高频功率放大器的设计及仿真
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220ghz高频功率放大器仿真
220ghz高频功率放大器仿真摘要：1.220GHz 高频功率放大器的概述2.220GHz 高频功率放大器的仿真方法3.220GHz 高频功率放大器的性能分析4.220GHz 高频功率放大器的应用领域正文：一、220GHz 高频功率放大器的概述随着无线通信技术的不断发展，高频功率放大器在卫星通信、无线局域网和蓝牙设备等领域的应用越来越广泛。
220GHz 高频功率放大器是其中一种重要类型的放大器，其工作频率高达220GHz，具有极高的信号传输速率和较大的带宽。
为了提高220GHz 高频功率放大器的性能和可靠性，对其进行仿真研究至关重要。
二、220GHz 高频功率放大器的仿真方法220GHz 高频功率放大器的仿真主要包括电路仿真和系统仿真两个方面。
电路仿真是指对放大器的电路结构进行建模和分析，以研究其基本特性。
系统仿真则是将放大器放入整个通信系统中，与其他组件相互作用，以评估系统性能。
电路仿真可以使用基于SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）的仿真软件进行，例如ADS（Advanced Design System）和Cadence 等。
系统仿真则通常采用基于MATLAB 的Simulink 进行。
三、220GHz 高频功率放大器的性能分析通过仿真，可以对220GHz 高频功率放大器的各项性能指标进行分析，包括增益、线性度、稳定性、效率等。
对于这些指标，通常有一定的标准或要求，例如增益需要满足一定的范围，线性度需要保证信号的失真度在一定范围内，稳定性需要确保放大器在长时间工作下不出现自激振荡等。
四、220GHz 高频功率放大器的应用领域220GHz 高频功率放大器广泛应用于卫星通信、无线局域网、蓝牙设备等领域。
在卫星通信中，高频功率放大器用于放大信号，以克服信号在长距离传输过程中的衰减。
在无线局域网和蓝牙设备中，高频功率放大器则用于提高信号传输速率和带宽。
高频小信号放大器与高频功率放大器的仿真分析
1课程名称： 高频电路原理实验名称：高频小信号放大器与高频功率放大器的仿真一、实验目的：1.进一步掌握高频小信号调谐放大器和高频功率放大器的工作原理和基本电路结构。
2.掌握高频小信号调谐放大器和高频功率放大器的调试方法。
3.掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数（电压放大倍数，通频带，矩形系数）的测试方法。
4.熟练掌握multisim 软件的使用方法，并能够通过仿真而了解到电路的一些特性以及各电路原件的作用二、实验原理（一）单调谐放大器小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。
其实验单元电路如图1-1（a ）所示。
该电路由晶体管Q 1、选频回路T 1二部分组成。
它不仅对高频小信号进行放大，而且还有一定的选频作用。
本实验中输入信号的频率f S ＝12MHz 。
基极偏置电阻W 3、R 22、R 4和射极电阻R 5决定晶体管的静态工作点。
可变电阻W 3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点，从而可以改变放大器的增益。
表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f 0，谐振电压放大倍数A v0，放大器的通频带BW 及选择性（通常用矩形系数K r0.1来表示）等。
放大器各项性能指标及测量方法如下： 1.谐振频率放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f 0称为放大器的谐振频率，对于图1-1（a ）所示电路（也是以下各项指标所对应电路），f 0的表达式为∑=LC f π210式中，L 为调谐回路电感线圈的电感量；∑C 为调谐回路的总电容，∑C 的表达式为ie oe C P C P C C 2221++=∑式中， C oe 为晶体管的输出电容；C ie 为晶体管的输入电容；P 1为初级线圈抽头系数；P 2为次级线圈抽头系数。
谐振频率f 0的测量方法是：用扫频仪作为测量仪器，测出电路的幅频特性曲线，调变压器T 的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f 0。
2.电压放大倍数放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数A V0称为调谐放大器的电压放大倍数。
高频电路Multisim仿真实验二 高频功率放大仿真
实验二 高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors 中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V ，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V ，用同样的设置，观察i c 的波形。
（提示：单击simulate 菜单中中analyses 选项下的transient analysis...命令，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s ，终止时间设置为0.030005s 。
在output variables 页中设置输出节点变量时选择vv3#branch 即可）（3）根据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率ω0，以及该网络的品质因数Q L 。
