高频宽带功率放大器的设计与制作
500W宽频带功率放大器的设计与实现
500W 宽频带功率放大器 的设计与实现文 / 国家广电总局 594 台 刘红 董涛 //摘要 ：本文以传输线变压器、负反馈、推挽结构为基础，利用 A D S 软 件进行仿真，结合分配合成技术，设计出新的 500W 宽频带功率放大器， 并对该放大器的各个组成部分的设计思路和工作原理进行了介绍。
关键词 ：宽频带功率放大器 设计方案 组成 工作原理 实际应用生产了500W 射频宽带功率放大器，并已在 多部TSW2500型500kW 短波发射机上运 行一年有余，运行状况良好，性能稳定，各 项指标均已达到设计要求。
由于500W 射频宽带功率放大器的频 带宽，功率大，这使其设计难度很大。
为此，我们对宽频带放大器的设计是围绕输入输出匹配电路展开的，在设计过程中，综合考虑了放大器的带宽、功率和各个指标之间 的关系，利用传输线变压器、推挽结构、负 能够同时仿真射频（RF ）、模拟（Analog ）、 数字信号处理（DSP ）电路等，并可对数字 电路和模拟电路的混合电路进行协同仿真， 是目前射频系统仿真的最佳利器。
1 引言瑞士生产的TSW2500型500kW 短波 发射机射频信号放大的基本原理如图1所 示。
频率合成器所产生的射频信号在AM 方式下是13dBm 的等幅正弦波信号，该射 频信号经过射频衰减器15dB-50dB 的可变 衰减后，送到具有60dB 增益的宽带功率放 大器，作为射频驱动级电子管CTK-12的驱 动信号，最终，射频信号经过射频驱动级 和射频末级两级电子管放大后，在末级电子管TH576的屏级实现调制，并经输出网 络完成调幅波的输出。
2 500W 宽带功率放大器 整体设计方案 500W 宽带功率放大器的技术指标要 求如下：工作频带2M Hz-30M Hz ；输出功率≥500W ；功放增益≥59dB ；增益平坦度反馈等方法设计出了宽带匹配电路。
其中， ≤2dB ；VSWR(in)为1.5∶1；二次谐波抑制 500W 宽频带功率放大器的末级放大器是 ≥25dBc ，三次谐波抑制≥12dBc ；杂波抑制≥55dBc 。
高频丙类功率放大器设计制作
2. 直流馈电电路
串馈：电源、功率管、负载回来串联 集电极馈电电路
并馈：电源、功率管、负载回来并联
自给偏置：负电压
基极偏置电路
电源分压偏置：正电压（小于导通电压）
三、设计流程及参数计算
3. 滤波匹配网络 谐振回路（滤除集电极电流中的谐波成分；提供功率管所 需的最佳负载电阻），起到滤波和匹配的双重作用，因此又称 为滤波匹配网络。 主要要求： （1）进行有效的阻抗变换，将实际负载电阻RL变换成放 大器要求的最佳负载电阻Re，使放大器工作在临界状态。 （2）抑制谐波能力强，有效滤除不需要的高次谐波。 （3）本身的固有损耗尽可能小。 功率管与负载 阻抗匹配 功率管与前级放大器
功率管与负载阻抗匹配功率管与前级放大器三设计流程及参数计算参考电路三设计流程及参数计算三设计流程及参数计算四参数计算4阻抗匹配三设计流程及参数计算四参数计算4阻抗匹配四总体参考电路原理图四总体参考电路pcb五实物展示六调试及指标参数测量指标参数测量静态测试前后两级放大器三极管各极对地电压
实验三
高频丙类功率放大器设计
因此，一般都采用LC选频网络作为负载。为提高效率，常工
作在丙（C）类。
一、相关背景
由于谐振网络频率调节比较困难，因此谐振功率放大器主 要用来放大固定频率信号或中心频率固定的窄带信号，所以谐 振功率放大器也称为窄带高频功率放大器。 对于多频道通信系统和相对带宽较大的高频设备，可采用 以传输线变压器作为负载的宽带高频功率放大器。
三、设计流程及参数计算
参考电路
三、设计流程及参数计算
三、设计流程及参数计算
三、设计流程及参数计算
（四）参数计算 （4）阻抗匹配 L型
三、设计流程及参数计算
（四）参数计算 （4）阻抗匹配 π型和T型
高频功率放大器设计
高频功率放大器设计高频功率放大器是一种用于增加高频信号功率输出的电子设备，主要应用于通信、雷达、无线电、电视和音频等领域。
设计高频功率放大器需要考虑功率放大、频率响应、线性度等因素，下面我将详细介绍高频功率放大器的设计步骤。
首先，设计高频功率放大器需要确定所需的功率输出范围。
根据应用要求，可以计算出所需的输出功率，并根据这个值来选择合适的功率放大器类型，如B级、C级或D级等。
其次，选择合适的放大器架构。
目前常用的高频功率放大器架构有共射极、共基极和共集极，根据具体的应用需求选择适合的架构。
