高频谐振功率放大器

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：工作单位：

题目五：高频谐振功率放大器设计

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：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计

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

4、负载电阻R L＝ 75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％

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：

二十周一周，其中3天硬件设计，4天软、硬件调试及答辩。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)

1. 高频功率放大器简介 (1)

1.1 高频功率放大器的特点 (1)

1.2 高频功率放大器的三种工作状态 (2)

1.3 谐振功率放大器特性 (3)

2. 高频谐振功率放大器的参数 (4)

2.1丙类功率放大器的设计 (4)

2.1.1放大器工作状态的确定 (4)

2.1.2谐振回路和耦合回路参数计算 (6)

2.2甲类功率放大器的设计 (6)

2.2.1电路性能参数计算 (6)

2.2.2静态工作点计算 (7)

3.电路原理图 (8)

4.实物图展示 (8)

5. 课程设计心得体会 (9)

参考文献 (10)

本科生课程设计成绩评定表 (11)

摘要

本文根据《高频电子线路》课中所学到的内容，设计了一种小型通信系统。放大电路可以说是模拟信号处理电路的基本单元，尤其对高频接收机与发射机而言。高频功率放大器（简称高频功放）主要用于放大高频信号或高频已调波（即窄带）信号。

由于采用谐振回路作负载，解决了大功率放大时的效率、失真、阻抗匹配等问题，因而高频功率放大器通常又称为谐振功率放大器。就放大过程而言，电路中的功率管是在截止、放大至饱和等区域中工作的，表现出了明显的非线性特性。

关键词：高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态

1. 高频谐振功率放大器简介

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。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。

1.1高频功率放大器的特点

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。

1.2 高频功率放大器的三种工作状态

放大器件的工作状态可分为甲类、乙类、丙类等，图1-1为甲、乙、丙三种状态时的晶体管集电极电流波形。表1-2为甲、乙、丙三种工作状态的特点。提高功率放大器效率的主要途径是使放大器件工作在乙类、丙类状态，但这些工作状态下放大器的输出电流与输入电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数很大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态；采用推挽电路时可以工作在乙类状态；高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类状态，通过谐振回路的选频作用，可以滤除放大器的集电极电流中的谐波成分，选出基波从而消除非线性失真。因此，高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。

甲类乙类丙类

图1-2 放大器的三种工作状态

1.3 谐振功率放大器特性

1.负载特性：负载特性是指放大器在V BB、VCC和Ubm不变时，随R变化的特性，如下图所示：

2.基极调制特性：基极调制特性是指放大器在R 、VCC 和Ubm 不变时，随VBB 变化的特性，如下图所示：

3.集电极调制特性：集电极调制特性是指放大器在VBB 、R 和Ubm 不变时，随VCC 变化的特性，如下图所示：

L

CC

CC

4.放大特性：放大特性是指放大器在VBB 、VCC 和R 不变时，随Ubm 变化的特性，如下图所示：

2. 高频谐振功率放大器的参数

2.1丙类功率放大器的设计

2.1.1放大器工作状态的确定

由效率η>60%，放大器的工作状态采用临界状态，取θ=70°,所以谐振回路的最佳电阻为

2

02)(P U U R CES CC -==551.25Ω

集电极基波电流振幅

12R P I m c =

≈0.019A

集电极电流最大值为

)

70(11οαm

c cm I I =

=0.019/0.436=43.578mA

其直流分量为