電子線路課程設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-01-13 14:32本頁(yè)面
【正文】 子管的板極發(fā)熱變?yōu)榘鍢O損耗功率Pa，所以 Pa=P0+P~于是我們就可以得到功率放大器的效率η為式中, 稱為波形系數(shù)，它是板極流通角的函數(shù)。由上述公式可以看出，放大器實(shí)質(zhì)上是把直流功率P0轉(zhuǎn)化為高頻功率P~的能量轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換效率為η。顯然，提高效率是我們所希望的。為此我們應(yīng)提高板壓利用系數(shù)ξ和減小通角θ[為的是提高γ(θ)]，但過分減小θ，將導(dǎo)致Ia1減小，因而輸出功率P~也會(huì)減小，所以θ有一最佳值。 從電子管內(nèi)部的物理過程來進(jìn)行分析。當(dāng)電子從陰極向板極運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果受到電場(chǎng)的加速，電子便從電場(chǎng)中吸收能量。如果受到電場(chǎng)的減速，則電子把能量交給電場(chǎng)。電子在向板極的運(yùn)動(dòng)過程中，受到直流電場(chǎng)的加速(其大小決定于直流電壓Ea)，增加動(dòng)能，也就是電子由直流電場(chǎng)取得能量，這部分能量是由直流電源供給的。但是在板極上還疊加有高頻電壓ua它的相位正好與激勵(lì)電壓ug相反，因此電子受到高頻電場(chǎng)的排斥而減小了動(dòng)能，所減小的動(dòng)能等于電子交給高頻電場(chǎng)的能量，這部分能量就是回路上高頻功率P~的來源。電子以剩余的動(dòng)能轟擊板極，從而產(chǎn)生板耗。 根據(jù)放大器有無柵流及柵流大小(即動(dòng)態(tài)工作范圍)分類，可分為緩沖狀態(tài)、欠壓狀態(tài)、臨界狀態(tài)、弱過壓狀態(tài)和強(qiáng)過壓狀態(tài)。緩沖狀態(tài)是指無柵流工作，此時(shí)電子管的板柵動(dòng)特性只限于負(fù)柵壓區(qū)中。如圖3（a）所示。欠壓狀態(tài)是指雖然也有柵流，但和板流相比卻十分微小，因而不至于使板流尖頂脈沖波形嚴(yán)重失真。此時(shí)板柵動(dòng)特性延伸到正柵壓區(qū)，但延伸范圍很小。圖41(b)所示。 過壓狀態(tài)是指柵流很大，板流脈沖波形有很大凹陷。此時(shí)板柵動(dòng)特性在正柵壓延伸范圍較大，稱為過壓狀態(tài)。過壓狀態(tài)又有弱過壓和強(qiáng)過壓之分。板流脈沖有凹陷，但并不下降到零，稱為弱過壓狀態(tài)臨界狀態(tài)是指板柵動(dòng)特性延伸到正柵區(qū)使板流脈沖出現(xiàn)平頂而尚未產(chǎn)生凹陷時(shí)的工作狀態(tài)，此時(shí)柵流大于欠壓狀態(tài)的柵流。圖5 總電路圖將電路用Muitisim進(jìn)行仿真運(yùn)行，分別記錄負(fù)載及激勵(lì)電壓Ug對(duì)功率放器的影響。 當(dāng)功率放大器的電源電壓+Ucc，基極偏壓Ub，輸入電壓C確定后，如果電容導(dǎo)通角確定，則放大器的工作狀態(tài)只取決于集電極回路的等效負(fù)載電阻Rp。諧振功率放大器的交流負(fù)載特性如圖所示。圖 6 諧振功率放大器的負(fù)載特性激勵(lì)電壓ug＝Ugcosωt是隨時(shí)間而變化的。當(dāng)Eg、Ea、Roe保持不變時(shí)，激勵(lì)電壓振幅Ug的變化對(duì)工作狀態(tài)將產(chǎn)生影響：當(dāng)Ug＝0時(shí)，丙類高頻功率放大器將處于截止?fàn)顟B(tài)。 當(dāng)Ug由零開始增加，且eg＝Eg十Ug≥Eg162。時(shí)，板ia開始導(dǎo)通，在eg＜0時(shí)，柵流為零，顯然此時(shí)為欠壓狀態(tài)。 Ug繼續(xù)增加，且eg＝Eg十Ug≥0時(shí)，柵流ig開始出現(xiàn)，并隨Ug增加而增大。