高频谐振功率放大器实验

实验三高频功率放大器一、实验目的1、掌握丙类谐振功率放大器的基本工作原理;2、掌握丙类谐振功率放大器的负载特性和振幅特性;3、掌握丙类谐振功率放大器集电极效率的测试和计算方法。

二、实验仪器1、示波器一台2、数字万用表一块3、频谱分析仪一套4、高频毫伏表一台 4、信号发生器一台三、实验原理及其相关知识在通信系统中, 谐振功率放大器经常位于通信发射机的末级, 其目的就是使要输出的高频大信号能获得足够的高频功率。

功率放大器是依靠激励信号对放大管电流的控制, 起到把集电极电源的直流功率转换成负载回路的交流功率的放大器。

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有丁类、戊类放大器。

甲类、乙类功率放大器我们在上学期的实验都完成过, 现在比较一下和它们丙类功率放大器的不同:甲类放大器:输入信号幅度小,输出信号不失真。

但是其工作效率较低。

乙类和丙类放大器:输入信号幅度大,工作效率较高,但是输出信号失真大。

特别丙类谐振功率放大器, 电压导通角较小, 工作效率最高, 通信发射机的高频末级功率放大器通常采用丙类工作方式。

另外, 对于谐振功率放大和小信号调谐放大器的对比:两种放大器的放大对象都为高频信号, 负载也均是谐振回路; 不同之处主要在于激励信号的幅度大小不同, 电路的静态工作点不同,动态范围不同。

在实验过程中要认真体会。

高频功率放大器与低频功率放大器的相同点:都是为了得到高输出功率和高转换效率, 激励信号也同为大信号;不同点:⑴工作频率与相对频宽不同;⑵放大器的负载不同;⑶放大器工作状态不同。

1、丙类谐振功率放大器的工作特点功率放大器的最终目的是:电路与系统中, 如果具有相同直流功率, 那么所设计放大器的转换效率越高, 输出的交流功率就越大。

丙类放大器就是这样一种放大器, 如图 3-1所示, 这是一个典型的丙类放大器的原理图:负载为 LC 谐振回路, 基极偏置为负偏压, 半通角θc < 90°,放大器的基极没有设置直流偏置电路,仅在晶体管基极设置了一个偏置电阻,从电路的形式来看, 当没有载波信号输入时, 放大器处于截止状态, 集电极和发射级没有电流流过, 集电极也没有交流信号输出。

实验室时间段座位号实验报告实验课程实验名称班级姓名学号指导老师高频谐振功率放大器预习报告实验目的1．通过实验，加深对丙类功率放大器基本工作原理的理解，掌握丙类功率放大器的调谐特性。

2．掌握输入激励电压，集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。

3．通过实验进一步了解调幅的工作原理。

实验内容1．实验准备在实验箱主板上装上幅度调制与无线发射模块，接通电源即可开始实验。

2．测试前置放大级输入、输出波形高频信号源频率设置为6.3MHZ，幅度峰-峰值300mV左右，用铆孔线连接到1P05，用示波器测试1P05和1TP07的波形的幅度，并计算其放大倍数。

由于该级集电极负载是电阻，没有选频作用。

3. 激励电压、电源电压及负载变化对丙类功放工作状态的影响U对放大器工作状态的影响（1）激励电压bE=5V左右（用万用表测1TP08直流电压， 1W05 1K03置“右侧”。

保持集电极电源电压cR=10KΩ左右（1K04置“右侧”，用万用表测1TP11电阻， 1W6逆时针调到底），负载电阻L顺时针调到底，然后1K04置“左侧”）不变。

高频信号源频率1.9MHZ左右，幅度200mv（峰—峰值），连接至功放模块输入端（1P05）。

示波器CH1接1P08，CH2接1TP09。

调整高频信号源频率，使功放谐振即输出幅度（1TP08）U，观察1TP09电压波形。

信号源幅度变化最大。

改变信号源幅度，即改变激励信号电压b时，应观察到欠压、临界、过压脉冲波形。

其波形如图7-7所示（如果波形不对称，应微调高频信号源频率，如果高频信号源是DDS信号源，注意选择合适的频率步长档位）。

实验报告1．认真整理实验数据，对实验参数和波形进行分析，说明输入激励电压、集电极电源电压，负载电阻对工作状态的影响。

2．用实测参数分析丙类功率放大器的特点。

3．总结由本实验所获得的体会。

c实验报告一．实验目的1．通过实验，加深对丙类功率放大器基本工作原理的理解，掌握丙类功率放大器的调谐特性。

实验二 高频谐振功率放大器实验一、实验目的1、进一步理解谐振功率放大器的工作原理及负载阻抗和激励信号电压变化对其工作状态的影响。

2、掌握谐振功率放大器的调谐特性、放大特性和负载特性。

二、实验内容1、 调试谐振功放电路特性，观察各点输出波形。

2、 改变输入信号大小，观察谐振功率放大器的放大特性。

3、 改变负载电阻值，观察谐振功率放大器的负载特性。

三、实验仪器1、BT-3频率特性测试仪（选项） 一台2、高频电压表（选项） 一台3、20MHz 双踪模拟示波器 一台4、万用表 一块5、调试工具 一套四、实验原理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，这是无线电发射机中的重要组成部分。

