第三章 高频谐振放大器
3－1 对高频小信号放大器的主要要求是什么？高频小信号放大器有哪些分类？ 答3-1：
对高频小信号器的主要要求是: 1. 比较高的增益
2. 比较好的通频带和选择性
3. 噪音系数要小
4. 稳定性要高
高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器、集成放大器和选频电路组成的放大器。根据选频电路的不同，又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器；或用集中参数滤波器构成选频电路。
3－2 一晶体管组成的单回路中频放大器，如图所示。已知f o =465kHz ，晶体管经中和后的
参数为：g ie =0.4mS,C ie =142pF ，g oe =55μS ，C oe =18pF ，Y ie =36.8mS,Y re =0，回路等效电容C=200pF ，中频变压器的接入系数p 1=N 1/N=0.35，p 2=N 2/N=0.035,回路无载品质因数Q 0=80，设下级也为同一晶体管，参数相同。试计算： （1）回路有载品质因数 Q L 和 3 dB 带宽 B 0.7;（2）放大器的电压增益；(3) 中和电容值。（设C b’c =3 pF ）
题3－1图
解3-2：
根据已知条件可知,能够忽略中和电容和y re 的影响。得：
2222122000.35180.035142202oe ie C p C p C pF ∑=++=+?+?≈回路总电容为C 3-12
0002246510202107.37480
f g S Q ππμ∑????=
=≈固有谐振电导为C
答：品质因数Q L 为40.4,带宽为11.51kHz,谐振时的电压增益为30.88,中和电容值为1.615pF
3－3 高频谐振放大器中，造成工作不稳定的王要因素是什么？它有哪些不良影响？为使放
大器稳定工作，可以采取哪些措施？
答3-3
集电结电容是主要引起不稳定的因素，它的反馈可能会是放大器自激振荡；环境温度的改变会使晶体管参数发生变化，如C oe 、C ie 、g ie 、g oe 、y fe 、引起频率和增益的不稳定。 负载阻抗过大，增益过高也容易引起自激振荡。 一般采取提高稳定性的措施为：
（1）采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法 （2）减小负载电阻，适当降低放大器的增益 （3）选用f T 比较高的晶体管
（4）选用温度特性比较好的晶体管，或通过电路和其他措施，达到温度的自动补偿。
3－4 三级单调谐中频放大器，中心频率f 0=465 kHz ，若要求总的带宽 B0.7=8 kHZ ，求每一
级回路的 3 dB 带宽和回路有载品质因数Q L 值。
解3－4：
设每级带宽为B 1，则：
答：每级带宽为15.7kHz,有载品质因数为29.6。
2212026236
0.3555100.0350.4107.3741014.6oe ie p g p g g S μ∑---=++=??+??+?≈回路总电导为g 3-12
06
00.731206111122465102021040.414.610465311.5140.4||0.350.03536.81030.8814.6100.35
3 1.61510.65
L L fe n b c b c f Q f dB B kHz Q p p y K N p C C C pF
N N p ππ∑∑∑---''????==≈?==≈???===?===?=--C 品质因数g 带宽谐振增益g 中和电容1
30.71
0.71130
L 1
B B 21
B 8
B 15.7kHz
0.5098
21f Q 29.6
B =-==≈-=≈因为总带宽为则每级带宽为有载品质因数
3－5 若采用三级临界耦合双回路谐振放大器作中频放大器（三个双回路），中心频率为
f o =465 kHz ，当要求 3 dB 带宽为 8 kHz 时，每级放大器的3 dB 带宽有多大？当偏离
中心频率 10 kHZ 时，电压放大倍数与中心频率时相比，下降了多少分贝？
解3-5
设每级带宽为B 1，则：
答：每级放大器的3 dB 带宽为11.2kHz,当偏离中心频率 10 kHZ 时，电压放大倍数与中心
频率时相比，下降了多少31.4dB
3－6 集中选频放大器和谐振式放大器相比，有什么优点？设计集中选频放大器时，主要任
务是什么？
答3-6 优点：
选频特性好、中心频率稳定、Q 值高、体积小、调整方便。设计时应考虑： 滤波器与宽带放大器及其负载之间的匹配。另外还要考虑补偿某些集中参数滤波器的信
号衰减。
1
4
30.710.71143B B 21B 8B 11.2kHz 0.71421=-==≈-根据总带宽得：每级带宽为33
13344400220334
22
401013
4243K K 288K K 14(4)f 42Q f 88
2f f 22f 4(2)4B f B 880.027,20log 0.02731.4dB 2992210411.210∑∑
???? ?==== ? ?+ξ??????+ξ??
???+ ???????
==????????+??????
+ ? ????????
???=≈≈=-??
?????+ ? ?????
???10kHz 当偏离中心频率时，根据谐振特性，有：12222401K 2A 2
K A 1(1A )44===+-ξ+ξ+ξ
3－7什么叫做高频功率放大器？它的功用是什么？应对它提出哪些主要要求？为什么高频功放一般在B类、C类状态下工作？为什么通常采用谐振回路作负载？
答3-7
高频功率放大器是一种能将直流电源的能量转换为高频信号能量的放大电路，其主要功能是放大放大高频信号功率，具有比较高的输出功率和效率。对它的基本要求是有选频作用、输出功率大、自身损耗小、效率高、所以为了提高效率，一般选择在B或C类下工作，但此时的集电极电流是一个余弦脉冲，因此必须用谐振电路做负载，才能得到所需频率的正弦高频信号。
3－8高频功放的欠压、临界、过压状态是如何区分的？各有什么特点？当E C、E b、U b、R L 四个外界因素只变化其中的一个时，高频功放的工作状态如何变化？
答3-8
当晶体管工作在线性区时的工作状态叫欠压状态，此时集电极电流随激励而改变，电压利用率相对较低。如果激励不变，则集电极电流基本不变，通过改变负载电阻可以改变输出电压的大，输出功率随之改变；该状态输出功率和效率都比较低。
当晶体管工作在饱和区时的工作状态叫过压状态，此时集电极电流脉冲出现平顶凹陷，输出电压基本不发生变化，电压利用率较高。
过压和欠压状态分界点，及晶体管临界饱和时，叫临界状态。此时的输出功率和效率都比较高。
?当单独改变R L时，随着R L的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。
?当单独改变E C时，随着E C的增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。
?当单独改变E b时，随着E b的负向增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。?当单独改变U b时，随着U b的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。
3－9 已知高频功放工作在过压状态，现欲将它调整到临界状态，可以改变哪些外界因素来实现，变化方向如何？在此过程中集电极输出功率如何变化？
