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深圳大学实验报告课程名称：高频电路实验项目名称：高频谐振功率放大器学院：信息工程专业：电子信息工程指导教师：***报告人：学号：班级：实验时间：2014年4月2日实验报告提交时间：教务部制一、实验目的：1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。
2.熟悉高频谐振功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。
3.了解集电极电源电压VCC与集电极负载变化对谐振功率放大器工作的影响。
二、实验仪器：实验板2（丙类高频功率放大电路单元）双踪示波器AS1637函数信号发生器（用作为高频信号源）万用表三、实验原理：1．高频谐振功率放大器原理高频谐振功率放大器原理电路如图3-1所示。
图中，L2、L3是扼流圈，分别提供晶体管基极回路、集电极回路的直流通路。
R10、C9产生射极自偏压，并经由扼流圈L2加到基极上，使基射极间形成负偏压，从而放大器工作于丙类。
C10是隔直流电容，L4、C11组成了放大器谐振回路负载，它们与其他参数一起，对信号中心频率谐振。
L1、C8与其他参数一起，对信号中心频率构成串联谐振，使输入信号能顺利加入，并滤除高次谐波。
C8还起隔直流作用。
R12是放大器集电极负载。
丙类功率放大器原理电路2．高频谐振功率放大器电路高频谐振功率放大器电路如图3-2所示，其第3级部分与图3-1相同。
BG1、BG2是两级前置放大器，C2、C6用以调谐，A、B点用作为这两级的输出测试点。
BG3为末级丙类功率放大器，当K4断开时可在C、D间串入万用表（直流电流档），以监测IC0值。
同时，E点可近似作为集电极电流iC波形的测试点（R10=10Ω，C9=100pF，因而C9并未对R10构成充分的旁路）。
K1~K3用以改变集电极负载电阻。
四、实验步骤：1．实验准备⑴在箱体右下方插上实验板2（丙类高频功率放大电路单元）。
接通实验箱上电源开关，此时箱体上12V、5V电源指示灯点亮。
⑵把实验板2右上方的电源开关（K5）拨到上面的ON位置，就接通了+12V电源（相应指示灯亮），即可开始实验。
项目一高频小信号谐振放大器设计一、实训目的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、设计原理高频小信号放大器的功能就是无失真的放大某一频率范围内的信号。
按其频带宽度可以分为窄带和宽带放大器。
高频小信号放大器是通信电子设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫。
高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。
三、设计电路不加观测点电路图观测点1观测点2观测点3观测点4四、仿真波形不加观测点仿真图观测点1仿真观测点2仿真观测点3仿真观测点4仿真4个观测点比较仿真五、内容记录1．画出你设计的电路，完成表1，并写出详细计算过程。
表12．根据自己设计的电路，实际测出输入输出信号的幅度和频率，完成表2。
表23．分别画出输入信号和输出信号的频域、时域波形。
（根据图形输出）4．根据你设定的谐振回路参数，通过公式计算出谐振放大器的质量指标，看是否接近题目设定值。
（1）电路谐振频率：fp（2）回路品质因数：Qo=100（3）谐振回路的通频带：BW0.7（4）L=50uh,w=2pifo,fo=4,q=100 w=25.132（5）W=1/~L C=1/w2l=1/4pi2fo2l, C=31.68（6）R=QwL=2pifoQL=62.831k（7）Bw=3.7721-4.1756=0.4035MHz)=3.876MHz电路谐振频率：fp=1/(2LC回路品质因数：Qo=R/(WL)=98.9谐振回路的通频带：BW= fp/Qo=0.0392MHz六、故障分析在仿真时，如果哪一个参数没设定或者设置错误都会产生故障，因而不能进行仿真。
但一旦产生故障，也会产生错误报告，只要按着错误报告的提示一步步改正就可以了。
实验 丙类高频谐振功率放大器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，它是无线电发射机中的重要单元电路。
根据放大器中晶体管工作状态的不同或晶体管集电极电流导通角θ的范围可分为甲类、甲乙类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。
电流导通角θ越小，放大器的效率η越高。
