4高频功率放大器

山东大学威海校区

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第一章 绪论

1－1 画出无线通信收发信机的原理框图，并说出各部分的功用。

答：

上图是一个语音无线电广播通信系统的基本组成框图，它由发射部分、接收部分以及无线信道三大部分组成。发射部分由话筒、音频放大器、调制器、变频器（不一定必须）、功率放大器和发射天线组成。

低频音频信号经放大后，首先进行调制后变成一个高频已调波，然后可通过变频，达到所需的发射频率，经高频功率放大后，由天线发射出去。接收设备由接收天线、高频小信号放大器、混频器、中频放大器、解调器、音频放大器、扬声器等组成。由天线接收来的信号，经放大后，再经过混频器，变成一中频已调波，然后检波，恢复出原来的信息，经低频功放放大后，驱动扬声器。

1－2 无线通信为什么要用高频信号？“高频”信号指的是什么？

答：

高频信号指的是适合天线发射、传播和接收的射频信号。 采用高频信号的原因主要是：

（1）频率越高，可利用的频带宽度就越宽，信道容量就越大，而且可以减小或避免频道间的干扰；

（2）高频信号更适合电线辐射和接收，因为只有天线尺寸大小可以与信号波长相比拟时，才有较高的辐射效率和接收效率，这样，可以采用较小的信号功率，传播较远的距离，也可获得较高的接收灵敏度。

1－3 无线通信为什么要进行凋制？如何进行调制？

答：

因为基带调制信号都是频率比较低的信号，为了达到较高的发射效率和接收效率，减小天线的尺寸，可以通过调制，把调制信号的频谱搬移到高频载波附近；另外，由于调制后的音频放大器调制器激励放大输出功率放大载波振荡器天线开关高频放大混频器中频放大与滤波解调器音频放大器话筒本地振荡器扬声器变频器资料来源于网络

1 信号是高频信号，所以也提高了信道利用率，实现了信道复用。

调制方式有模拟调调制和数字调制。在模拟调制中，用调制信号去控制高频载波的某个参数。在调幅方式中，AM普通调幅、抑制载波的双边带调幅（DSB）、单边带调幅（SSB）、残留单边带调幅（VSSB）；在调频方式中，有调频（FM）和调相（PM）。

实验3 丙类高频功率放大器仿真

高频功率放大电路通常在发射机末级功率放大器和末前级功率放大器中，主要对高频信

号的功率进行放大，使其达到发射功率的要求。

在硬件实验中，我们已经对高频功率放大器的幅频特性、负载特性及电路效率进行了测

试。在仿真实验中，我们将对放大器的其它特性进行进一步的仿真研究。

一、实验电路：

电路特点：晶体管基极加0.1V的负偏压，电路工作在丙类，负载为并联谐振回路，调

谐在输入信号频率上，起滤波和阻抗变换作用。

二、测试内容

（一）高频功率放大电路原理仿真

1、集电极电流Ic与输入信号之间的非线性关系

晶体管工作在丙类的目的是提高功率放大电路的效率，此时晶体管的导通时间小于输入

信号的半个周期。因此，集电极电流Ic将是周期的余弦脉冲序列。（1）、当输入信号的振幅有效值为0.75V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析。