答3-9
可以通过采取以下措施
1.减小激励U b，集电极电流I c1和电压振幅U C基本不变，输出功率和效率基本不变。
2.增大基极的负向偏置电压，集电极电流I c1和电压振幅U C基本不变，输出功率和效率
基本不变。
3.减小负载电阻R L，集电极电流I c1增大，I C0也增大，但电压振幅U C减小不大，因此
输出功率上升。
4.增大集电极电源电压，I c1、I C0和U C增大，输出功率也随之增大，效率基本不变。
3－10 高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么？
答3-10
主要意义在于提高了电源的利用率，将直流功率的更多的转换为高频信号功率，减小晶体管的功率损耗，可降低对晶体管的最大允许功耗P CM的要求，提高安全可靠性。
39152127333945
be u 3.0V 2.52.01.51=/c i A ce u /V A
B C 03－11 设一理想化的晶体管静特性如图所示，已知 E c =24 V ，U c =21V ，基极偏压为零偏，U b =3
V ，试作出它的动特性曲线。此功放工作在什么状态？并计算此功放的θ、P 1、P 0、η及负载阻抗的大小。画出满足要求的基极回路。
解3-11
1、求动态负载线
题3－11图
2、求解θ、P 1、P 0、η及负载阻抗的大小。
0.5,1,cos (cos 2421cos (3cos 0.5b
C
m be
ce c c c
m b b b ce c m E v di g S du u E U t i g U t E E u t
i g t '====-ω??'=ω-+?=-ω??=ω-?根据给定静态特性，
得到晶体管的并得到如下方程组代入数值后得
可以解出：）
c ce c C c b o ce c c ce c C c cmax m m t i =0,u E U 242135V t 0.5
i =0,cos E 0.5,cos ,3
0.50.5
arccos 80u E U cos 242120.5V,33
(3)t 0u E U 3V,i =i g (3cos 00.5 2.5g ω=π=+=+=ω=θ'θ==θ=θ=≈=-θ=-?=ω==-==-b (1)当时晶体管截止，因此但，
位于C 点(2)当时晶体管临界导通且有U 因此。位于B 点。
当时）= 2.5A.A =位于点。连接A 、B 、C 三点，就是它的动态特性曲线。
1
D
C B
A
v
+
_
3、符合要求的基极回路为
3－12 某高频功放工作在临界伏态，通角 θ=75o ”，输出功率为 30 W ，Ec=24 V ，所用高频
功率管的S C =1.67V ，管子能安全工作。（1）计算此时的集电极效率和临界负载电阻； （2）若负载电阻、电源电压不变，要使输出功率不变。而提高工作效率，问应如何凋整？ (3）输入信号的频率提高一倍，而保持其它条件不变，问功放的工作状态如何变化，功放的输出功率大约是多少？
解3-12 （1）
C1C11o
0C0C 1cmax C C 01
10I U 21 2.50.472
P 12.39W 22
P I E (80)i E 0.286 2.52417.16W P P P 17.1612.39 4.77W
P 12.390.722P 17.16??=====α??=??==-=-=η==≈COS b b u U t =ωC11Cmax 1C C C 2
1C1C 1C C C C 1C C C 1C C I i S (E U )1111P I U S (E U )U S E U S U 2222
=α=α-=α-=α-α因为所以=22
1C C 1C C 1C 1C C 1
C 1C 1C
2C o
1C C 2
C
1Lcr 2
2
C Lcr 1S E (S E )8S P E E 2P U 2S 24S 242423060U 12144128.0624(75)1.670.455 1.67
20.06V(U 20.06
0.836E 24
U P 2R U 20.06R 62P 230
α±α-α==±-
αα?=±-=±-=±α?=η=≈===≈?解之得到代入数值后得到集电极电压振幅为取正值)集电极效率=因为，所以
.7Ωo C L o C11cmax 0.5arccos 803U 2121R 17.8I (80)i 2.50.472θ=≈===≈Ωα??
（2）可增加负向偏值，但同时增大激励电压，保证I C1不变，但这样可使导通角减小，效率增加。
（3）由于频率增加一倍，谐振回路失谐，集电极阻抗变小，电路由原来的临界状态进入欠压状态，输出幅度下降，故使输出功率和效率都下降。对于2ω的频率，回路阻抗为：
因此，输出功率下降到原来的2/3Q 倍。
3－13 试回答下列问题：
(1)利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加在基极 或集电 极时、应如何选择功放的工作状态？
(2)利用功放放大振幅调制信号时，应如何选择功放的工作状态？。 (3)利用功放放大等幅度的信号时，应如何选择功放的工作状态？
解3-13
(1）利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加在基极或集电极时、功放应选在过压状态。
(2）利用功放放大振幅调制信号时，功放应选在欠压状态，并为乙类工作。
(3) 利用功放放大等幅度的信号时，功放应选在过压状态，此时有较大的输出功率和效率。 也可以选择在过压状态，此时输出电压幅度比较稳定。
3－14 当工作频率提高后，高频功放通常出现增益下降，最大输出功率和集电极效率降低，
这是由哪些因素引起的？
解3-14 主要原因是
1. 放大器本身参数，如β、α随频率下降。
2. 电路失谐，集电极阻抗减小。
L L r 000L10Ln 1L
(r j L)C rC Z 1r j L 1jQ C L
Z rC L rC n Z 11jQ n n ω+ωω=≈
????
ωω+ω-+- ? ?ω??ωω??
ω=ω=
ω=ω=
??+- ???回路阻抗为在时，在时，Ln 2L1Ln 2
22n 2L1Z 1n 1Z 1jQ(n 1)1jQ n n Z n n 2Z Q(n 1)3Q 1[Q(n 1)]===
+-?
?+- ?
??=≈=-+-所以
3. 少数载流子渡越时间效应。
4. 非线性电抗效应，如C b ˊC 的影响。
5. 发射极引线电感的影响，对高频反馈加深。
3－15 如图所示，设晶体管工作在小信号A 类状态，晶体管的输入阻抗为Z ，交流电流放大
倍数为h fe /(1+j/f/f β)，试求Le 而引起的放大器输入阻抗Z`i 。并以此解释晶体管发射极引线电感的影响。
解3-15
可见，L e 越大，输入阻抗越大，反馈越深，电流越小，反馈越深，输出功率和效率越低。
3－16 改正图示线路中的错误，不得改变馈电形式，重新画出正确的线路。
题3－16图
fe fe
i i e i e e fe
i e fe i 222
f f 2
i e fe i e fe h h Z Z j 1L Z j L f f 1j 1j f f f f
j L h f f 1Z L h Z j f f f 111f f f f Z 2L h f Z 2L h f f ββ
βββββββββ
????'=++ω≈+ω ? ?????+++ω??=+ω=++ ????????
?+++ ? ? ? ? ? ?
????????
