器本设计主要由功率放大器、信号变换电路、输出功率显示电路和保护电路组成。
功率放 大器部分采用D 类功率放大器确保高效，在 5V 供电情况下输出功率大于 1W ，且输出波形无明显失真，低频输出噪声电压很低（输出频率为20kHz 以下时，低频噪声电压约 1mV ）;信号变换部分采用差分放大电路，将双端输出信号变为1 : 1的单端输出信号；输出功率显1、题目分析及设计方案论证与比较根据题目要求，整个系统由D 类PWM 功率放大器、信号转换电路及功率测量显示装置 组成。
其中核心部分为 D 类PWM 功率放大器。
之所以选择此方案是因为 D 类PWM 功放能够达到更高的效率，且更好地确保波形不失真，加之以合理的滤波网络又进一步克服了高 频干扰，从而使系统成为高效率、低失真、低干扰的功率放大系统。
系统组成框图如图 3.1所示。
下面我们分别论述框图中各部分设计方案。
图3.1系统组成框图2、总体设计思路根据题目要求，经过认真分析，决定采用脉宽调制方式实现低频功率放大器 （即D 类功率放大器）。
脉宽调制电路（PWM ）的脉宽调制原理 如图3.2所示。
图3.2脉宽调制原理图一般的D 类放大器电路的工作原理是用“振荡发生器”输出的三角波与来自外部的模拟音频信号进行比较，在“脉宽调制比较器”输出端产生一个其脉宽变化与音频信号幅值成正 比例的可变脉宽方波。
此方波通过“数字逻辑电路”输出反相的方波。
在音频信号的前半周（正电压），脉宽调制方波的占空比小于 50%，使高端MOS 管饱和导通，输出瞬间脉冲电压 V ec — 0=V cc 。
在音频信号的后半周（负电压），低端MOS 饱和导通，电压 0— V ec = — V cc o 将输亠 PWM —高速开关电路 及滤波网络D 类功率放大器796DVin=O,占空比-50%出的脉宽调制电压经 LC 低通网络滤除高频成分， 在负载端得到与输入模拟信号相似但被放大了的电压。
高频功率放大器的设计及仿真
高频功率放大器的设计及仿真AbstractIn the course of "Analog Electronics"。
it is known that when the input signal is a sine wave。
amplifiers ___ of the current。
such as Class A。
Class B。
Class AB。
and Class C。
The n angle of Class A amplifier current is 360 degrees。
suitable for small signal and low power n。
___ Class B amplifier current is about 180 degrees。
the n angle of Class AB amplifier current is een 180 degrees and 360 degrees。
the n angle of Class C amplifier current is less than 180 degrees。
Class B and Class C are suitable for high power work.The output power and efficiency of Class C working state are the highest among the above-___ high-frequency power amplifiers work in Class C。
However。
the current ___ Class C amplifier is too large。
so it can only be used for ___ circuit as the load。
Since the tuning circuit has filtering ability。
高频功率放大器课程设计.docx
学院学生课程设计报告课程名称：高频电路原理•与分析专业班级： ____________________ 姓名： _______________________ 学号:学期:1.课程设计tl的 (2)2.课程设计题H描述和耍求 (2)3.课程设计报告内容 (2)3. 1原理分析 (2)3. 2电路总体设计 (5)3. 3丙类功率放大器具体设计 (6)3 . 4宽频功率放大器具体参数设计 (8)3. 5电路仿真 (10)4.结论 (12)5.结束语 (13)6.参考文献 (14)7.附录 (15)1.课程设计目的通过木课程设计，对■理论知识进一步全面认识，加深对高频功率放大器的工作原理的理解，熟悉高频功率放人器的实际电路，初步学会高频功率放大器电路的设计，以达到理论知识与实践相结合。
2.课程设计题目描述和要求设计一高频功率放大电路，要求三极管丁•作在丙类状态；输入己调波的蜂值为1 OOmV；载波频率6. 5MHz,输出功率：P1M1W；负载50Q ；效率r] M80%。
3.课程设计报告内容3. 1原理分析高频功率放大器川于发射机的末级，作用是将高频己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…定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰诂从信道的通信。
