課程設(shè)計高頻諧振放大電路

1、課程設(shè)計報告題目：高頻諧振功率放大器學(xué)生姓名：*學(xué)生學(xué)號：*系別：電氣信息工程單除專業(yè)：通信工程年級：2021屆任課教師：*電氣信息工程學(xué)院制2013年5月*師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆通信工程專業(yè)課程設(shè)計報告高頻諧振功率放大器學(xué)生：*指導(dǎo)教師：*電氣信息工程學(xué)院通信工程摘要高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的要緊組件，用于發(fā)射機(jī)地結(jié)尾。本課程設(shè)計的高頻功率放大器電路由兩極功率放大器組成，第一級為甲類功率放大器，第二級為丙類諧振功率放大器。別離對甲類功率放大器和丙類諧振功率放大器設(shè)計，通過給定的技術(shù)指標(biāo)要求確信甲類功率放大器和丙類諧振功率放大器設(shè)計的工作狀態(tài)和計算出電路中各器件參數(shù)，從而

2、設(shè)計出完整高頻功率放大器電路，再利用電子設(shè)計軟件multisim對電路仿真。適用于小信號低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于180。；丙類放大器電流的流通角那么小于180°。乙類和丙類都適用于大功率工作。丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因此不能用于低頻功率放大，只能用于采納調(diào)諧回路作為負(fù)載的諧振功率放大。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。高頻功率放大器在很多領(lǐng)域和方面都有應(yīng)用，而且涉及到很多方面的知識點(diǎn)，那么在這次設(shè)計中咱們能夠把握高頻寬帶功放與高頻諧振功放的設(shè)計

3、方式，電路調(diào)諧及測試技術(shù)；負(fù)載的轉(zhuǎn)變及鼓勵電壓，基極偏置電壓，集電極電壓的轉(zhuǎn)變對放大器工作狀態(tài)的阻礙；了解寄生振蕩引發(fā)的波形失真及排除寄生振蕩的方式；而且能夠了解并把握仿真軟件的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：高頻諧振功率放大器工作狀態(tài)效率輸出功率1課程設(shè)計的任務(wù)與要求1.1 課程設(shè)計的任務(wù)設(shè)計一個高頻諧振功率放大器。1.2 課程設(shè)計的要求、確信丙類諧振功率放大器設(shè)計的工作狀態(tài)。、確信丙類諧振功率放大器計算出電路中各器件參數(shù)。1.3 課程設(shè)計的研究基礎(chǔ)、高頻功率放大器的要緊功用是放大高頻信號，而且以高效輸出為目的，它要緊應(yīng)用于各類無線電發(fā)射機(jī)中。發(fā)射機(jī)中的振蕩器產(chǎn)生的信號功率很小，需要通過量級高頻功率放大器才能

4、取得足夠的功率，送到天線輻射出去。那么這次可用兩級功率放大器組成高頻功率放大器，如以下圖1圖高頻功率放大器原理方框圖高頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進(jìn)行功率放大，以知足發(fā)送功率的要求，然后通過天線將其輻射到空間，保證在必然區(qū)域內(nèi)的接收性能夠接收到中意的信號電平，而且不干擾相鄰信道的通信。高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器。利用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路的功率放大器稱為諧振功率放大器。丙類功率放大器通

5、常作為末級功放以取得較大的輸出功率和較高的效率。圖為丙類諧振功率放大器方案提出2電路概要設(shè)計2.1 方案提出高頻諧振功率放大器的電路組成，除電源和偏置電路外，要緊由三個部份組成：(1)晶體管：大功率晶體管，能經(jīng)受高電壓、大電流，一樣工作時發(fā)射極反偏(即工作狀態(tài)為丙類)；(2)輸入鼓勵電路：提供功放所需鼓勵信號電壓。(3)輸出諧振回路：需知足的條件為阻抗匹配。圖1高頻諧振功率放大器的大體電路2.2 方案論證高頻功率放大器的要緊功用是放大高頻信號，而且以高效輸出為目的，它要緊應(yīng)用于各類無線電發(fā)射機(jī)中。本課程設(shè)計的高頻功率放大器由兩級功率放大器組成的高頻功率放大器電路，其中VT1組成甲類功率放大器，

