高频电子线路实训报告
题目：高频谐振功率放器性研究
设计程：
1．高频功率放器简介
高频功率放器低频功率放器特点输出功率效率高二者工作频率相频带宽度相差 决定间着质区低频功率放器工作频率低相频带宽度宽例2020000 Hz高低频率达1000倍采调谐负载电阻变压器等高频功率放器工作频率高（百Hz直百千甚万MHz）相频带窄例调幅广播电台（535－1605 kHz频段范围）频带宽度10 kHz中心频率取1000 kHz相频宽相中心频率百分中心频率越高相频宽越 高频功率放器般采选频网络作负载回路特点两种放器选工作状态：低频功率放器工作甲类甲乙类乙类（限推挽电路）状态高频功率放器般工作丙类（某特殊情况工作乙类）
2高频功率放器分类
高频功率放器工作频带宽窄划分窄带高频功率放器宽带高频功率放器两种窄带高频功率放器通常具选频滤波作选频电路作输出回路称调谐功率放器谐振功率放器宽带高频功率放器输出电路传输线变压器宽带匹配电路称非调谐功率放器高频功率放器种量转换器件电源供直流量转换成高频交流输出
谐振功率放器特点：
①放高频功率晶体承受高电压电流
②输出端负载回路调谐回路完成调谐选频功实现放器输出端负载匹配
③基极偏置电路晶体发射结提供负偏压电路工作丙类状态
④输入余弦波时放集电极输出电压余弦脉波形
3功率放器三种工作状态
高频功率放器效率突出问题效率高低放器工作状态直接关系放器件工作状态分甲类乙类丙类等
提高功率放器效率途径放器件工作乙类丙类状态工作状态放器输出电流输入电压间存严重非线性失真低频功率放器信号频率覆盖系数采谐振回路作负载般工作甲类状态采推挽电路时工作乙类状态高频功率放器信号频率覆盖系数采谐振回路作负载通常工作丙类状态通谐振回路选频作滤放器集电极电流中谐波成分选出基波消非线性失真高频功率放器具低频功率放器更高效率
工作状态
半导通角
理想效率
负 载
应
甲类
qc180°
50
电阻
低频
乙类
qc90°
785
推挽回路
低频高频
甲乙类
90°＜qc＜180°
50＜h＜785
推挽
低频
丙类
qc＜90°
h＞785
选频回路
高频
丁类
开关状态
90~100
选频回路
高频
表11 工作状态时放器特点
4放器电路分析
（1）谐振功放基电路组成
图12示高频功率放器基电路高频功率放器高效率输出功率常常选择工作丙类状态工作知道元件（呈电阻性）耗散功率等流该元件电流元件两端电压积图知基极直流偏压VBB 基极处反偏压状态NPN型说激励信号正值段时间集电极电流产生耗散功率
晶体作供电电源直流量转变交流量程中起开关控制作谐振回路中LC晶体负载电路工作丙类工作状态
图12 高频功率放器基电路
图12 谐振功率放器级电压电流波形
（2）集电极电流余弦脉分解
晶体特性曲线理想化丙类工作状态集电极电流脉尖顶余弦脉适欠压界状态
晶体部特性： ic gc (eb–VBZ)
外部电路关系式： eb –VBB + Vbmcoswt
ec VCC –Vcmcoswt
wt0时 ic ic max
ic max gcVbm(1–cos qc)
尖顶脉分解傅里叶级数
ic Ic0+Icm1coswt+Icm2cos2wt+…+Icmncosnwt+…
傅里叶级数求系数法
中
5谐振功率放器动态特性
（1）谐振功放三种工作状态
非线性谐振功率放器中常常根集电极否进入饱区放区工作状态分三种：
①欠压工作状态：集电极点电流界线右方
②压工作状态：集电极点电流进入界线左饱区
③界工作状态：欠压压状态分界点集电极点电流正落界线
i
c
i
c
3
2
1
I
m
0
180
°
＜
90
°
w
t
B
A
C
D
3
2
1
负载增
V
CC
Q
V
c
1
欠压状态
2
界状态
3
压状态
R
p
V
c
V
c
图13 电压电流负载变化波形
（2）谐振功率放器外部特性
果VCCVBBVb 参变量变放器工作状态负载电阻R 决定时放器电流输出电压功率效率等Rp变化特性做放器负载特性
①欠压状态：B点右区域欠压区界点范围根VcR* Ic1放器交流输出电压欠压区必负载电阻R增增输出功率效率变化
②界状态：负载线Eb max正相交界线拐点放器工作界线状态时输出功率子损 耗放器效率较高频谐振功率放器般工作状态
③压状态：放器负载较压区着负载Rp加Ic1降放器输出功率效率减
R
Recr
IC1m
VC1m
IC0
欠压
压
图14 谐振放器负载特性
集电极调制特性指VBBVbmR定放器性VCC变化特性图26示VBBVbm定VBEmaxIC脉宽度定应VCEmin动态点必定VBE＝VBEmax条特性曲线移动VCC减时相应VCEmin减放器工作状态欠压进入压IC波形接余弦变化脉波变中间凹陷脉波
