高频谐振放大器
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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报告一、实验目的本次实验的目的是理解高频谐振电路的工作原理,以及掌握高频谐振功率放大器的设计、测试和调试方法。
二、实验器材本次实验所需的器材有:1.信号发生器2.谐振电路3.功率放大器4.示波器5.负载三、实验原理1.高频谐振电路的原理高频谐振电路是利用电容和电感构成谐振回路,当电路频率与谐振频率相同时,电路呈现出较大的阻抗,使得谐振电路的输出电压和输出功率得到显著提高。
2.高频谐振功率放大器的原理高频谐振功率放大器是将谐振电路和功率放大器组合在一起,实现对输入信号的放大。
其输入信号经过谐振回路谐振后,输出到功率放大器,通过功率放大器进行放大,最终输出到负载。
四、实验过程1.搭建高频谐振功率放大器电路首先,将信号发生器连接到谐振电路的输入端,谐振电路的输出端连接到功率放大器的输入端,功率放大器的输出端连接到负载。
然后,根据实验要求调整信号发生器的频率,并观察谐振电路的输出波形,以及功率放大器的输出波形。
2.测试谐振频率通过改变电容和电感的数值,调整谐振电路的谐振频率。
在调整过程中,使用示波器观察输出波形,并记录谐振电路的谐振频率。
3.测试输出功率根据实验要求,改变负载的阻抗,测试功率放大器的输出功率,并记录输出功率随负载变化的曲线。
五、实验结果在实验过程中,我们对高频谐振功率放大器进行了测试和调试,并获得了以下实验结果:1.谐振频率为8MHz,放大倍数为10。
2.随着负载阻抗的增加,输出功率逐渐下降,最大输出功率为5W。
3.在工作频率附近,输出波形呈现出较高的稳定性和准确性。
六、实验结论通过本次实验,我们理解了高频谐振电路的工作原理,以及高频谐振功率放大器的设计、测试和调试方法。
并成功完成了谐振频率和输出功率的测试,为下一步的实验奠定了基础。
第4章高频谐振功率放大器概述高频谐振功率放大器的工作原理高频功率放大器的实际电路丁类高频功率放大器简介宽频带功率放大器教学目的:1.了解高频功率放大器的大体概念和类型2.掌握高频谐振功率放大器的特点3.掌握高频谐振功率放大器的工作原理教学重点:高频功率放大器的大体概念和类型高频谐振功率放大器的特点教学难点:高频谐振功率放大器的工作原理教学方式:教学、提问课时:12学时教学进程概述顾名思义,高频功率放大器用于放大器高频信号并取得足够大的输出功率,常又称为射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier)。
它普遍用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。
1、利用谐振功率放大器的目的:放大高频大信号使发射机末级取得足够大的发射功率。
2、功率信号放大器利用中需要解决的两个问题:①高效率输出②高功率输出联想对比:谐振功率放大器与高频小信号谐振放大器;谐振功率放大器与低频功率放大器;3、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同的地方相同的地方:它们放大的信号均为高频信号,而且放大器的负载均为谐振回路。
不同的地方:鼓励信号幅度大小不同; 放大器工作点不同; 晶体管动态范围不同。
4、高频功率放大器与低频功率放大器的异同的地方一路的地方:都要求输出功率大和效率高。
不同的地方:工作频率与相对频宽不同; 放大器的负载不同; 放大器的工作状态不同。
功率放大器实质上是一个能量转换器,把电源供给的直流能量转化为交流能量,能量转换的能力即为功率放大器的效率。
功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率 5、工作状态:功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式,为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。
谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态,属于非线性电路谐振功率放大器通常常利用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1%或更小),其工作状态通常选为丙类工作状态(θc <90︒),为了不失真的放大信号,它的负载必需是谐振回路。
高频谐振功率放大器实验报告高频谐振功率放大器实验报告引言:高频谐振功率放大器是一种用于放大高频信号的重要电子元件。
它的设计和性能对于无线通信、雷达系统以及其他高频应用至关重要。
本实验旨在通过搭建一个高频谐振功率放大器的电路并进行测试,探究其工作原理和性能。
实验器材和方法:本实验使用的器材包括信号发生器、功率放大器、频谱分析仪以及示波器等。
首先,我们搭建了一个基于共射极放大器的高频谐振功率放大器电路。
然后,通过调节信号发生器的频率和功率放大器的偏置电压,我们得到了不同频率下的输出信号。
最后,通过频谱分析仪和示波器对输出信号进行测量和分析。
实验结果和讨论:在实验过程中,我们观察到了以下几点结果和现象。
1. 频率响应特性:通过改变信号发生器的频率,我们得到了功率放大器在不同频率下的输出功率。
我们发现,功率放大器的输出功率在某个特定频率附近达到最大值,而在其他频率下则显著降低。
这是因为在谐振频率附近,谐振电路对输入信号具有最大的增益,从而实现了信号的放大。
2. 谐振电路的选择:在实验中,我们使用了一个LC谐振电路作为功率放大器的输出匹配网络。
这是因为LC谐振电路具有较高的品质因数,能够在特定频率下实现较高的增益和较低的损耗。
同时,通过调节电感和电容的数值,我们可以调整谐振频率和带宽,以满足不同应用的需求。
3. 非线性失真:在实验中,我们注意到在谐振频率附近,功率放大器的输出信号存在一定的非线性失真。
这是因为功率放大器在工作过程中会引入非线性元件,如晶体管等。
这些非线性元件会导致输入信号的失真和谐波的产生。
因此,在实际应用中,我们需要采取相应的补偿措施,以减小非线性失真对系统性能的影响。
4. 功率放大器的效率:通过测量输入功率和输出功率,我们计算了功率放大器的效率。
我们发现,在谐振频率附近,功率放大器的效率较高,可以达到70%以上。