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貝有选频滤波作川的选频电路作为输出冋路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放人器的输出电路则是传输线变压器或莫他宽带匹配电路，因此乂称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是--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。
在“低频电子线路”课程中已知，放人器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。
甲类放大器电流的流通角为180°，适用丁•小信号低功率放大。
高频功率放大器
一 设计任务、目的、参数1.1 引言本文设计一个调频发射收机，调频发射收机由前级LC 振荡电路，变容二极管调频，射级跟随器，甲放，和高频放大电路构成。
高频放大电路是调频发射基末级电路，其性能的优劣直接影响到发射机的好坏，稳定性和放大特性等指标因此本文设计对中频放大电路做了比较详细的介绍。
1.2 设计任务、目的、要求1.2.1 设计任务（1） 熟悉设计任务及主要技术指标和要求。
（2） 选定方案的论证及整机电路框图的工作原理。
（3） 单元电路的设计、计算及仿真.1.2.2 设计目的通过调频发射机电路的设计，使得建立无线电发射收机的整机概念，了解发射机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算发射的各个单元电路：包括LC 振荡电路、变容二极管调频电路、射级跟随器电路、高频功放电路设计、元器件选择。
发射机是日常生活中常见的也是应用非常广泛的电子器件，研究本课题既可以了解小信号发射机电路，又可以提高对于Multisim 和Protues 的应用能力和运用书本知识的能力。
1.2.3 设计要求1.工作频率:MHz f 100≈ 2 输出功率:mW P O 80≥ 3 总效率 :%50>η 4 负载电阻:Ω=75L R 5 最大频偏:kHz f m 20≈∆二总体方案2.1 方案分析直接调频发射机调频就是由高频振荡器产生的调频信号先由变容二极管调频，再通过射级跟随器送高频功率放大器在最后由天线发出，2.2 工作原理与框图2.2.1 工作原理调频发射机是由LC振荡电路、缓冲级和高频功率放大电路构成。
由LC振荡电路产生载波信号，送往缓冲级，然后由高频功率放大电路对信号进行放大，最后由天线发送出去。
2.2.2 设计电路框图通常小功率发射机采用直接调频方式，它的组成框图2-1如下所示。
其中高频振荡级主要是产生频率稳定、中心频率符合指标要求的正弦波信号，且其频率受到外加音频信号电压调变；缓冲级主要是对调频振荡信号进行放大，以提供末级所需的激励功率，同时还对前后级起有一定的隔离作用，为避免级功放的工作状态变化而直接影响振荡级的频率稳定度；，功放级的任务是确保高效率输出足够大的高频功率，并馈送到天线进行发射。
高频功率放大器的设计及仿真
综合课程设计高频功率放大器的设计及仿真课程设计任务书设计题目：高频功率放大器的设计及仿真一、设计实验条件Multisim软件二、设计任务及要求1.设计一高频功率放大器，要求的技术指标为：输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz，η>65%；2.已知：电源供电为12V，负载电阻,RL=51Ω，晶体管用2N2219，其主要参数：Pcm=1W,Icm=750mA,V CES=1.5V, f T=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）。
三、设计报告的内容1.设计题目与设计任务（设计任务书）2.前言（绪论）(设计的目的、意义等)3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）4.结束语（设计的收获、体会等）5.参考资料四、设计时间与安排1、设计时间：2周2、设计时间安排：熟悉实验设备、收集资料：2 天设计图纸、实验、计算、程序编写调试：4 天编写课程设计报告：3 天答辩：1 天1.设计题目与设计任务（设计任务书）1.1 设计题目高频功率放大器的设计及仿真1.2 设计任务要求设计一个技术指标为输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz η>65%的高频功率放大器。
摘要通过“模电”课程知道，当输入信号为正弦波时放大器可以按照电流的导通角的不同，将其分为甲类、乙类、甲乙、丙类等工作状态。
甲类放大器电流的导通角为360度，适用于小信号低功率放大；乙类放大器电流的导通角约等于180度；甲乙类放大器电流的导通角介于180度与360度之间；丙类放大器电流的导通角则小于180度。
乙类和丙类都适用于大功率工作。
丙类工作状态的输出功率和效率是上述几种工作状态中最高的。
高频功率放大器大多工作于丙类。
但丙类放大器的电流波形失真太大，因而只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。