然后，根据设定的频率范围来选择合适的放大器工作频带。
高频功率放大器的频率响应是一个非常重要的指标，需要保证在所需的频率范围内具有良好的线性度和稳定性。
接下来，设计放大器的输入和输出匹配网络。
输入和输出匹配网络需要根据放大器的输入和输出特性来设计，以实现最大功率传输和防止信号的反射。
然后，根据应用需求选择合适的功率管或晶体管。
功率管或晶体管的选择需要考虑其工作频率、输出功率和效率等因素，同时要注意功率管或晶体管的稳定性和可靠性。
在设计过程中需要进行仿真和测试。
使用电磁仿真软件可以模拟和分析放大器的性能，如增益、幅度、相位等。
同时，还需要进行实际的电路板制作和搭建实验平台，进行实际的测试和调试工作。
最后，对设计的高频功率放大器进行优化和改进。
根据实际测试结果，可以进一步调整电路参数和组件选择，以提高功率放大器的性能和稳定性。
总结起来，高频功率放大器设计需要考虑功率输出范围、放大器架构、频率响应、输入输出匹配网络、功率管选型等因素。
通过仿真和测试来验证设计的性能，并进行优化改进。
高频功率放大器的设计是一个复杂而重要的工作，需要结合理论知识和实践经验，才能得到满足应用需求的高性能放大器。
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。
高频功率放大器的制作与调试
高频功率放大器的制作与调试1 引言Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层[1]。
通信电子电路是通信工程的专业课程。
在无线电广播和通信的发射机中，为了获得大功率的高频信号，必须采用高频功率放大器。
高频功率放大器按工作频带的宽窄，可分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。
窄带高频功率放大器以LC并联谐振回路作负载，因此又把它称为谐振功率放大器。
宽带高频功率放大器以传输线变压器为负载，因此又把它称为非谐振功率放大器[2]。
实习的目的是掌握通信电子电路的实际开发所需的技术，培养动手能力，观察能力，分析和解决实际问题的能力，巩固、加深理论课知识，增加感性认识，进一步加深对通信电子电路应用的理解，提高对电路制造调试能力和系统设计能力。
提高对常见电路故障的分析和判断能；培养学生严肃认真、实事求是的科学态度，理论联系实际的工作作风和辩证思维能力。
1.1 实习目的和要求（1）掌握高频功率放大器的发射系统电路和接收系统电路的基本组成，理解各个单元模块的工作原理，和调试方法。
（2）学习PROTEL软件的使用方法，掌握电路印刷板的设计与开发方法。
用Protel99SE绘制高频功率放大器的电路原理图，印刷电路板PCB。
（3）掌握实际电路的制作技术与焊接工艺。
学习电子焊接的基本工艺、操作和元件的基本识别方法。
（4）实践操作，制作电路模块，将电路原理图转换为现实中的电路板并焊接定性。
并调试电路板，查找排线路故障。
（5）通过实习掌握通信电子电路的实际开发，并培养自己的动手能力，观察能力，分析和解决实际问题的能力，巩固、加深理论课知识，增加感性认识，进一步加深对通信电子电路应用的理解，提高对电路制造调试能力和系统设计能力。
高频功率放大器的设计
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 高频功率放大器设计初始条件：1、可选元件：晶体管、高频磁环、电阻、电容、开关等2、仿真软件：Mulitisim要求完成的主要任务:设计一个高频功率放大器，要求1.输出功率Po≥125mW2.工作中心频率fo=6MHz3. >65%时间安排：1．理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料；2．课程设计时间为1周。
（1）确定技术方案、电路，并进行分析计算，时间1天；（2）选择元器件、安装与调试，或仿真设计与分析，时间2天；（3）总结结果，写出课程设计报告，时间2天。