这是因为在谐振频率附近,功率放大器的输入和输出阻抗匹配较好,能够最大程度地转移能量。
高频谐振功率放大器电路作用高频谐振功率放大器电路是一种用于放大高频信号的电路,其作用是将输入的高频信号放大到更高的功率水平,以便在无线通信、雷达、无线电广播等领域中使用。
它是一种常用的放大器电路,具有许多优点和应用场景。
高频谐振功率放大器电路采用谐振电路的原理,能够在特定频率下实现高增益的放大效果。
谐振电路是一种具有特殊频率响应特性的电路,当输入信号频率与电路的谐振频率相匹配时,其阻抗会达到最小值,从而使得信号能够得到最大的放大。
这种特性使得高频谐振功率放大器电路在高频信号放大方面具有很大的优势。
高频谐振功率放大器电路能够提供较大的输出功率。
在无线通信领域中,信号传输往往需要经过长距离的传输,因此需要将信号放大到足够的功率水平才能够保证信号的传输质量和距离。
高频谐振功率放大器电路能够将输入的低功率信号放大到较大的功率水平,从而能够满足长距离传输的需求。
高频谐振功率放大器电路还能够实现较高的效率。
在放大信号的过程中,电路会消耗一部分能量,这会导致功率损耗和效率降低。
然而,高频谐振功率放大器电路通过谐振电路的设计,能够在特定频率下实现高效的能量传输,从而提高了电路的效率。
这对于无线通信等领域来说,能够减少能源的消耗,提高系统的性能。
高频谐振功率放大器电路还具有宽频带特性。
传统的放大器电路在特定频率下具有较好的放大效果,但在其他频率下的放大效果较差。
而高频谐振功率放大器电路通过谐振电路的设计,能够在一定频率范围内实现较好的放大效果,从而适用于多种频率的信号放大需求。
高频谐振功率放大器电路在无线通信、雷达、无线电广播等领域中具有广泛的应用。
它通过谐振电路的原理,能够在特定频率下实现高增益的放大效果,并能够提供较大的输出功率和较高的效率。
同时,它还具有宽频带特性,能够适用于多种频率的信号放大需求。
因此,高频谐振功率放大器电路在现代通信技术中扮演着重要的角色,对于推动通信技术的发展具有重要意义。
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 3-120002246510202107.37480f 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1.615pF3-3 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。
22120262360.3555100.0350.4107.3741014.6oe ie p g p g g S μ∑---=++=⨯⨯+⨯⨯+⨯≈回路总电导为g 3-120600.731206111122465102021040.414.610465311.5140.4||0.350.03536.81030.8814.6100.353 1.61510.65L L fe n b c b c f Q f dB B kHz Q p p y K N p C C C pFN N p ππ∑∑∑---''⨯⨯⨯⨯==≈⨯==≈⨯⨯⨯===⨯===⨯=--C 品质因数g 带宽谐振增益g 中和电容130.710.71130L 1B B 21B 8B 15.7kHz0.509821f Q 29.6B =-==≈-=≈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31.4dB3-6 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。
1430.710.71143B B 21B 8B 11.2kHz 0.71421=-==≈-根据总带宽得:每级带宽为3313344400220334224010134243K K 288K K 14(4)f 42Q f 882f 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 2K A 1(1A )44===+-ξ+ξ+ξ3-7什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。
39152127333945be u 3.0V 2.52.01.51=/c i A ce u /V AB 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 =3V ,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3-111、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 0.5bCm bece c c cm b b b ce c m E v di g S du u E U t i g U t E E u ti 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 0.5i =0,cos E 0.5,cos ,30.50.5arccos 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。
1DC BAv+_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)C1C11o0C0C 1cmax C C 0110I U 21 2.50.472P 12.39W 22P I E (80)i E 0.286 2.52417.16W P P P 17.1612.39 4.77WP 12.390.722P 17.16⨯⨯=====α⨯⨯=⨯⨯==-=-=η==≈COS b b u U t =ωC11Cmax 1C C C 21C1C 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=221C C 1C C 1C 1C C 1C 1C 1C2C o1C C 2C1Lcr 22C Lcr 1S E (S E )8S P E E 2P U 2S 24S 242423060U 12144128.0624(75)1.670.455 1.6720.06V(U 20.060.836E 24U P 2R U 20.06R 62P 230α±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。