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  • 2020-10-29 17:30:47

    高频**功率放大器**的电路组成主要是介绍:
    1、高频功率放大器的馈电电路,亦即电源供电电路的形式。高频功率放大器因为工作在高频谐振和大功率的状态下,其供电电路与低频电路有很大的区别,电源所处位置是有一定的原则的。
    2、输出、输入与级间耦合回路。高频功率放大器一般工作在谐振状态,并尽量把功率传输给下一级或负载,但因为工作在非线性区,所以输出电阻是可变的,因而传输功率匹配有其自身的特点。又因为高频功率放大器的负载往往是天线,所以特别讨论当负载是天线时的耦合回路。

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    万次阅读 多人点赞 2020-03-13 12:15:56
    【 1.概述】 地位: 位于无线电发射机的末端。 作用: 不失真地放大高频信号(已调波),以获得足够大的输出功率,使其传输地更远。 目的: 对高频放大器的一般要求同低频功放相同:...功率放大器按工作状态分类...

    【 1. 概述 】

    在这里插入图片描述

    • 地位: 位于无线电发射机的末端。
    • 作用: 不失真地放大高频信号(已调波),以获得足够大的输出功率,使其传输地更远。
    • 目的: 对高频放大器的一般要求同低频功放相同:输出功率大、效率高。
    • 特点:
      工作频率高,相对频带窄。
      采用选频网络作为负载。
      工作在丙类状态,属于非线性电路。
      大信号工作,分析法采用图解法。
    • 与低频功放电路的区别:
      低频功放:工作频带20-20kHZ,频带宽,甲类或乙类,效率低,负载为阻性。
      高频功放:工作频率高、相对频带窄,非线性电路,丙类,负载为选频网络,效率高。
    • 功率放大器按工作状态分类:
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      甲类整个周期导通,乙类半个周期导通,丙类小于半个周期导通。
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    【 2. 工作原理 】

    • 原理图

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    • 电路分析

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    尖顶余弦脉冲,角为通角
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    • 集电极输出电压

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    • 波形变化

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    • 结论

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    • 能量关系

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    • 讨论

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    【 3.高频功放的工作状态】

    • 晶体管特性曲线

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    • 高频功放的动特性(负载性)

    外加激励信号及负载阻抗时,BJT集电极电流 ic 与集电极电压 Uce 之间的关系曲线。
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    ①解析分析法
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    ②描点法
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述
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    • 注意事项
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    • 高频功放的工作状态

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    ①欠压状态
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    ②过压状态
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    ③临界状态
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    【 4.高频功放的外部特性】

    外部特性:放大器的外部参数对放大器性能的影响。
    参数包括:负载RL、输入信号的幅度Ub、基极直流电源Eb、集电极直流电源Ec。

    • 负载特性

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    • 振幅特性

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    • 调制特性

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    • 调谐特性

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    【 5.高频功放的实际线路】

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    • 集电极馈电线路

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    • 基极馈电线路

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    • 匹配网络

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    实验二 高频功率放大器 一、实验目的  1.了解丙类功率放大器的基本工作原理,掌握丙类放大器的调谐特性以及负载变时的动态特性。  2.了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化和电源电压Vcc变化...

    实验二 高频功率放大器

    一、实验目的

       1.了解丙类功率放大器的基本工作原理,掌握丙类放大器的调谐特性以及负载变时的动态特性。

       2.了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化和电源电压Vcc变化时对功率放大器工作状态的影响。

       3.比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点、功率、效率。

    二、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.测试丙类功放的负载特性

    4.观察电源电压变化对丙放工作状态的影响及激励信号变化、负载变化对工作状态的影响

    三、实验基本原理

      丙类功率放大器通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。本实验单元模块电路如图2-1所示。

    该实验电路由两级功率放大器组成。其中VT1(3DG12)、XQ1与C15组成甲类功率放大器,工作在线性放大状态,其中R2、R12、R13组成静态偏置电阻。XQ2与CT2、C6组成的负载回路与VT3(3DG12)组成丙类功率放大器。甲类功放的输出信号作为丙放的输入信号(由短路块J5连通)。VR6为射极反馈电阻,调节ⅤR6可改变丙放增益。与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻,改变S5拨码开关的位置可改变并联电阻值即改变回路Q值。当短路块J5置于开路位置时则丙放无输入信号,此时丙放项率管T3截止,只有当甲放输出信号大于丙放管VT3 be间的负偏压值时,VT3才导通工作。