根据各个电压值，计算此时的导通角θc 。
（提示根据余弦值查表得出）。
srad LCw /299.61012610200116120=⨯⨯⨯==-- =Cθ87.80378.0299.61263000=⨯==Lw R Q L2、线性输出（1）要求将输入信号V1的振幅调至1.414V。
注意：此时要改基极的反向偏置电压V2=1V，使功率管工作在临界状态。
同时为了提高选频能力，修改R1=30KΩ。
（2）正确连接示波器后，单击“仿真”按钮，观察输入与输出的波形；输入端波形：输出端波形:（3）读出输出电压的值并根据电路所给的参数值，计算输出功率P0，PD，ηC；输出电压：12V ；∑==RI V I P m c cm m c 21102121 0C cc D I V P = Dc P P 0=η二、 外部特性1、调谐特性，将负载选频网络中的电容C1修改为可变电容（400pF ），在电路中的输出端加一直流电流表。
当回路谐振时，记下电流表的读数，修改可变电容百分比，使回路处于失谐状态，通过示波器观察输出波形，并记下此时电流表的读数；谐振时，C=200pF ，此时电流为：-256.371输出波形为：将电容调为90%时，此时的电流为-256.389mA 。
基于Multisim的高频谐振功率放大器仿真实验设计
1实验目的高频谐振功率放大器的主要功能是将微弱的电信号以足够大的功率发射出去，由于负载是LC 谐振回路，因此具有滤波的功能。
此外高频谐振功率放大器还可以构成调幅电路、倍频器电路，因此是组成无线发射机的重要电路，是“高频电子线路”课程的重点内容，也是电子信息类学生必须要掌握的知识。
然而这部分的内容理论性较强，涉及到的数学知识较多，教师采用传统的PPT 授课方法，对学生来说晦涩难懂[1]。
实验是检验理论最好的办法，但目前有些高校高频实验仪器单一、设备老旧，很难满足实验的需求。
仿真软件可以帮助我们较好地解决这个问题。
本文选用的Multisim 软件具有强大的仿真功能，除了拥有大量丰富的虚拟元件和多种虚拟测量仪器外，还提供完备的分析方法[2]。
只要将软件安装在电脑上，学生就可以在电脑上完成电路的设计、搭建、运行和测试的仿真练习。
为了帮助学生更好地掌握高频谐振功率放大器的工作过程，笔者总结多年的教学经验，借助Multisim 软件，设计了一套高频谐振功率放大器的仿真实验，包括验证实验和设计实验两部分，验证实验包括高频谐振功放工作状态分析、负载特性分析、调制特性分析，设计实验包括设计滤波匹配网络和倍频器，两部分实验逐渐推进。
希望通过实验仿真，解决理论教学中枯燥难懂的问题，帮助学生更深入地理解这部分知识。
2实验设计步骤2.1创建测试电路并分析电路组成要求学生使用Multisim 软件创建如图1所示的实验电路，引导学生观察分析该电路的组成，可以以填空题形式记录分析结果。
分析：在输入回路，用电感和电阻串联构成基极自偏置电路，保证晶体管Q 1工作在截止区。
而在输出回路，由直流电源V 1、电基于Multisim 的高频谐振功率放大器仿真实验设计【摘要】为了帮助学生更好地学习高频谐振功率放大器工作过程，设计了该电路仿真实验，内容包括工作状态分析、负载特性分析、调制特性分析、设计滤波匹配网络和倍频器。
借助Multisim 软件仿真了实验内容，仿真结果形象直观，与理论结果一致，可以有效调动学生学习积极性和创新主动性。
高频谐振功率放大器设计与仿真-visionouc
丙类谐振功率放大器模块
丙类谐振功率放大器原理图如图所示
谐振功率放大器的特点： （1）放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流 （2）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。
（3）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。 （4）输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉 冲波形。 （5）晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流 能量的过程中起开关控制作用，谐振回路LC是晶体管的 负载。
高频谐振功率放大器设计与仿真
指导老师：郑海永 小组成员：夏文杰 李潇 章磊
一、任务要求 二、设计思想 三、仿真过程与成品展示
1.1课程设计的任务
在无线电信号发射过程中，发射 机产生高频信号功率很小，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。本次课程设计的任务 就是设计一高频谐振功率放大器。
甲类 :电路中管子的导通时间是整 个信号周期,集电极电流导通角为 180度。
放大器的 工作状态
乙类 :集电极电流导通角为90度。
丙类 : 集电极电流导通角小于90度。
系统框图
信 号 输 入 信 号 输 出
两级 甲类 放大器
工作在 丙类状态的 谐振放大器
选择两级甲类放大器放大输入 电压，再由丙类放大器获得较高的功 率和效率，并由具有滤波作用的调谐 回路获得近似不失真的正弦波信号。
系统整体电路图
丙类谐振功率放大器
Pcb板的电路搭建
进行所有元件的封装与布局
进行布线
进行最后的收尾
Pcb板的焊接
碰到的问题和困难
1.软件的使用困难 2.前期准备不足带来的麻烦 3.Pcb板和元件购买的困难 4.焊接的难度和对工艺了解的不足
实验3丙类高频功率放大器
实验3 丙类高频功率放大器仿真高频功率放大电路通常在发射机末级功率放大器和末前级功率放大器中，主要对高频信号的功率进行放大，使其达到发射功率的要求。
在硬件实验中，我们已经对高频功率放大器的幅频特性、负载特性及电路效率进行了测试。