6、晶體管VT2組成丙類諧振功率放大器。從輸出功率P0而00mWB看，末級功放能夠采納甲類或乙類或丙類功率放大器，但要求總效率”>50%顯然不能只用一級甲類功放，但能夠只用一級丙類功放。本課程設(shè)計采納的電路甲類功放選用晶體管3DG130丙類功放選用3DAI第一設(shè)計丙類功率放大器,再設(shè)計甲類功率放大器。丙類功放通常作為發(fā)射機(jī)的末級，以取得較大的輸出功率和較高的效率。3高頻功率放大器系統(tǒng)方案設(shè)計當(dāng)鼓勵源（Um）、負(fù)載（Rl）或直流電源（UBB>UC）發(fā)生轉(zhuǎn)變時，都會阻礙到功放的工作狀態(tài)，改變輸出功率與效率；將外部參量轉(zhuǎn)變時對功率放大器工作狀態(tài)及性能指標(biāo)的阻礙稱為外部特性，包括負(fù)載特性一一R

7、-阻礙，放大特性一一Um-阻礙，調(diào)制特性一一UBb、Ux的阻礙。諧振功放的直流電源VbdVCc及鼓勵電壓Vbm不變時，放大器的輸出電流Ico、Icml,輸出電壓Vcm及功率、效率隨負(fù)載轉(zhuǎn)變的特性，稱為放大器負(fù)載特性。UBb、UBb及Um固按時,ic（ICOIci）都確信；增大R:放大器的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變：欠壓一臨界一過壓圖3.2高頻功率放大器的負(fù)載特性曲線諧振功放的直流電源VBBVCC及負(fù)載RL不變時，鼓勵電壓Mm轉(zhuǎn)變時，放大器的輸出電流Ico、1加輸出電壓Vcm及功率、效率隨Vbm*專變的特性，稱為放大器的放大特性。在欠壓區(qū)，輸出電壓振幅UC1mW輸入電壓振幅Uim近似呈線性關(guān)系能夠?qū)崿F(xiàn)對振幅轉(zhuǎn)

8、變信號的線性放大。在過壓區(qū)，輸出電壓振幅UCIrnfi似呈現(xiàn)恒壓特性，能夠?qū)崿F(xiàn)對振幅轉(zhuǎn)變信號的限幅。增大VbM放大器的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變：欠壓>臨界過壓欠壓偷界過壓圖3.3高頻功率放大器的放大特性曲線第18頁圖高頻諧振功率放大器變壓器版總電路圖圖高頻諧振功率放大器LC版總電路圖丙類功率放大器的理論分析本次高頻諧振功率放大器的設(shè)計后一級為丙類高頻諧振功率放大器。丙類高頻諧振功率放大器作為有效放大級，作用是在不失真的前提下盡可能放大輸出功率。圖高頻諧振功率放大器后一級電路圖由效率60睡口放大器的工作狀態(tài)采納臨界狀態(tài)得:2諧振回路電阻R5JCCES)-Q2P0I cm 1由2 P0R5I Icm(7

9、0)得:集電極電流最大值為1cmi=34.62 mACl H 1輸入功率為:PlPo Ap=5mW由晶體管的直流B=10, I，I B1MIBMI BMi(70 )得:輸出電壓的振幅為U BM2P1I B1M假設(shè)取集電極并聯(lián)諧振回路的電容為得:2yH1繞制電感L()C2fo本次高頻諧振功率放大器的設(shè)計前一級為甲類高頻諧振功率放大器。甲類高頻諧振功率放大器作為緩沖級，作用是為后一級的丙類高頻諧振功率放大器提供匹配、有效的輸入。圖高頻諧振功率放大器前一級電路圖甲類功率放大器的輸出功率：PH=Pi=5mW由Pc=PH/,UcM2PC/得：bICM電阻為R4本級功放采納3DG12ft體管，取B=30得

10、:輸入功率Pi放大器輸入阻抗RiRbbR3=335Q那么本級輸入電壓Uim2RiPi3.7靜態(tài)的理論分析當(dāng)Ui=0時，晶體管射極電位：UEQICQREUeqIBQ&4高頻諧振功率放大器系統(tǒng)仿真和調(diào)試4.1 仿真軟件介紹Multisim是一個專門用于電子電路仿真和設(shè)計的ED岷件，它具有直觀、方便的操作界面，創(chuàng)建電路、選用元器件和虛擬測試儀器等都可直接從屏幕圖形當(dāng)選取，操作簡便。它具有完備的電路分析功能，能夠完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時域分析和頻域分析、器件的線性和非線性分析、交直流靈敏度分析等電路分析方式。在進(jìn)行仿真的進(jìn)程中，能夠存儲測試點(diǎn)的數(shù)據(jù)、測試儀器的工作狀態(tài)、顯示的波形。它先