    四、实验步骤

    1.了解丙类工作状态的特点

    1)对照电路图2-1了解实验板上各元件的位置与作用

    2)将功放电源开关S1拨向右端(+12V),负载电阻转换开关S5全部拨向开路,示波器开路电缆接于J13与地之间将振荡器中S4开关“4”拨向“ON”,即工作在晶体振荡状态,将短路块J15连通在“ZD”下横线处短路块J4、Js、J10均连在下横线处,调整VRS、VR10、VR6,在示波器上可看到放大后的高频信号。或从J7处输入0.8V,10MHz高频信号,甲放 JEOUT(J8)为3伏左右。若没有0.8V高频信号源,可将J4短路块连通,从前置放大模块输入端J24处输入0.3V、10MHZ信号,调整VR10,使J7处为0.6V。将J5短路环接入1、2间,J10短路环CDL接入横线处,此时,示波器上可看到放大输出信号振幅也随之变化,输入电压振幅减小到一定值时,可看到输出电压为0,记下此时输入电压幅值。也可将短路环J5断开,使激励信号Ub=0,则Uo为0,此时负偏压也为0,由此可看出丙类工作状态的特点。

    2.测试调谐特性

    使电路正常工作,从前置放大模块中J24处输入0.3V左右的高频信号,调节前置放大模块中VR10使前置放大输出信号J26为0.6-0.8伏(J7处短路块置于下划线,J5短路块置于下画线).S5仍全部开路,改变输入信号频率从4MHz16MHz,记下输出电压值。

    3.  测试负载特性

        将功放电源开关拨向左端(+5V),使cc=5V,S5全断开,将J5短路块置于下画线处,从前置放大模块中J24处输入0.3V左右的10MHz高频信号,调节前置放大模块中R10使甲放输入信号J7为0.6-0.8伏(J7处短路块置于下画线),J9处输入Vb=3伏左右,调整回路电容CT2使回路调谐,同时结合调节VR6(以示波器显示J3处波形为对称的双峰为调谐的标准)。然后将负载电阻转换开关S5依次从1-4拨动,用示波器测量相应的Vc值和Ve波形,描绘相应的ie波形,分析负载对工作状态的影响。

    1)先将J15短路环断开,从J24输入0.3伏,10MHz高频正弦信号,调整电位器VR10使J26(FD.OUT)输出为0.6伏。

    2)将J4和J5短路环连通,调整VR6使J13输出最大正弦信号并保证波形不失寞。

    3)将示波器开路电缆接入VT3管发射极J3处,开关S1拨向+5V,调整R6,使其波形为凹顶脉冲。(此时S4全部开路)。

    4)将S1电源电压拨为+5V,J3处ie波形为凹顶脉冲,将S5开关从3--1依次接通,可看到负载变化对波形的影响,即对工作状态的影响。

    其中:V:输入电压峰一峰值

    Vo:输出电压峰一峰值

    Io:发射极直流电压÷发射极电阻值

    P:电源给出直流功率(P=Vcc*1o)

    Pc:为管子损耗功率(Pc=Icce)

    Po:输出功率(Po=1/2 * (Vo/2)2/RL)

    五、实验结果与数据记录

    直流通路和交流通路:

    数据记录:

    表2.1  Vb=3V

    f(MHz)

    10MHz

    Vc(v)

    11.48v

    表2.3

     

    f=10MHz

    实测

    实测计算

    Vb

    Ve

    Vce

    Vi

    Vo

    Io

    Ic

    P=

    Po

    Pc

    η

     

