高频功率放大器设计要点.doc

高频电子线路课程设计说明书 题目： 高频功率放大器设计 学生姓名： 学 号： 院 （系）： 专 业： 指导教师： 2015 年 01 月 05 日 目 录 1 选题背景 1 2丙类功率谐振放大器的理论设计 1 2.1 高频功率放大器的简介 1 2.2 电路原理 1 2.2.1 工作原理 1 2.2.2 主要的技术指标 2 2.3 确定放大器的工作状态 4 2.4 谐振回路及耦合回路的 5 3 设计过程 6 3.1系统方案论证 6 3.1.1 丙类谐振功率放大器电路 6 3.2模块电路设计 7 3.2.1丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 7 3.2.2丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 7 3.2.3匹配网络 8 3.2.4 直流偏置对丙类谐振功率放大器性能影响分析 8 4 整体电路与系统调试及仿真结果 12 4.1 电路设计与分析 12 4.2.仿真与模拟 13 4.2.1 Multisim 简介 13 4.2.2 基于Multisim电路仿真用例 14 5 元件与设备 15 5.1 晶体管的选择 15 5.1.1 判别三极管类型和三个电极的方法 15 5.2电容的选择 16 6 课程设计体会与建议 16 6.1 课程设计体会 17 6.2 课程设计建议 17 7 总结 17 参考文献 19 1 选题背景 电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，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输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，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。丙类谐振功率放大器在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。 设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真，以及对丙类谐振功率放大器发展的展望。 2丙类功率谐振放大器的理论设计 2.1 高频功率放大器的简介 高频功率放大器按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。 谐振功率放大器的特点： 放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。 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。 基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态。 输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。 2.2.1 工作原理是利用发射极电流的直流分量在发射极直流负反馈电阻上产生的压降来提供的，故称为自给偏置电路。当放大器的输入信号为正弦波时，集电极电流为余弦脉冲波。利用谐振回路L5C5的选频作用可输出基波谐振电压、电流 图2-1为丙类谐振功率放大器原理图,为实现丙类工作,基极偏置电压VBB应设置在功率的截止区。 输入回路： 由于功率管处于截止状态，基极偏置电压VBB作为结外电场，无法克服结内电场，没有达到晶体管门坎电压，从而，导致输入电流脉冲严重失真，脉冲宽度小于90o。 由iC≈βiB知，iC也严重失真，且脉宽小于90o。 输出回路： 若忽略晶体管的基区宽度调制效应以及结电容影响,在静态转移特性曲线(iC～VBE)上画出的集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列,脉冲宽度小于半个周期。 图2-1 丙类谐振功率放大器原理图 由Dirichlet收敛定理可知,可将电流脉冲序列iC分解成平均分量、基波分量和各次谐波分量之和,即 （2-1） 由于集电极谐振回路调制在输入信号频率上因而它对iC中的基波分量呈现的阻抗很大，且为纯电阻。而对其他谐波分量和平均分量阻抗均很小，可以忽略，这样，在负载上得到了所需的不失真的信号功率。 2.2.2 主要的技术指标提供的直流功率 (2-2) 式中，为集电极电流的直流分量。电流经傅立叶级