设置：起始时间为0.03S，终止时间为0.03005S，输出变量为I(V3)仿真分析。

记录并分析实验结果。

（2）、当输入信号振幅为1V时，对晶体管集电极电流Ic进行瞬态分析，设置同上。

记录并分析实验结果，指出输出信号波形顶部凹陷失真的原因是什么？ 2、输入信号与输出信号之间的线性关系

将电路中R1改取30K，重复上述过程，使用示波器测试电路输出电压波形。

记录并分析实验结果，指出输出信号波形与步骤1的实验结果有何区别？为什么？

（二）高频功率放大电路外部特性仿真测试 1、调谐特性

调谐特性指在R1、V1、VBB、Vcc不变的条件下，高频功率放大电路的Ico、Ieo、Uc等

变量随C变化的关系。

将C1改用可变电容器，调C1使电路处于谐振状态（C1=50%），回路阻抗最大，呈纯阻，

电流最小，此时示波器显示输出信号幅度最大，电流表显示电流最小值；当改变C1值，回路失谐，回路阻抗变小，回路电流变大,输出波形出现失真。

通过示波器和电流表观察记录实验结果，并对实验结果进行分析。

习 题 一

一、填空题：

1、无线通信系统主要由_发射机 __接收机 和__天线_三大部分组成。

2、无线通信方式主要有__单工_ _ __和__半双工_三种方式。

3、无线通信的波长、频率是根据λ=c/f_公式计算的。

4、高频H.F的频率范围___________，波长范围_____________。P15—16

5、甚高频V.H.F的频率范围___________，波长范围_____________。P15—16

6、超高频U.H.F的频率范围___________，波长范围_____________。P15—16

7、特高频S.H.F的频率范围___________，波长范围_____________。P15—16

8、无线通信的形式有_移动_和_固定_两种。

二、名词解释：

1、频段：把无线电频率划分为若干个区域，每个区域称为频段。

2、单工通信：通信的双方同时只能单方向工作的方式

3、双工通信：通信的双方可同时双方向工作的方式

4、半双工通信：通信的一方为单工通信方式，而另一方为双工通信方式。

三、判断题：

1、无线通信是利用无线电波来传输信息的。 （√ ）

2、无线通信是在移动中进行通信的。 （ Χ）

3、无线通信的通信方式有两种。 （ Χ）

4、无线通信的通信形式有两种。 （ Χ）

5、超短波通信是指频率在3MHz~3000MHz。 ( Χ)

6、超短波通信是指波长在100m~10cm。 （ Χ）

7、移动通信的频率在ＶＨＦ和ＵＨＦ频段。 （√）

习 题 二

一、填空题：

1、调制按调制信号不同分类有_模拟信号_和 数字信号_两种。

2、调制按载波信号不同分类有_模拟信号 和_数字信号_两种。

3、调制按调制器实现功能分类有_线形__和__非线形_两种。

高频电子线路复习

第2章 高频小信号放大器

高频小信号放大器与低频小信号放大器的主要区别：（1）晶体管在高频工作时，其电流放大系数与频率有关，晶体管的两个结电容将不能被忽略。（2）高频小信号放大器的集电极负载为调谐回路，因此高频小信号放大器的主要性能在很大程度上取决于谐振回路。

1．LC谐振回路的选频作用

并联谐振回路的等效导纳：Y=G0+j(ωC-

),谐振频率：ω0=

，

并联回路的品质因数： 其中

R=QLω0L

2.串并联阻抗的等效变换：R2≈Q2r1 ;X2≈X1

3.谐振回路的接入方式:变压器耦合连接，自耦变压器耦合连接，双电容分压耦合连接

4.等效变换的接入系数与变换关系（上述三种耦合连接方式接入系数p的计算公式）

5.晶体管高频等效电路：晶体管y参数等效电路

6.高频谐振放大器的分析，等效电路，谐振电压放大倍数，通频带和矩形系数。

第3章 高频功率放大器

高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。高频功率放大器与高频小信号放大器的主要区别：高频小信号放大器晶体管工作在线性区域；而高频功率放大器，为了提高效率，晶体管工作延伸到非线性区域，一般工作在丙类状态。高频功率放大器的分析方法通常采用折线分析法。

1.谐振功率放大器的用途和特点（与小信号调谐放大器进行比较）

2.折线近似分析法----晶体管特性的折线化

3.丙类高频功率放大器的工作原理：静态时晶体管工作在截止状态；在正弦输入信号时，输出集电极电流为余弦电流脉冲；输出为并联谐振电路，故其输出电压仍为正弦波。

4. 丙类高频功率放大器的一些重要公式：

（1）导通角：

(2) 集电极余弦脉冲电流的高度（幅值）：

（3）集电极余弦脉冲电流波形的表达式：

（4）余弦电流脉冲的傅里叶级数表达式：