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高频谐振功率放大器的基本工作原理高频谐振功率放大器是一种常用于无线通信和射频系统中的放大器，其基本工作原理是通过谐振电路和功率放大器的相互配合来实现信号的放大。
本文将介绍高频谐振功率放大器的基本构成和工作原理。
一、高频谐振功率放大器的构成高频谐振功率放大器主要由三个部分组成：输入谐振电路、功率放大电路和输出谐振电路。
输入谐振电路是用来接收输入信号并将其滤波、匹配到功率放大器的。
它通常由电容和电感组成的谐振回路构成，能够选择性地传输特定频率的信号。
功率放大电路是用来放大输入信号的。
它通常采用晶体管或管子放大器等器件，通过输入电压的调节来实现信号的放大，同时也可以调节放大器的增益和输出功率。
输出谐振电路是用来匹配和传输已放大的信号到输出负载的。
它通常也由谐振回路组成，能够将功率放大后的信号传输到负载上。
二、高频谐振功率放大器的工作原理高频谐振功率放大器的工作原理基于谐振电路的特性和功率放大器的线性放大特性。
首先，输入信号经过输入谐振电路后，可以选择性地通过特定频率的谐振回路，其他频率的信号会被滤波掉。
这样就能保证只有特定频率的信号能够进入功率放大器进行放大。
然后，经过谐振回路的输入信号进入功率放大电路。
功率放大电路通常采用线性放大器，其输入电压的大小决定了输出信号的放大倍数。
通过调节输入电压的大小，就可以实现对输出信号的放大程度的控制。
最后，放大后的信号经过输出谐振电路，并传输到输出负载上。
输出谐振回路起到了匹配和传输的作用，能够将功率放大后的信号有效地传输给负载。
三、高频谐振功率放大器的优势高频谐振功率放大器具有以下优势：1. 高效性：通过谐振电路的匹配和能量传输，以及功率放大器的线性放大特性，高频谐振功率放大器能够实现高效率的信号放大，提高系统的整体效能。
2. 稳定性：谐振回路能够选择性地传输特定频率的信号，并且能够稳定地工作在谐振状态下，使得输出信号的幅度和频率更加稳定。
3. 可调性：通过调节输入信号的电压，可以实现对输出信号的放大倍数和功率的可调。
高频谐振功率放大器的工作原理
嘿，咱今儿来唠唠高频谐振功率放大器的工作原理哈！这玩意儿就好比是一场音乐会，晶体管就是那个舞台上的明星主唱。
在这个音乐会里呀，信号源就像是给主唱提供的歌曲，它把要表演的内容送过来。
而直流电源呢，就像是给主唱提供能量的大力水手菠菜，让晶体管有足够的力气放声歌唱。
然后呢，晶体管这个主唱呀，会根据信号源的指示，该大声唱的时候大声唱，该小声哼的时候小声哼。
这时候，谐振回路就登场啦！它就像是一个超级厉害的调音师，能把主唱的声音调得特别好听，把那些不和谐的音给过滤掉，只留下最精彩的部分。
你说这谐振回路神奇不神奇？它能让放大器输出的功率更大，效率更高呢！就好像一个魔法盒子，把普通的声音变得超级有魅力。
那它是怎么做到的呢？嘿嘿，这就像是在一个大合唱里，大家一起发声，但只有某个特定频率的声音最响亮，其他的声音都被弱化了。
谐振回路就是能抓住那个最关键的频率，让它闪闪发光。
而且哦，高频谐振功率放大器还有个特点，就是它能让信号变得特别强。
这就好比是把一个小小的火苗，变成了熊熊大火，照亮整个舞台！想想看，原本很微弱的信号，经过它这么一处理，变得超级强大，能传到很远很远的地方去。
咱再想想，如果没有高频谐振功率放大器，那很多信号不就传不远啦？那不就像在一个大雾天里说话，别人都听不清嘛！有了它，信号就能清清楚楚地传出去，多棒呀！
所以说呀，高频谐振功率放大器可真是个了不起的东西！它就像一个幕后英雄，默默地工作着，让我们的通信、广播等等变得更加精彩。
你说它是不是很厉害呢？咱可得好好感谢它为我们带来的便利呀！。
高频谐振功率放大器与小信号放大器的相同点
高频谐振功率放大器和小信号放大器虽然在应用场合和功能上有所不同，但在一些方面却有相同点。
首先，两者都是将输入信号进行放大并传递到输出端的电路。
只是小信号放大器主要用来放大弱信号，是一种线性放大器，而高频谐振功率放大器主要用来放大高频信号，是一种非线性放大器。
其次，两者都需要选取合适的放大管。
小信号放大器要求放大管具有线性放大特性，而高频谐振功率放大器要求放大管具有良好的高频特性和高功率承受能力。
另外，两者都需要进行匹配电路的设计和调试。