如甲类功放的θ=1800，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ<900，其效率η可达85%。
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。
本次实验主要研究以甲类谐振功率放大器为推动级，以丙类谐振功率放大器为末级的混合功率放大器。
一、实验目的1、熟悉丙类高频功率放大器的工作原理，初步了解工程估算的方法。
2、学习丙类高频谐振功率放大器的电路调谐及测试技术。
3、研究丙类高频谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。
4、理解基极偏置电压、集电极电源电压、激励电压对放大器工作状态的影响。
5、了解丙类高频谐振功率放大器的设计方法。
二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、高频信号发生器 1台3、双踪高频示波器 1台4、扫频仪 1台5、万用表 1块6、高频功率放大器实验板 1块 三、预习要求1、复习高频谐振功率的工作原理及四种特性。
2、分析实验电路，理解各元件的作用及各组成部分的工作原理。
四、实验内容1、电路调谐及调整(调谐技术)。
2、静态测试(测试静态工作点)。
3、动态测试(研究负载特性)。
五、实验原理实验电路如图2-1所示，它是由两级小信号谐振放大器组成的推动级和末级丙类谐振功率放大器构成，其中VT1和VT2组成甲类功率放大器，晶体管VT3组成丙类谐振功率放大器，这两类功率放大器的应用十分广泛，下面简要介绍它们的工作原理及基本计算方法。
(一)、甲类功率放大器 1、静态工作点如图2-1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R 1和R 2为基极偏置电阻；R 5为直流负反馈电阻；它们共同组成分压式偏置电路以稳定放大器的静态工作点。
《高频电子线路》实训报告一、工作原理1．谐振功放基本电路组成高频谐振功率放大器是通信系统重要的组成电路，用于发射机的末级。
主要任务是高效率的输出最大高频功率，馈送到天线辐射出去。
为了提高效率，晶体管发射结采用负偏置，使放大器工作于丙类状态（导通角θ＜90度）。
晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关控制作用，谐振回路中LC 是晶体管的负载，电路工作在丙类工作状态。
v b BB CC i 图1.1 高频谐振功率放大基本电路2.谐振功放的三种工作状态 在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极是否进入饱和区，将放大区的工作状态分为三种：①欠压工作状态：集电极最大点电流在临界线的右方②过压工作状态：集电极最大点电流进入临界线之左的饱和区③临界工作状态：是欠压和过压状态的分界点，集电极最大点电流正好落在临界线上。
图1.2谐振电路工作三种状态3.丙类谐振功率放大器的主要技术指标⑴ 输出高频交流功率：222o L L om orms U U P R R == ⑵ 电源电压提供的直流功率D P ：0D C C P E I = ⑶ 集电极效率C η：oc D P P η= 式中，om U 为输出电压振幅, orms U 为输出电压有效值，L R 为负载电阻。
4.电源电压Ec 对工作状态的影响及集电极调制特性维持EB 、Ubm 、RP 不变，放大器的工作状态和性能随EC 变化的特性，称为集电极调制特性。
图1.3 E C对工作状态的影响图1.4集电极调制特性图1.5集电极调幅5.输入信号振幅bm U 对工作状态的影响及基极调制特性与放大特性图1.6 bm U B E （-）对工作状态的影响及放大（或基极调制）特性图1.7基极调幅二、设计过程1.放大器工作状态的确定因为要求获得的效率η>60%，放大器的工作状态采用临界状态，取θ=70°,所以谐振回路的最佳电阻为0202)(P U U R CES CC -==551.25Ω集电极基波电流振幅0012R P I m c =≈0.019A集电极电流最大值为)70(11 αm c cm I I ==0.019/0.436=43.578mA其直流分量为CO I =cm I *)70(0α=43.578*0.253=11.025mA 电源供给的直流功率为PD=Ucc*Ico=132.3mW集电极损耗功率为P= PD – PC =32.3mW转换效率为η= PC / PD =100/132.3=75.6%当本级增益ρA =13dB 即20倍放大倍数，晶体管的直流β=10时， 输入功率为 P1=P0/AP=5mW基极余弦电流最大值为IBM = ICM /β ≈ 4.36Ma基极基波电流振幅)70(11 α⨯=BM M B I I =4.36⨯0.436=1.9mA 所以输出电压的振幅为UBM =2 P1/ IB1M≈5.3V2.