指导教师签名： 2010年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要............................................................................................................................................................ ABSTRACT .. (I)1 谐振功率放大器的工作原理 01.1基本原理电路 01.2高频谐振功率放大器的电路组成 (2)1.3集电极电流余弦脉冲分解 (2)1.4高频谐振功率放大器的性能分析 (5)1.4.1 谐振功率放大器的动态特性 (5)1.4.2 谐振功率放大器的负载特性 (6)1.4.3 放大器工作状态的调整 (8)2 具体设计过程 (8)2.1电路元件参数计算 (9)2.1.1基极偏置电路计算 (9)2.1.2计算谐振回路与耦合线圈的参数 (10)2.1.3电源去耦滤波元件选择 (10)2.2谐振功率放大器的功率和效率关系协调 (10)3高频谐振功率放大器电路仿真及结果分析 (12)3.1仿真结果 (12)3.1.1第一放大级并测量所需参数和输出波形 (12)3.1.2第二放大级并测量所需参数和输出波形 (12)3.1.3第三放大级并测量所需参数和输出波形 (13)3.2仿真结果分析 (14)总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)摘要通信电路中，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。
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。
高频功率放大器课程设计报告-
《高频功率放大器》课程设计报告专业：通信工程年级：10级学号：名：指导教师：日期：2012年12月24日功率放大器一、设计目的1、了解功率放大器的状态、功能及特点2、学习如何设计高频功率放大器3、进一步掌握波形参数的测试方法二基本要求（1）衰减器指标：衰减量40±2dB，特性阻抗50Ω，频带与放大器相适应。
（2）放大器指标：a)谐振频率：f0=15MHz；允许偏差±100kHz；b)增益：不小于60dB；c)−3dB带宽：2Δf0.7=300kHz；带内波动不大于2dB；d)输入电阻：R in=50Ω；e)失真：负载电阻为200Ω，输出电压1V时，波形无明显失真。
（3）放大器使用3.6V稳压电源供电（电源自备）。
最大不允许超360mW，尽可能减小功耗。
三、设计原理为了弥补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。
高频功率放大器的工作频率高，但相对带宽窄，因此高频功率放大器常采用选频网络作为负载回路。
由于这一特点，高频功率放大器工作于丙类状态。
丙类功放一般工作在发射机的末级，以获得较大的输出功率。
丙类谐振放大器的原理图如图1-1所示。
图1-1 谐振放大器的基本工作电路四单元电路的分析1、系统组成系统包括3.6V电源、衰减器、多级运放放大模块。
将220V的电压经过自制的电源降成3.6V为系统供电，信号经衰减器衰减掉40dB,以使频带与放大器想适应；再经过高感选频网络得到谐振频率为15MHZ，增益不小于60dB，并保证在-3dB带宽时，2∫0.7=300KHZ的信号；再经过运放得到最终满足要求的信号。
2 衰减器设计电阻网络构成固定衰减器。
优点：电路简单，线性度好，高精密电阻器材易于购买，价格便宜衰减倍数没有太多限制。
基于此可构建Tee型、Pi型或桥接Tee型结构的衰减网络。
由于在题目要求中的特性阻抗为固定的50Ω，而且在后级的放大器中使用匹配的50Ω输入阻抗的放大器，阻抗固定则可以使用无源的π型对称网络电阻衰减网络进行衰减40dB，该网络衰减器具有输入输出特性阻抗一致，且不随衰减等级而变化的特点。
高频功率放大器毕业论文
高频功率放大器毕业论文高频功率放大器毕业论文引言高频功率放大器是无线通信系统中不可或缺的关键组件。
随着无线通信技术的不断发展，高频功率放大器的性能要求也越来越高。
本文将围绕高频功率放大器的设计原理、性能优化以及未来发展方向展开讨论。
一、高频功率放大器的设计原理高频功率放大器的设计原理主要包括两个方面：功率放大和频率特性。
功率放大是指将输入信号的功率增大到足够的水平，以满足无线通信系统的要求。
频率特性是指放大器在不同频率下的增益和相位特性。
高频功率放大器的设计需要考虑以下几个关键因素：输入输出阻抗匹配、线性度、功率效率和稳定性。
输入输出阻抗匹配是指放大器的输入输出端口与信号源或负载之间的阻抗匹配。
良好的阻抗匹配可以最大限度地传输信号功率，减小功率损耗。
线性度是指放大器在输入信号变化较大时输出信号的失真程度。
