實驗九線性寬帶功率放大器

1、實驗九線性寬帶功率放大器一、實驗?zāi)康牧私饩€性寬帶功率放大器工作狀態(tài)的特點二、實驗內(nèi)容1、 了解線性寬帶功率放大器工作狀態(tài)的特點2、 掌握線性功率放大器的幅頻特性三、實驗儀器1、 8號板1 塊2、 雙蹤示波器1 臺3、 頻率特性測試儀（可選）1 臺4、 萬用表1 臺四、實驗原理及實驗電路說明1、傳輸線變壓器工作原理現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢之一是在寬波段工作范圍內(nèi)能采用自動調(diào)諧技術(shù)，以便于迅速轉(zhuǎn)換工作頻率。 為了滿足上述要求，可以在發(fā)射機的中間各級采用寬帶高頻功率放大器，它不需要調(diào)諧回路， 就能在很寬的波段范圍內(nèi)獲得線性放大。但為了只輸出所需的工作頻率，發(fā)射機末級 （有時還包括末前級）還要采用調(diào)諧放大器

2、。當然，所付出的代價是輸出功率和功率增益都降低了。因此，一般來說，寬帶功率放大器適用于中、小功率級。對于大功率設(shè)備來說，可以采用寬帶功放作為推動級同樣也能節(jié)約調(diào)諧時間。最常見的寬帶高頻功率放大器是利用寬帶變壓器做耦合電路的放大器。寬帶變壓器有兩種形式： 一種是利用普通變壓器的原理，只是采用高頻磁芯， 可工作到短波波段；另一種是利用傳輸線原理和變壓器原理二者結(jié)合的所謂傳輸線變壓器，這是最常用的一種寬帶變壓器。傳輸線變壓器它是將傳輸線(雙絞線、帶狀圖 9 1 傳輸線變壓器連接示意線或同軸電纜等) 繞在高導(dǎo)磁芯上構(gòu)成的，以傳輸線方式與變壓器方式同時進行能量傳輸。圖 9-1 為 4： 1 傳輸線變壓器

3、。圖 9-2 為傳輸線變壓器的等效電路圖。普通變壓器上、下限頻率的擴展方法是相互制約的。 為了擴展下限頻率， 就需要增大初級線圈電感量， 使其在低頻段也能取得較大的輸入阻抗，如采用高磁導(dǎo)率的高頻磁芯和增加初級線圈的匝數(shù)，但這樣做將使變壓器的漏感和分布電容增大，降低了上限頻率；為了擴展上限頻率，就需要減小漏感和分布電容， 如采用低磁導(dǎo)率的高頻磁芯和減少線圈的匝數(shù)，但這樣做又會使下限頻率提高。把傳輸線的原理應(yīng)用于變壓器，就可以提高工作頻率的上限，并解決帶寬問題。傳輸線變壓器有兩種工作方式：一種是按照傳輸線方式來工作，即在它的兩個線圈中通過大小相等、方向相反的電流，磁芯中的磁場正好相互抵消。因此，磁

4、芯沒有功率損耗，磁芯對傳輸線的工作沒有什么影響。這種工作方式稱為傳輸線模式。另一種是按照變壓器方式工作，此時線圈中有激磁電流，并在磁芯中產(chǎn)生公共磁場，有鐵芯功率損耗。這種方式稱為變壓器模式。傳輸線變壓器通常同時存在著這兩種模式，或者說，傳輸變壓器正是利用這兩種模式來適應(yīng)不同的功用的。當工作在低頻段時，由于信號波長遠大于傳輸線長度，分布參數(shù)很小，可以忽略， 故變壓器方式起主要作用。 由于磁芯的磁導(dǎo)率很高，所以雖然傳輸線段短也能獲得足夠大的初級電感量，保證了傳輸線變壓器的低頻特性較好。當工作在高頻段時， 傳輸線方式起主要作用， 由于兩根導(dǎo)線緊靠在一起，所以導(dǎo)線任意長度處的線間電容在整個線長上是均勻

