高频电路选频网络

摘要

高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一是通信系统中发送装置的主要组件，用于发射机地末端，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，而且通信距离较远，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。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。

本课程设计的高频功率放大器电路由两极功率放大器组成，第一级为甲类功率放大器，第二级为丙类谐振功率放大器。分别对甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计，通过给定的技术指标要求确定甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计的工作状态和计算出电路中各器件参数，从而设计出完整高频功率放大器电路，再利用电子设计软件multisim对电路仿真。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。

关键字：高频功率放大器 甲类功率放大器 丙类功率放大器 multisim仿真

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目录

摘要 .................................................................................................................................................. 0

1.高频功率放大器简介 .................................................................................................................. 2

1.1高频功率放大器的分类 ............................................................................................................... 2

高频信号选频方法是指从高频信号中选出特定频率成分的方法，常用于无线通信、信号处理等领域。以下是一些常见的选频方法：

1. LC选频电路：这是最基本的选频方法之一，利用电感（L）和电容（C）组成的谐振回路来选择特定的频率。当电路的固有频率（LC回路的谐振频率）与所需信号的频率相匹配时，电路的阻抗最小，能量在该频率上传输效率最高。

2. RC选频网络：在低频信号处理中，常用RC滤波器来选频。通过合理设计RC网络的参数（如电阻、电容的值），可以实现低通、高通、带通或带阻等滤波功能，从而选出需要的频率成分。

3. 谐振器：在微波频段，谐振器（如介质谐振器、声表面波谐振器等）被用来选出特定频率的信号。谐振器的谐振频率由其物理尺寸、材料特性等因素决定。

4. 傅里叶变换：傅里叶变换是一种数学工具，可以将时域信号转换到频域。通过傅里叶变换，可以分析和提取信号的频率成分，进而选出需要的频率。

5. 带通/带阻滤波器：这些滤波器具有特定的频率响应特性，允许一定频率范围的信号通过，而阻止其他频率的信号。带通滤波器允许一定低频到高频范围内的信号通过，而带阻滤波器则阻止这个范围内的信号。

6. 匹配滤波器：这是一种特殊的滤波器，用于从噪声背景中提取具有特定频率和幅度的信号。匹配滤波器的设计基于信号的频谱特性，能够最大程度地增强所需频率信号的幅度。

7. 频率合成器：频率合成器可以生成特定频率的信号，通常用于需要多个固定频率信号的场景。通过锁相环等技术，可以精确地生成和控制频率。

8. 直接数字频率合成（DDFS）：这是一种数字信号处理技术，可以直接从数字存储器中合成所需的频率信号。DDFS技术广泛应用于无线通信和雷达系统中。

LC选频电路和RC选频网络适用于较低频率的信号处理，而谐振器、傅里叶变换、带通/带阻滤波器等适用于高频信号的处理。具体选频方法的选择需要根据信号的频率范围、处理精度、系统复杂度等因素综合考虑。

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设电阻R1、R2=R， 电容C1、C2=C，他们组成一个RC串并联移相网络，它的输入端是上面的那个R1上边，而它的输出端是中间，这个RC电路的输入端接的就是运算放大器的输出端，而这个RC电路的输出端接的就是运算放大器的输入端，这样就构成了一个闭环。RC串并联网络的相频特性是：仅对一个频率ωo=1/RC是零相移，对低于此频率和高于此频率分别呈正相移和负相移，这样一来，仅对这个ωo，结合两级同相放大器能实现正反馈（因为正反馈的条件是放大器的相移+反馈网络的相移=360°）。RC串并联网络的幅频特性是：对频率ωo传输系数最大，等于1/3，而对其它频率的传输系数都是小于1/3的。所以只要放大器的电压放大倍数大于3，就能起振。而运算放大器的电压放大倍数是远大于3的，这样一来，起振是没有问题，但是会带来严重的失真，解决办法是：设法使运算放大器的电压放大倍数稍稍大于3就行。这可以通过调整Rf和R’来决定。 文氏电桥电路是一个RC串并联电路，通常取R1=R2=R,C1=C2=C。该电路结构简单，被广泛地用于低频震荡电路中作为选频环节，可以获得很高纯度的正弦电压。电路如图1所示。

图1 文氏电桥电路测量电路

1．用信号发生器输出一个正弦信号作为图1的激励信号ui,并保持ui不变的情况下，改变输入信号的频率f，用交流毫伏表或者示波器测出输出端对应于各个频率的输出电压u0，将这些数据画在以频率f为横轴，uo为纵轴的坐标纸上，用光滑曲线连接这些点，该曲线就是上述电路的幅频特性曲线。文氏桥路的一个特点是其输出电压幅度不仅会随输入信号的频率而变，而且还会出现一个与输入电压同相位的最大值，如图2所示。由电路分析得知，该网络的传递函数为

当角频率时，，输出电压的幅值最大，即输出电压是输入电压的1／3，此时uo与ui同相。图2为文氏电桥电路的幅频特性，由图可见RC串并联电路具有带通特性。

2 2．将上述电路的输入和输出分别接到双踪示波器的两个输入端，改变输入正弦信号的频率，观测相应的输入和输出波形间的时延t及信号的周期T，则两波形间的相位差为 （输入相位与输出相位之差）。

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高频小信号选频放大器的测试与分析

实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。

【实验目的】

1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。

2.熟悉放大器静态工作点的测量方法。

3.熟悉放大器静态工作点和集电极负载对单调谐放大器幅频特性（包括电压增

益、Q值、带宽）的影响。

4.掌握用点测法测量放大器幅频特性的方法。认识常用电学仪器的使用方法；

5.认真预习，进入实验室后，接受教师的检查和提问。

6.做好《实验报告》，要善于分析实验中遇到的现象和问题。

【实验仪器】

ASGP-1A实验箱实验板1（调谐放大电路及通频带扩展电路单元，简称单调谐放大器单元）、DS1062E-EDU双踪示波器、AS1637函数信号发生器、MS8200D万用电表、导线等。

【实验原理】

1．单调谐回路谐振放大器原理

单调谐回路谐振放大器原理电路如图1-1所示。图中，RB1、RB2、RE用以保证晶体管工作于放大区域，从而放大器工作于甲类。CE是RE的旁路电容，CB、CC是输入、输出耦合电容，L、C是谐振回路，RC是集电极（交流）负载电阻，它决定了回路Q值、带宽。为了减轻下级负载对回路Q值的影响，输出端采用了部分接入方式。

2. 单调谐回路谐振放大器实验电路

单调谐回路谐振放大实验电路如图1-2所示。其基本部分与图1-1相同。图中，C3用来调谐，K1、K2、K3用以改变集电极电阻，以观察集电极负载变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。K4、K5、K6用以改变射极偏置电阻，以观察放大器静态工作点变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、RRRRCCCcCBGLINOUTB1B2BEECVcc图1-1 单调谐回路放大器原理电路

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Q值）的影响。

图1-2 单调谐回路谐振放大器

【实验内容】

1．用万用表测量晶体管各点（对地）电压VB、VE、VC，并计算放大器静态工作点。