1、精選優質文檔-傾情為你奉上通信電子電路 課程設計報告學 號：8 姓 名： 黎維銀 學 院：華北科技學院 專 業：通信工程 班 級：通信B082班 指導教師： 安晶 目 錄摘要.一、實驗目的.二、實驗內容. .三.、實驗要求.四、原理及原理圖.1、電路基本原理2、高功放性能分析3、諧振功率放大器的動態特性 4、 功率放大器的負載特性 5、放大器工作狀態的調整 五、方案設計與論證1、 方案論證 2、方案設計2.1、丙類功放的參數計算2.2、總電路圖2.3、放大部分2.4、LC調頻振部分2.5、防干擾部分六、元件選擇：七、電路調試：八、仿真九、心得體會 十、參考文獻題目：15W調頻發射機功率放大器摘

2、 要高頻功率放大器是發送設備的重要組成部分之一，通信電路中，為了彌補信號在無線傳輸過程中的衰耗要求發射機具有較大的功率輸出，通信距離越遠，要求輸出功率越大。在高頻范圍內，為了獲得足夠大的高頻輸出功率，就要采用高頻功率放大器。由于高頻功率放大器的工作頻率高，相對頻帶窄，所以一般采用選頻網絡作為負載回路。 本次課設報告先是對高頻功率放大器有關理論知識作介紹，在性能指標分析基礎上進行單元電路設計最后設計出整體電路圖，在軟件中仿真驗證是否達到技術要求，對仿真結果進行分析，最后總結課設體會。一、實驗目的：1 清楚丙類放大器的工作原理掌握丙類放大器的計算與設計方法2 弄清楚電源電壓和集電極負載對調頻發射機

3、功率放大器功率和效率的原理3 培養獨立思考和動手能力。二、主要內容 利用所學的高頻電路知識，設計一個調頻發射機功率放大器。通過本次電路設計，掌握調頻發射機功率放大器的設計方法、電路調諧及測試技術。加深對高頻電子線路課程理論知識的理解，提高電路設計及電子實踐能力。三、基本要求 設計一個調頻發射機功率放大器，主要技術指標為： (1) 工作中心頻率約為 98MHZ； (2) 輸出功率PO=15W； (3) 負載電阻RL=50歐；(4) 效率大于50%。四、原理及原理圖1、電路基本原理高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是輸出功率大和效率高，但二者的工作頻率和相對頻帶寬度卻相差很大， 決定了他們

4、之間有著本質的區別。低頻功率放大器的工作頻率低，但相對頻帶寬度卻很寬。例如，自20至20000 Hz，高低頻率之比達1000倍。因此它們都是采用無調諧負載，如電阻、變壓器等。高頻功率放大器的工作頻率高（由幾百kHz一直到幾百、幾千甚至幾萬MHz），但相對頻帶很窄。例如，調幅廣播電臺（5351605 kHz的頻段范圍）的頻帶寬度為10 kHz，如中心頻率取為1000 kHz，則相對頻寬只相當于中心頻率的百分之一。中心頻率越高，則相對頻寬越小。因此， 高頻功率放大器一般都采用選頻網絡作為負載回路。由于這后一特點，使得這兩種放大器所選用的工作狀態不同：低頻功率放大器可工作于甲類、甲乙類或乙類（限于推

5、挽電路）狀態；高頻功率放大器則一般都工作于丙類（某些特殊情況可工作于乙類）。通常把集電極電流導通時間相對應的角度的一半稱為集電極電流的到通角，當導通角等于180，表示管子在整個周期全導通，叫做放大器工作在甲類，當其等于90表示管子半個周期內導通，叫做放大器工作 在乙類，當其小于90表示管子導通不到半個周期，叫做放大器工作在丙類。電流導通角越小放大器的效率越高。丙類諧振功率放大器原理圖如圖1-1所示。 圖1-1 諧振功率放大器的基本電路諧振功率放大器的特點： （1） 放大管是高頻大功率晶體管，能承受高電壓和大電流。 （2） 輸出端負載回路為調諧回路，既能完成調諧選頻功能，又能實現放大器輸出端負載

6、的匹配。 （3） 基極偏置電路為晶體管發射結提供負偏壓，使電路工作在丙類狀態。 （4） 輸入余弦波時，經過放大，集電極輸出電壓是余弦脈沖波形。 晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉變為交流能量的過程中起開關控制作用，諧振回路LC是晶體管的負載。功率放大器各分壓與電流的關系如圖1-2所示。圖1-2 功率放大器各分壓與電流關系由于晶體管工作在丙類狀態，晶體管集電極電流是一個周期性的余弦脈沖 。由傅立葉級數可知，一個周期性函數可以分解為許多余弦波（或正弦波）的疊加 。 。可以將電流分解為 (5-4)分別為集電極電流的直流分量、基波分量以及各高次諧波分量的振幅。圖1-3 iC(t)各次諧波的波形示意