=+π+≈+π ???315-题图
2C 2E 2
L 3
2
1D
C
B Rb
Cb
v Cc C1C
Lc
L Ec 解3-16：
3—17 试画出一高频功率放大器的实际线路。要求(1)采用NPN 型晶体管，发射极直接接地；
(2)集电极用并联馈电，与振荡回路抽头连接；(3)基极用串联馈电，自偏压，与前级互
感耦合。
解3-17：
根据要求画出的高频功率放大器电路如下
3－18 一高频功放以抽头并联回路作负载，振荡回路用可变电容调谐。工作频率f=5 MHZ ，
调谐时电容 C=200 pF ，回路有载品质因数Q L =20，放大器要求的最佳负载阻抗R Lr =50 Ω，试计算回路电感L 和接入系数 P 。
解3-18：
0221212
0Lcr 0Lcr 0Lcr 0L 2L L
61231
f =2LC 11
L 5.07H (2f )C 4251020010R C R C R 2f C Q ,p p Q Q 50251020010501020.125
20
----π==≈μππ????ωωπ===?π????==?π≈由得，
因所以，
4
3
2
1
D
C B
p1
X
p2
X
s1
X
s1
X
p2
R
p1
X
s1
X
s1
X s3
X
s
R
p1
X
s1
X
s
R
p1
X p
X
p
R
(1)(2)(3)(4)
3－19如图（a）所示的D型网络，两端的匹配阻抗分别为R P1、R P2。将它分为两个L型网络，根据L型网络的计算公式，当给定Q2=R P2/X P2时，证明下列公式：
并证明回路总品质因数Q=Q1＋Q2。
题3－19图
解3-19
首先将电路分解成两个L回路，如图（1）。然后利用并串转换，将X p2和R p2的并联转换为R s和X s3的串联，得到图（2）。
根据串并转换关系，得：
[]
p1
p1
p12
2
p2
p2p12
s s1s222
2
2p2
R
X
R
(1Q)1
R
R R
X X X Q(1Q)1
1Q R
=
+-
=+=++-
+
p2p2p2p2
s s3p2p2
22
p2p2p2p2
22
p2p2
p2p2
2222
p2p2p2p2
jX R jX R
R jX(R jX)
R jX R X
X R
R j X
R X R X
-
-==-+
-+
=-
++
p2s3
2
p2s
p2p2p2p2
22
s p2s3p2
22222
p2p22p2p2
2
2
s3s2s
R X
Q
X R
R R X X
R X X R
1
R X1Q R X1
Q
X X R
=
===
++++
=
因为=,所以
=，
当时，产生谐振，电路简化为图（3），谐振电阻为
再利用串并转换，将X s1和R s 的并联转换为R p 和X p 的并联，得到图（4），其中
2
p11s 2p22s p11p1p1p1
2
12s p2
p1p1
p11p1
22p2
R 1Q R 1R 1Q R 21,2R Q 3X R R Q 11Q 13R R R R X (Q R 1Q 1R ?=+<>?=
+<>?<><>??=<>??=-=+-<>=+-（）（）由得到，（）代入得=证明完毕）
（）2
p1p2p22
2s 1s 2s2s32
p2222
R X X Q R Q R 1Q 1,X X 1R 1Q 1Q ==+-===++s1又因为，X （）， 因此2p1p222
s s1s2s 22p22
2p1p222
s 2p2
p2p12
s 22p2p2p12
2222p2
R X Q X X X R 1Q 1R 1Q R X Q R 1Q 1R R R R 1Q 1Q R R R (1Q )1Q 1Q R =+=+-++??=+-+ ?
????=+-+ ?
????=+-+??+??（）（）（）（证明完毕）s2s3s1s2s1s312s s X X X X X X Q Q Q (R R =++===+因为，因此从图（2）可以看出，总的品质因数为证明完毕）p 2
s1p 1s p s112
1P s
R X 1R 1Q R X 1X Q Q X R =+=+==（），（），其中p1p p p1X X ,R R =当产生并联谐振，谐振阻抗为=，因此有
3－20 上题中设R P1=20Ω，R p2=100Ω，F=30MHz ，指定Q2=5，试计算Ls 、C P1、C P2和回路总品
质因数Q 。
解3-20
3－21 如图示互感耦合输出回路，两回路都谐振，由天线表 I A 测得的天线功率P A =10 W ，已知天线回路效率 η2=0 .8。中介回路的无载品质因数 Q O =100，要求有载品质因数Q L =10，工作于临界状态。问晶体管输出功率P1为多少？设在工作频率ωL1=50Ω，试计算初级的反映电阻r f ，和互感抗ωM 。当天线开路时，放大器工作在什么状态？
题3－21 图
p2p12s 2222p2
2
2s s 6p1p12p122
p2
R R X (1Q )1Q 1Q R 10020(15)1527.1115100X 27.11L 0.144H 2f 23010R 20
X 9.76R 20(15)11Q 1100R ??=+-+??+????=+-+≈Ω??+??==≈μππ??=
=≈Ω+-+-（）p16
p1p2p2
2p26p2p12212p21211
C 544pF 2fX 230109.76R 100
X 20Q 511C 265pF 2fX 2301020R 20Q 1Q 1(15)1 2.05R 100Q Q Q 5 2.057.05==≈ππ???===Ω==≈ππ???=+-=+-≈=+=+=（）
?3
2
1
D C
B
S?
SW SPST
Ec cs1
R
cs1
R 0L 0
C L
R L
i ??→(b)
i c2i L L 0C 0R L
V 2
u ce2
u ce1
V 1T 1
E c (a )
i c1
当天线开路时，反射电阻为零，初级回路等效并联阻抗增大，放大器将从临界状态进入过压状态。
3－22 什么是D 类功率放大器，为什么它的集电极效率高？什么是电流开关型和电压开关型
D 类放大器？
答3-22
D 类放大器是一种工作在开关状态的功率放大器，两个晶体管在输入激励控制下交替饱和导通或截止，饱和导通时，有电流流过，但饱和压降很低；截止时，流过晶体管的电流为零。所以晶体管的平均功耗很小，效率很高。
在电流开关型电路中，两管推挽工作，电源通过一个大大电感供给一个恒定电流，分别交替流过两个晶体管，两管轮流导通和截止。通过谐振电路得到正弦输出电压。
在电压开关型电路中，两晶体管是与电源电压和地电位串联的，在输入控制下，一个导通，一个截止，因此，两管的中间点电压在0和电源电压之间交替切换。通过谐振电路，获的正弦输出信号。
3－23 图3－33的电压开关型D 类放大器，负载电阻为R L ，若考虑晶体管导通至饱和时，集
电极饱和电阻R cs (R cs =1/Sc)，试从物理概念推导此时开关放大器的效率。
解3-23
根据题意，将（a ）图简化为（b ）图所示的等效电路。设R cs1=R cs2=R cs ,LC 回路对开关频率谐振，则：
1A 2r P P η2f k 解3-21：设次级损耗电阻为r ，初级损耗电阻为，反射电阻为r ，
中介回路效率天线功率为，次级总功率为。则：A A 2A 2A 2A L 202111k 011L f 11f L f A 2P R 10.2r R 5012.5P R r 0.8P Q 1010
P 12.5W 110.9
0.8Q 100P L 12.550P 13.9W r 0.50.9Q 100L L 50
Q ,r r 0.5 4.5r r Q 10M r R r 4.562.516.8-η==η==?=Ω+η===η=-=-=ηω======Ωηωω==-=-=Ω
+ω=+=?≈Ωk 因为，得到，，因为所以（）
R 275 ΩT 8T 7T 5T 6Z e ＝18.5Z c ＝18.5
V 1
3DA73DA7－36 V V 2T 1T 2
T 3
不平衡- 平衡转换 反相分配
平衡- 不平衡转换
1:4阻抗变换 反相合成 阻抗变换 9.375Ω
18.75Ω
37.5Ω37.5Ω
9.375Ω
3－24 根据图3－37的反相功率合成器线路，说明各变压器和传输线变压器所完成的功用，
标出从晶体管输出端至负载间各处的阻抗值。设两管正常工作时，负载电阻上的功率为 100 W ，若某管因性能变化，输出功率下降一半，根据合成器原理，问负载上的功率下降多少瓦？ 解3－24：
当某管上的功率下降一半时，证明该管上的输出电压降低，其值是原来的0.707倍。那么
2
2
222
2
0222
2
0022
21cos sin 2211cos cos 22()()2()