功率效率是指放大器输出功率与输入功率之比。
稳定性是指放大器在工作过程中不受外界环境和工作条件的影响，保持稳定的工作状态。
二、高频功率放大器的性能优化为了提高高频功率放大器的性能，可以从以下几个方面进行优化：1. 材料选择：选择合适的材料可以提高放大器的工作频率范围和功率输出能力。
常用的材料包括硅、砷化镓和氮化硅等。
2. 设计拓扑：不同的放大器拓扑结构对性能有着不同的影响。
常见的拓扑结构包括共射、共基和共集等。
选择合适的拓扑结构可以提高放大器的增益、带宽和稳定性。
3. 偏置电路设计：合理设计偏置电路可以提高放大器的线性度和稳定性。
常用的偏置电路包括共射偏置、共基偏置和共集偏置等。
4. 反馈网络设计：反馈网络可以提高放大器的稳定性和线性度。
合理设计反馈网络可以减小输出信号的失真程度。
5. 功率合成技术：利用功率合成技术可以将多个低功率放大器级联起来，提高整体功率输出能力。
三、高频功率放大器的未来发展方向随着无线通信技术的不断发展，高频功率放大器的性能要求也在不断提高。
未来高频功率放大器的发展方向主要包括以下几个方面：1. 高频带宽：随着通信频率的不断增加，高频功率放大器需要具备更宽的带宽能力，以满足高速数据传输的需求。
功率放大器的设计与制造
功率放大器的设计与制造在电子学领域中，功率放大器是一种常见的电路设计，它能够将低功率信号转化为高功率信号输出。
功率放大器的应用广泛，常见于音频放大器、射频放大器、直流电源等电路中。
本文将介绍功率放大器的基本原理、设计与制造流程，帮助读者更好地理解和应用功率放大器。
一、功率放大器的基本原理功率放大器与传统放大器不同之处在于，它需要输出高功率信号，因此其功率级别更高，更容易出现失真、温度升高等问题。
为了设计出高效、低失真的功率放大器，需要掌握以下基本原理：1.功率放大器的级数与功率增益功率放大器由若干级（stage）级联构成，每一级级数代表了信号从输入到输出所经过的放大器数量。
每一级的功率增益（power gain）代表了信号在该级放大器中获得的增益大小。
为了提高功率放大器的增益，我们可以增加级数或者增加每一级放大器的增益。
2.谐振电路的设计谐振电路（resonant circuit）是功率放大器中一个非常重要的组成部分，它能够将输入信号输出到负载上。
谐振电路的作用是使放大器的输出功率最大化，同时防止信号反射，保证输出电路的抗干扰能力。
谐振电路的设计需要考虑到电容与电感的匹配，以及防止谐振频率与其他系统频率产生干扰。
3.温度控制与功率控制功率放大器在工作过程中会产生很多热量，因此需要加入散热设备来进行热量控制。
同时，由于功率放大器通常需要输出不同功率的信号，因此需要加入功率控制电路，以便对输出功率进行调节和控制。
二、功率放大器的设计流程功率放大器的设计可以分为以下几个流程：1.确定需求在进行功率放大器的设计之前，需要先确定需要设计的功率级别、频率范围以及输出负载类型等需求。
2.电路仿真电路仿真是进行功率放大器设计的重要步骤，根据需求建立电路模型，通过仿真软件对电路进行仿真分析，确定电路的参数、结构设计，进而优化电路。
3.电路布局电路布局是将电路元器件进行合理布置，避免在电路中出现循环干扰、电磁辐射等问题。
高频功率放大器实验报告
《通信电子线路》实验报告实验名称：高频功率放大器一、实验环境Multisim 14.0二、实验目的1、进一步了解Multisim仿真步骤，熟练操作获取波形2、仿真验证高频功率放大器原理，观察高频功率放大器工作在过压、临界、和欠压状态的波形三、实验原理和设计高频功率放大器工作在三极管截止区，导通角小于90度，属于丙类放大器。
故三极管输出波形为尖顶余弦脉冲序列（临界或欠压）或是凹顶余弦脉冲序列（过压），信号经过选频网络后，能够恢复指定频率的波形信号。
原理图如图2.1所示。
图2.1输出电流Ic和Vce 关系曲线，如图2.2图2.2四、实验步骤1，按照原理图连接电路。
2，计算电路谐振频率，画出幅频响应和相频响应。
3，选择合适的电源电压值，使三极管发射结反偏，集电结反偏。
4，调节基极偏置电压源、信号源幅度、并联回路电阻值和集电极电源，观察输出电压Vc 、输出电流ic波形，判断电路状态五、实验结果及分析1、并联谐振回路的幅频响应和相频响应，如图4.1所示图4.1并联谐振回路谐振频率为11.56MHz，与电路参数计算相吻合。
其0.707带宽为15.65MHz2、输入信号改为f= 11，56MHz，计算频谱如图4.2.1所示图4.2.1输出信号频谱如图4.2.2所示图4.2.23、观察时域波形。