根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。

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最高也只能达到50%，而丙类功放的θ< 90º，效率η可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。

丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。

图3-1为由两级功率放大器组成的高频功率放大器电路，其中晶体管Q 1组成甲类功率放大器，晶体管Q 2组成丙类谐振功率放大器，这两种功率放大器的应用十分广泛，下面介绍它们的工作原理及基本关系式。

1、甲类功率放大器（1）静态工作点如图3-1所示，晶体管Q 1组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。

其中R B1、R B2为基极偏置电阻；R E1为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。

R F1为交流负反馈电阻，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。

电路的静态工作点由下列关系式确定：()111E CQ E F EQ EQ R I R R I U ≈+=（3-1）式中，R F1一般为几欧至几十欧。

BQ CQ I I β=（3-2）图3-1 高频功率放大器V U U EQ BQ 7.0+= （3-3）)(11E F CQ CC CEQ R R I U U +-= （3-4）（2）负载特性如图3-1所示，甲类功率放大器的输出负载由丙类功放的输入阻抗决定,两级间通过变压器进行耦合，因此甲类功放的交流输出功率P 0可表示为： B H P P η'=0 （3-5）式中，P H ′为输出负载上的实际功率，ηB 为变压器的传输效率，一般为ηB =0.75～0.85。

实验三 丙类高频功率放大器实验一． 实验目的1．通过实验，加深对于高频谐振功率放大器工作原理的理解。

2．研究丙类高频谐振功率放大器的负载特性，观察三种状态的脉冲电流波形。

3．了解基极偏置电压、集电极电压、激励电压的变化对于工作状态的影响。

4．掌握丙类高频谐振功率放大器的计算与设计方法。

二。

预习要求：1．复习高频谐振功率放大器的工作原理及特点。

2．熟悉并分析图3所示的实验电路，了解电路特点。

三．电路特点及实验原理简介在高频范围内为获得足够大的高频输出功率，必须采用高频放大器，高频功率放大器主要用于发射机的未级和中间级，它将振荡产生的信号加以放大，获得足够高频功率后，再送到天线上辐射出去。

另外，它也用于电子仪器作未级功率放大器。

高频功率放大器要求效率高，输出功率大。

丙类放大器它是紧紧围绕如何提高它的效率而进行的。

高频功率放大器的工作频率范围一般为几百kHz —几十MHz 。

一般都采用LC 谐振网络作负载，且一般都是工作于丙类状态，如果要进一步提高效率，也可工作于丁类或戊类状态。

1．电路特点本电路的核心是谐振功率放大器，在此电路基础上，将音频调制信号加入集电极回路中，利用谐振功率放大电路的集电极调制特性，完成集电极调幅实验。

当电路的输出负载为天线回路时，就可以完成无线电发射的任务。

为了使电路稳定，易于调整，本电路设置了独立的载波振荡源。

2．高频谐振功率放大器的工作原理参见图1。

谐振功率放大器是以选频网络为负载的功率放大器，它是在无线电发送中最为重cR L要、最为难调的单元电路之一。

根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类等类型。

丙类功率放大器导通角θ＜900，集电极效率可达80%，一般用作末级放大，以获得较大的功率和较高的效率。

图1中，Vbb 为基极偏压，Vcc为集电极直流电源电压。

为了得到丙类工作状态，Vbb应为负值，即基极处于反向偏置。

u b为基极激励电压。

图2示出了晶体管的转移特性曲线，以便用折线法分析集电极电流与基极激励电压的关系。

实验三高频谐振功率放大器
1．实验目的
（1）进一步熟悉仿真电路的绘制及仪器的连接方法；
（2）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；（3）熟悉谐振功率放大器的三种工作状态及调整方法。

2．实验内容及步骤
（1）利用EWB软件绘制高频谐振功率放大器如附图所示的实验电路。

（2）对交流输入信号进行设置
正弦交流电有效值300mV；工作频率2MH Z；相位0°。

（3）对变压器进行设置
N设定为0.99；LE=1e-05H；LM=0.0005H
（4）其它元件参数编号和参数按附图所示设置。

（5）按下仿真电源开关，双击示波器，按附图所示的示波器参数设置，即可观察到图示的高频功率放大器集电极电流波形和负载上的电压波形。

由波形可说明电路的工作特点。

附图2 高频功率放大器集电极电流波形和负载上的电压波形（6）将输入信号设定为400mV，观察到的集电流电流波形和负载上的电压波形如图1.6所示。

说明高频功率放大器工作在过压状态的特点。

附图3 工作于过压状态时的集电极电流波形和负载上的电压波形。

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。

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。