22c c L L L L c cs L cs L cs L c c L C L cs L cs L c C C cs L L c L
L L E E R R R U E td t t R R R R R R E E U I td t td t R R R R R E P E I R R R E U P R π
π-π-
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ππ
ππ--=ωω=ω=+π+π+π=ωω=ωω=
πππ+π+==π+==???输出电压振幅集电极平均电流
直流输入功率负载上的功率22
2()cs L R R π+()()022
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202()22()()2()L L cs L c L c C L cs L cs L c cs cs
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P R P R R E R E P P P R R R R E R R P R R R R R R η==
+=-=-π+π+==π+++集电极效率
集电极耗散功率100 W 反相功率合成器的实际线路
最后流过合成器负载的电流
3－25 射频摸块放大器的最基本形式是什么样的电路？它可以完成哪些功能？它有哪些王
要优点
答3-25
射频模块放大器的最基本的形式是一个采用混合电路技术的薄膜混合电路，是把固态元件和无源元件（包括分立元件和集成元件）外接在一块介质衬底上，并将有源和无源元件以及互连做成一个整体。
用这种放大器可以构成振荡器、调制器、混频器、功率合成与分配期、环行器、定向耦合器；采用多个模块可构成一个射频系统。
采用射频模块的主要优点是电路性能好、可靠性高、尺寸小、重量轻、散热好、损耗低、价格便宜等。
22002,2212212U I U U U U U R R I I I I R '''==
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???02
设功率降低一半的晶体管原来正常输出电压为它贡献合成器的电流为，异常输出电压为，该管的负载电阻为R 则有：，那么，流过合成器的电流为（1+合成后的功率为1+2211220.728440.72810072.8???? ? ?????=≈'?=22
与正常相比，有1+1+所以，故障后的合成功率为P =I I W
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：通信0704 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 通信电子线路综合设计 课程设计目的： ①较全面了解常用的数据分析与处理原理及方法； ②能够运用所学知识进行初步电路的设计； ③掌握基本的文献检索和文献阅读的方法； ④提高正确地撰写论文的基本能力。 课程设计内容和要求 1.高频小信号调谐放大器的电路设计 2. LC振荡器的设计； 3.高频谐振功率放大器电路设计。 初始条件： ①电路板及元件，参数； ②通信原理，高频，电路等基础知识。 时间安排： 课程设计时间为5天。 （1）方案设计，时间1天； （2）软件设计，时间2天； （3）系统调试，时间1天； （4）答辩，时间1天。 指导教师签名： 2010年月日 系主任（或责任教师）签名：年月
目录 目录 (1) 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II 1高频小信号调谐放大器的电路设计.. (1) 1.1 主要技术指标： (1) 1.2给定条件 (1) 1.3设计过程 (2) 1.4 单调谐高频小信号放大器电路调试 (5) 2 LC三点式反馈振荡器设计与制作 (6) 2.1电容三点式振荡器原理工作原理分析 (6) 2.2 主要设计技术性能指标 (10) 2.3 基本设计条件 (10) 2.4 电路结构 (10) 2.5 静态工作电流的确定 (10) 2.6 确定主振回路元器件 (11) 2.7 电路调试 (12) 3 高频谐振功率放大器电路设计与制作 (13) 3.1设计要求 (13) 3.2确定功放的工作状态 (13) 3.3 基极偏置电路计算 (14) 3.4计算谐振回路与耦合线圈的参数 (14) 3.5电源去耦滤波元件选择 (15) 3.6 电路调试 (15) 4 心得体会 (16) 5 参考文献 (17) 本科生课程设计成绩评定表 (18)
高频谐振功率放大器实验 121180166 赵琛 1、实验目的 1.进一步掌握高频丙类谐振功率放大器的工作原理。 2.掌握丙类谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。 3.掌握激励电压、集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。 4. 掌握测量丙类功放输出功率，效率的方法。 二、实验使用仪器 1. 丙类谐振功率放大器实验板 2. 200MH泰克双踪示波器 3. FLUKE万用表 4. 高频信号源 5. 扫频频谱仪（安泰信） 6 . 高频毫伏表 三、实验基本原理与电路 1.高频谐振功率放大器原理电路 高频谐振功率放大器是一种能量转换器件，它可以将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。高频谐振功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，其作用是放大信号，使之达到足够的功率输出，以满足天线发射和其它负载的要求。 高频谐振功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率的输出。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最高为50％，而丙类功放的θ＜90°，效率η可达到80％。谐振功率放大器采用丙类功率放大器，采用选频网络作为负载回路的丙类功率放大器称为高频谐振功率放大器。高频谐振功率放大器原理电路如图3-1。 图中U b为输入交流信号，E B是基极偏置电压，调整E B，改变放大器的导通角，以改变放大器工作的类型。E C是集电极电源电压。集电极外接LC并联振荡回路的功用是作放大器负载。放大器工作时，晶体管的电流、电压波形及其对应关系如图3-1所示。晶体管转移特性如图3.2中虚线所示。由于输入信号较
大，可用折线近似转移特性，如图中实线所示。 图中' B U 为管子导通电压，g m 为特征斜率（跨导）。 图3-1 高频谐振功率放大器的工作原理 设输入电压为一余弦电压，即 u b =U bm cos ωt 则管子基极、发射极间电压u BE 为 u BE =E B +u b =E B +U bm cos ωt 在丙类工作时，E B <' B U ，在这种偏置条件下，集电极电流i C 为余弦脉冲，其最 大值为i Cmax ，电流流通的相角为2θ，通常称θ为集电极电流的通角，丙类工作时，θ<π/2 。把集电极电流脉冲用傅氏级数展开，可分解为直流、基波和各次谐波i C =I C0+i c1+i c2+=I C0+I c1m cos ωt+I c2m cos2ωt+… 式中，I C0为直流电流，I c1m 、I c2m 分别为基波、二次谐波电流幅度。 i R L
前言 在通信电路中，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功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。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没备的重要组成部分。在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。这里提到的放大级都属于高频功率放大器的范畴。实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。 本次课设报告先是对高频功率放大器有关理论知识作了一些简要的介绍，然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计，最后设计出整体电路图，在软件中仿真验证是否达到技术要求，对仿真结果进行分析，最后总结课设体会。 工程概况 高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自20至20000 Hz，高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百Hz 一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。例如，调幅广播电台（535－1605 kHz 的频段范围）的频带宽度为10 kHz，如中心频率取为1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。 正文 3.1课程设计目的 由于高频振动器所产生的高频振动信号的功率很小，不能满足发射机天线对发射机的功率要求，所以在发射之前需要经过功率放大后才能获得足够的功率输出。 本次课程设计使通过已学的电路基础知识，模拟高频振动功率放大器，使发射机内部各级电路之间信号功率能有效传输，这就要求放大器输入端和输出端都能实现阻抗匹配。即放大器输入端阻抗和信号阻抗匹配，放大器输出端阻抗和负载阻抗匹配。
