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实验三高频谐振功率放大器

实验目的

1.了解高频小信号调谐放大器的工作原理以及其负载阻抗，输入鼓励电压等对高频谐振功率放大器工作状态的影响；

2.掌握高频小信号调谐放大器的设计方法；

3.掌握高频小信号调谐放大器的调谐，调整和主要技术指标的测量方法；

4.熟悉高频仪器仪表的使用方法。

二．电路的根本原理

利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成局部。根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能到达50%，而丙类功放的θ90o，效率η可到达80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。

三、实验内容

参照正弦波振荡、变容二极管调频、功放和调频发射模块(断开JA1)组成高频谐振功率放大器

1．调节WA1，使QA1的静态工作点为ICQ=7mA(VE=2.2V)。

2．连接JA1，JA2，JA3，从TA101处输入10.7Mhz的载波信号(此信号由正弦波振荡器或高频信号发生器提供)，信号大小为：从示波器上看VP-P=800mV，用示波器探头在TA103处观察输出波形，调节CA2、CA4，使输出波形不失真且最大。

3．从TA101处输入10.7Mhz载波信号，信号大小从示波器上看VP-P=0mV开始增加，用示波器探头在TA102上观察电流波形，直至观察到有下凹的电流波形为止(此时如果下凹的电流波形左右不对称，那么微调BA101或CA2即可)。如果再继续增加输入信号的大小，那么可以观测到下凹的电流波形的下凹深度增加

4．测量负载特性

1)测试条件：fo=10.7MHz，Ubm=1V左右。Vcc=12V。

2)改变RL的阻值，测出相应的Ico和URL值填于表中，并计算PL、PD、η。在测试过程中要注意波形不失真。

RL(Ω)

51

75

168

240

560

Ico(mA)

URL(mV)

PD(mW)

PO(mW)

η

其中:RL:负载电阻

ICO:集电极电流

URL:负载电阻上的电压〔毫伏表不准也可以用示波器测量后进行换算〕

PD:直流功率(PD=UccIco)

PO(PC):输出功率()

η：效率

5改变鼓励电压的幅度，观察对放大器工作状态的影响。

使RL=50Ω(连JA3、JA4、JA5)，用示波器观察QA2发射极上的电流波形，改变输入信号大小，观察放大器三种状态的电流波形。

四．实验步骤和数据

1．记录实验步骤和数据；

步骤

①调节WA1，使QA1的静态工作点为ICQ=7mA(VE=2.2V)。

②连接JA1，JA2，JA3，从TA101处输入10.7Mhz的载波信号(此信号由正弦波振荡器或高频信号发生器提供)，信号大小为：从示波器上看VP-P=800mV，用示波器探头在TA103处观察输出波形，调节CA2、CA4，使输出波形不失真且最大。

数据

RL(Ω)

51

75

168

240

560

Ico(mA)

URL(mV)

3.44

3.84

4.12

5.28

5.76

PD(mW)

PO(mW)

η

工作点

甲类

Vb=2.2VVc=11.5VVe=1.3V

丙类

Vb=0VVc=12VVe=0V

Ul=2.6/2√2VRl=75Ωucc=12VIc0=18mA

2．计算放大器的输出功率和效率；

PO(PC):输出功率=0.023W

η：效率=0.048=4.8%

3.对实验参数和波形进行分析，说明输入鼓励电压，负载电阻对工作状态的影响

1.电源电压对工作状态的影响:当Vcc↓时,放大器工作状态由欠压状态→临界状态→过压状态过渡。高频功率放大器工作在过压状态时，基波电压振幅UC与集电极电源电压Vcc成线性变化。增加Vcc可以提高集电极电压利用系数，提升集电极电压输出功率。

2.当增大输入鼓励电压Vbb时，放大器工作状态由欠压状态→临界状态→过压状态过渡。高频功率放大器工作在欠压状态时，基波电压振幅UC与基极偏置电压Ubb成线性变化。

3.随着R从小变大，放大器将由欠压状态→临界状态→过压状态过渡。过压区与欠压区，集电极输出功率都比拟小，要使高频功率放大器给出足够大的功率，只有工作在临界状态才能保持最好的能量关系。

结合数据和图形可以看出：RL↓→UC↓，Ve根本保持不变。基波电压UC为余弦波，当RL下降到一定值时，输出端波形开始产生失真。当RL在过压区时，UC变化减小，随着RL的增大仍有所增加。

实验波