小信号放大器需要进行输入输出阻抗匹配，使得输入阻抗与信号源匹配，输出阻抗与负载匹配；而高频谐振功率放大器需要进行谐振电路的设计及调试，使得放大器在输出端能够提供最大功率，并且避免谐振频率偏移以及频带扩展。
最后，两者都需要进行稳定性的分析和优化。
小信号放大器主要考虑稳定性的提高，避免自激振荡等不稳定因素，而高频谐振功率放大器除了考虑自激振荡之外，还要考虑放大管的热稳定性，防止热失真和失真激发放大器的自激振荡等。
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iC 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。
iR L图3-2高频谐振功率放大器电压和电流关系谐振功率放大器的集电极负载是一高Q 的LC 并联振荡回路，如果选取谐振回路的谐振角频率ω0等于输入信号u b 的角频率ω，那么，尽管在集电极电流脉冲中含有丰富的高次谐波分量，但由于并联谐振回路的选频滤波作用，振荡回路两端的电压可近似认为只有基波电压，即u c =U c m cos ωt=I c1m R e cos ωt 式中，U cm 为u c 的振幅；R e 为LC 谐振回路的谐振电阻。
在集电极电路中，LC 振荡回路得到的高频功率为ecme m c cm m c R U R I U I P 22110212121===集电极电源E C 供给的直流输入功率为0C C E I E P =集电极效率ηC 为输出高频功率P o 与直流输入功率P E 之比，即 CC cmm c E C E I U I P P 01021==η静态工作点、输入激励信号幅度、负载电阻，集电极电源电压发生变化，谐振功率放大器的工作状态将发生变化。
如图3-3所示，当C 点落在输出特性(对应u BEmax 的那条)的放大区时，为欠压状态；当C 点正好落在临界点上时，为临界状态；当C 点落在饱和区时，为过压状态。
谐振功率放大器的工作状态必须由集电极电源电压E C 、基极的直流偏置电压E B 、输入激励信号的幅度U bm 、负载电阻R e 四个参量决定，缺一不可，其中任何一个量的变化都会改变C 点所处的位置，工作状态就会相应地发生变化。
图3-3 高频丙类谐振功率放大器的工作状态负载特性是指当保持集电极电源电压E C 、基极的直流偏置电压E B 、输入激励信号的幅度U bm 不变而改变负载电阻R e 时，谐振功率放大器的电流I C0、I c1m ，集电极输出电压U cm ，输出功率P o ，集电极损耗功率P C ，电源消耗的总功率P E 及集电极效率ηC 随之变化的曲线。
从上面动态特性曲线随R e 变化的分析可以看出，R e 由小到大，工作状态由欠压变到临界再进入过压。
相应的集电极电流由余弦脉冲变成凹陷脉冲，如图3-4(a)所示。
图3-4高频丙类谐振功率放大器的负载特性集电极调制特性是指当保持E B 、U bm 、R e 不变而改变集电极电源电压E C 时，功率放大器电流I C0、I c1m ，集电极输出电压U cm 以及电源消耗的总功率、效率随之变化的曲线。
当E C 由小增大时，u CEmin =E C -U cm 也将由小增大，因而由u CEmin 、u BEmax 决定的瞬时工作点将沿u BEmax 这条输出特性由特性的饱和区向放大区移动，工作状态由过压变到临界再进入欠压，i C 波形由i Cmaxe(a )ecr e ecr e(b )(c )较小的凹陷脉冲变为i Cmax 较大的尖顶脉冲，如图3-5所示。
由集电极调制特性可知，在过压区域，输出电压幅度U cm 与E C 成正比。
利用这一特点，可以通过控制E C 的变化，实现集电极输出电压、集电极输出电流、集电极输出功率的相应变化，这种功能称为集电极调幅，所以称这组特性曲线为集电极调制特性曲线。
图3-5高频谐振功率放大器的集电极调制特性基极调制特性是指当E C 、U bm 、R e 保持不变而改变基极的直流偏置电压E B 时，功放电流I C0、I c1m ，集电极输出电压U cm 以及电源消耗的总功率、效率的变化曲线。
当E B 增大时，会引起θ、i Cmax 增大，从而引起I C0、I c1m 、U cm 增大。
由于E C 不变，u CEmin =E C -U cm 则会减小，这样势必导致工作状态由欠压变到临界再进入过压。
进入过压状态后，集电极电流脉冲高度虽仍有增加，但凹陷也不断加深，i C 波形如图3-6所示。
