高频课设-高频谐振功率放大器.docVIP

1 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 小功率信号 大功率信号 图1 高频功率放大器原理方框图 甲类功率放大器效率较低，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。如丙类放大器导通角小于90°，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。 2 甲类功放 2.1甲类谐振功放原理图 图2甲类谐振功放原理图 2.2 静态工作点 如图2所示，晶体管Q3组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。其中R3、R1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： （公式2-1） 式中，RF1一般为几欧至几十欧。 （公式2-2） （公式2-3） 2.3 甲类功放的负载特性 如图3 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： （公式2-4） 式中，PH′为输出负载上的实际功率，η为变压器的传输效率，一般为: η=75%~85% （公式2-5） 图3 甲类功放的负载特性 图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： （公式2-6) 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 （公式2-7) 式中，uCES称为饱和压降，约1V （公式2-8) 3 丙类功放 3.1 丙类功率放大器原理图 图 4 丙类谐振功率放大原理图 3.2丙类功放基本关系 如图4所示，丙类功率放大器的基极偏置电压uBE是利用发射极电流的直流分量IEO（≈ICO）在射极电阻RE2上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号为正弦波时，则集电极的输出电流ic为余弦脉冲波。利用谐振回路L2C3的选频作用可输出基波谐振电压uc1,电流ic1。图5画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。分析可得下列基本关系式： （公式3-1) 图5 丙类功放的基极、集电极电流和电压波形 式中, 为集电极输出的谐振电压即基波电压的振幅；为集电极基波电流振幅；Ro为集电极回路的谐振阻抗。 式中，PC为集电极输出功率