VC1m
Ic1m
Ic0
压 界 欠压
压 界 欠压
VCC
VCC
h
P1
P0
图15 谐振放器集电极调制特性
基极调制特性指VCCVbmR定放器性VBB变化特性图27示Vbm定 VBB负值正方增集电极电流脉仅宽度增VBEmax增高度增加IC0IC1m（相应Vcm）增结果VCEmin减放器欠压进入压状态
放特性指VBBVCCR定放器性Vbm变化特性图28示固定VBB增Vbm述固定Vbm增VBB情况类似集电极电流脉宽度高度增放器工作状态欠压进入压进入压着Vbm增集电极电流脉出现中间凹陷高度宽度增加凹陷加深
VC1M
IC1M
IC0
h
P0
P1
欠压 界 压
欠压 界 压
Vbm
Vbm
图16 谐振放器放特性
6电路设计
（1）丙类功率放器设计
求获效率>60放器工作状态采界状态取70°谐振回路佳电阻
55125Ω
集电极基波电流振幅
≈0019A
集电极电流值
0019043643578mA
直流分量
*43578*025311025mA
电源供直流功率
PDUcc*Ico1323mW
集电极损耗功率
P PD – PC 323mW
转换效率
η PC PD 1001323756
级增益13dB20倍放倍数晶体直流β10时：
输入功率
P1P0AP5mW
基极余弦电流值
IBM ICM β ≈ 436Ma
基极基波电流振幅
436043619mA
输出电压振幅
UBM 2 P1 IB1M≈53V
（2）谐振回路耦合回路参数计算
丙类功放输入输出回路均高频变压器耦合方式中基极体电阻Rbb<25Ω
输入阻抗
≈871Ω
输出变压器线圈匝数
≈64
里假设取N313N12取集电极联谐振回路电容C100pF
≈7036μH
采Φ10mm×Φ6mm×5mm磁环绕制输出变压器
中 μ100Hm A 25mm L 7036μH
计算N27
仿真结果：
（1） multisim仿真高频谐振功率放电路原理图
图17高频谐振功率放器仿真电路图
（2） 仿真示波器测输入输出信号电压波形
高频信号源提供2MHz输入信号幅度1V左右观测放失真输入信号输出信号幅度失真时认功放已调谐
图18调谐波
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高频电子线路实训报告
题目：高频谐振功率放器性研究
设计程：
1．高频功率放器简介
高频功率放器低频功率放器特点输出功率效率高二者工作频率相频带宽度相差 决定间着质区低频功率放器工作频率低相频带宽度宽例2020000 Hz高低频率达1000倍采调谐负载电阻变压器等高频功率放器工作频率高（百Hz直百千甚万MHz）相频带窄例调幅广播电台（535－1605 kHz频段范围）频带宽度10 kHz中心频率取1000 kHz相频宽相中心频率百分中心频率越高相频宽越 高频功率放器般采选频网络作负载回路特点两种放器选工作状态：低频功率放器工作甲类甲乙类乙类（限推挽电路）状态高频功率放器般工作丙类（某特殊情况工作乙类）
2高频功率放器分类
高频功率放器工作频带宽窄划分窄带高频功率放器宽带高频功率放器两种窄带高频功率放器通常具选频滤波作选频电路作输出回路称调谐功率放器谐振功率放器宽带高频功率放器输出电路传输线变压器宽带匹配电路称非调谐功率放器高频功率放器种量转换器件电源供直流量转换成高频交流输出
谐振功率放器特点：
①放高频功率晶体承受高电压电流
②输出端负载回路调谐回路完成调谐选频功实现放器输出端负载匹配
③基极偏置电路晶体发射结提供负偏压电路工作丙类状态
④输入余弦波时放集电极输出电压余弦脉波形
3功率放器三种工作状态
高频功率放器效率突出问题效率高低放器工作状态直接关系放器件工作状态分甲类乙类丙类等
提高功率放器效率途径放器件工作乙类丙类状态工作状态放器输出电流输入电压间存严重非线性失真低频功率放器信号频率覆盖系数采谐振回路作负载般工作甲类状态采推挽电路时工作乙类状态高频功率放器信号频率覆盖系数采谐振回路作负载通常工作丙类状态通谐振回路选频作滤放器集电极电流中谐波成分选出基波消非线性失真高频功率放器具低频功率放器更高效率
工作状态
半导通角
理想效率
负 载
应
甲类
qc180°
50
电阻
低频
乙类
qc90°
785
推挽回路
低频高频
甲乙类
90°＜qc＜180°
50＜h＜785
推挽
低频
丙类
qc＜90°
h＞785
选频回路
高频
丁类
开关状态
90~100
选频回路
高频
表11 工作状态时放器特点
4放器电路分析
（1）谐振功放基电路组成