毕业设计（论文）任务书 2010 年 1 月 10 日至 2010 年 4 月 25 日题目：谐振功率放大电路的设计 姓名： 学号： 系部：物理系 专业：电子信息科学与技术 年级：二00六 指导教师：（签名） 系主任（或教研室主任）：（签章）
谐振功率放大电路的设计 XX大学 XXX 摘要： 本论文利用所学的高频电子线路知识，设计一个高频功率放大器。通过对电路的设计，来掌握高频谐振功率放大器的设计方法、电路调谐及测试技术。加深对高频电子线路课程理论知识的理解，提高电路设计及电子实践能力。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，在高频范围内，为了获得足够大的高频输出功率，就要采用高频功率放大器。由于高频功率放大器的工作频率高，相对频带窄，所以一般采用选频网络作为负载回路。功率放大电路的主要性能指标：输出功率、效率和非线性失真，而通常在实际应用中为了节省能量所以效率显得尤为重要，因此丙类工作状态为我们所采用，而在工作中为了滤除丙类工作中产生的众多高次谐波分量，因而采用LC谐振回路作为选频网络，也因此也称为丙类谐振功率放大电路 由于丙类谐振功率放大电路方便实用而且容易实现，所以本篇论文主要展示其工作原理、状态及效果。 关键词：谐振、功率、丙类谐振功率、放大电路的设计
目录 （一）设计原理 (5) （二）谐振功率放大电路的工作原理 (7) （三）选定器件 (11) （四）安装调试 (12) （五）结束语 (12) （六）致谢 (13) （七）参考文献 (13)
引言 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。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 随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，功率放大电路的应用也变得越来越广泛，作为电子器件中最重要的的功率放大元件，功率放大器也是高频电子线路中需要我们学习的一门主要课程。因此，这门课程也要求我们熟悉谐振功率放大器的工作方法及工作状态，懂得谐振功率放大器的工作原理并且能设计和测试简单的谐振功率放大电路。 因为功率放大器在实际应用中重要而广泛，所以谐振功率放大器的性能以及效率就显得尤为重要。在放大器中根据晶体管的工作状态的不同，或晶体管集电极导通角的范围的差异，放大器又可以分为甲、乙、丙、丁等不同的种类。晶体管中电流的导通角越小，放大器的工作效率也就越高。所以谐振功率放大器一般都工作在丙类状态，主要应用于无线发射机中，用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大。
课程设计任务 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯， 3、工作频率f0＝6MHz 4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％ 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总 时间安排： 二十周一周，其中3天硬件设计，4天软、硬件调试及答辩。 指导老师签名 年月日 系主任（或责任老师）签名： 年月日
目录 摘要...................................................................................................................................... I 1 高频功率放大器简介. (1) 1.1 宽带功放 (1) 1.2 丙类功率放大器. (4) 2 单元电路的设计 (6) 2.1 丙类功率放大器的设计 (6) 2.2 甲类功率放大器的设计 (8) 2.3 电路仿真 (9) 3 电路的安装与调试 (10) 4 课程设计心得体会 (12) 参考文献 (14) 附录1 (15)
摘要 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大。以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360°，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180°；丙类放大器电流的流通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。高频功率放大器在很多领域和方面都有应用，并且涉及到很多方面的知识点，则在此次设计中我们可以掌握高频宽带功放与高频谐振功放的设计方法，电路调谐及测试技术；负载的变化及激励电压，基极偏置电压，集电极电压的变化对放大器工作状态的影响；了解寄生振荡引起的波形失真及消除寄生振荡的方法；并且可以了解并掌握仿真软件的应用。 关键词：高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态
第三章 高频谐振放大器 3－1 对高频小信号放大器的主要要求是什么？高频小信号放大器有哪些分类？ 答3-1： 对高频小信号器的主要要求是: 1. 比较高的增益 2. 比较好的通频带和选择性 3. 噪音系数要小 4. 稳定性要高 高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器、集成放大器和选频电路组成的放大器。根据选频电路的不同，又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器；或用集中参数滤波器构成选频电路。 3－2 一晶体管组成的单回路中频放大器，如图所示。已知f o =465kHz ，晶体管经中和后的 参数为：g ie =0.4mS,C ie =142pF ，g oe =55μS ，C oe =18pF ，Y ie =36.8mS,Y re =0，回路等效电容C=200pF ，中频变压器的接入系数p 1=N 1/N=0.35，p 2=N 2/N=0.035,回路无载品质因数Q 0=80，设下级也为同一晶体管，参数相同。试计算： （1）回路有载品质因数 Q L 和 3 dB 带宽 B 0.7;（2）放大器的电压增益；(3) 中和电容值。（设C b’c =3 pF ） 题3－1图 解3-2： 根据已知条件可知,能够忽略中和电容和y re 的影响。得： 2222122000.35180.035142202oe ie C p C p C pF ∑=++=+?+?≈回路总电容为C 3-12 0002246510202107.37480 f g S Q ππμ∑????= =≈固有谐振电导为C
