高频电子线路课程设计高频功率放大器设计汇总

目录摘要....................................................................IAbstract................................................................II1高频功率放大器的基本原理..............................................11.1宽带功放............................................................21.1.1静态工作点................................................31.1.2甲类功放的负载特性........................................31.1.3宽带功放的功率增益........................................41.2丙类功率放大器......................................................51.2.1丙类功放基本关系..........................................51.2.2负载特性..................................................92参数设计.............................................................112.1宽带功放参数计算...................................................112.1.1电路参数计算.............................................112.1.2静态工作点计算...........................................122.2丙类功放参数计算..................................................122.2.1放大器的工作状态计算.....................................122.2.2计算谐振回路及耦合回路的参数.............................132.2.3基极偏置电路参数计算.....................................143总体电路设计.........................................................154电路仿真.............................................................164.1宽带功率放大器电路仿真.............................................164.2丙类功放电路仿真...................................................185心得体会.............................................................196元件清单.............................................................207参考文献.............................................................21I摘要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。放大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360°，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180°；丙类放大器电流的流通角则小于180°。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三种工作状态中最高者。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，因而不能用于低频功率放大，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。高频功率放大器在很多领域和方面都有应用，并且涉及到很多方面的知识点，则在此次设计中我们可以掌握高频宽带功放与高频谐振功放的设计方法，电路调谐及测试技术；负载的变化及激励电压，基极偏置电压，集电极电压的变化对放大器工作状态的影响；了解寄生振荡引起的波形失真及消除寄生振荡的方法；并且可以了解并掌握仿真软件的应用。IIAbstractThehighfrequencypoweramplifierusesintransmitter'slaststage,thefunctioniscarriesonthehighfrequencymodulatedwavesignalthepoweramplification.Satisfiesthesendingpowertherequest,thenradiatesaftertheantennaitthespace,guaranteedthatthereceivermayreceivesatisfactionincertainregionthesignallevel,anddoesnotdisturbadjacentchannel'scorrespondence.Thehighfrequencypoweramplifierisinthecommunicationssystemthetransmitterinstallationimportantmodule.Theamplifiermaydefertotheelectriccurrentbreakoveranglethedifference,dividesintothearmor,thesecondgrade,thethirdthreekindofactivestatusit.TheClassAamplifierelectriccurrent'sangleofflowfor360°,issuitableforthesmallsignallowpowerenlargement.TheclassBamplifierelectriccurrent'sangleofflowapproximatelyisequalto180°;Thethirdkindofamplifierelectriccurrent'sangleofflowissmallerthan180°.TheclassBandthethirdkindaresuitableforthehighefficiencywork.Thethirdkindofactivestatus'soutputandtheefficiencyareinthreekindofactivestatusesthehighest.ThehighfrequencypoweramplifiermostlyworksYuBinglei.Butthethirdkindofamplifier'scurrentwaveformdistortsistoobig,thuscannotuseinthelowfrequencypoweramplification,canonlyuseinusingthetuningcircuittotaketheloadtheresonancepoweramplification.Becausethetuningcircuithasthefiltercapacity,theloopcurrentandthevoltageextremelynearlyinthesinusoidalwaveform,thedistortionwerestillverysmall.Thehighfrequencypoweramplifierhastheapplicationinmanydomainsandtheaspect,andinvolvestomanyaspectknowledgespots,wemaygraspthehighfrequencywidebandpoweramplifierandthehighfrequencyresonantpoweramplifierdesignmethodinthisdesign,theelectriccircuitharmoniousandthetesttechnology;Loadchangeandexcitationvoltage,baseelectrodebiasvoltage,collectorvoltagechangetoamplifieractivestatusinfluence;Theunderstandingparasiteicoscillationcausesthewavedistortionandeliminatestheparasiteicoscillationthemethod;Andmayunderstandandgraspsimulationsoftware'sapplication.11高频功率放大器的基本原理高频功率放大器的主要功用是放大高频信号，并且以高效输出为目的，它主要应用于各种无线电发射机中。发射机中的振荡器产生的信号功率很小，需要经过多级高频功率放大器才能获得足够的功率，送到天线辐射出去。则此次可用两级功率放大器组成高频功率放大器，如下图1-1小功率信号大功率信号图1-1高频功率放大器原理方框图利用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。但是效率较低，一般只有20%左右。它通常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Q越小，放大器的效率越高。如丙类放大器Q90°，但是效率可达到80%。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效率。宽带功放丙类功放21.1宽带功放图1-2宽带功放电路图31.1.1静态工作点如图1-2所示，晶体管Q1组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。其中RB1、RB2为基极偏置电阻；RE1为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。RF1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：111ECQEFEQEQRIRRIU（公式1-1）式中，RF1一般为几欧至几十欧。BQCQII（公式1-2）VUUEQBQ7.0（公式1-3）1.1.2甲类功放的负载特性如图1-2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P0可表示为：BHPP0（公式1-4）式中，PH′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。图1-3甲类功放的负载特性4图1-3为甲类功放的负载特性。为获得最大不失真输出功率，静态工作点Q应选在交流负载线AB的中点，此时集电极的负载电阻RH称为最佳负载电阻。集电极的输出功率PC的表达式为：HCmCmCmCRuIuP22121（公式1-5）式中，ucm为集电极输出的交流电压振幅，Icm为交流电流的振幅，它们的表达式分别CESECQCCcmURIUU1（公式1-6)式中，uCES称为饱和压降，约1VCQcmII（公式1-7)如果变压器的初级线圈匝数为N1，次级线圈匝数为N2，则'21HHBRRNN（公式1-8)式中，RH′为变压器次级接入的负载电阻，即下级丙类功放的输入阻抗。1.