課程設(shè)計(jì)報(bào)告--小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-04-19 12:22 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電發(fā)射機(jī)的重要組成部分，其工作頻率較高，相對(duì)寬帶也比較窄，一般都采用LC諧振網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載構(gòu)成諧振功率放大器。由于諧振網(wǎng)絡(luò)頻率調(diào)節(jié)困難，因此諧振功率放大器主要用來(lái)放大固定頻率或窄帶信號(hào)，所以諧振功率放大器也稱為窄帶高頻功率放大器。高頻功率放大器一般多用于發(fā)射機(jī)的末級(jí)電路，其電流消耗往往要占到整機(jī)耗電量的絕大部分，所以功率放大器工作狀態(tài)的優(yōu)劣以及工作效率的高低就相當(dāng)重要。高頻功放中常采用平面工藝制作的NPN高頻大功率晶體管，他能承受高電壓和大電流，并有較高的特征頻率ft。晶體管作為一個(gè)電流控制器件，它在較小的激勵(lì)信號(hào)電壓作用下，形成基極電流ib，ib控制了較大的集電極電流ic，ic流過(guò)諧振回路產(chǎn)生高頻功率輸出，從而完成了把電源的直流功率轉(zhuǎn)換為高頻功率的任務(wù)。晶體管工作在截至和導(dǎo)通（線性放大）兩種狀態(tài)下，基極電流和集電極電流均為高頻脈沖信號(hào)。與低頻功放不同的是，高頻功放選用諧振回路作負(fù)載，即保證輸出電壓相對(duì)于輸入電壓不失真，還具有阻抗變換的作用，這是因?yàn)榧姌O電流是周期性的高頻脈沖其頻率分量除了有用分量（基波分量）外，還有諧波分量和其他頻率成分，用諧振回路選出有用分量，將其他無(wú)用分量濾除；通過(guò)諧振回路阻抗的調(diào)節(jié)，從而使諧振回路呈現(xiàn)高頻功放所要求的最佳負(fù)載阻抗值，即匹配，使高頻功放以高效率輸出大功率。在丙類諧振功率放大器中，根據(jù)晶體管工作是否進(jìn)入飽和區(qū)，可將其分為欠壓臨界和過(guò)壓工作狀態(tài)。將不進(jìn)入飽和區(qū)的工作狀態(tài)稱為欠壓，為頂尖余弦脈沖。將進(jìn)入飽和區(qū)的工作狀態(tài)稱為過(guò)壓狀態(tài)，為中間凹陷的余弦脈沖。如果晶體管工作剛好不進(jìn)入飽和區(qū)，則稱為臨界工作狀態(tài)，雖然仍為尖頂余弦脈沖，但頂端變化平緩。在諧振功率放大器中，雖然三種狀態(tài)下集電極電流都是脈沖波形，由于諧振回路的濾波作用，放大器的輸出電壓仍為沒(méi)有失真的余弦波形。l 欠壓狀態(tài)根據(jù)丙類諧振功率放大器的工作原理可知，基極電壓最大值uCEmax與集電極電壓最小值uCEmin出現(xiàn)在同一時(shí)刻，所以只要當(dāng)uCEmin比較大（大于uBEmax），晶體管工作就不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)而工作在欠壓狀態(tài)。由于，可見(jiàn)輸出電壓的幅值Ucm越小，uCEmin就越大，晶體管工作就不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)。l 臨界狀態(tài)增大Ucm，uCEmin就會(huì)減少，可使放大器在時(shí)工作在放大區(qū)和飽和區(qū)之間的臨界點(diǎn)上，晶體管工作在放大區(qū)和截止區(qū)，所以集電極電流仍為尖頂余弦脈沖。l 過(guò)壓狀態(tài)由于諧振功率放大器的負(fù)載是諧振回路，有可能產(chǎn)生較大的Ucm（例如諧振回路Q值比較大），uCEmin很?。ㄐ∮趗ces），致使晶體管在附近因uce很小而進(jìn)入飽和區(qū)。因?yàn)樵陲柡蛥^(qū)晶體管集電結(jié)被加上正向電壓，ube的增加對(duì)ic的影想很小，而ic卻隨uce的下降迅速減小，所以使得集電極電流脈沖頂部產(chǎn)生下凹現(xiàn)象。Ucm越大，uCEmin越小，脈沖凹陷越深，脈沖的高度越小。 天線的輸入阻抗就是指天線饋電端輸入電壓與輸出電流的比值。天線與饋線的連接，最佳情形就是天線的輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特征阻抗，這時(shí)饋線終端沒(méi)有功率反射，饋線上沒(méi)有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較平緩。天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能的接近饋線的特征阻抗。一般移動(dòng)通信的天線的輸入阻抗為50Ω。 所謂天線的極化，就是指天線輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于地面時(shí)，此電波就稱為垂直極化波；當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行于地面時(shí)，此電波就稱為水平極化波。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號(hào)在貼近地面使使地面表面產(chǎn)生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場(chǎng)信號(hào)迅速衰減，而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號(hào)的有效傳播。因此，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般采用垂直極化的傳播方式[6]。 天線的增益是用來(lái)衡量天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信息的能力，一般來(lái)說(shuō)，增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度，而在水平面上保持全向的輻射性能。表征天線增益的參數(shù)主要是dBd和dBi。Dbi是相對(duì)于點(diǎn)源天線的增益，在各方向的增益是均勻相同的，dBd相對(duì)于對(duì)稱陣子天線的增益dBi=dBd+。相同的條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)。 在日常的移動(dòng)通信應(yīng)用技術(shù)中，拉桿天線是我們經(jīng)常接觸到的，雖然發(fā)射機(jī)應(yīng)用時(shí)其覆蓋面積不是很大，但是由于其價(jià)格低廉，方便實(shí)用，因此得到了普遍的應(yīng)用。由于天線的長(zhǎng)度必須與信號(hào)的波形相比擬時(shí)，信號(hào)才能被有效的輻射，我們知道天線傳播一般都是以波長(zhǎng)的1/4奇數(shù)倍進(jìn)行傳播，所以在做天線時(shí)為了縮小長(zhǎng)度一般選取波長(zhǎng)的1/4作為天線的長(zhǎng)度，這樣不僅能達(dá)到最佳的傳播性能，而且也節(jié)省了空間和物質(zhì)消耗。在真空中信號(hào)的傳播速度為光速，本機(jī)的中心頻率為6MHz，因此，由公式波長(zhǎng)=速度／，由于天線長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，因此可以采用螺旋形式的天線。與常規(guī)的拉桿天線相比，螺旋式天線提供了較短的物理長(zhǎng)度，但與1/4波長(zhǎng)的拉桿天線比較起來(lái)，它的帶寬更有限。螺旋式天線不
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