可是若仅仅是用一个功率放大器，不管是甲类或者丙类，都无法做到如此大的功率放大。
220ghz高频功率放大器仿真
220ghz高频功率放大器仿真（最新版）目录1.引言2.220GHz 高频功率放大器的原理3.220GHz 高频功率放大器的仿真过程4.仿真结果分析5.结论正文一、引言高频功率放大器在无线通信系统中具有举足轻重的地位，尤其是在卫星通信、雷达和无线局域网等领域。
随着通信技术的不断发展，对高频功率放大器的性能要求也越来越高。
本文将对 220GHz 高频功率放大器进行仿真研究，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
二、220GHz 高频功率放大器的原理220GHz 高频功率放大器是一种用于放大高频信号的电子设备，其主要作用是提高信号的强度，使之能够在传输过程中克服信号衰减和噪声干扰。
该放大器通常由输入、输出和反馈三个部分组成，其工作原理是利用晶体管或其他放大元件对输入信号进行放大，并通过反馈电路对放大后的信号进行调节，以获得所需的输出功率和信号质量。
三、220GHz 高频功率放大器的仿真过程为了研究 220GHz 高频功率放大器的性能，我们采用了电磁场仿真软件进行模拟。
具体步骤如下：1.创建模型：根据放大器的结构和工作原理，创建放大器的三维几何模型，包括输入、输出和反馈电路等部分。
2.设定参数：根据实际应用需求和放大器的性能指标，设定相关参数，如工作频率、输入功率、输出功率等。
3.网格划分：对放大器模型进行网格划分，以确保仿真过程中计算的准确性。
4.设定边界条件：为仿真过程设定合适的边界条件，以模拟实际工作环境。
5.运行仿真：根据设定的参数和边界条件，运行仿真软件，得到放大器的性能参数。
四、仿真结果分析通过仿真软件的运行，我们得到了 220GHz 高频功率放大器的各项性能参数，包括增益、输入和输出阻抗、驻波等。
通过对比不同参数下的仿真结果，我们发现在优化的工作条件下，该放大器能够实现较高的输出功率和良好的信号质量。
同时，我们还分析了放大器在不同工作频率下的性能变化，为实际应用提供了更为详细的参考依据。
五、结论本文通过对 220GHz 高频功率放大器的仿真研究，得出了其在不同工作条件下的性能参数，并为相关领域的研究和应用提供了参考。
高频宽带功率放大器的设计与制作
－－－－有关遥控 有关射频 有关无线通讯的 专业文档资料站 ３１５ＭＨｚ．ＣＯＭ 遥控网 ＲＦ３１５．ＣＯＭ 射频网 ｜ 遥控制作（无线 红外 载波 ＤＴＭＦ等） ｜ 相关元器件 ｜ 基础知识 ｜ 标准、法规 ｜ │传感器 单片机 自控 ＣＡＤ等综合版│ 基础知识＞Ｆｏｌｌｏｗ ｍｅ Ｒａｄｉｏ跟我学无线电＞第二章：高频宽带功率放大器的设计与制作（２）输入回路阻抗变换电路的设计 输出１Ｗ功率高频晶体管放大电路的设计 输出回路阻抗变换电路的设计 日期：２００６－０１－１１ １５作者：来源：ｍｉｃｒｏｅａｒｏｎｌｉｎｅ．ｃｏｍ《高频电路设计与制作》第二章高频放大器设计与制作2-4高频宽带功率放大器的设计与制作（第二部分）输入回路阻抗变换电路的设计 输出1W功率高频晶体管放大电路的设计 输出回路阻抗变换电路的设计《高频电路设计与制作》章节目录第一章高频电路基本常识第二章高频放大器设计与制作第三章高频振荡电路的设计与制作第四章PLL数字锁相环电路设计与制作第五章变频器电路设计与制作第六章FM频率调制/解调电路的设计制作第七章AM幅度调制/解调电路设计与制作第八章实用高频电测仪表制作回总目录页查看28个制作总装效果电路原理图PCB墨稿PROTEL格式文件器材供应第二章高频放大器设计与制作查看本章节详细目录2-1 高频信号放大器所应具备的特征2-2 使用FET（场效应管）高频放大期的设计-制作2-3 使用IC的宽频带放大器的设计-制作2-4 宽频带功率放大器的设计-制作小信号放大器与功率放大器的差异 功率放大器工作点选取方法 阻抗匹配-提高效率 本AB类功率放大器的设计要点输入回路阻抗变换电路的设计 输出高频功率放大器的制作与调试 所制作的宽频带功率放大器的特性 备注栏：电路负反馈与频带宽度的关系 输入回路阻抗变换电路的设计 增益值 晶体管的基极与射极间是一PN结，当温度变化时，顺向压降V BE将以－2．0~2．5mv／℃变化。
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综合课程设计高频功率放大器的设计及仿真专业名称电子信息工程班级学号5081112学生姓名姜昊昃指导教师邱新芸设计时间2011.06.20~2011.07.01课程设计任务书专业：电子信息工程学号：5081112学生姓名（签名）：设计题目：高频功率放大器的设计及仿真一、设计实验条件Multisim软件二、设计任务及要求1.设计一高频功率放大器，要求的技术指标为：输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz，η>65%；2.已知：电源供电为12V，负载电阻,RL=51Ω，晶体管用2N2219，其主要参数：Pcm=1W,Icm=750mA,V CES=1.5V, f T=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）。
