LC谐振功率放大器的设计.pdf

全国大学生电子设计大赛 参赛队员 张乐08级 王峰08级 刘大长远09级 参赛学校 南京大学 参赛时间 2010年8月31号-2010年9月3号 高频电子线路课程设计 目 录 前言 1 1 LC 谐振功率放大器原理2 1.1 原理电路 2 1.2 高频功率放大器的特性曲线 3 1.3 功率放大器的三种工作状态 5 1.4 高频功率放大器的外部特性 5 2 LC谐振功率放大器电路设计 7 2.1 实验电路参数计算 7 2.2 高频LC谐振功率放大器设计电路 7 3 谐振功率放大器电路的仿真与分析 8 3.1 EWB 软件简介 8 3.2 软件界面介绍 8 3.3EWB 软件对丙类功放的仿真11 3.3.1 电路仿真图 11 3.3.2 负载特性 11 3.3.3 输入电压改变时对电路的影响 14 3.3.4 当电源电压改变时对电路的影响 17 3.3.5 输入仿真和输出仿真 20 3.4 中心频率、通频带、放大倍数的计算 22 4 心得体会 25 5 参考文献 26 1 高频电子线路课程设计 前言 谐振放大器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，如在发射设备中，为了有效地 使信号通过信道传送到接收端，需要根据传送距离等因素来确定发射设备的发射功率， 这就要用高频谐振放大器将信号放大到所需的发射功率；在接受设备中，从天线上感应 到的信号是非常微弱的，一般在µV级，要将传送的信号恢复出来，需要将信号放大，这 就需要用高频小信号谐振放大器来完成。 高频功率放大器的主要功能是放大高频信号，并且以高效输出大功率为目的。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 功率放大器才能获得足够的功率，送到天线辐射出去。 高频功放的输出功率范围，可以小到便携式发射机的毫瓦级，大到无线电广播电台 的几十千瓦，甚至兆瓦级。目前，功率为几百瓦以上的高频功率放大器，其有源器件大 多为电子管，几百瓦以下的高频功率放大器则主要采用双极晶体管和大功率场效应管。 已知能量（功率）是不能放大的，高频信号的功率放大，其实质是在在输入高频信 号的控制下将电源直流功率转换成高频功率，因此除要求高频功放产生符合要求的高频 功率外，还应要求具有尽可能高的转换效率。 应当指出，尽管高频功放和低频功放的共同特点都要求输出功率大和效率高，但二 者的工作频率和相对频带宽度相差很大，因此存在着本质的区别。低频功放的工作频率 低，但相对频带很宽。工作频率一般在20--20000Hz，高频端与低频端之差达1000倍。 所以，低频功放的负载不能采用调谐负载，而要用电阻，变压器等非调谐负载。而高频 功放的工作频率很高，可由几百千赫到几百兆赫，甚至几万兆赫，但相对频带一般很窄。 例如调幅广播电台的频带宽度为9kHz，若中心频率取900kHz，则相对频带宽度仅为1%。 因此高频功放一般都采用选频网络作为负载，故也称为谐振功率放大器。近年来，为了 简化调谐，设计了宽带高频功放，如同宽带小信号放大器一样，其负载采用传输线变压 器或其他宽带匹配电路，宽带功放常用在中心频率多变化的通信电台中。 低频功率放大器可以工作在甲类状态，也可以工作在乙类状态，或甲乙类状态。乙 类状态要比甲类状态效率高。为了提高效率，高频功放多工作在丙类状态。为了进一步 提高高频功放的效率，近年来又出现了D类，E类和S类等开关型高频功率放大器。 2 高频电子线路课程设计