5、分布的，如圖 9-3 所示。也由于兩根等長的導(dǎo)線同時繞在一個高 磁芯上，所以導(dǎo)線上每一線段l 的電感也是均勻分布在整個線長上的，這是一種分布參數(shù)電路， 可以利用分布參數(shù)電路理論分析，這里簡單說明其工作原理。如果考慮到線間的分布電容和導(dǎo)線電感，將傳輸線看作是由許多電感、電容組成的耦合鏈。當信號源加于電路的輸入端時，信源將向電容C 充電，使 C 儲能， C 又通過電感放電，使電感儲能，即電能變?yōu)榇拍?。然后?電感又與后面的電容進行能量交換，即磁能轉(zhuǎn)換為電能。再往后電容與后面的電感進行能量交換，如此往復(fù)不已。 輸入信號就以電磁能交換的形式，自始端傳輸?shù)浇K端， 最后被負載所吸收。由于理想的電感和電容均

6、不損耗高頻能量，因此， 如果忽略導(dǎo)線的歐姆損耗， 和導(dǎo)線間的介質(zhì)損耗， 則輸出端能量將等于輸入端的能量。即通過傳輸線變壓器，負載可以取得信源供給的全部能量。因此，傳輸線變壓器有很寬的帶寬。V12V圖8-3傳輸線變壓器高頻段等效電路圖頻段等效電路圖2、實驗電路組成C3R3C4+12104100104RA1L2L1E222uH5K22uH10uf/16vRA2R2E15KR447047010uf/16vTH2TP1TP2TP3C5J2T1T3T21044:14:1TH14:1J1R1C1C2C6104100Q1104R9R10104Q23DG12184703DG12R6R7200470R8R113

7、3C733C8104104圖 9-4 線性寬帶功率放大本實驗單元模塊電路如圖9-4 所示。該實驗電路由兩級寬帶、高頻功率放大電路組成，兩級功放都工作在甲類狀態(tài)，其中Q1（ 3DG12）、 L 1 組成甲類功率放大器, 工作在線性放大狀態(tài)，RA1 、 R7、R8 組成靜態(tài)偏置電阻，調(diào)節(jié)RA1 可改變放大器的增益。R2 為本級交流負反饋電阻，展寬頻帶，改善非線性失真，T1,T2兩個傳輸線變壓器級聯(lián)作為第一級功放的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，總阻抗比為16：1，使第二級功放的低輸入阻抗與第一級功放的高輸出阻抗實現(xiàn)匹配 ,后級電路分析同前級。五、實驗步驟1、 了解線性寬帶功率放大器工作狀態(tài)的特點對照電路圖 9-4，

8、了解實驗板上各元件的位置與作用。將線性寬帶功率放大器的電源開關(guān)向下?lián)?，并觀察工作指示燈是否點亮，紅燈為+12V電源指示燈2、 調(diào)整靜態(tài)工作點不加輸入信號，用萬用表的電壓檔（20V ）檔測量三極管 Q1的射極電壓（即射極電阻R8 兩端電壓），調(diào)整基極偏置電阻 RA1使 V e=0.53V ；測量三極管Q2 的射極電壓（即射極電阻 R11 兩端電壓），調(diào)整基極偏置電阻RA2 使 Ve=1.50V,根據(jù)電路計算靜態(tài)工作點。3、 測量電壓增益 A vo在 J1 輸入頻率為 11.5MHz ， V p-p=50mV 的高頻信號，用示波器測輸入信號的峰峰值Vi（THI 處觀察），測輸出信號的峰峰值為Vo（

9、 TH2 處觀察），則小信號放大的電壓放大倍數(shù)為 A vo=V o/V i。4、 用掃頻儀觀察線性寬帶功率放大器通頻帶并記錄下來頻標置10M/1M檔位，調(diào)節(jié)掃頻寬度使相鄰兩個頻標在橫軸上占有適當?shù)母駭?shù)，輸入信號適當衰減， 將掃頻儀射頻輸出端送入電路輸入端 J1 處，電路輸出端 J2 接至掃頻儀檢波器輸入端，調(diào)節(jié)輸出衰減和 Y 軸增益，使諧振特性曲線在縱軸占有一定高度，讀出其曲線下降 3dB 處對稱點的帶寬。BW=2 f0.7=f H -f L并畫出幅頻特性曲線（注此電路放大倍數(shù)較大，掃頻儀輸出、 輸入信號都要適當衰減）。5、 用點頻法測量放大器的頻率特性將峰峰值 20mV 左右的的高頻信號從J1 處送入，以0.1 MHz 步進從 1MHz 到 1.6MHz ，再以 1 MHz 步進從