所以工作狀態(tài)便由欠壓進(jìn)入臨界進(jìn)而轉(zhuǎn)入過壓狀態(tài)。由此可見，改變Ug大小，就可以改變工作狀態(tài)。 圖7 U變化對(duì)工作狀態(tài)影響的三組曲線在諧振功放中，為了提高效率，都在丙類工作狀態(tài)，或者工作在更高效率的丁類和戊類。在這種情況下，功率管集電極電流為嚴(yán)重失真的脈沖序列波形或周期性的開關(guān)波形。為實(shí)現(xiàn)不失真放大，必須限定輸入信號(hào)為單一頻率的高頻正弦波（即載波信號(hào)）或者在高頻附近占有很窄頻帶的已調(diào)波信號(hào)。在這種信號(hào)作用下，功率管集電極電流波形為接近余弦的脈沖序列，用傅氏級(jí)數(shù)將它分解為平均分量，基波分量和各次諧波分量之和，輸出濾波匹配網(wǎng)絡(luò)取出基本波分量，濾除其它無用分量，就能在負(fù)載上獲得不失真的輸出信號(hào)。同理，在功率管輸入端，基極電流也是失真脈沖序列，通過輸入匹配濾波網(wǎng)絡(luò)的濾波作用，加到功率管輸入端的為不失真的信號(hào)電壓。與非諧振功放一樣，在特定的偏置條件下，對(duì)應(yīng)于特定大小的輸入信號(hào)，功率管有一最佳負(fù)載，這時(shí)，諧振功放的輸出功率最大，效率也較高。因此濾波匹配網(wǎng)絡(luò)除了濾波作用外，還起到匹配作用，即將輸出負(fù)載（往往是非電阻性負(fù)載）變換為功率管所需的最佳負(fù)載。總之，諧振功放是在限定輸入信號(hào)波形的情況下，通過濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，使輸出負(fù)載上得到所需的不失真功率。這次的課程設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)該平臺(tái)背景和功能的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我想象的時(shí)間。在學(xué)習(xí)期間，本人還通過網(wǎng)上的各種功率放大器進(jìn)行學(xué)習(xí)與研究，我原以為這樣的設(shè)計(jì)水平將無法完成設(shè)計(jì)，但當(dāng)掌握了大部分應(yīng)用技巧時(shí)，剩下的系統(tǒng)思路的設(shè)計(jì)就顯得不是最大的障礙了。我在2個(gè)月內(nèi)寫完這個(gè)程序，經(jīng)過了很多次的調(diào)試，終于完成了現(xiàn)在的程序。原先認(rèn)為不可能的事，我發(fā)現(xiàn)，如果有不畏困難的信心和肯鉆研的勇氣，就一定會(huì)完成，甚至達(dá)到意想不到的效果。[1] 張肅文 《高頻電子線路》 高等教育出版社1979年5月第1次印刷。[2] 管致中 《無線電技術(shù)基礎(chǔ)》高等教育出版社 1963[3] 董在望 《通信電路原理》 第二版 高等教育出版社 2002 [4] 陽(yáng)昌漢 《高頻電子線路》 第2版 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2001[5] 曹志剛 錢亞生 《現(xiàn)代通信原理》 北京 清華大學(xué)出版社 1992[6] 謝自美 主編， 《電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試》 第三版，華中科技大學(xué)出版社 [7] 楊翠娥 主編， 《高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》，哈爾濱工程大學(xué)出版社 [8] 何中庸 譯， 《高頻電路設(shè)計(jì)與制作》，科學(xué)出版社 [9] 謝沅清 主編， 《模擬電子線路》Ⅱ ，成都電子科大出版社 [10 ]張肅文 主編， 《高頻電子線路》第三版，高教出版社
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