谐振回路和耦合回路参数计算丙类功放输入、输出回路均为高频变压器耦合方式，其中基极体电阻Rbb<25Ω, 则输入阻抗436.0)70cos 1(25)()cos 1(11⨯-Ω=⨯-= θαθbb R Z ≈87.1Ω 则输出变压器线圈匝数比为013R R N N L =≈6.4在这里，我们假设取N3=13和N1=2，若取集电极并联谐振回路的电容为C=100pF ，则20)21(1f C L π⨯=≈7.036μH采用Φ10mm×Φ6mm×5mm 磁环来绕制输出变压器，因为有322210)()()(4-⨯⨯⨯=N l A L cm cm μπ其中 μ=100H/m , A=210m m , l =25mm, L =7.036μH ，所以计算得N2=7 三、仿真结果图1.7高频谐振功率放大器仿真电路图1. 高频谐振功率放大器实验电路的调整用高频信号源提供2MHz 的输入信号，幅度在1V 左右，观测到放大后的不失真的输入信号。
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。
实验2高频谐振功率放大器、实验目的:i进一步理解谐振功率放大器的工作原理及负载阻抗，激励电压和集电极电源电压变化对其工作状态的影响。
2、掌握丙类功率放大器的调谐特性和负载特性。
二、实验原理（实验原理、设计思想、系统结构、实验电路）（重点）（1）谐振功率放大器1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。
根据放大器电流导通角0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B愈小，放大器的效率n愈高。
如甲类功放的0 =180°,效率n最高也只能达到50%而丙类功放的0 < 90o，效率n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。
高频功率放大器2、实验电路:1111P0JC1—11111C11R011R01BG01W021W011L031K03 A1TP01R03 A1TP0严口1L02IF1C01L04It33U011+5\GNDVin信输岀1严'IPc0p0•4A112±Tlr音频1C01L011K0JK061TP031K0B号信输入11C0411TP011R01+ 12V1D01(2)丙类功率放大器1、丙类功放的基极、集电极电流和电压波形根据调谐功率放大器在工作时是否进入饱和区，可将放大器分为欠压、过压和临界三种工作状态。
若在整个周期内，晶体管工作不进入饱和区，也即在任何时刻都工作在放大区，称放大器工作在欠压状态；若刚刚进入饱和区的边缘，称放大器工作在临界状态；若晶体管工作时有部分时间进入饱和区，则称放大器工作在过压状态。
放大器的这三种工作状态取决于电源电压、偏置电压、激励电压幅值以及集电极等效负载电阻。
2、负载特性谐振功放的负载特性由图可见，当交流负载线正好穿过静态特性曲线的转折点A时，管子的集电极电压正好等于管子的饱和压降uCES集电极电流脉冲接近最大值Icm。
3、激励电压幅值U bm变化对工作状态的影响wt由图可以看出，当U bm增大时，Umax、也增大；当Ubm增大到一定程度，放大器的工作状态由欠压进入过压，电流波形出现凹陷，但此时Ucm还会增大（如Ucm3）。
4、电源电压E C变化对放大器工作状态的影响在E b、U bm、R C保持恒定时，集电极电源电压E C变化对放大器工作状态的影响如下：1E C改变时对工作状态的影响1由图可见，E C变化，U cemin也随之变化，使得U cemin和U ces的相对大小发生变化。
当E C 较大时，U cemin具有较大数值，且远大于U ces,放大器工作在欠压状态。
随着E c减小，U cemin 也减小，当U cemin接近UE C再减小，U cemin小于U ces时，ces时，放大器工作在临界状态。
放大器工作在过压状态。
图2-9中，E C > E c2时，放大器工作在欠压状态；E C = E C2时，放大器工作在临界状态；E C<E C2时，放大器工作在过压状态。
即当E C由大变小时，放大器的工作状态由欠压进入过压，i c波形也由余弦脉冲波形变为中间凹陷的脉冲波。
三、实验器材（实验所需的主要仪器及型号、材料及特殊环境要求）1）高频实验箱一台2）高频电压表（选项）一台3）双踪示波器（100MHz）—台4）万用表一块5）调试工具一套6）高频信号源（最大功率10dBm,最高频率100MHz）一台四、实验内容与测试数据（实验步骤、程序、调试方法、中间结果、异常或错误处理等）（1）实验内容：1 、观察高频功率放大器丙类工作状态的现象，并分析其特点；2 、测试丙类功放的调谐特性；3 、测试负载变化时三种状态（欠压、临界、过压）的余弦电流波形；4 、观察激励电压、集电极电压变化时余弦电流脉冲的变化过程；5 、观察功放基极调幅波形。