7、圖 在對諧振功率放大器進行分析與計算時，關鍵在于直流分量和基波分量等前面幾項利用周期函數傅立葉級數的公式，可以求出式（5-4）直流分量及各次諧波分量 下面僅列出前面幾項的表達式只要知道電流脈沖的最大值和通角即可計算出直流分量、基波分量及各次諧波分量 。 各次諧波分量變化趨勢是諧波次數越高，其振幅越小。因此，在諧振放大器中只需研究直流功率及基波功率。 放大器集電極直流電源提供的直流輸入功率為諧振功放集電極輸出回路輸出功率等于基波分量在諧振電阻RP上的功率為集電極的功耗為放大器集電極能量轉換效率等于輸出功率與電源供給功率之比其中 甲類狀態， 乙類狀態，丙類狀態，工作在丙類狀態時，效率最高 。2、高

8、功放性能分析 高頻功率放大器因工作于大信號的非線性狀態，不能用線性等效電路分析， 工程上普遍采用解析近似分析方法折線法來分析其工作原理和工作狀態。3、 諧振功率放大器的動態特性 高頻放大器的工作狀態是由負載阻抗Rp、激勵電壓b、供電電壓等4個參量決定的。為了闡明各種工作狀態的特點和正確調節放大器，就應該了解這幾個參量的變化會使放大器的工作狀態發生怎樣的變化。 4、 功率放大器的負載特性 如果、 3個參變量不變，則放大器的工作狀態就由負載電阻Rp決定。此的負載特性。電壓、電流隨負載變化波形如圖1-4所示。圖 1-4 電壓、電流隨負載變化波形放大器的輸入電壓是一定的，其最大值為，在負載電阻RP由小

9、至大變化時，負載線的斜率由小變大，如圖中123。不同的負載，放大器的工作狀態是不同的,所得的波形、輸出交流電壓幅值、功率、效率也是不一樣的。 臨界狀態時負載線和eb max正好相交于臨界線的拐點。放大器工作在臨界線狀態時， 輸出功率大，管子損耗小，放大器的效率也就較大。 欠壓狀態 時B點以右的區域。在欠壓區至臨界點的范圍內，根據，放大器的交流輸出電壓在欠壓區內必隨負載電阻RP的增大而增大，其輸出功率、效率的變化也將如此。 過壓狀態時放大器的負載較大，在過壓區，隨著負載Rp的加大，Ic1要下降，因此放大器的輸出功率和效率也要減小。 根據上述分析，可以畫出諧振功率放大器的負載特性曲線如圖1-5所示

10、。 欠壓狀態的功率和效率都比較低，集電極耗散功率也較大，輸出電壓隨負載阻抗變化而變化，因此較少采用。但晶體管基極調幅，需采用這種工作狀態。 過壓狀態的優點是，當負載阻抗變化時，輸出電壓比較平穩且幅值較大，在弱過壓時，效率可達最高，但輸出功率有所下降，發射機的中間級、集電極調幅級常采用這種狀態。 圖1-5 諧振功率放大器的負載特性曲線5、放大器工作狀態的調整 調整欠壓、臨界、過壓三種工作狀態，大致有以下幾種方法：改變集電極負載Rp；改變供電電壓；改變偏壓；改變激勵。改變，但不變 當負載電阻Rp由小至大變化時，放大器的工作狀態由欠壓經臨界轉入過壓。在臨界狀態時輸出功率最大。改變，但、不變 當集電極

11、供電電壓VCC由小至大變化時，放大器的工作狀態由過壓經臨界轉入欠壓。Vcc變化時對工作狀態的影響如圖1-6所示：圖1-6 Vcc變化是對工作狀態的影響在過壓區中輸出電壓隨改變而變化的特性為集電極調幅的實現提供依據；因為在集電極調幅電路中是依靠改變來實現調幅過程的。改變時，其工作狀態和電流、功率的變化如圖1-7所示。 圖1-7 改變VCC時工作狀態和電流、功率的變化不變，變化。當自0向正值增大時，使集電極電流脈沖的高度和寬度增大，放大器的工作狀態由欠壓進入過壓狀態。當Vbm自0向正值增大時，使集電極電流脈沖的高度和寬度增大，放大器的工作狀態由欠壓進入過壓狀態。諧振功放的放大特性是指放大器性能隨

12、變化的特性，其特性曲線如圖1-8所示。 圖1-8 變化的特性15W的調頻發射機功率放大電路所設計功率放大器可將功率1-2W、88-108MHZ調頻發射機的功率擴展至于10-15W，采用單管丙類放大及多級低通濾波器組成，具有較高的轉換效率及很強的詣波抑制能力。    電路如圖所示，采用大功率發射管C1972，其參數如下：175MHZ、4A、25W、功率增益8.5db、按圖所示參數，電路工作中心頻率約為 98MHZ，輸入約2W的射頻功率時，額定輸出可達15W。為保88108MHZ內的任一頻點時輸出達到額定值，可根據前級的中心頻率對部分元件作適當調整。必要時，可減少低通