在仿真实验中，我们将对放大器的其它特性进行进一步的仿真研究。
一、实验电路：电路特点：晶体管基极加0.1V的负偏压，电路工作在丙类，负载为并联谐振回路，调谐在输入信号频率上，起滤波和阻抗变换作用。
二、测试内容（一）高频功率放大电路原理仿真1、集电极电流Ic与输入信号之间的非线性关系晶体管工作在丙类的目的是提高功率放大电路的效率，此时晶体管的导通时间小于输入信号的半个周期。
因此，集电极电流Ic将是周期的余弦脉冲序列。
（1）、当输入信号的振幅有效值为0.75V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析。
设置：起始时间为0.03S，终止时间为0.03005S，输出变量为I(V3)仿真分析。
记录并分析实验结果。
（2）、当输入信号振幅为1V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析，设置同上。
记录并分析实验结果，指出输出信号波形顶部凹陷失真的原因是什么？2、输入信号与输出信号之间的线性关系将电路中R1改取30K，重复上述过程，使用示波器测试电路输出电压波形。
记录并分析实验结果，指出输出信号波形与步骤1的实验结果有何区别？为什么？（二）高频功率放大电路外部特性仿真测试1、调谐特性调谐特性指在R1、V1、V BB、Vcc不变的条件下，高频功率放大电路的Ico、Ieo、Uc等变量随C变化的关系。
将C1改用可变电容器，调C1使电路处于谐振状态（C1=50%），回路阻抗最大，呈纯阻，电流最小，此时示波器显示输出信号幅度最大，电流表显示电流最小值；当改变C1值，回路失谐，回路阻抗变小，回路电流变大,输出波形出现失真。
通过示波器和电流表观察记录实验结果，并对实验结果进行分析。
使用波特图仪和小信号交流分析方法测试测试并记录电路的调谐特性。
高频功率放大器设计
高频功率放大器设计1、概述及基本原理高频功率放大器是对载波信号或高频信号进行功率放大的电路。
利用选频网络作为负载回路的功率放大器成为谐振功率放大器。
随着现代通信技术的日益发展高频放大应用的领域也越来越广。
在某些场合高频放大技术的高低成为制约本领域技术发展的关键所在。
比如射频手机和高频信号收发机等，都需要用到高频功率放大器，并且作为一项非常重要的技术攻关项目。
特别是移动电话机中高频功率放大器品质的高低直接影响其产品的技术指标。
所以本次课程设计我选择高频功谐振率放大器。
如图1所示为高频功放基本原理图，图中，高频扼流圈提供直流通路，C1为隔直流电容，谐振回路分别为输入和输出滤波匹配网络。
其中天线等效阻抗，作为输出负载。
与非谐振功放比较，它们都要求安全高效地输出足够大的不失真功率，但有一些区别。
图1高频功放基本原理图谐振式高频功率放大器的特点是：①为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，晶体管发射结为反向偏置，由Eb（VBB）来保证，流过晶体管的电流为余弦脉冲波形；②负载为谐振回路，除了确保从电流脉冲波中取出基波分量，获得正弦电压波形外，还能实现放大器的阻抗匹配。
2.方案及各部分设计原理分析2.1整体介绍基本部分组成，即电子管、谐振回路和电源。
电子管在放大器中起着把直流能量转换为交流能量的作用；谐振回路是电子管的负载；电源供给电子管各电极电压，它们共同保证电子管的正常工作。
放大器有两个主要电路：板极电路和栅极电路。
板极电路包括并联振荡回路和直流板极电压Ea的馈电电路。
振荡回路由电感L1、电容C1和电阻r组成。
电路中C1'为高频旁路电容，L1'为高频阻流圈。
在栅极电路中加入直流偏压Eg，一般Ea为负值。
电路中C2'和L2'分别是栅极回路的高频旁路电容和高频阻流圈。
2.2原理分析知道前级送来的高频激励电压为ug=Ugcosωt它加在栅极与阴极之间。
其中，ug是激励电压的瞬时值，Ug是激励电压的振幅值，ω＝2πf是激励电压的角频率，f是激励电压的频率。
基于multisim的高频谐振功率放大器设计与仿真—课程设计
课程设计报告题目：基于multisim的高频谐振功率放大器设计与仿真学生姓名：学生学号：系别：电气信息工程学院专业：电子信息工程届别： 14届指导教师：电气信息工程学院制基于multisim的高频谐振功率放大器设计与仿真1课程设计的任务与要求1.1课程设计的任务在通信电路中，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。
本次课程设计的任务就是设计一高频谐振功率放大器。
1.2 课程设计的要求要求的技术指标为：输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz，η>65%，已知：电源供电为12V，负载电阻,RL=51Ω,晶体管用2N2219,其主要参数：Pcm=1W,Icm=750mA,VCES=1.5V,fT=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）1.3 课程设计的研究基础利用选频网络作为负载回路的功放称为谐振功放。
根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类和丁类等功放。
电流导通角越小放大器的效率越高。
如丙类功放的小于180度，丙类功放通常作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的功率。
丙类谐振功率放大器原理图如图1所示。
图1谐振功率放大器的基本电路谐振功率放大器的特点：（1）放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。
（2）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。