答：品质因数Q L 为40.4,带宽为11.51kHz,谐振时的电压增益为30.88,中和电容值为1.615pF 3－3 高频谐振放大器中，造成工作不稳定的王要因素是什么？它有哪些不良影响？为使放 大器稳定工作，可以采取哪些措施？ 答3-3 集电结电容是主要引起不稳定的因素，它的反馈可能会是放大器自激振荡；环境温度的改变会使晶体管参数发生变化，如C oe 、C ie 、g ie 、g oe 、y fe 、引起频率和增益的不稳定。 负载阻抗过大，增益过高也容易引起自激振荡。 一般采取提高稳定性的措施为： （1）采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法 （2）减小负载电阻，适当降低放大器的增益 （3）选用f T 比较高的晶体管 （4）选用温度特性比较好的晶体管，或通过电路和其他措施，达到温度的自动补偿。 3－4 三级单调谐中频放大器，中心频率f 0=465 kHz ，若要求总的带宽 B0.7=8 kHZ ，求每一 级回路的 3 dB 带宽和回路有载品质因数Q L 值。 解3－4： 设每级带宽为B 1，则： 答：每级带宽为15.7kHz,有载品质因数为29.6。 2212026236 0.3555100.0350.4107.3741014.6oe ie p g p g g S μ∑---=++=??+??+?≈回路总电导为g 3-12 06 00.731206111122465102021040.414.610465311.5140.4||0.350.03536.81030.8814.6100.35 3 1.61510.65 L L fe n b c b c f Q f dB B kHz Q p p y K N p C C C pF N N p ππ∑∑∑---''????==≈?==≈???===?===?=--C 品质因数g 带宽谐振增益g 中和电容1 30.71 0.71130 L 1 B B 21 B 8 B 15.7kHz 0.5098 21f Q 29.6 B =-==≈-=≈因为总带宽为则每级带宽为有载品质因数
高频电子线路课程设计报告 题目：丙类功率放大器 院系： 专业：电子信息科学与技术 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 报告成绩： 2013年12月20日
目录 一、设计目的 (1) 二、设计思路 (1) 三、设计过程 (2) 、系统方案论证 丙类谐振功率放大器电路 、模块电路设计 丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 匹配网络 VBB 、Vcm、Vbm、VCC对丙类谐振功率放大器性能影响分析 四、整体电路与系统调试及仿真结果 (11) 电路设计与分析 .仿真与模拟 Multisim 简介 基于Multisim电路仿真用例 五、主要元器件与设备 (14) 晶体管的选择 判别三极管类型和三个电极的方法 电容的选择 六、课程设计体会与建议 (17) 、设计体会 、设计建议 七、结论 (18) 八、参考文献 (19)
一、设计目的 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。 二、设计思路 丙类谐振功率放大器工作原理 图2-2-1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V BB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V BB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i C≈βi B知，i C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(i C～V BE)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。
天津天狮学院 《高频电子线路》设计报告 题目：高频谐振功率放大器 专业：（本14级电子信息工程 班级：2班 ：黄霞 总成绩： 天津天狮学院信息与自动化学院 2016年 5月 10 日
课程设计任务 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯， 3、工作频率f0＝6MHz 4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％ 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总
目录 摘要.................................................................................................................................................. I 1 高频功率放大器简介 (1) 1.1 高频功率放大器的分类 (1) 1.2 高频功率放大器的主要技术指标. (2) 1.3 功率放大器的三种工作状态 (2) 1.4 高频功率放大器的分析方法 (3) 2 放大器电路分析 (4) 2.1 谐振功放基本电路组成 (4) 2.2 集电极电流余弦脉冲分解 (5) 2.3 谐振功率放大器的动态特性 (7) 2.3.1 谐振功放的三种工作状态 (7) 2.3.2 谐振功率放大器的外部特性 (8) 3 单元电路的设计 (11) 3.1 丙类功率放大器的设计 (11) 3.1.1 放大器工作状态的确定 (11) 3.1.2谐振回路和耦合回路参数计算 (12) 3.2 甲类功率放大器的设计 (12) 3.2.1电路性能参数计算 (12) 3.2.2静态工作点计算 (14) 3.3 电路原理图 (14) 4 电路的安装与调试 (15) 5 课程设计心得体会 (16) 参考文献 (17) 附录1 (18)
第3章高频信号放大器 3.1自测题 3.1-1晶体管的截止频率f?是指当短路电流放大倍数|?|下降到低频? 0的时所对应的工作频率。 3.1-2矩形系数是表征放大器好坏的一个物理量。 3.1-3消除晶体管y re的反馈作用的方法有和。 3.1- 4.为了提高效率，高频功率放大器应工作在状态。 3.1-5.为了兼顾高的输出功率和高的集电极效率，实际中多选择高频功率放大器工作在状态。 3.1-6.根据在发射机中位置的不同，常将谐振功率放大器的匹配网络分为、、三种。 3.2 思考题 3.2-1 影响谐振放大器稳定性的因素是什么？反向传输导纳的物理意义是什么？ 3.2-2声表面波滤波器、晶体滤波器和陶瓷滤波器各有什么特点,各适用于什么场合? 3.2-3说明fβ、f Tβ、fɑ和f max的物理意义。分析说明它们之间的关系 3.2-4为什么晶体管在高频工作时要考虑单向化或中和,而在低频工作时,可以不必考虑? 3.2-5. 谐振功率放大器工作于欠压状态。为了提高输出功率，将放大器调整到临界状态。可分别改变哪些参量来实现？当改变不同的量时，放大器输出功率是否一样大？ 3.2-6.为什么高频功率放大器一般要工作于乙类或丙类状态？为什么采用谐振回路作负载？谐振回路为什么要调谐在工作频率？ 3.2-7.为什么低频功率放大器不能工作于丙类？而高频功率放大器可以工作于丙类？ 3.2-8.丙类高频功率放大器的动态特性与低频甲类功率放大器的负载线有什么区别？为什么会产生这些区别？动态特性的含意是什么？ 3.2-9.一谐振功放如图3.2-9所示,试为下列各题选取一正确答案： (1)该功放的通角θ为：(a)θ>90。；(b)θ=90。；(c)θ<90o。 (2)放大器的工作状态系：(a) 由E c、E B决定；(b)由U m、U bm决定；(c)由u BE max、u CE min决定。 (3)欲高效率、大功率工作,谐振功放应工作于：(a)欠压状态(b)临界状态(c) 过压状态 (4)当把图中的A点往上移动时,放大器的等效阻抗是：(a)增大；(b)不变；(c)减小。相应的工作状态是：(a)向欠压状态变化；(b)向过压状态变化；〈c〉不变。
第1章 高频小信号谐振放大器 1.1给定串联谐振回路的0 1.5MHz f =，0100pF C =，谐振时电阻5R =Ω，试求0Q 和0L 。又若信号源电压振幅1mV ms U =，求谐振时回路中的电流0I 以及回路上的电感电压振幅Lom U 和电容电压振幅Com U 。 解：（1）串联谐振回路的品质因数为 06120011 2122 1.510100105 Q C R ωπ-==≈????? 根据0f = 有： 402122212 0011 1.125810(H)113μH (2)100104 1.510 L C f ππ--= =≈?=???? （2）谐振时回路中的电流为 01 0.2(mA) 5 ms U I R === 回路上的电感电压振幅为 02121212(mV)Lom ms U QU ==?= 回路上的电容电压振幅为 02121212(mV)Com ms U Q U =-=-?=- 1.2在图题1.2所示电路中，信号源频率01MHz f =，信号源电压振幅0.1V ms U =，回路空载Q 值为100，r 是回路损耗电阻。将1－1端短路，电容C 调至100pF 时回路谐振。如将1－1端开路后再串接一阻抗x Z （由电阻x R 与电容x C 串联），则回路失谐；C 调至200pF 时重新谐振，这时回路有载Q 值为50。试求电感L 、未知阻抗x Z 。 图题1.2 x Z u 解：（1）空载时的电路图如图(a)所示。