13、波波器級數，以增大輸出功率。經擴展后的功率信號由三級低通濾波器濾去高次詣波成份饋入了發射天線。五、方案設計與論證5.1、 方案論證 在 “低頻電子線路”課程中已知，放大器可以按照電流導通角的不同，將其分為甲、乙、丙三類工作狀態。甲類放大器電流的流通角為360度，適用于小信號低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于180度；丙類放大器電流的流通角則小于180度。乙類和丙類都適用于大功率工作。 丙類工作狀態的輸出功率和效率是三種工作狀態中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因而只能用于采用調諧回路作為負載的諧振功率放大。由于調諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然

14、極近于正弦波形，失真很小。 工作在丙類狀態的諧振放大器，其作為功放輸出級最好能工作在臨界狀態，因為此時輸出交流功率最大，效率也較高，一般認為此工作狀態為最佳工作狀態。5.2、方案設計5.2.1、丙類功放的參數計算 確定功放的工作狀態丙類高頻功率放大器可工作在欠壓狀態、過壓狀態和臨界狀態。因欠壓狀態效率低，而過壓狀態嚴重失真，諧波分量大，為盡可能兼顧輸出大功率、高效率，一般選用臨界狀態，其電流流通角在600900范圍。 現設=70。在晶體管功率放大器中，可以通過改變激勵電壓、基極偏壓、集電極負載、集電極直流供電電壓來改變放大器的工作狀態。 集電極電流余弦脈沖直流分解系數，集電極電流余弦脈沖基波分

15、解系數，。設功放的輸出功率為0.5W。 功率放大器集電極的等效電阻為：集電極基波電流振幅為：集電極電流脈沖的最大振幅為集電極電流脈沖的直流分量為：電源提供的直流功率為：集電極的耗散功率為：集電極的效率為：滿足設計要求5.2.2、總電路圖5.2.3、放大部分這部分電路是為了通過C11、C13、C15這幾個可變來調節輸入與輸出的頻率，還可以調節其工作再合適的丙類工作狀態，C1972三極管來放大電流，從而增大功率。5.2.4、LC調頻振部分此部分是進一步從得到雜亂信號中，利用振蕩器的選頻、濾波作用濾除高頻部分，得到所需穩定頻率的低頻部分。這里利用了三級振蕩具有較高的轉換效率及很強的詣波抑制能力5.2

16、.5、防干擾部分這部分電路能濾除集電極的交流電流，讓其不能到達VCC，從而干擾VCC，避免影響靜電流方面的功能，從而能得到穩定的靜態工作點。六、元件選擇：除電解電容外，其它用高頻瓷片電容器， C11、C12、C14用高頻特性好，性能穩定的可調電容，扼流電感RFC1、RFC2用成品電感器，必須注意RFC2的電流承載能力，應選用線徑較粗的帶磁心的電感器。L1L6可用ø0.8mm的高強度漆包線制，直徑約5MM，圈數圖中以“T”為單位標明。Q1用普通Q9插座，與插頭配套使用。Q2用專用50射頻輸出接頭，接解電阻更小，更有利于阻抗匹配。功率放大管用比較常見的發射專用管C1972，當然如果您銀子

17、特別充足，買塊C2538等高增益管的話，功率將會更大。七、電路調試：調試電路時，務必注意因電路功率大，一定要接上假負載（本人用30支1W、1500高精度金屬膜電阻并聯制成），并且要有足夠在的散熱裝置，正常工作時電源功率不低于2.5A，天線阻抗嚴格等于50，不能用短棒拉桿天線，否則強烈的射頻回饋電流將使電路造成自身干擾，大部分射頻能量無法輻到空間而消耗在功率管上，使其過熱損壞；必須通過50發射專用同軸電覽引到室外天線發射。電路能否正常工作關鍵在于電路的調試，整個過程都得十分小心。調試時，只輸入較小的激勵功率，電源電壓下降為9V，用高頻電壓表（不能用普通萬用表）監測假負載兩端高頻電壓值，調節 C1

18、2、C14，L3、L4、L5、L6、使電壓幅度達1520V左右，再調節C11、L1使電壓最大。然后逐步提高電壓，每提高一次電壓都反復調整 C12、C14和C11、L1使輸出端電壓最高，注意的是電壓應與射頻輸入激勵功率同步增大，以保證調試結果的準確性。達到額定值時，電源電壓13.8V 下工作電流約2A左右，50純電阻假負載兩端電壓40V，射頻輸出功率達15W。用該射頻功率放大器配合50傘狀全向垂直發射天線（增益約2dB)，以普通調頻收音機測試，發射距離覆蓋面不少于15Km。八、仿真九、心得體會 課程設計是培養學生綜合運用所學知識,發現,提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環節,是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。通過這次的高頻課設，加深了對電子電路理論知識的理解，并鍛煉了實踐動手能力，具備了高頻電子電路的基本設計能力和基本調試能力 ，能夠正確的使用實驗儀器。 回顧起此次高頻課程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己