（3）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。
（4）输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。
高频功率放大器实验报告
《通信电子线路》实验报告实验名称：高频功率放大器一、实验环境Multisim 14.0二、实验目的1、进一步了解Multisim仿真步骤，熟练操作获取波形2、仿真验证高频功率放大器原理，观察高频功率放大器工作在过压、临界、和欠压状态的波形三、实验原理和设计高频功率放大器工作在三极管截止区，导通角小于90度，属于丙类放大器。
故三极管输出波形为尖顶余弦脉冲序列（临界或欠压）或是凹顶余弦脉冲序列（过压），信号经过选频网络后，能够恢复指定频率的波形信号。
原理图如图2.1所示。
图2.1输出电流Ic和Vce 关系曲线，如图2.2图2.2四、实验步骤1，按照原理图连接电路。
2，计算电路谐振频率，画出幅频响应和相频响应。
3，选择合适的电源电压值，使三极管发射结反偏，集电结反偏。
4，调节基极偏置电压源、信号源幅度、并联回路电阻值和集电极电源，观察输出电压Vc 、输出电流ic波形，判断电路状态五、实验结果及分析1、并联谐振回路的幅频响应和相频响应，如图4.1所示图4.1并联谐振回路谐振频率为11.56MHz，与电路参数计算相吻合。
其0.707带宽为15.65MHz2、输入信号改为f= 11，56MHz，计算频谱如图4.2.1所示图4.2.1输出信号频谱如图4.2.2所示图4.2.23、观察时域波形。
调节参数Vbb= 0.7V反偏，Vi = 0.9Vrms，Vcc = 10V，波形如图4.3.1所示图4.3.1根据三极管特性，发射极反偏时，电流信号Ib需克服Vbb和Vbz才能导通，所以Ib和Ic应为尖顶余弦脉冲。
但是仿真出波形为完整余弦脉冲，不符合理论。
可能的原因有，三极管导通电压参数与理论值差异较大，发射结反偏程度低。
三极管模型不符合实际特性，无截止区。
调节Vbm，使Vi = 1.0V，其余参数不变，观察时域波形，如图4.3.2输出电压Vc产生失真，可能因放大倍数等参数不合适导致。
图4.3.2波形出现尖顶余弦脉冲，电路为欠压状态，导通角2θ=(202.6-188.6)ns * 11.56Mhz*360°= 58.26°，半导通角θ= 29.13°信号电压，ic的频谱如图4.3.3所示图4.3.3继续增大信号电压至1.2V，波形如图4.3.4图4.3.4观察输出波形Ic，类似出现了凹顶余弦脉冲，所以电路处于过压状态，半导通角θ= 28°输入输出信号频谱如图4.3.5.1和4.3.5.2所示图4.3.5.1图4.3.5.2六、小结本次实验验证高频功率放大器的欠压和过压状态，观察欠压状态的尖顶余弦脉冲序列和过压时的凹顶余弦脉冲序列。
高频功率放大器设计
自激振荡的可能性。
高效率放大器设计
效率优化
高效率放大器设计的主要目标是减小能量损失和提高能源 利用效率。常用的效率优化技术包括采用晶体管并联、开 关电源、和漏极效率更高的放大器结构等。
热管理
高效率放大器通常会产生大量的热量，因此需要良好的热 管理系统来确保放大器的可靠性和稳定性。热管理系统可 以包括散热片、风扇、和液冷系统等。
大器、负反馈和源极跟随器等。
02
匹配网络设计
为了实现输入和输出阻抗的良好匹配，通常需要设计匹配网络。匹配网
络可以由电阻、电容和电感等无源元件构成，通过调整元件值，使输入
或输稳定性考虑
在宽带放大器设计中，需要考虑放大器的稳定性。稳定性问题通常通过
添加适当的负反馈来解决，以减小放大器在宽频范围内的非线性失真和
04
06
高频功率放大器的发展 趋势与展望
新型器件的研发与应用
新型晶体管
随着半导体技术的不断发展，新型晶 体管如GaN、SiC等在高频功率放大 器设计中得到广泛应用，具有高频率、 高效率、高功率等优点。
新型微波集成电路
微波集成电路是将多个器件集成在一 块衬底上，实现微波信号的放大、混 频、滤波等功能，具有小型化、高性 能、低成本等优势。
放大器的稳定性
频率稳定性
表示放大器在不同频率下的稳定性。
电源稳定性
表示放大器在不同电源电压下的稳定性。
温度稳定性
表示放大器在不同温度下的稳定性。
负载稳定性
表示放大器在不同负载下的稳定性。
03
高频功率放大器设计技 术
匹配网络设计
输入匹配网络
用于实现信号源与高频功率放大器之间的阻抗匹配，提高信号传输效率，减小 信号反射和能量损失。
高频功率放大器课程设计
2.设计方案论证 2.设计方案论证
2.1 设计思路及方法 2.1.1 基于 Multisim 的高频功率放大器的仿真 的高频功率放大器的仿真 Multisim 是一个专门用于电子电路仿真和设计的 EDA 软件,它具有直观,方便的操作 界面,创建电路,选用元器件和虚拟测试仪器等均可直接从屏幕图形中选取,操作简便.它 具有完备的电路分析功能,可以完成电路的瞬态分析和稳态分析,时域分析和频域分析,器 件的线性和非线性分析,交直流灵敏度分析等电路分析方法.在进行仿真的过程中,可以存 储测试点的数据,测试仪器的工作状态,显示的波形.它先进的高频仿真设计和功能,是目 前众多仿真电路所不具备的. 2.1.2 放大器分类 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. 根据放大器电流导通角
集电极输出功率: V2 1 1 Pc = Vc1m I c1m = I c1m R0 = cm 2 2 2 R0
式中,Vcm——集电极输出的交流电压的振幅.
Vcm=VCC- ICQRE1- VCE(sat)
式中,VCE(sat)称为饱和压降. ③电源 VCC 供给的直流功率
PD=VCC Ic0
式中,Ic0——集电极电流脉冲 ic 的直流分量.