调节参数Vbb= 0.7V反偏，Vi = 0.9Vrms，Vcc = 10V，波形如图4.3.1所示图4.3.1根据三极管特性，发射极反偏时，电流信号Ib需克服Vbb和Vbz才能导通，所以Ib和Ic应为尖顶余弦脉冲。
但是仿真出波形为完整余弦脉冲，不符合理论。
可能的原因有，三极管导通电压参数与理论值差异较大，发射结反偏程度低。
三极管模型不符合实际特性，无截止区。
调节Vbm，使Vi = 1.0V，其余参数不变，观察时域波形，如图4.3.2输出电压Vc产生失真，可能因放大倍数等参数不合适导致。
图4.3.2波形出现尖顶余弦脉冲，电路为欠压状态，导通角2θ=(202.6-188.6)ns * 11.56Mhz*360°= 58.26°，半导通角θ= 29.13°信号电压，ic的频谱如图4.3.3所示图4.3.3继续增大信号电压至1.2V，波形如图4.3.4图4.3.4观察输出波形Ic，类似出现了凹顶余弦脉冲，所以电路处于过压状态，半导通角θ= 28°输入输出信号频谱如图4.3.5.1和4.3.5.2所示图4.3.5.1图4.3.5.2六、小结本次实验验证高频功率放大器的欠压和过压状态，观察欠压状态的尖顶余弦脉冲序列和过压时的凹顶余弦脉冲序列。
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。
宽带射频功率放大器设计
宽带射频功率放大器设计射频（Radio Frequency，简称RF）功率放大器在现代通信系统中起着重要的作用。
它的主要功能是将低功率的射频信号放大到足够的功率级别，以便于传输和处理。
宽带射频功率放大器是一种可以在大范围的频率范围内提供高功率放大的设备。
本文将介绍宽带射频功率放大器的设计。
在设计宽带射频功率放大器之前，需要明确一些基本参数和要求。
首先，需要确定放大器的工作频率范围。
宽带放大器通常涵盖几个频率段，因此需要确保在所需的频率范围内具有足够的增益和线性性能。
其次，需要确定放大器的输出功率要求。
输出功率是放大器设计中的一个重要指标，它决定了放大器能够提供的最大信号功率。
最后，需要考虑放大器的线性性能和稳定性。
线性性能是指放大器输出信号与输入信号之间的线性关系，而稳定性是指放大器在工作过程中能够维持恒定的增益和相位特性。
在设计过程中，可以使用不同的拓扑结构和技术来实现宽带射频功率放大器。
其中一种常见的结构是宽带巴氏极双管功率放大器。
该结构使用共射和共基级联的方式来实现高增益和宽带特性。
另一种常用的结构是宽带巴氏极共基功率放大器，它具有简单的结构和高输入阻抗，适用于高频应用。
在选取合适的放大器结构后，还需要选取合适的放大器器件。
常用的射频功率放大器器件包括三极管、场效应晶体管和集成电路。
三极管具有高增益和线性特性，适用于较低频率的应用。
场效应晶体管具有较高的工作频率和功率特性，适用于较高频率的应用。
集成电路则具有更高的集成度和稳定性。
根据特定的应用需求，可以选择合适的器件。
除了放大器器件外，还需要选择合适的匹配网络来实现放大器的输入和输出匹配。
匹配网络能够提高放大器的功率传输效率和线性特性。
常用的匹配网络包括隔离电容、电感和变压器等。
通过合理选择匹配网络的参数，可以实现最佳的匹配效果。
最后，在完成放大器设计后，需要进行仿真和测试验证。
使用电磁仿真软件可以对放大器的工作性能进行模拟和优化。
实际测试可以验证设计的准确性和性能指标的达标情况。
高频功率放大器的设计
一、电路基本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。
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c θ的范围可分为甲类、乙类、丙类和丁类等功放。
电流导通角c θ越小放大器的效率越高。
如丙类功放的c θ小于900， 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。
丙类谐振功率放大器原理图如图1所示。
图1 丙类谐振功率放大器原理图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。
二、设计方案1.电路原理图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，所以一般选用临界状态。
