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电路基本原理 电路原理及用途 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，要求输出的功率越大。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表很小，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。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。 ⑴、谐振回路的作用 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，它是无线电发射机中的重要组成部件，它有两个作用：第一：阻抗变换的作用。第二：滤波作用。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，它是无线电发射机中的重要组成部件。 所谓阻抗变换就是把实际负载阻抗变换为电子管所要求韵负载阻抗。一般情况下，放大器的实际负载阻抗都较小，如天线的输入阻抗通常只有几十欧姆，而放大器所要求的负载通常是几百欧姆至几千欧姆，为了使放大器有最大的功率输出，实际工作中要求两者相等。LC并联谐振回路可以起到把较小的阻抗变化为其工作状态所要求的最佳负载阻抗的作用。 ⑵、功放电路的工作原理 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θ的范围可分为甲类、乙类、丙类和丁类等功放。电流导通角θ越小放大器的效率越高。如丙类功放的θ 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、输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。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 。可以将电流分解为 （1） 、、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，可以求出式（）直流分量及各次谐波分量 下面仅列出前面几项的表达式 （2） （3） （4） （5） 只要知道电流脉冲的最大值和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。 放大器集电极直流电源提供的直流输入功率为 （6） 谐振功放集电极输出回路输出功率等于基波分量在谐振电阻RP上的功率为： （7） 集电极的功耗为： 甲类状态 乙类状态， 丙类状态， 工作在丙类状态时，效率最高越小，其工作效率越好，但同时也对输入信号提高了要求，所以一般选在左右即可。 主要技术指标 高频功率放大器的主要技术指标有高频输出功率、效率、功率增益和谐波抑制度等。在设计功率放大器时，总是根据放大器的特点，突出其中的一些指标，兼顾另外的一些指标。例如，对于发射机的输出级，其特点是希望输出功率最高，对应的效率不一定会最高；对于单边带发射机，则要求功率放大器非线性失真尽可能小，也就是谐波抑制度是设计的主要问题，显然在这类功率放大器中，效率不是很高的。 在本次课程设计中，主要技术指标如下： ⑴、工作中心频率； ⑵、输出功率表； ⑶、负载电阻； ⑷、效率。 设计方案 1.电路原理图 从输出功率来看，末级功放可采用甲类或丙类功率放大器，但要求总效率η60%，显然，只用一级甲类功放是不能达到目的的，故采用两级功率放大器，第一级采用甲类功率放大器，第二级采用丙类功率放大器，其中甲类功放选用晶体管3DG12，丙类功放选择晶体管3DA1。 由两级功率放大器组成的电路总体设计方案如下图所示： 图1 电路原理图 2.丙类放大器元件参数 ⑴、确定丙类放大器工作状态 由技术指标效率，放大器的工作状态采用临界工作状态，取，所以谐振回路的最佳电阻为： 集电极基极电流振幅为： 集电极电流最大值为： 其直流分量为： 一般取电源，则电源供给的直流功率为： 集电极损耗功率为： 转换效率为：60%，满足设计指标。 本级增益即20倍放大倍数，晶体管的直流时，输入功率为： 基极余弦电流最大值为： 基极基波电流振幅为： 所以输入电压的振幅为： ⑵、计算谐振回路和耦合回路参数 丙类功放输入、输出回路均为高频变压