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高频功率放大器设计及应用摘要: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。
本文介绍了高频功率放大器应用和基本原理,并利用电子设计工具软件 Proteus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。
关键词：高频功率放大器应用、功率放大器原理、高频功率放大器仿真设计1. 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。
利用Proteus软件工具进行高频功率放大电路的设计 ,通过仿真结果对电路的特性进行分析 , 并逐步完善电路。
2. 高频功率放大器应用功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。
由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。
以其主要用途来说，功放可以分做两大类别，即专业功放与家用功放。
在体育馆场、影剧场、歌舞厅、会议厅或其它公共场所扩声，以及录音监听等场所使用的功放，一般说在其技术参数上往往会有一些独特的要求，这类功放通常称为专业功放。
而用于家庭的hi－fi音乐欣赏，av系统放音，以及卡拉ok娱乐的功放，通常我们称为家用功放。
随着行动电话、WLAN(Wireless Local Area Network)、蓝芽(Bluetooth)的普及化，高频电子设备已经成为生活中的必需品，而电子设备使用的频率也从过去的1GHz逐渐朝5GHz甚至更高频方向发展。
由于FET等主动电子组件与电容、电感等被动电子组件性能的提升，使得高频电路的特性获得大幅的改善。
高频功放电路的原理与应用1. 简介•高频功放电路（High Frequency Power Amplifier Circuit）是一种用于放大高频信号的电路，广泛应用于无线通信、雷达系统、卫星通信等领域。
•高频功放电路的设计和应用需要考虑频率响应、功率输出、线性度等因素，同时要满足高效率、高可靠性的要求。
2. 高频功放电路的基本原理•高频功放电路的基本原理是通过对输入信号进行放大，以增加输出功率。
以下是高频功放电路的基本原理：–输入信号：高频功放电路的输入端接收到待放大的高频信号，通常是从射频信号源或前级信号处理电路获得。
–输入匹配网络：为了使输入信号能够有效地传输到功放电路中，通常需要设计与输入信号源匹配的输入匹配网络，以提高功放电路的输入阻抗匹配效果。
–放大器级数：高频功放电路通常由多个级数的放大器组成，每个级数的放大器可以提供特定的增益。
不同级数的放大器通过耦合网络连接在一起，构成整个功放电路。
–输出匹配网络：为了将放大后的信号有效地输出到负载端（如天线），通常需要设计与负载阻抗匹配的输出匹配网络，以提高功放电路的输出阻抗匹配效果。
–功率供应：高频功放电路通常使用特定的功率供应电路，以提供所需的电源电压和电流，保证功放电路正常工作。
3. 高频功放电路的应用3.1 无线通信系统•高频功放电路广泛应用于无线通信系统中的发射端，用于将调制后的射频信号放大到足够的功率级别，以便能够被无线电频段接收器或天线发送出去。
无线通信系统中的高频功放电路需要满足以下要求：–高效率：无线通信系统通常需要在有限的电源条件下实现较高的发送功率，高频功放电路要具备较高的能量转换效率，减少能量损耗。
–线性度：无线通信系统中的高频功放电路要具备良好的线性度，以确保传输的信号质量，尽可能降低非线性失真。
–宽带特性：无线通信系统中的高频功放电路需要具备较宽的频率范围特性，适应不同频率的调制信号放大需求。
3.2 雷达系统•雷达系统中的高频功放电路用于发射雷达信号，并将发射信号放大到足够的功率级别，以便能够探测和跟踪目标。
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 。
高频功率放大器设计高频功率放大器是一种用于增加高频信号功率输出的电子设备，主要应用于通信、雷达、无线电、电视和音频等领域。
设计高频功率放大器需要考虑功率放大、频率响应、线性度等因素，下面我将详细介绍高频功率放大器的设计步骤。
首先，设计高频功率放大器需要确定所需的功率输出范围。
根据应用要求，可以计算出所需的输出功率，并根据这个值来选择合适的功率放大器类型，如B级、C级或D级等。
其次，选择合适的放大器架构。
目前常用的高频功率放大器架构有共射极、共基极和共集极，根据具体的应用需求选择适合的架构。
然后，根据设定的频率范围来选择合适的放大器工作频带。
高频功率放大器的频率响应是一个非常重要的指标，需要保证在所需的频率范围内具有良好的线性度和稳定性。
接下来，设计放大器的输入和输出匹配网络。
输入和输出匹配网络需要根据放大器的输入和输出特性来设计，以实现最大功率传输和防止信号的反射。
然后，根据应用需求选择合适的功率管或晶体管。
功率管或晶体管的选择需要考虑其工作频率、输出功率和效率等因素，同时要注意功率管或晶体管的稳定性和可靠性。
在设计过程中需要进行仿真和测试。
使用电磁仿真软件可以模拟和分析放大器的性能，如增益、幅度、相位等。
同时，还需要进行实际的电路板制作和搭建实验平台，进行实际的测试和调试工作。
最后，对设计的高频功率放大器进行优化和改进。
根据实际测试结果，可以进一步调整电路参数和组件选择，以提高功率放大器的性能和稳定性。
总结起来，高频功率放大器设计需要考虑功率输出范围、放大器架构、频率响应、输入输出匹配网络、功率管选型等因素。