11、進(jìn)的高頻仿真設(shè)計和功能，是目前眾多仿真電路所不具有的。4.2 系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)對電路進(jìn)行仿真測試高頻放大器的放大成效，在輸入端輸入1KHZ的正弦波信號，由仿真電路圖在仿真示波器選擇B通道觀看輸入的1KHZ的正弦波信號，如圖5所示，輸入電壓Vi=326mMfiTie540.CIWmsChaine_AChanri6l_fi“31UHDI.DCIVr?-nSaveBa.Tngg«TimebaEfi就川總IOms/DiifCharnelA.SCOpMDivChanrwJB稅國電IlDO*#0vTrgger電電XoositacnYpositionYpositicriLereljn-eiEct0|k

12、VI¥?r用aIB/AI圖4.2.1兩個圖的混合信號圖原始輸入信號scillpri*AFOURCHANNEL,UfoinascopeM6usCH450mV圖4.2.3放大后的混合信號000CH4/35.5uVM沔9GH4/e71uYCH3ICmVCH45DmV圖放大前后兩個圖的混合信號的對照再觀看仿真示波器A通道的波形，即經(jīng)高頻功率放大器放大的信號波形，如圖6所示，由仿真示波器可得輸出電壓Vo=2.282V。放大增益A=Vo/Vi=2282mV/326mV=7,20LgA=20Lg7=16.9dB,故由Multism仿真測得設(shè)計的高頻功率放大器的電壓放大增益Av=16.9dB。4.3

13、 系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)分析總結(jié)調(diào)試結(jié)果：(1)工作頻率：f0(2)輸出電壓的幅度：5(3)計算得輸出功率：P。(4)計算得輸出效率：=58.6%5設(shè)計小結(jié)5.1 收成設(shè)計心得回憶起這次高頻課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多。的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在整整兩禮拜的日子里，能夠說得是苦多于甜，可是能夠?qū)W到很多很多的的東西，同時不僅能夠鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。在設(shè)計電路時和同組成員一起討論解決問題，同時設(shè)計出的電路通過Multisim軟件仿真達(dá)到預(yù)期的放大成效，不僅讓小組所有成員一起取得盡力后成功的欣喜，而且了解了Multism軟件的利用。各類在這次學(xué)習(xí)到的知識或

14、是能力必將有效于以后的學(xué)習(xí)或是以后的工作，這也是這次課程設(shè)計的目的所在。通過這次課程設(shè)計使我知道了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正學(xué)到屬于自己的知識，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立試探的能力。在設(shè)計的進(jìn)程中碰到的問題，能夠說得是多如牛毛，因?yàn)榛A(chǔ)不牢固，再加上缺乏實(shí)際設(shè)計及動手的體會。課設(shè)的這段日子真的是給我留下了很深的印象。我總結(jié)出，在每次課設(shè)中，碰到問題最好的方法確實(shí)是請教他人，因?yàn)槊恳粋€人把握的情形都不一樣，一個人不可能做處處處都懂，必需發(fā)揮群眾的力量，復(fù)雜的情形才能夠簡單化。這一點(diǎn)我深有體會，在很多

15、時候，我碰到的困難或許他人之前就碰到過，向他們請教遠(yuǎn)比自己在那里試探來得簡單，來得快。盡管我此刻已經(jīng)初步學(xué)會了如何設(shè)計符合要求的高頻諧振功率放大器，可是離真正能夠利用已學(xué)的知識自由設(shè)計利用電路的還有一段的距離。課設(shè)的這段時刻我確實(shí)收成頗豐，不僅是因?yàn)樗l(fā)生在專門的實(shí)踐，更重要的是我的專業(yè)知識又有了專門大的進(jìn)步，因?yàn)檫M(jìn)步老是讓人歡樂的。千里之行始于足下，我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實(shí)地邁開這一步，確實(shí)是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。6參考文獻(xiàn)1劉泉主編.通信電子線路.武漢理工大學(xué)出版社，2005年1月2陳永泰主編.通信電子線路.武漢理工大學(xué)出版社，2020年10月3謝自美主編.電子線路設(shè)計實(shí)驗(yàn)測試.華中科技大學(xué)出版社，2006年8月4高吉祥主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計.電子工業(yè)出版社，200