高频谐振放大器(1)

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 。

实验一高频小信号谐振放大器一、实验目的1．高频小信号谐振放大器的工作原理及电路构成和电路元器件的作用。

2．了解高频小信号的质量指标和谐振放大器的性能。

3．掌握L,C参数对谐振频率的影响。

4．分析单调谐回路放大器的质量指标，测量电压增益，测量功率增益；测量放大器的频率。

二、预习要求1．复习什么是高频小信号放大器工作原理〔中心频率及频谱宽度范围〕？2．复习什么是谐振放大器？3．这类放大器，按负载性质可分为：_谐振放大器,_非谐振放大器。

三、实验内容1．参照电路原理图1-1连线。

2．图1-1为一单调谐回路中频放大器，已知回路电容和回路电感，计算工作频率f〔谐振〕，计算方法及计算结果写入实验报告，具体见实验报告要求。

3．放置观测点时，选择菜单“Markers”—〉“Mark Voltage/Level”。

图1-1 小信号谐振放大器4.在“Analysis Setup”选项卡中设定：参数，AC=100mV、V OFF =0V，Vampl=300mV，freq=10MegHz。

V2参数DC=12V。

V1在AC Sweep中设定参数：①在AC Sweep Type中选 Decade。

②在Sweep Parameters 中选pts/Decade为20、Stort Fred为10k、End Fred为500MEG。

③AC Sweep Type中选 Output Voltoge为V(A)、1/V为V、Lntervat为10。

15. 观察瞬态分析的波形输出及频谱是否合理，不合理注意电路是否连接正确。

四、实验报告1．根据输入信号的幅度和频率，测出输出信号的幅度和频率，完成表1-1。

表1-1幅度〔mV〕频率〔MHz〕输入信号 300 10M输出信号10M2．做出输入信号和输出信号的频域波形〔根据图形输出〕；3．分析单调谐回路谐振放大器的质量指标：（1）计算电压增益；（2）计算电路的谐振频率〔写出公式并求出〕，并于仿真结果比较；（3）计算放大器的通频带。

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。

第1章 高频小信号谐振放大器1.1给定串联谐振回路的0 1.5MHz f =，0100pF C =，谐振时电阻5R =Ω，试求0Q 和0L 。

又若信号源电压振幅1mV ms U =，求谐振时回路中的电流0I 以及回路上的电感电压振幅Lom U 和电容电压振幅Com U 。

解：（1）串联谐振回路的品质因数为061200112122 1.510100105Q C R ωπ-==≈⨯⨯⨯⨯⨯根据0f =有：40212221200111.125810(H)113μH (2)100104 1.510L C f ππ--==≈⨯=⨯⨯⨯⨯ （2）谐振时回路中的电流为010.2(mA)5ms U I R === 回路上的电感电压振幅为02121212(mV)Lom ms U Q U ==⨯=回路上的电容电压振幅为02121212(mV)Com ms U Q U =-=-⨯=-1.2在图题1.2所示电路中，信号源频率01MHz f =，信号源电压振幅0.1V ms U =，回路空载Q 值为100，r 是回路损耗电阻。

将1－1端短路，电容C 调至100pF 时回路谐振。

如将1－1端开路后再串接一阻抗x Z （由电阻x R 与电容x C 串联），则回路失谐；C 调至200pF 时重新谐振，这时回路有载Q 值为50。

试求电感L 、未知阻抗x Z 。

图题1.2xZ u解：（1）空载时的电路图如图(a)所示。

(a) 空载时的电路 (b)有载时的电路u u根据0f =42122120112.53310(H)253μH (2)10010410L C f ππ--==≈⨯=⨯⨯⨯ 根据00011L Q C r rωω==有： 6120101115.92()21010010100r C Q ωπ-==≈Ω⨯⨯⨯⨯（2）有载时的电路图如图(b)所示。

空载时，1100pF C C ==时回路谐振，则0f =00100LQ rω==；有载时，2200pF C C ==时回路谐振，则0f =050L xLQ r R ω==+。

实验一高频小信号谐振放大器一、实验目的1、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算。

2、掌握信号源内阻及负载对谐振回路Q值的影响。

3、掌握高频小信号放大器动态范围的测试方法。

二、实验内容1、调测小信号放大器的静态工作状态。

2、用示波器观察放大器输出与偏置及回路并联电阻的关系。

3、观察放大器输出波形与谐振回路的关系。

4、调测放大器的幅频特性。

5、观察放大器的动态范围。

三、基本原理图1-1高频小信号谐振放大器高频小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。

其实验单元电路如图1-1高频小信号谐振放大器二部分组成。

它不仅对高频小信号放大，而且还有一定的选频作用。

本实验中输入信号的频率fs=10MHz。

R67、R68和设计电阻决定晶体管的静态工作点。

根据表1.1的实测数据，分析设计电阻Re对静态工作点的影响。

拨码开关S8改变设计电阻，从而改变放大器的增益。

根据实测的表1.2的数据分析射极电阻对放大器的增益的影响。

拨码开关S7改变并联在谐振回路上的电阻，即改变回路Q值，从而改变放大器的增益和通频带。

根据实测表1.3的数据分析回路Q值对放大器增益和通频带的影响。

四、实验步骤单调谐回路谐振放大器单元电路实验：熟悉实验板电路和各元件的作用，正确接通实验箱电源，将短路块J211置于下划线处，接通本模块电源。

1、静态测量根据表1.1，依次将拨码开关S8的4，3，2分别置于“ON”，以改变射极电阻值的大小，使射极电阻依次取500Ω，1kΩ，2kΩ。

开关S7全部置于断开状态。

用短路环连通J27C.D.L，依据表1.1测量对应三极管的静态工作点，根据Vce判断三极管是否工作在放大区。

判断准则时Vce>Vbe且Vbe>Von（Von为是三极管门限电压）时三极管工作放大区。

注意：测量电流时应将短路块J27断开，用直流电流表接在J27C.D.L两端，记录对应Ic值。