利用这一特点，可通过控制E B 实现对电流、电压、功率的控制，称这种工作方式为基极调制，所以称这组特性曲线为基极调制特性曲线。
(b)(a )(c )E 增大(c )图3-6高频谐振功率放大器的基极调制特性图3-7高频谐振功率放大器的放大特性放大特性是指当保持E C 、E B 、R e 不变，而改变输入激励信号的幅度U bm 时，功率放大器电流I C0、I c1m ，集电极输出电压U cm 以及电源消耗的总功率、效率的变化曲线。
U bm 变化对谐振功率放大器性能的影响与基极调制特性相似。
i C 波形及I C0、I c1m 、U cm 、P o 、P E 、ηC 随U bm 的变化曲线如图3-7所示。
由图可见，在欠压区域，输出电压振幅与输入电压振幅基本成正比，即电压增益近似为常数。
利用这一特点可将谐振功率放大器用作电压放大器，所以称这组曲线为放大特性曲线。
2.实验电路高频谐振功率放大器实验电路如图3-8。
(b)(a )图3-8 高频谐振功率放大器实验电路电容C1是输入隔直电容，第一级电路是小信号谐振放大器，对输入信号进行放大，由于丙类功放属于大信号放大，若输入信号幅度过小，丙类功放不能够导通，因此需要先对输入信号进行前置放大。
第二级电路是丙类谐振功率放大器，电阻R7提供自己偏置，静态时，基极直流电压为0V。
当输入信号使晶体管导通后，晶体管的射极有一个直流偏置电压，所以此时的Vbe<0，晶体管工作在丙类状态。
集电极调谐回路由固定电容，可变电容和中周组成，调整可变电容值或者中周的铁芯位置可改变谐振回路的谐振频率，调整滑动变阻器RW2可以改变负载电阻值，从而观察功放的负载调制特性。
集电极供电电源部分由三端可调DC变换器LM317提供，改变滑动变阻器的阻值，可改变集电极的供电电源电压，从而观察功放的集电极调制特性。
四、实验内容与数据分析注：在原始数据上，我所有计算的依据在于实验手册上实验电路图所给出的R7=10Ω。
而在实际测量中我测得其为31Ω。
在正式试验报告中，我将按照31Ω进行计算，因此数据与原始数据相比有出入。
1．高频谐振功率放大器实验电路的调整调整幅度，使得电路调谐。
2. 丙类谐振功率放大器的激励调制特性测试（1）三种状态波形欠压状态波形临界状态波形过压状态波形（2）效率计算在本组实验中，我们取常量Rc=150Ω，Ec=10.6V，R7=31Ω。
分析：由数据可见，从欠压、临界到过压，功率放大器效率在不断提高。
而对于过压状态下的效率较低，仅为35.0%，我认为原因是此时功率放大器刚刚进入了过压状态，并未完全达到最大效率状态。
在实验中，过压状态我们取得输入电压大约是180mV，而临界状态大约在150mV——160mV，这两者在我们的试验中差距并不大。
从图也可以看出，我们的临界和所取得过压状态几乎高度一致，说明刚哥进入了过压。
而从数据来看，效率也和临界状态近似相同，因此在兼顾了波形的情况下效率不可能太高。
工作状态曲线图3．高频谐振功率放大器的负载特性测试取Ec=10.6V则不断下降，效率不断上升，从欠压进入临界进入过压状态。
二Ic0则不断下降。
但是我们也应该看到，即使在过压区效率也不够高，我认为是：1调谐不够完全，使得效率不够2 过压区没有深度过压，使得效率和临界区别不大。
具体的解释，我再后文总结处说明。
负载特性曲线图4．集电极电源电压变化对放大器工作状态的影响（集电极调制特性）的测试取负载电阻Rl=150Ω取的较小，此时即使Ec=10.42V也处于欠压趋于，各组都必然处于欠压区。
集电极调制曲线图在进行完三组实验之后，我们可以明显的看到，我们的实验箱在各个情况下效率都较低，低于理论值。
对此，我认为有以下几点原因：1中周问题。
由于实验箱质量不确定性，中周可能有损毁，导致调谐不能够完全。
2调谐问题在我们的调谐中，我们尽力想要保证调谐之后波形的优良，这样带来的问题必然就是效率有所下降。
3在实验中，我观察到一个奇怪的现象，那就是调节完电阻之后拿万用表测量时电阻值会不断变小且很难停止，这就为我们的实验带来了极大的困难。
例如负载特性曲线，数据不够令人信服，我认为和这种现象有着极大的关系。
我们调节到一个固定阻值之后开始实验，但是完成之后再测量电阻值发现明显变小了很多，这就严重影响了实验的准确性。
同理，对于电源电压变化曲线，要通过调节Rw4来调节电源电压，而Rw4也有不断变化的问题，这就导致事实上的电源电压与我们理论上的数值有较大差距，导致实验不准确。