三、设计报告的内容1.设计题目与设计任务（设计任务书）2.前言（绪论）(设计的目的、意义等)3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）4.结束语（设计的收获、体会等）5.参考资料四、设计时间与安排1、设计时间：2周2、设计时间安排：熟悉实验设备、收集资料：2 天设计图纸、实验、计算、程序编写调试：4 天编写课程设计报告：3 天答辩：1 天1.设计题目与设计任务（设计任务书）1.1 设计题目高频功率放大器的设计及仿真1.2 设计任务要求设计一个技术指标为输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz η>65%的高频功率放大器。
摘要通过“模电”课程知道，当输入信号为正弦波时放大器可以按照电流的导通角的不同，将其分为甲类、乙类、甲乙、丙类等工作状态。
甲类放大器电流的导通角为360度，适用于小信号低功率放大；乙类放大器电流的导通角约等于180度；甲乙类放大器电流的导通角介于180度与360度之间；丙类放大器电流的导通角则小于180度。
乙类和丙类都适用于大功率工作。
丙类工作状态的输出功率和效率是上述几种工作状态中最高的。
高频功率放大器大多工作于丙类。
但丙类放大器的电流波形失真太大，因而只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。
可是若仅仅是用一个功率放大器，不管是甲类或者丙类，都无法做到如此大的功率放大。
综上，确定此高频电路由两个模块组成：第一模块是两级甲类放大器；第二模块是一工作在丙类状态的谐振放大器，它作为功放输出级，最好能工作在临界状态。
此时，输出交流功率达到最大，效率也较高，一般认为此工作状态为最佳工作状态。
关键词：高频；功率；放大；第1章绪论1.1 设计题目高频功率放大器的设计及仿真1.2 设计任务要求设计一个技术指标为输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz，η>65%的高频功率放大器。
第2章系统原理3.1 高频功率放大器知识简介在通信电路中，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设备的重要组成部分。
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。
这里提到的放大级都属于高频功率放大器的范畴。
实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。
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，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。
低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。
例如，自20至20000 Hz，高低频率之比达1000倍。
因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。
高频功率放大器的工作频率高（由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。
例如，调幅广播电台（535－1605 kHz的频段范围）的频带宽度为10 kHz，如中心频率取为1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。
中心频率越高，则相对频宽越小。
因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。
由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。
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。
3.2 电路工作原理利用宽带变压器作耦合回路的功放称为宽带功放。
常用宽带变压器有用高频磁芯绕制的高频变压器和传输线变压器。
宽带功放不需要调谐回路，可在很宽的频率范围内获得线性放大，但效率很低，一般只有20%左右，一般作为发射机的中间级，以提供较大的激励功率。
在高频电路中，利用选频网络作为负载回路的功放称为谐振功放。
根据放大器电流导通角θc（0—π）的范围可分为甲类、乙类、丙类和丁类等功放。
电流导通角θc 越小放大器的效率越高。
如丙类功放的θc小于90°，丙类功放通常作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的功率。
谐振功率放大器的特点：（1） 放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。
（2） 输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配。
（3） 基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态。
（4） 输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。
晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关控制作用，谐振回路LC 是晶体管的负载。
功率放大器各分压与电流的关系如图3-1所示。
图3-1 功率放大器各分压与电流关系由于晶体管工作在丙类状态，晶体管集电极电流是一个周期性的余弦脉冲 。
由傅立叶级数可知，一个周期性函数可以分解为许多余弦波（或正弦波）的叠加 。
可以将电流分解，如公式（1.1）。
012()2C c c m c m cnm i t I I I Cos t I Cosn t ωω=++⋅⋅⋅++⋅⋅⋅⋅⋅⋅ (1.1)012c c m c m cnm I I I I ⋅⋅⋅ 分别为集电极电流的直流分量、基波分量以及各高次谐波分量的振幅图3-2 I C (t)各次谐波的波形示意图在对谐振功率放大器进行分析与计算时，关键在于直流分量和基波分量等前面几项。
利用周期函数傅立叶级数的公式，可以求出各直流分量及各次谐波分量。
下面仅列出前面几项的表达式，如公式（1.2），（1.3），（1.4），（1.5）。
()10max max 01Sin Cos c c c Cos I i i θθθθπθα⎛⎫- ⎪-⎝⎭== (1.2)()11max max 11Sin Cos c m c c Cos I i i θθθθπθα⎛⎫- ⎪-⎝⎭== (1.3)()()max 2max 22231c c m c i Sin Cos Sin Cos I i Cos θθθθθαπθ⋅-==- (1.4)()()max 2max 333121c c m c i Sin Cos Sin Cos I i Cos θθθθθαπθ⋅-==- (1.5)只要知道电流脉冲的最大值和导通角即可计算出直流分量、基波分量及各次谐波分量。
各次谐波分量变化趋势是谐波次数越高，其振幅越小。
因此，在谐振放大器中只需研究直流功率及基波功率。
3.3 功率放大器的负载特性如果VCC 、VBB 、VB 3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻Rp 决定。
此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp 而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。
电压、电流随负载变化波形如图3-3所示。
图3-3 电压、电流随负载变化波形放大器的输入电压是一定的，其最大值为V bemax，在负载电阻RP由小至大变化时，负载线的斜率由小变大，如图中1→2→3。
不同的负载，放大器的工作状态是不同的,所得的I c波形、输出交流电压幅值、功率、效率也是不一样的。
临界状态时负载线和V bemax正好相交于临界线的拐点。
放大器工作在临界线状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。
欠压状态时B点以右的区域。
在欠压区至临界点的范围内，根据V c=R p I c1，放大器的交流输出电压在欠压区内必随负载电阻RP的增大而增大，其输出功率、效率的变化也将如此。
过压状态时放大器的负载较大，在过压区，随着负载Rp 的加大，I c1要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小。
欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。
但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。
过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状态。
根据上述分析，可以画出谐振功率放大器的负载特性曲线如图3-4所示。
图3-4 谐振功率放大器的负载特性曲线4. 高频放大器相关参数简单计算4.1 甲类谐振放大器参数计算依据设计技术指标要求，考虑高频放大器应具有的基本特性,可采用共射晶体管单调谐回路谐振放大器。
（1）设置静态工作点由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流I CQ一般0.8—2mA 之间选取为宜。
设计电路中取：I c=1.5mA ；R e=1KΩ可得重要参数：V BQ=V EQ+V BEQ=1.5V+0.7V=2.2VV CEQ=V CC-V EQ=12V-1.5V=10.5VR b2=V BQ/10I BQ=2.2V/0.3mA=7.3 KΩ（2）谐振回路参数计算回路总电容：C Z=1/[(2πf0)2L]=150.35pf回路电容：C=C Z-(p12*C oe)=150.35pf-(12*7pf)=143.04pf（3）确定其它电容参数耦合电容C1、C2的值，可在1000 pf—0.01uf之间选择，一般用瓷片电容。
旁路电容Ce 、C3、C4的取值一般为0.01—1uf4.2 丙类功放参数计算确定功放的工作状态丙类高频功率放大器可工作在欠压状态、过压状态和临界状态。
因欠压状态效率低，而过压状态严重失真，谐波分量大，为尽可能兼顾输出大功率、高效率，一般选用临界状态。