（2）实验步骤：1、实验准备：在实验箱主板上装上高频功率放大与射频发射模块，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11P01,模块上开关11K01至“ OFF”，用示波器测试11P01和11TP02的波形的幅度，并计算其放大倍数。
答：11P01波形的幅度是：0.516V ；11TP02 波形的幅度是：6.56V 放大倍数：12.7 ；11P01和11TP02的波形图如下：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（1 ）激励电压U b对放大器工作状态的影响开关11K01置“ on”，11K03置“右侧”，11K02往下拨。
保持集电极电源电压E c=5V左右（用万用表测11TP03直流电压，11W01逆时针调到底），负载电阻R L=10K Q左右（11K04置“off ”，用万用表测11TP06电阻，11W02顺时针调到底，然后11K04置“ on ”）不变。
高频信号源频率1.9MHZ左右，幅度200mv（峰一峰值），连接至功放模块输入端（11P01）。
示波器CH接11TP03, CH2接11TP04。
调整高频信号源频率，使功放谐振即输出幅度（11TP03）最大。
改变信号源幅度，即改变激励信号电压U b，观察11TP04电压波形。
实际观察图形如下:欠压状态临界状态若过压状态过压状态（2）集电极电源电压E c对放大器工作状态的影响保持激励电压U b（11TP01电压为200mv峰一峰值）、负载电阻R L=10K Q不变（11W02顺时针调到底），改变功放集电极电压E c（调整11W01电位器，使E c为5—10V变化），观察11TP04电压波形。
调整电压E c时，仍可观察到图2-14的波形，但此时欠压波形幅度比临界时稍大。
实际观察到的波形如下图:欠压临界（3 ）负载电阻R L变化对放大器工作状态的影响保持功放集电极电压E c=5V（ 11W01逆时针调到底），激励电压（1仃P01点电压、150mv峰一峰值）不变，改变负载电阻R （调整11W0电位器，注意11K04至“ON），观察1仃P04 电压波形。
测出欠压、临界、过压时负载电阻的大小。
测试电阻时必须将11K04拨至“OFF”，测完后再拨至“ on ”。
答：欠压时负载电阻0.004k Q，临界时负载电阻0.222k Q，过压时负载电阻10.45k Q。
（4）功放调谐特性测试11K01置“ON ,11KO2往下拨，11K03置“左侧”，拔掉11K05跳线器。
高频信号源接入前置级输入端（11P01），峰-峰值600mV以12.9MHZ勺频率为中心点，以400KHZ^频率间隔，向左右两侧画出6个频率测量点，画出一个表格。
高频信号源按照表格上的频率变化，幅度峰-峰值为600m\左右（11TP01）,用示波器测量1仃P03的电压值。
测出与频率相对应的电压值填入如下表格：—输出电压V(3)异常或错误处理：1、一开始波形的出现不是非常明显，后来稍稍调整了一下高频信号源频率和幅度，波形就变得非常明显了。
2、在“集电极电源电压E c对放大器工作状态的影响”实验内容过程中，波形变化非常不明显，多次调试也是如此。
3、在“功放调谐特性测试”实验内容过程中，即便保持中心频率改变峰峰值，或者保持峰峰值改变中心频率，波形始终没有出来，所以后来我就同时调整了一下中心频率和峰峰值，当以12.9MHZ为中心频率，以600m\为峰峰值时，波形非常清楚，后面我以400KHZ^频率间隔。
因为若以200KHZ为频率间隔，变化不是很明显。
五、实验结论1、根据实验数据分析，输入激励电压、集电极电源电压、负载电阻会对放大器工作状态有所影响，信号源幅度变化时，会观察到欠压、临界、过压三种脉冲波形。
2 、根据实测参数分析，可发现丙类功率放大器的特点：丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的，且随RL的增大，输出功率也有所增加。
丙类功率放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
六、对实验的建议或改进之处通过本次实验，我掌握了丙类放大器的调谐特性以及负载变化时的动态特性，也了解到丙类功率放大器的基本工作原理。
不过在这次实验过程中，没有像第一次实验那么顺利了，但最终在不断地调试中，还是圆满的完成了实验内容，同时我也发现了自己的很多不足，对以前的知识掌握的还不够深刻牢固。