在晶体管功率TbC C BBV CCV L cC C LR放大器中，可以通过改变激励电压、基极偏压、集电极负载、集电极直流供电电压来改变放大器的工作状态。
从输出功率P 0≥100mW 来看，末级功放可以采用甲类或乙类或丙类功率放大器，但要求总效率η＞60%，显然不能只用一级甲类功放，但可以只用一级丙类功放。
本设计采用了如图3所示的电路，其中甲类功放选用晶体管3DG130,丙类功放选用3DA1。
首先设计丙类功率放大器，再设计甲类功率放大器。
C 10.02ufC 110.01ufC 40.02ufC 5100p fvi nC 3C APC 100.01ufV CCC 210.01ufC 200.01ufR 13kR i 5kR 41.8k R 3R ES 2R l 75R 212kQ 13D G 12Q 23D A 1L 2047uHL 1047uHT 2T RA N S4T 1T RA N S3图2 电路原理图2.元件参数(1)丙类功率放大器设计对于输出匹配网络，在求它具有滤波和阻抗变换功能，即滤除各次分量，使负载上只有基波电压；将外接负载RL 变换成谐振功放所要求的负载电阻R ，以保证放大器输出所需的功率。
高频放大器设计与制作
高频放大器设计与制作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高频功率放大器的制作与调整最後所完成电路如图46所示。
又，印刷电路基板如图47所示。
图(a)为零件配置图，图(b)为印刷电路铜箔图样。
也可以不打孔直接将零件装配在印刷电路的铜箔面上。
图46 制作完成的宽带功率放大电路图(电路虽然简单，性能是由所选择的零件决定的，也即是要灵活应用晶体管，线圈和电容)根据设计计算，虽然可以不必使用散热片，但是，仍然利用接地铜箔做为散热之用。
功率晶体管2SCl970的散热片与集极电极连接，因此，要使用绝缘片後再装设在接地铜箔面上。
温度补偿用二极管1S1588与2SCl970的散热片密接装配。
由零件配置看来，T1与T2虽安装得很近，但由於使用环形铁芯，其漏磁较少，此较不必像空芯线圈一样，要注意电磁结合的问题。
在此有一点要注意的是此功率放大器为AB类，在没有信号时，也有电流流过线圈，此一电流称为静态电流( idlecurrent ) 。
此一静态电流的调整可以通过基极侧的VR1KΩ，先设定为最大值，接入电源电压12V（电源装置若附有电流限制功能，则将限制电流设定为0.5A）。
在此一状态下，将VR值往小方向调整，使集电极电流成为50mA~70mA。
(此PCB墨稿为1:1图，可利用激光打印机直接出稿)PCB PROTEL文件格式下载图47 宽带功率放大器的印刷电路基板图(将零件的端子折成直角，焊接在印刷电路基板的铜箔图样面上，温度补偿用的二极管要紧贴在晶体管的散热片上)所制作的宽带功率放大器的特性▲输入功率-输出功率特性图48所示的是以频率10MHz，输入功率在-20dBm~+20dBm间变化时的输出功率值。
在同一个电路中，使用2SC1970与2SC2092(日立，27MHz用)做对比测试用。
2SCl970为VHF频带，在10MHz时的功率放大率约为28dB(Po=1W时)，对於设计要求的10dB而言显得很大。
高频功率放大器设计
初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。
要求完成的主要任务：1. 采用晶体管完成一个高频宽带功率放大器的设计2. 电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯，3. 工作频率f0＝6MHz～10MHz4. 负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100mW，效率η>40％5. 完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。
时间安排：1．2013年1月4日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2．2013年1月5日至2013年1月10日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。