VCC- VCm = VCE(sat)
沈 阳 大 学
课程设计说明书
NO.7
图 5 谐振功放的负载特性
图 6 负载电阻对电流的影响
2.4 设计举例 已知条件:VCC 为+12V,晶体管 3DA1 的主要参数为 PcM=1w,IcM=750mA,VCE(sat) ≥1.5V,hfe≥10,fT=70MHz. 主要技术指标: 输出功率 Po≥500mW, 工作中心频率 f0≈5MHz, 效率 η>50%, 负载 RL=50Ω. 解:要求总效率 η>50%,显然采用一级丙类功放,取 Po=500mW. (1)确定放大器的工作状态
lin4高频功率放大器
适用场景选择
通信系统
LIN4高频功率放大器适用于需要高线性度和宽频带的通信系统， 如蜂窝移动通信、卫星通信和微波通信等。
雷达系统
在雷达探测和跟踪领域，LIN4高频功率放大器能够提供高功率的 发射信号，提高雷达的探测距离和分辨率。
电子战系统
在电子战领域，LIN4高频功率放大器可用于产生干扰信号，对敌 方通信和雷达系统进行干扰和欺骗。
02
LIN4高频功率放大器设计与实现
电路设计
01
02
03
输入级设计
采用共射极放大电路，以 实现高输入阻抗、低输出 阻抗和高电压放大倍数。
输出级设计
采用功率输出电路，以实 现高输出电压、大输出电 流和低失真。
偏置电路设计
为各级电路提供稳定的工 作点，减小温度对放大器 性能的影响。
元器件选择与匹配
特点
LIN4高频功率放大器具有高效率、高 线性度、宽频带、高输出功率等特点 ，能够满足各种复杂的应用需求。
工作原理
工作原理
LIN4高频功率放大器通过使用晶 体管或管芯等器件，将输入信号 进行放大，产生足够功率的输出 信号。
放大方式
LIN4高频功率放大器采用线性放 大或非线性放大方式，根据实际 应用需求选择合适的放大方式。
线性度
线性度描述了LIN4高频功率放大器在非线性区域的工作状态 。良好的线性度可以减少信号失真，确保输出信号质量，避 免对邻近频道的干扰。
失真
失真是指LIN4高频功率放大器处理信号时出现的波形畸变。 失真可能由多种因素引起，如非线性、温度变化或元件老化 。失真不仅影响信号质量，还可能导致通信系统性能下降。
数字控制技术
数字控制技术的应用使得LIN4高频功率放大器的 性能更加稳定，同时能够实现远程控制和智能化 管理。
高频仿真实验指导讲解
实验一、Multism(EWB)电子设计与仿真软件的使用一、实验目的１．熟悉Multism(EWB)电子设计与仿真软件界面。
2．熟悉编辑电子线路原理图的方法与技巧。
3．熟悉选择仪器仪表的方法以及它们的使用方法与技巧。
4．熟悉仿真时如何根据分析结果改变电路参数，从而掌握一边仿真一边优化电路的技巧。
二、仪器设备１．硬件:微机２．软件: Multisim(EWB)三、仿真软件使用方法１．取元件元件由基本零件列中取出。
如电阻R 均可按取之，电容可按取之电感可按取之；电池及接地符号取自电源/信号源零件列，可按取之；电压表，电流表取自指示零件列，可按取之;示波器取自指示零件列,可按取之信号源取自指示零件列,可按取之在元件列中，有些按钮可以自定义值，如电阻2 ．电路仿真选好元件和仪表，接好电路，即可开始仿真。
双击电源符号，在Voltage 中改变电源值，双击示波器，得到相关结果。
四、具体仿真步骤１．仿真电路待仿真电路为丙类高频谐振功率放大器，电路如图一所示。
电路采用选频网络作为负载回路，调节C可使回路谐振在输入信号频率上。
为了实现丙类工作，基极偏置电压VBB应设置在功率管的截止区内。
2．建立电路仿真系统打开仿真软件MULTISIM(EWB)，在工作区中建立丙类高频谐振功率放大器电路仿真系统（RC为一个小电阻，为的是观察集电极电流波形），如图二所示。
3．调谐VCC=12V，RL=10Kohm，VBB=-1V，输入信号Vi的幅值Vb=10mv，频率f=10.7MHz时，调节电容C，使输出信号幅值最大，这时回路谐振在输入信号频率上。
图一4．测量放大器的性能指标（1）VCC=12V，RL=10KΩ，VBB=0V，输入信号幅值改变时输出功率和总效率的变化情况a) 直流工作点的确定利用多用表XMM1、XMM2、XMM3分别测量功率管的射极、集电极、基极电压，判断是否丙类工作。
b)输出功率和总效率的测量在输入端加入频率为10.7MHz的信号Vi，输出端接上示波器监视输出电压波形。
基于软件仿真的高频功率放大器设计
基于软件仿真的高频功率放大器设计庄海军(淮安信息职业技术学院信息与通信工程系,江苏省淮安市223003)摘 要:高频功率放大器是发射机的重要组成部分,因而也是通信系统必不可少的环节。
介绍了高频功率放大器的基本原理和特性,并利用电子设计工具软件Multisi m 2001对丙类功率放大器电路从方案选择、单元电路设计、元器件参数选取等方面进行具体设计分析,同时对电路进行仿真测试,通过仿真结果分析电路特性,使电路得到进一步完善。
仿真结果表明,该电路设计方案正确,能达到预期设计要求,性能良好。
关键词:高频功率放大器;Multisi m 2001;仿真中图分类号:T N722收稿日期:2008206223;修回日期:2008207222。
0 引 言高频功率放大器是无线电发射机末端的重要部件,是评价通信系统性能的重要参数。
近年来,针对功率放大器设计的各种研究不断涌现,对功率放大器的性能进行优化的算法不断出现。
本文在Multisi m 2001软件仿真基础上给出了丙类功率放大器电路的设计步骤和仿真过程,利用Multisi m 软件工具,通过仿真结果对电路的特性进行分析,并逐步完善电路。
1 对功率放大器的要求功率放大器是通过将直流输入功率转换化为交流功率输出,以提高发射信号能量,便于接收机接收的电路,因而要求输出功率大,效率高,同时,输出中的谐波分量应该尽量小,以免对其他频道产生干扰。
根据电流导通角的不同,功率放大器分为甲类、乙类、丙类等,电路由馈电电路、输入匹配、输出匹配及级间耦合4部分组成。
对电路设计要求如下:工作频率为14.5MHz,要求带宽为1.5MHz,输出功率为不小于20W 。
2 电路结构设计2.1 设计分析为了在较宽的通带内使功率放大器增益相对稳定,电路由甲类、丙类两级功率放大器组成。
甲类功率放大器的输出信号作为丙类功率放大器的输入信号,丙类功率放大器作为发射机末级功率放大器以获得较大的输出功率和较高的效率。