(a) 空载时的电路 (b)有载时的电路 u u 根据0f = 42 12212 011 2.53310(H)253μH (2)10010410 L C f ππ--= = ≈?=??? 根据00011 L Q C r r ωω= =有： 61201011 15.92()21010010100 r C Q ωπ-= =≈Ω???? （2）有载时的电路图如图(b)所示。 空载时，1100pF C C ==时回路谐振，则0f = 00100L Q r ω= =； 有载时，2200pF C C ==时回路谐振，则0f ，050L x L Q r R ω= =+。 ∴根据谐振频率相等有2122x x x C C C C C C C ==+，解得：200pF x C =。 根据品质因数有：100 250 x r R r +==，解得15.92()x R r ==Ω。 1.3在图题1.3所示电路中，已知回路谐振频率0465kHz f =，0100Q =，160N =匝，140N =匝，210N =匝，200pF C =，16k Ωs R =，1k ΩL R =。试求回路电感 L 、有载Q 值和通频带B 。 图题1.3 i L 解：本电路可将部分接入电路（图（a ））等效成电路图（b ）。
丙类高频谐振功率放大器与基极调幅实验报告 一． 实验目的 1．了解和掌握丙类高频谐振功率放大器的构成及工作原理。 2．了解丙类谐振功率放大器的三种工作状态及负载特性、调制特性、放大特性和调谐特性。 3. 掌握丙类谐振功率放大器的输出功率o P 、直流功率D P 、集电极效率C 测量方法。 4. 掌握用频谱仪观测信号频谱、频率及调制度的方法。 二．实验仪器及设备 1．调幅与调频接收模块。 2．直流稳压电压GPD-3303D 3．F20A 型数字合成函数发生器/计数器 4．DSO-X 2014A 数字存储示波器 5．SA1010频谱分析仪 三．实验原理 1.工作原理 高频谐振功率放大器是通信系统重要的组成电路，用于发射机的末级。主要任务是高效率的输出最大高频功率，馈送到天线辐射出去。为了提高效率，晶体管发射结采用负偏置， 使放大器工作于丙类状态（导通角θ＜90O ）。高频谐振功率 放大器基本构成如图1.4.1所示， 丙类谐振功率放大器属于大信号非线性放大器，工程上常采用折线分析法，各级电压、电流波形如图1.4.2所示。 （a ）原理电路 （b ）等效电路 图1.4.1 高频功率放大器
图1.4.1中，晶体管放大区的转移（内部静态）特性折线方程为： ()C C BE BZ i g v U =- 1.4.1 放大器的外电路关系为： cos BE B b m u E U t ω=+ 1.4.2 cos CE C cm u E U t ω=- 1.4.3 当输入信号B B Z b u E U <+时，晶体管截止，集电极电流0C i =；当输入信号 B BZ b u E U >+时，发射结导通，由式1.4.1、1.4.2和1.4.3得集电极电流 C i 为： m a x c o s c o s 1c o s C C t i i ωθθ-=- 1.4.4 式中，BZ U 为晶体管开启电压，C g 为转移特性的斜率。 以上分析可知，晶体管的集电极输出电流c i 为尖顶余弦脉冲，可用傅里叶级数展开为： ++++=t I t I t I I t i m C m C m C C c ωωω3cos 2cos cos )(3210 1.4.5 其中，0C I 为C i 的直流分量，m C I 1、2C m I 、…分别为c i 的基波分量、二次谐波分量、…。集电极余弦脉冲电流C i 及各次谐波的波形如图1.4.3所示，其频谱如图1.4.4所示。 （a ） （b ） 图1.4.2 各级电压、电流波形
高频电路原理及应用课后答案 3.1 对高频小信号放大器的主要要求是什么？高频小信号放大器有哪些分类？ 答：对高频小信号器的主要要求是 1. 比较高的增益 2. 比较好的通频带和选择性 3. 噪音系数要小 4. 稳定性要高 高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器、集成放大器和选频电路组成的放大器。根据选频电路的不同，又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器；或用集中参数滤波器构成选频电路。 3.2 高频谐振放大器中，造成工作不稳定的王要因素是什么？它有哪些不良影响？为使放大器稳定 工作，可以采取哪些措施？ 集电结电容是主要引起不稳定的因素，它的反馈可能会是放大器自激振荡；环境温度的改变会使晶体管参数发生变化，如Coe 、Cie 、gie 、goe 、yfe 、引起频率和增益的不稳定。 负载阻抗过大，增益过高也容易引起自激振荡。 一般采取提高稳定性的措施为： （1）采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法 （2）减小负载电阻，适当降低放大器的增益 （3）选用fT 比较高的晶体管 （4）选用温度特性比较好的晶体管，或通过电路和其他措施，达到温度的自动补偿。 3.3 三级单调谐中频放大器，中心频率f0=465 kHz ，若要求总的带宽 B0.7=8 kHZ ，求每一级回路的 3 dB 带宽和回路有载品质因数QL 值。 答：设每级带宽为B1，则： 0.7B B =因为总带宽为
答：每级带宽为15.7kHz,有载品质因数为29.6。 3.4 某高频晶体管3CG322A ，当2mA E I =，039MHz f =时测得Y 参数如下： (2.8 3.5)mS ie y j =+，(0.080.3)mS re y j =--，(3627)mS fe y j =-，(0.22)mS oe y j =+ 试求ie g ，ie C ，oe g ，oe C ，fe y ，fe ?，re y ，re ?的值。 解：根据题意有： 33 116 033 126 02.8mS 3.510 3.510 1.42810(F)=1 4.28pF 2239100.2mS 2102108.16210(F)=8.16pF 22391045(mS) 27arctan 37360.310ie ie oe oe fe fe re g C f g C f y y ππππ?------=??==≈???=??==≈???=-?? =≈-? ??? =(mS) 0.3180arctan 2550.08re ?-?? =?+≈? ?-?? 3.5 在图题3.1所示的调谐放大器中，工作频率010.7MHz f =，134μH L -=，0100Q =，1320N -=匝， 532=-N 匝，455N -=匝。晶体管3DG39在2mA E I =，010.7MHz f =时测得：2860μS ie g =， 18pF ie C =，200μS oe g =，7pF oe C =，45mS fe y =，0re y =。画出用Y 参数表示的放大器微变等 效电路，试求放大器电压增益uo A 和通频带B 。 图题3.1 C E
高频电子线路杨霓清答案第七章-高频功 率放大器 本页仅作为文档封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
思考题与习题 为什么高频功率放大器一般要工作于乙类或丙类状态为什么采用谐振回路作负 载为什么要调谐在工作频率上回路失谐将产生什么结果 答：高频功率放大器的输出功率高，其效率希望要高些，这样在有源器 件的损耗的功率就低，不仅能节省能源，更重要的是保护有源器件的安全 工作。乙类丙类放大器状态的效率比甲类高因此高频功率放大器常选用乙 类或丙类放大器。 乙类和丙类放大器的集电极电流为脉冲状，只有通过谐振电阻p R 相 乘，产生边疆的基波电压输出。回路调谐于工作频率是为了取出基波电压 输出。 丙类高频功率放大器的动态特性与低频甲类功率放大器的负载线有什么区别为 什么会产生这些区别动态特性的含义是什么 答：所谓动态特性是指放大器的晶体管（c g 、bz U ）、偏置电源（cc V 、 bb V ）、输入信号（bm U ）、输出信号或谐振电阻（cm U 或p R ）确定后，放 大器的集电极电流c i 随be u 和ce u 的变化关系。事实上，改变bb V 可以使放大 器工作于甲类、乙类或丙类。而工作在甲类，电流c i 是不失真的，所作的 负载线也是在确定动态特性，它的动态特性为一条负斜的直线，是由负载 线决定的。 而丙类放大器的bb V ＜bz V ，电流产生失真，是周期脉冲电流。而输出 电压是谐振回路的谐振电阻p R 与电流脉冲的基波电流相乘，即电流c i 的变 化为脉冲状，而输出电压是连续的基波电压，因此动态特性不能简单地用 谐振电阻p R 负载线决定。只能根据高频谐振功率放大器的电路参数用解析 式和作图法求得，它与甲类放大的负载线不同，其动态特性为。原因是电 流为脉冲状，有一段时间c i 是为0的 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙 类 答：因为谐振功放的输出负载为谐振回路，该回路具有迁频特性，可以 从晶体管的余弦脉冲电流中，将不失真的基波电流分量迁频出来，在并联谐振 回路上形成不失真的基波余弦电压，而电阻听电阻特性输出负载不具备这样的 功能，因此不能在丙类工作。
