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1、湖南工程学院 课 程 设 计课程名称 高频电子线路 课题名称 高频功率放大器 专 业 电子信息工程 班 级 1081 学 号 2010213020112 姓 名 成伟纯 指导教师 胡晓东 湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 通信电子线路课程设计 题 目 高频功率放大器设计 专业班级 电子信息工程1081 学生姓名 成伟纯 学号 201013020112 指导老师 胡晓东 审 批 任务书下达日期：2012年 9月17日 星期一设计完成日期： 2012年 9月28日 星期五前 言高频功率放大器是通信系统中发送装置的主要组件，用于发射机地末端。本课程设计的高频功率放大器电路由两极功率放大
2、器组成，第一级为甲类功率放大器，第二级为丙类谐振功率放大器。分别对甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计，通过给定的技术指标要求确定甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计的工作状态和计算出电路中各器件参数，从而设计出完整高频功率放大器电路，再利用电子设计软件multisim对电路仿真。目 录1设计内容与要求51.1设计内容51.2设计要求：52原理分析63电路设计73.1丙类功率放大器设计73.2谐振回路及耦合回路的参数83.3基极偏置电路计算93.4甲类功率放大器103.5静态工作点114电路图与仿真124.1电路图124.2仿真图134.3仿真结果135体会146参考文献151 设计内容与
3、要求1.1 设计内容 设计一高频功率放大电路。 主要技术指标： 电源电压；工作中心频率=40MHz，输出功率PO=2.5W，负载电阻RL=75，效率60,输入峰峰值=1.2V。1.2 设计要求：1、 设计一高频功率放大电路，由一级前置功放及一级丙类功率放大电路组成；2、 阐述设计的原理，给出各器件参数计算过程；3、 绘制电路原理图； 4、 写出设计报告；2 原理分析高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大， 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，并且不干扰相邻信道的通信。 高频功率放大器是通信系统中发送装
4、置的重要组件。按其工作频带的宽窄划 分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器 通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大 器或谐振功率放大器。 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，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。电流导通角愈小，放大器的效率愈高。如甲类功放的=180，效率最高也只能达到50%，而丙类功放的 90，效率可达到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
5、效率。图1为丙类谐振功率放大器。 3 电路设计本课程设计的高频功率放大器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。从输出功率P01W来看，末级功放可以采用甲类或乙类或丙类功率放大器，但要求总效率60%，显然不能只用一级甲类功放，但可以只用一级丙类功放。本课程设计采用的电路甲类功放选用晶体管3DG130,丙类功放选用3DA1。首先设计丙类功率放大器，再设计甲类功率放大器。3.1 丙类功率放大器设计 为获得较高的效率及最大输出功率。放大器的工作状态选为临界状态，取，得谐振回路的最佳负载电阻集电极基波电流振幅为集电极电流脉冲的最大
6、值集电极直流分量电源供给的直流功率集电极的耗散功率放大器的转换效率设本级功率增益AP=13dB（20倍）,输入功率设晶体管3DA1的直流=10基极余弦脉冲电流的最大值基极基波电流的振幅输入电压的振幅3.2 谐振回路及耦合回路的参数在谐振功率放大器中，为满足结它的输出功率和效率的要求，并有较高的功率增益，除正选择放大器的工作状态外，还必须正确设计输入和输出匹配网络，输入和输出匹配网络在谐振功率放大器中的连接情况如图2所示。无论是输入匹配网络还是输出匹配网络，它们都具有传输有用信号的作用，故又称为耦合电路。对于输出匹配网络，在求它具有滤波和阻抗变换功能，即滤除各次分量，使负载上只有基波电压；将外接
7、负载RL 变换成谐振功放所要求的负载电阻R，以保证放大器输出所需的功率。因此，匹配网络也称滤波匹配网络。对于输入匹配网络，要求它把放大器的输入阻抗变换为前级信号源所需的负载阻抗，使电路能从前级信号源获得尽可能大的激励功率。丙类功放的输入输出耦合回路均为高频变压器耦合方式，=40其输入阻抗 ，输出变压器线圈匝数比为。取。若取集电极并联谐振回路的电容C=100pF，得。3.3 基极偏置电路计算设晶体管导通电压 基极直流偏置电压 得射极电阻取高频旁路电容3.4 甲类功率放大器类功率放大器的计算结果可得甲类功率放大器的输出功率应等于丙类功放的输入功率，输出负载应等于丙类功放的输入阻抗，即设变压器效率。
8、集电极的输出功率。若取放大器的静态电流。得集电极电压的振幅等效负载电阻在甲类功率放大器中3DG130已知得射极直流负反馈电阻 取标称值。得输出变压器匝数比为。若取二次侧匝数，则一次侧匝数。本级功放采用3DG12晶体管，设=30，若取功率增益AP=13dB（20倍）。功放的输入阻抗得。本级输入电压的振幅射极电阻3.5 静态工作点 由上述计算结果得到静态时(Vi=0)晶体管的射极电位V若取基极偏置电路的电流取高频旁路电容，输入耦合电容。 高频电路的电源去耦滤波网络通常采用形 LC低通滤波器，L10,L20可按经验取50100H，C10，C11，C20，C21按经验取0.01F。L10,L20可以采
9、用色码电感，也可以用环形磁心绕制。4 电路图与仿真4.1 电路图4.2 仿真图4.3 仿真结果1KHZ的正弦波信号高频功率放大器放大后的信号5 体会经过两周对高频功率放大器电路的设计使我对高频电路课程有了更深一步的了解，课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。刚开始胡老师给我这个课题的时候我很茫然，说实话我对高频电子线路这门课程学得并不理想。我根本不知道从哪方面入手，我有些自暴自弃，这是我两年来遇到最难的课程设计。前两天我就躺在宿舍，毫无头绪。星期三上午我们去老师办公室，我什么资料都没带，什么都没弄。
10、胡老师也看到了我的窘况，于是从头开始一步一步得引导我，整个放大器是怎么设计的，先从丙类到甲类。基极参数的运算，匝比是怎么求的，胡老师都很详细得说了一遍，虽然那一下接受不了那么多的知识，但是我开始有了头绪。知道从哪里开始入手。回到宿舍我开始查资料，看从老师那里借来的书。过了几天我能弄清丙放的部分了，但是到甲放那里又遇到瓶颈了。怎么弄也弄不明白。后来又去老师办公室听胡老师的讲解。虽然说还有的部分不完全清楚怎么来的，但根据书上的公式加上胡老师的指导。也能略知皮毛了。总之，在设计过程中学到了许多。作为现代的大学生，如果仅停留在以往的层次上，是远远跟不上时代的步伐，也无法使自己立足在竞争如此激烈的社会里，通过此次实习，看到了自己的水平和差距，学要在今后的学习中又进一步的提高。6 参考文献1、国内外小功率晶体管册 上海科学技术出版社2、电子技术基础实验 陈大钦.高等教育出版社3、高频电子线路实验与课程设计杨翠娥主编哈尔滨工程大学出版社出版 4、高频电子线路高吉祥主编 高等教育出版社出版5、电子线路设计实验测试谢自美主编 华中理工大学出版社