图12示高频功率放器基电路高频功率放器高效率输出功率常常选择工作丙类状态工作知道元件（呈电阻性）耗散功率等流该元件电流元件两端电压积图知基极直流偏压VBB 基极处反偏压状态NPN型说激励信号正值段时间集电极电流产生耗散功率
晶体作供电电源直流量转变交流量程中起开关控制作谐振回路中LC晶体负载电路工作丙类工作状态
图12 高频功率放器基电路
图12 谐振功率放器级电压电流波形
（2）集电极电流余弦脉分解
晶体特性曲线理想化丙类工作状态集电极电流脉尖顶余弦脉适欠压界状态
晶体部特性： ic gc (eb–VBZ)
外部电路关系式： eb –VBB + Vbmcoswt
ec VCC –Vcmcoswt
wt0时 ic ic max
ic max gcVbm(1–cos qc)
尖顶脉分解傅里叶级数
ic Ic0+Icm1coswt+Icm2cos2wt+…+Icmncosnwt+…
傅里叶级数求系数法
中
5谐振功率放器动态特性
（1）谐振功放三种工作状态
非线性谐振功率放器中常常根集电极否进入饱区放区工作状态分三种：
①欠压工作状态：集电极点电流界线右方
②压工作状态：集电极点电流进入界线左饱区
③界工作状态：欠压压状态分界点集电极点电流正落界线
i
c
i
c
3
2
1
I
m
0
180
°
＜
90
°
w
t
B
A
C
D
3
2
1
负载增
V
CC
Q
V
c
1
欠压状态
2
界状态
3
压状态
R
p
V
c
V
c
图13 电压电流负载变化波形
（2）谐振功率放器外部特性
果VCCVBBVb 参变量变放器工作状态负载电阻R 决定时放器电流输出电压功率效率等Rp变化特性做放器负载特性
①欠压状态：B点右区域欠压区界点范围根VcR* Ic1放器交流输出电压欠压区必负载电阻R增增输出功率效率变化
②界状态：负载线Eb max正相交界线拐点放器工作界线状态时输出功率子损 耗放器效率较高频谐振功率放器般工作状态
③压状态：放器负载较压区着负载Rp加Ic1降放器输出功率效率减
R
Recr
IC1m
VC1m
IC0
欠压
压
图14 谐振放器负载特性
集电极调制特性指VBBVbmR定放器性VCC变化特性图26示VBBVbm定VBEmaxIC脉宽度定应VCEmin动态点必定VBE＝VBEmax条特性曲线移动VCC减时相应VCEmin减放器工作状态欠压进入压IC波形接余弦变化脉波变中间凹陷脉波
VC1m
Ic1m
Ic0
压 界 欠压
压 界 欠压
VCC
VCC
h
P1
P0
图15 谐振放器集电极调制特性
基极调制特性指VCCVbmR定放器性VBB变化特性图27示Vbm定 VBB负值正方增集电极电流脉仅宽度增VBEmax增高度增加IC0IC1m（相应Vcm）增结果VCEmin减放器欠压进入压状态
放特性指VBBVCCR定放器性Vbm变化特性图28示固定VBB增Vbm述固定Vbm增VBB情况类似集电极电流脉宽度高度增放器工作状态欠压进入压进入压着Vbm增集电极电流脉出现中间凹陷高度宽度增加凹陷加深
VC1M
IC1M
IC0
h
P0
P1
欠压 界 压
欠压 界 压
Vbm
Vbm
图16 谐振放器放特性
6电路设计
（1）丙类功率放器设计
求获效率>60放器工作状态采界状态取70°谐振回路佳电阻
55125Ω
集电极基波电流振幅
≈0019A
集电极电流值
0019043643578mA
直流分量
*43578*025311025mA
电源供直流功率
PDUcc*Ico1323mW
集电极损耗功率
P PD – PC 323mW
转换效率
η PC PD 1001323756
级增益13dB20倍放倍数晶体直流β10时：
输入功率
P1P0AP5mW
基极余弦电流值
IBM ICM β ≈ 436Ma
基极基波电流振幅
436043619mA
输出电压振幅
UBM 2 P1 IB1M≈53V
（2）谐振回路耦合回路参数计算
丙类功放输入输出回路均高频变压器耦合方式中基极体电阻Rbb<25Ω
输入阻抗
≈871Ω
输出变压器线圈匝数
≈64
里假设取N313N12取集电极联谐振回路电容C100pF
≈7036μH
采Φ10mm×Φ6mm×5mm磁环绕制输出变压器
中 μ100Hm A 25mm L 7036μH
计算N27
仿真结果：
（1） multisim仿真高频谐振功率放电路原理图
图17高频谐振功率放器仿真电路图
（2） 仿真示波器测输入输出信号电压波形
高频信号源提供2MHz输入信号幅度1V左右观测放失真输入信号输出信号幅度失真时认功放已调谐
图18调谐波
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