3. 2013年1月11日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (1)Abstract (2)1 高频功率放大器知识简介 (3)1.1 电路工作原理 (3)1.2 高频功放性能分析 (7)1.2.1 谐振功率放大器的动态特性 (7)1.2.2 功率放大器的负载特性 (8)1.2.3 放大器工作状态的调整 (9)2 方案论证 (10)3 电路设计与参数计算 (10)3.1 设计任务要求 (10)3.2.1 甲类谐振放大器参数计算 (10)3.2.2 丙类功放的参数计算 (12)3.3 单元电路设计 (13)3.3.1 甲类谐振放大器 (13)3.3.2 丙类高功放 (15)3.4 总体电路图设计 (15)4 电路仿真与结果分析 (16)4.1 MULTISIM软件简介 (16)4.2 仿真波形 (17)4.2.1 输入信号波形 (17)4.2.2 一级甲类放大波形 (17)4.2.3 两级甲类放大波形 (18)4.2.4 最终输出波形 (19)4.2.5 结果分析 (20)5 元件清单 (21)6 心得体会 (22)7 参考文献 (23)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，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。
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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。
也即是，随着温度上升，基极---射极间的电位差会减小，基极电流会增加。
为了解决此一问题，可以如图40所示，在基极－－－射极间再并联一个二极管，贴紧晶体管安装，如此可以构成热结合。
也即是，基极电流随温度上升而增加时，会使集极电流成比例增加，如此，集极功耗也会增加，导致温度进一步上升，继而使基极电流再增加最终晶体管烧毁。
如此，温度上升—电流增加)温度上升—)……的循环不断增加，最後会破坏晶体管，称之为热崩溃现象(Thermal Runaway)。
在晶体管的基极一射极间密着连接二极管，做为热结合。
当温度上升时，晶体管的V BE虽然会减小，但是二极体的顺向电压也会减小，以使偏压电流稳定，防止发生热崩溃现象。
图40 使用二极管做为功率晶体管的温度补偿
(温度变化可以由二极管的特性检出，使晶体管的偏压电流不会变化)
▲基极电阻Rs的功用
输出为1W的晶体管的输入阻抗为10Ω左右，又输入阻抗值并非为一定，且会随着频率与输入信号的振幅而变化。
因此，如图41所示，在基极串接电阻Rs，使从输入的信号源所望进去的阻抗变化减小。
而且，如此也可以提高功率放大器的线性，防止在高频时可能发生的异常振荡。
可是，加入此一电阻RB，也会产生功率损耗，使放大器的增益下降。
但是，由於使用VHF频带用的晶体管，可以得到此10dB大很多的功率增益，因此，仍然可以达到所要求的设计规格。
图41 晶体管的基极电阻R B的功用(由於晶体管的输入阻抗会随着基
极电流而变化，加入RB做为定电流电阻而，因此，可以使变动减小)
▲集极功耗与周围温度
接着，从输出功率P O=1W时的集极功耗求温度上升的情形。
图42所示的为频率为175MHz时的2SCl970的功耗特性数据。
此一数据在1M~50MHz时，可以直接适用。
一般而言，频率愈低效率愈高。
因此，实际情形此计算值要好。
图42 2SC1970的集电极功耗与周围温度
(功率放大器的问题在于集电极功耗会产生热，加装散热片是防止温度上升最常用的方法)
▲求负载阻抗与最大集极电流
晶体管的负载阻抗值可以由输出功率与电源电压求得。
首先假设为B类，由图43可以求出负载阻抗值。
输出功率Po＝1W，电源电压Vcc＝12V，可以求得负载阻抗RL值。
实际上，由於为AB类，偏压电流流通後述之0．05A
输出回路阻抗变换电路的设计
，因此，不需要做阻
品名材料#63#61#43#77#75
FT-237.924.8188.0396.0990.0
FT-3717.755.3420.0884.02210.0
FT-5022.068.0523.01100.02750.0
FT-8222.479.3557.01268.02930.0
FT-11425.4101.0603.01610.03170.0
FB-801--1565.0--
FB-101--609.0--
图45 输出变压器了T2的圈数求法
高频电路设计与制作常用业余无线电技术图表
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