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目：高频谐振功率放大器设计 初始条件： 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务： 1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯， 3、工作频率f0＝6MHz 4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100mW，效率η>60％ 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。 时间安排： 1．2010年6月4日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。 2．2010年6月5日至2010年6月10日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。 3. 2010年6月11日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要................................................................ I Abstract........................................................... I I 1.绪论 (1) 2.高频谐振功率放大器原理 (2) 2.1 甲类功率放大器 (3) 2.1.1 静态工作点 (3) 2.1.2 负载特性 (4) 2.1.3 功率增益 (5) 2.2 丙类功率放大器 (5) 2.2.1 基本关系式 (5) 2.2.2 负载特性 (8) 2.3 变频变压器的绕制 (9) 2.4 这要技术指标及测试方法 (10) 2.4.1输出功率 (10) 2.4.2 效率 (11) 3.总体电路设计与参数计算 (13) 3.1 丙类功率放大器的设计 (13) 3.1.1 确定放大器工作状态 (13) 3.1.2 计算谐振回路和耦合回路参数 (14) 3.1.3 基极偏置电路参数计算 (14) 3.2 甲类功率放大器的设计 (14) 3.2.1 计算电路性能参数 (14) 3.2.2计算静态工作点 (15) 4.仿真测试 (17) 4.1 multisim软件简介 (17) 4.2 仿真电路及仿真波形图 (18) 5.实际电路组装与调试 (19) 5.1 电路组装要点 (19) 5.2 高频谐振功率放大器的调整 (19) 5.2.1 谐振状态的调整 (19) 5.2.2 寄生振荡及其消除 (19) 6.心得体会 (21) 参考文献： (22) 附录：元件清单 (23)
课程设计报告 课程名称: 高频电路设计 系别：工程技术系 专业班级：电信0901 学号： 姓名： 课程题目：高频谐振放大器设计（电容耦合输出） 完成日期： 指导老师：
设计过程： 1.确定电路形式。 2.设置静态工作点。 3.计算谐振回路的参数。 4.确定输入耦合回路及高频滤波电容。 5.电路的安装与调试。 课程设计（论文）课题任务书系：工程技术系专业：电子信息工程
设计任务说明 一、设计目的 1. 了解LC 串联谐振回路和并联谐振回路的选频原理和回路参数对回 路特性的影响； 2. 掌握高频单调谐放大器的构成和工作原理； 3. 掌握高频单调谐放大器的等效电路、性能指标要求及分析设计； 4. 掌握高频单调放大器的设计方案和测试方法。 二、主要技术指标及要求 1. 技术指标 已知：电源电压V V cc 12+=，负载电阻Ω=K R L 1条件下要求： 1) 中心频率MHz f 40= 2) 电压增益：75dB 2. 设计要求 1) 设计高频小信号谐振放大电路； 2) 根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数； 3) 拟定测试方案和测试步骤； 4) 写出设计报告。
目录 第1章简述 (4) 1.1 论述 (4) 第2章总体方案 (5) 2.1 设计要求 (5) 2.2总体方案简述 (5) 第3章电路的基本原理及电路的设计 (6) 3.1主要性能指标及测试方法 (6) 3.2电路的设计与参数的计算 (8) 3.2.1电路的确定 (11) 3.2.2参数计算 (11) 第4章电路的仿真与调试 (13) 4.1 电路仿真 (13) 4.2 电路的安装与调试 (14) 第五章心得体会 (15) 5.1 心得体会 (15) 附录元件清单 (16)
第4章 谐振功率放大器习题参考解答 4-1 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类 解：两种放大器最根本的不同点是：低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽，因而只能采用无调谐负载，工作状态只能限于甲类、甲乙类至乙类（限于推挽电路），以免信号严重失真；而高频功率放大器的工作频率高，但相对频带宽度窄，因而可以采用选频网络作为负载，可以在丙类工作状态，由选频网络滤波，避免了输出信号的失真。 4-2 一谐振功率放大器，若选择甲、乙、丙三种不同工作状态下的集电极效率分别为：％＝甲50c η，％＝乙75c η，％＝丙85c η。试求： （1） 当输出功率P o =5W 时，三种不同工作状态下的集电极耗散功率P C 各为多少 （2） 若保持晶体管的集电极耗散功率P C ＝1W 时，求三种不同工作状态下的输出功率P o 各为多少 解：通过本题的演算，能具体了解集电极效率对集电极耗散功率和输出功率的影响。 （1）根据集电极效率ηc 的定义 c o o D o c P P P P P +== η 可得 o c c c P P ηη-=1 将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式可得 P c 甲＝P o ＝5W ，P c 乙＝＝，P c 丙＝＝可看出ηc 越高，相应的P c 就越小。 （2）从P c 的表达式可以推导出 c c c o P P ηη-=1 将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式得 P o 甲＝P c ＝1W ，P o 乙＝3P c ＝3W ，P o 丙＝＝可见，在P c 相同时，效率越高，输出功率就越大。 4-4 某一晶体管谐振功率放大器，设已知V CC =24V ，I C0＝250mA ，P o ＝5W ，电压利用系数ξ＝1。试求P D 、ηc 、R p 、I cm1、电流通角θc 。 解： ()W W I V P C CC D 625.0240=?== %3.83833.06 5====D o c P P η V V V V CC cm 24241=?==ξ A A V P I cm o cm 417.024 52221=?==
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
目录 前言 (1) 1LC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) 2LC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) 3.1EWB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)
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 μ级，要将传送的信号恢复出来，需要将信号放大，这到的信号是非常微弱的，一般在V 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。