    Vcc=12V

    甲放

    1.23v

    0.84v

    10.6v

    1.16v

    1.64v

    31mA

    31mA

    8.44w

    4.49w

    3.76w

    0.533

    1.27v

    0.58v

    10.9v

    1.16v

    1.88v

    25.8mA

    25.8mA

    8.63w

    4.87w

    3.52w

    0.564

     

    丙放

    RL=∞

    1.35v

    1.39v

    11.71v

    0.72v

    0.70v

    0.02A

    1.1A

    13.4w

    5.1w

    8.3w

    0.380

    RL=50Ω

    1.31V

    1.72V

    11.67V

    0.76V

    0.69V

    0.09A

    1.2A

    13.5W

    5.4W

    8.1W

    0.40

    六、实验总结

    通过本次实验,我们了解了丙类功率放大器的基本工作原理,掌握丙类放大器的调谐特性以及负载变时的动态特性。我们也了解到丙类功率放大器通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的功率。另外,在实验过程中,我们要注意观察高频功率放大器丙类工作状态的现象,分析其特点,测试丙类功放的相关特性。

    展开全文
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    写在前面

    1.本系列分为五篇,包括(一)振荡器的设计、(二)振幅调制器的设计、(三)高频功率放大器的设计、(四)低频功率放大器的设计和(五)缓冲器的设计,使用的软件均为Multisim14。
    2.下一个系列为基于Multisim的超外差接收系统,敬请期待。
    3.免费分享整个电台发射系统Multisim电路设计原文件,评论留言就好啦。
    4.转载请标明原创作者,谢谢。

    系统要求

    1.载波信号频率 535 − 1605 k H z   535−1605kHz\, 5351605kHz
    2.中频信号频率 465 k H z   465kHz\, 465kHz
    3.调制信号频率 500 H z − 10 k H z   500Hz−10kHz\, 500Hz10kHz

    基本原理

    电台发射系统是以自由空间为传输信道,把需要传输的信号加载到高频振荡中变换成电磁波的形式发送到远方的接收点。
    电台发射系统总体框架如图所示。
    为了提高频率稳定度,采用改进型的电容三端振荡器——西勒振荡器,并在它后面加上缓冲器,以削弱后级对主振器的影响。振幅调制器是发射机的核心,采用模拟乘法器实现对载波信号和输入信号的调制。AM调制虽然功率利用率低,抗干扰能力差,但是接收设备简单,仍广泛应用于电台发射系统。高频功率放大器将调制信号的功率进行放大,以便信号的发送。
    在这里插入图片描述

    振荡器的设计

    请见上一篇(一)基于Multisim的电台发射系统:振荡器的设计。

    振幅调制器的设计

    请见上一篇(二)基于Multisim的电台发射系统:振幅调制器的设计。

    高频功率放大器的设计

    高频功率放大器原理

    高频功率放大器原理图如图所示,其作用是放大高频信号,使发射机末级获得足够大的发射功率,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平。
    在这里插入图片描述

    Multisim电路原理图及分析

    Multisim14软件进行仿真的电路如图所示。
    1.为保证三极管工作在放大状态,在 u B E   u_{BE}\, uBE u C E   u_{CE}\, uCE间放置万用表,以便随时观测和调整三极管的工作状态;
    2.当 R 1   R_1\, R1过大时,波形出现失真,会出现放大倍数不统一的现象,不要害怕,细调电路直至满足要求。在这里插入图片描述

    实验结果及分析

    高频功率放大器仿真结果如图所示。
    1.输入AM波 V M A X = 500 m V   V_{MAX}=500mV\, VMAX=500mV,经过高频功率放大器后输出AM波 V M A X = 1.5 V   V_{MAX}=1.5V\, VMAX=1.5V
    2.由功率放大器的瞬态分析可知电路获得了足够大的高频输出功率。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    低频功率放大器的设计

    请见下一篇(四)基于Multisim的电台发射系统:低频功率放大器的设计。

    缓冲器的设计

    请见下一篇(五)基于Multisim的电台发射系统:缓冲器的设计。

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空空如也

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高频功率放大器

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