高频谐振功率放大器仿真实训报告书
高频谐振功率放大器仿真实训报告书(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--高频功率放大器仿真实训作业班级姓名教师时间一、实验目的1、Multisim常用菜单的使用；2、熟悉仿真电路的绘制及各种测量仪器设备的连接方法；3、学会利用仿真仪器测量高频功率放大器的电路参数、性能指标；4、熟悉谐振功率放大器的三种工作状态及调整方法。
二、实验内容及步骤1、利用Multisim软件绘制高频谐振功率放大器如附图1所示的实验电路。
附图1 高频谐振功率放大器实验电路2、谐振功率放大器的调谐与负载特性调整（1）调节信号发生器，使输入信号fi =465KHz 、Uim=290mV，用示波器观察集电极和R1上的电压波形，调节负载回路中的可变电容C1，得到波形如下:此时，功率放大器工作在状态。
（2）维持输入信号的频率不变，逐步减小R2，使R1上的电压波形为最大的尖顶余弦脉冲，得到波形如下:此时，功率放大器工作在状态。
3、集电极调制特性输入信号维持不变、V1、R2均维持不变，将VCC由小变大：（1）将VCC设置为9V，按下仿真电源开关，双击示波器，即可得到波形如下:（2）将VCC设置为12V，按下仿真电源开关，双击示波器，即可得到波形如下:（3）将VCC设置为18V，按下仿真电源开关，双击示波器，即可得到波形如下:总结:4、基极调制特性（1）输入信号维持不变、VCC、R2均维持不变，将V1由小变大：1）将V1设置为350mV，按下仿真电源开关，双击示波器，即可得到如下波形:2）将V1设置为400mV，按下仿真电源开关，双击示波器，即可得到如下波形:3）将V1设置为415mV，按下仿真电源开关，双击示波器，即可得到如下波形:总结:（2）V1、VCC、R2均维持不变，将输入信号由小变大：1）将输入信号设置为280mv，按下仿真电源开关，双击示波器，即可得到如下波形:2）将输入信号设置为290mV，按下仿真电源开关，双击示波器，即可得到如下波形:3）将输入信号设置为300mV，按下仿真电源开关，双击示波器，即可得到如下波形:总结:。
高频功率放大器的设计及仿真
综合课程设计高频功率放大器的设计及仿真课程设计任务书设计题目：高频功率放大器的设计及仿真一、设计实验条件Multisim软件二、设计任务及要求1.设计一高频功率放大器，要求的技术指标为：输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz，η>65%；2.已知：电源供电为12V，负载电阻,RL=51Ω，晶体管用2N2219，其主要参数：Pcm=1W,Icm=750mA,V CES=1.5V, f T=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）。
三、设计报告的内容1.设计题目与设计任务（设计任务书）2.前言（绪论）(设计的目的、意义等)3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）4.结束语（设计的收获、体会等）5.参考资料四、设计时间与安排1、设计时间：2周2、设计时间安排：熟悉实验设备、收集资料：2 天设计图纸、实验、计算、程序编写调试：4 天编写课程设计报告：3 天答辩：1 天1.设计题目与设计任务（设计任务书）1.1 设计题目高频功率放大器的设计及仿真1.2 设计任务要求设计一个技术指标为输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz η>65%的高频功率放大器。
摘要通过“模电”课程知道，当输入信号为正弦波时放大器可以按照电流的导通角的不同，将其分为甲类、乙类、甲乙、丙类等工作状态。
甲类放大器电流的导通角为360度，适用于小信号低功率放大；乙类放大器电流的导通角约等于180度；甲乙类放大器电流的导通角介于180度与360度之间；丙类放大器电流的导通角则小于180度。
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上述几种工作状态中最高的。
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。
可是若仅仅是用一个功率放大器，不管是甲类或者丙类，都无法做到如此大的功率放大。
高频功率放大器(丙类)
实验报告课程名称高频电子线路实验名称高频功率放大器（丙类）实验类型验证（验证、综合、设计、创新）学院名称电子与信息工程学院专业电子信息工程年级班级2012级电信3 班开出学期2014-2015上期学生姓名学号指导教师蒋行达成绩2014 年11 月22 日实验二高频功率放大器（丙类）一、实验目的1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。
2、掌握丙类功率放大器性能的测试方法。
3、观察集电极负载、输入信号幅度与集电极电压EC对功率放大器工作情况的影响。
二、实验仪器1、示波器2、高频信号发生器3、万用表4、实验板2三、预习要求1、复习功率放大器原理及特点。
2、分析图2-2所示的实验电路，说明各元器件作用。
四、实验内容1、用示波器观察功率放大器工作状态，尤其是过压状态时的集电极电流凹陷脉冲。
2、观察并测量集电极负载变化对功率放大器工作的影响。
3、观察并测量输入信号幅度变化对功率放大器工作的影响。
4、观察并测量集电极电源电压变化对功率放大器工作的影响。
五、基本原理及实验电路高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
它的作用是放大信号，使之达到足够功率输出，以满足天线发射或其他负载的要求。
它的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）。
1、基本原理功率放大器的效率是一个最突出的问题，其效率高低与放大器的工作状态有直接的关系。
放大器工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。
图2-1 表示了不同Ube时，谐振功率放大器不同工作状态的基极电压和集电极电流波形。