通过仿真和测试来验证设计的性能，并进行优化改进。
高频功率放大器的设计是一个复杂而重要的工作，需要结合理论知识和实践经验，才能得到满足应用需求的高性能放大器。
高频电子线路实验报告2——高频丙类功率放大器实验目的：1. 学习高频丙类功率放大器的基本原理。
2. 掌握高频丙类功率放大器的设计方法。
3. 验证高频丙类功率放大器的工作性能。
实验原理：丙类功放器是一种在放大器的输出段设有截止偏压的放大器。
其主要特点是效率高、失真小、输出功率大，因此，在广播、通信、雷达等领域被广泛应用。
实验步骤：1. 按照图1所示连接电路。
2. 调整可变电容器C1的值，使电路在工作频率上谐振。
3. 将信号源接入电路的输入端，调整可变电阻R3的值，使输出端的电压最大。
4. 在三极管的发热体上放置热敏电阻，测量其电阻值，计算其温度。
5. 调整信号源输出频率，测量输出端的电压值，记录数据。
6. 计算电路的功率增益、效率、输出功率等参数。
1. 电源电压：12V2. 工作频率：1MHz3. 可变电容器C1的值：10pF4. 可变电阻R3的值：10kΩ5. 发热体上的热敏电阻电阻值：100Ω6. 发热体温度：25℃7. 输出功率：2.5W8. 功率增益：6dB9. 效率：65%实验分析：1. 在C1的值确定的情况下，可通过变频电源调整工作频率，使电路在工作频率上谐振，从而提高电路的效率。
2. 随着输出功率的增加，三极管发热体的温度也会相应升高，从而导致热敏电阻的电阻值发生变化。
可以通过测量热敏电阻的电阻值，计算发热体的温度。
3. 在理论分析的基础上，通过实验数据对电路性能进行评估，验证了丙类功率放大器的工作性能良好，可以满足实际应用需求。
通过本次实验，我学习了丙类功率放大器的基本原理和设计方法，并通过实验数据验证了其工作性能。
这对我今后从事电子工程相关的工作具有很大的参考价值。
同时，我也意识到在实验过程中需要仔细操作、认真记录数据，以确保实验结果的准确性。
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。
⾼频⼩信号调谐放⼤器的电路设计1⾼频⼩信号调谐放⼤器的电路设计与仿真1.1主要技术指标谐振频率：o f ＝10.7MHz谐振电压放⼤倍数：dB A VO 20≥通频带：MHz B w 17.0=矩形系数：101.0≤r K要求：放⼤器电路⼯作稳定，采⽤⾃耦变压器谐振输出回路1.2给定条件回路电感L=4µH, 0100Q =，11p =，20.3p =，晶体管⽤9018，β=50。
查⼿册可知，9018在V V ce 10=、mA I E 2=时，s g ie u 2860=，us g oe 200=,pf c oe 7=，pf c ie 19=，45fe y ms =，0.31re y ms =。
负载电阻Ω=K R L 10。
电源供电V V cc 12=。
1.3设计过程⾼频⼩信号放⼤器⼀般⽤于放⼤微弱的⾼频信号,此类放⼤器应具备如下基本特性:只允许所需的信号通过,即应具有较⾼的选择性；放⼤器的增益要⾜够⼤；放⼤器⼯作状态应稳定且产⽣的噪声要⼩；放⼤器应具有⼀定的通频带宽度。
除此之外,虽然还有许多其它必须考虑的特性,但在初级设计时,⼤致以此特性作考虑即可. 基本步骤是:⑴选定电路形式依设计技术指标要求，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，设计参考电路见图1-1所⽰。
图1-1 单调谐⾼频⼩信号放⼤器电原理图⼩信号放⼤器的主要特点是晶体管的集电极负载不是纯电阻，⽽是由LC 组成的并联谐振回路，如图2-1所⽰。
由于LC 并联谐振回路的阻抗是随频率⽽变的，在谐振频率o f =达到最⼤值。
因此，⽤并联谐振回路作集电极负载的调谐放⼤器在回路的谢振频率上具有最⼤的放⼤电压增益。
稍离开此频率，电压增益迅速减⼩。
我们⽤这种放⼤器可以放⼤所需要的某⼀频率范围的信号，⽽抑制不需要的信号或外界⼲扰信号。
图中放⼤管选⽤9018，该电路静态⼯作点Q 主要由R b1和Rw1、R b2、Re 与Vcc 确定。
高频功率放大器电路图发布: 2011-9-8 | 作者: —— | 来源:zhouhuajun| 查看: 507次| 用户关注：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 高频功率放大器图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VT1组成甲类功率放大器，晶体管VT2 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VT1 组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。
其中RB1、RB2为基极偏置电阻；RE1 为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。
RF1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：uEQ=IEQ（RF1+RE1）≈ICQRE1 （3-1）式中，RF1 一般为几欧至几十欧。
ICQ=βIBQ （3-2）uBQ=uEQ+0.7V （3-3）uCEQ=Ucc- ICQ（RF1+RE1）（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P0 可表示为：P0 = PH′/ηB （3-5）式中，PH′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。