当工作点在Q 和Q/输入Ub1m、Ub2m时，工作点Q 和Q/在转移特性的线性段，调谐功率放大器工作在甲类。
甲类工作状态理想效率为50%。
此时晶体管需要正偏置。
当工作点在移至Q//输入Ub3m时，晶体管只在输入信号的正半周时导通，集电极电流是周期性电流脉冲，调谐功率放大器工作在乙类。
乙类工作状态理想效率为78.5%。
实验6高频功率放大器
实验6⾼频功率放⼤器太原理⼯⼤学现代科技学院⾼频电⼦线路课程实验报告专业班级测控14-4学号2014101XXX姓名XXXXXXXX指导教师XXXXXXX实验名称⾼频功率放⼤器同组⼈专业班级测控14-4姓名 XXX 学号201410XXX 成绩实验六⾼频功率放⼤器6.1⾼频功率放⼤器基本⼯作原理⼀、⾼频功率放⼤器的原理电路⾼频功放的电原理电路图如图7-1所⽰（共发射极放⼤器）它主要是由晶体管、LC 谐振回路、直流电源C E 和b E 等组成，b U 为前级供给的⾼频输出电压，也称激励电压。
⼆、⾼频功率放⼤器的特点1、⾼频功率放⼤器通常⼯作在丙类（C 类）状态。
通⾓θ的定义：集电极电流流通⾓度的⼀半叫通⾓θ。
甲类（A 类）θ=180度，效率约50%；⼄类（B 类）θ=90度，效率可达78%；甲⼄类（AB 类）90<θ<180度，效率约50%可以推测，继续减⼩θ，使θ⼯作到⼩于90度，丙类效率将继续提⾼。
2、⾼频功放率放⼤器通常采⽤谐振回路作集电极负载由于⼯作在丙类时集电极电流c i 是余弦脉冲，因此集电极电流负载不能采⽤纯电阻，……………………………………装………………………………………订…………………………………………线……………………………………………………………装………………………………………订…………………………………………线……………………………………………………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………⽽必须接⼀个LC 振荡回路，从⽽在集电极得到⼀个完整的余弦（或正弦）电压波。
c i 可⽤傅⾥叶级数展开：......3cos 2cos cos ......m 3m 2121++++=+++=wt I wt I wt I I i i I i C C m C CO c c co c式中，m C I 1、m 2c I 为基波和各次谐波的振幅。
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东北大学秦皇岛分校电子信息系综合课程设计高频功率放大器的设计及仿真专业名称电子信息工程班级学号*******学生姓名姜昊昃指导教师邱新芸设计时间2011.06.20~2011.07.01课程设计任务书专业：电子信息工程学号：5081112学生姓名（签名）：设计题目：高频功率放大器的设计及仿真一、设计实验条件Multisim软件二、设计任务及要求1.设计一高频功率放大器，要求的技术指标为：输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz，η>65%；2.已知：电源供电为12V，负载电阻,RL=51Ω，晶体管用2N2219，其主要参数：Pcm=1W,Icm=750mA,V CES=1.5V, f T=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）。
三、设计报告的内容1.设计题目与设计任务（设计任务书）2.前言（绪论）(设计的目的、意义等)3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）4.结束语（设计的收获、体会等）5.参考资料四、设计时间与安排1、设计时间：2周2、设计时间安排：熟悉实验设备、收集资料：2 天设计图纸、实验、计算、程序编写调试：4 天编写课程设计报告：3 天答辩：1 天1.设计题目与设计任务（设计任务书）1.1 设计题目高频功率放大器的设计及仿真1.2 设计任务要求设计一个技术指标为输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz η>65%的高频功率放大器。
2. 前言（绪论）我们通过“模电”课程知道，当输入信号为正弦波时放大器可以按照电流的导通角的不同，将其分为甲类、乙类、甲乙、丙类等工作状态。
甲类放大器电流的导通角为360度，适用于小信号低功率放大；乙类放大器电流的导通角约等于180度；甲乙类放大器电流的导通角介于180度与360度之间；丙类放大器电流的导通角则小于180度。
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上述几种工作状态中最高的。
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。
可是若仅仅是用一个功率放大器，不管是甲类或者丙类，都无法做到如此大的功率放大。
综上，确定此高频电路由两个模块组成：第一模块是两级甲类放大器；第二模块是一工作在丙类状态的谐振放大器，它作为功放输出级，最好能工作在临界状态。
此时，输出交流功率达到最大，效率也较高，一般认为此工作状态为最佳工作状态。
3. 系统原理3.1 高频功率放大器知识简介在通信电路中，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设备的重要组成部分。
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。
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kHz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）。
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。
3.2 电路工作原理利用宽带变压器作耦合回路的功放称为宽带功放。
常用宽带变压器有用高频磁芯绕制的高频变压器和传输线变压器。
宽带功放不需要调谐回路，可在很宽的频率范围内获得线性放大，但效率很低，一般只有20%左右，一般作为发射机的中间级，以提供较大的激励功率。
在高频电路中，利用选频网络作为负载回路的功放称为谐振功放。
根据放大器电流导通角θ（0—π）的范围可分为甲类、乙类、丙类和丁类等功放。
电流导c通角θc 越小放大器的效率越高。
如丙类功放的θc 小于90°， 丙类功放通常作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的功率。
谐振功率放大器的特点：（1） 放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。
（2） 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。
（3） 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。
（4） 输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。
晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关控制作用，谐振回路LC 是晶体管的负载。
功率放大器各分压与电流的关系如图3-1所示。
图3-1 功率放大器各分压与电流关系由于晶体管工作在丙类状态，晶体管集电极电流是一个周期性的余弦脉冲 。
由傅立叶级数可知，一个周期性函数可以分解为许多余弦波（或正弦波）的叠加 。
可以将电流分解，如公式（1.1）。
012()2C c c m c m cnm i t I I I Cos t I Cosn t ωω=++⋅⋅⋅++⋅⋅⋅⋅⋅⋅ (1.1)012c c m c m cnm I I I I ⋅⋅⋅ 分别为集电极电流的直流分量、基波分量以及各高次谐波分量的振幅图3-2 I C (t)各次谐波的波形示意图在对谐振功率放大器进行分析与计算时，关键在于直流分量和基波分量等前面几项。
利用周期函数傅立叶级数的公式，可以求出各直流分量及各次谐波分量。
下面仅列出前面几项的表达式，如公式（1.2），（1.3），（1.4），（1.5）。
()10max max 01Sin Cos c c c Cos I i i θθθθπθα⎛⎫- ⎪-⎝⎭== (1.2) ()11max max 11Sin Cos c m c c Cos I i i θθθθπθα⎛⎫- ⎪-⎝⎭== (1.3)()()max 2max 22231c c m c i Sin Cos Sin Cos I i Cos θθθθθαπθ⋅-==- (1.4)()()max 2max 333121c c m c i Sin Cos Sin Cos I i Cos θθθθθαπθ⋅-==- (1.5)只要知道电流脉冲的最大值和导通角即可计算出直流分量、基波分量及各次谐波分量。
各次谐波分量变化趋势是谐波次数越高，其振幅越小。
因此，在谐振放大器中只需研究直流功率及基波功率。
3.3 功率放大器的负载特性如果VCC 、VBB 、VB 3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻Rp 决定。
此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp 而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。
电压、电流随负载变化波形如图3-3所示。
图3-3 电压、电流随负载变化波形放大器的输入电压是一定的，其最大值为V bemax，在负载电阻RP由小至大变化时，负载线的斜率由小变大，如图中1→2→3。
不同的负载，放大器的工作状态是不同的,所得的I c波形、输出交流电压幅值、功率、效率也是不一样的。
临界状态时负载线和V bemax正好相交于临界线的拐点。
放大器工作在临界线状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。
欠压状态时B点以右的区域。
在欠压区至临界点的范围内，根据V c=R p I c1，放大器的交流输出电压在欠压区内必随负载电阻RP的增大而增大，其输出功率、效率的变化也将如此。
过压状态时放大器的负载较大，在过压区，随着负载Rp 的加大，I c1要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小。
欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。
但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。
过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状态。
根据上述分析，可以画出谐振功率放大器的负载特性曲线如图3-4所示。
图3-4 谐振功率放大器的负载特性曲线4. 高频放大器相关参数简单计算4.1 甲类谐振放大器参数计算依据设计技术指标要求，考虑高频放大器应具有的基本特性,可采用共射晶体管单调谐回路谐振放大器。
（1）设置静态工作点由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流I CQ一般0.8—2mA 之间选取为宜。
设计电路中取：I c=1.5mA ；R e=1KΩ可得重要参数：V BQ=V EQ+V BEQ=1.5V+0.7V=2.2VV CEQ=V CC-V EQ=12V-1.5V=10.5VR b2=V BQ/10I BQ=2.2V/0.3mA=7.3 KΩ（2）谐振回路参数计算回路总电容：C Z=1/[(2πf0)2L]=150.35pf回路电容：C=C Z-(p12*C oe)=150.35pf-(12*7pf)=143.04pf（3）确定其它电容参数耦合电容C1、C2的值，可在1000 pf—0.01uf之间选择，一般用瓷片电容。
旁路电容Ce 、C3、C4的取值一般为0.01—1uf4.2 丙类功放参数计算确定功放的工作状态丙类高频功率放大器可工作在欠压状态、过压状态和临界状态。
因欠压状态效率低，而过压状态严重失真，谐波分量大，为尽可能兼顾输出大功率、高效率，一般选用临界状态。
丙类功放θc =60°—90°，这里为方便计算，设θc =70°。
可得集电极电流余弦脉冲直流I CO系数α0(70°) =0.25，集电极电流余弦脉冲基波I CM1系数α1(70°)= 0.44。