電子線路課程設計-資料下載頁
2025-01-13 14:32本頁面
【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，將導致Ia1減小，因而輸出功率P~也會減小，所以θ有一最佳值。 從電子管內(nèi)部的物理過程來進行分析。當電子從陰極向板極運動時，如果受到電場的加速，電子便從電場中吸收能量。如果受到電場的減速，則電子把能量交給電場。電子在向板極的運動過程中，受到直流電場的加速(其大小決定于直流電壓Ea)，增加動能，也就是電子由直流電場取得能量，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電壓ug相反，因此電子受到高頻電場的排斥而減小了動能，所減小的動能等于電子交給高頻電場的能量，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)和強過壓狀態(tài)。緩沖狀態(tài)是指無柵流工作，此時電子管的板柵動特性只限于負柵壓區(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重失真。此時板柵動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。此時板柵動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)生凹陷時的工作狀態(tài)，此時柵流大于欠壓狀態(tài)的柵流。圖5 總電路圖將電路用Muitisim進行仿真運行，分別記錄負載及激勵電壓Ug對功率放器的影響。 當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載電阻Rp。諧振功率放大器的交流負載特性如圖所示。圖 6 諧振功率放大器的負載特性激勵電壓ug＝Ugcosωt是隨時間而變化的。當Eg、Ea、Roe保持不變時，激勵電壓振幅Ug的變化對工作狀態(tài)將產(chǎn)生影響：當Ug＝0時，丙類高頻功率放大器將處于截止狀態(tài)。 當Ug由零開始增加，且eg＝Eg十Ug≥Eg162。時，板ia開始導通，在eg＜0時，柵流為零，顯然此時為欠壓狀態(tài)。 Ug繼續(xù)增加，且eg＝Eg十Ug≥0時，柵流ig開始出現(xiàn)，并隨Ug增加而增大。所以工作狀態(tài)便由欠壓進入臨界進而轉(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重失真的脈沖序列波形或周期性的開關波形。為實現(xiàn)不失真放大，必須限定輸入信號為單一頻率的高頻正弦波（即載波信號）或者在高頻附近占有很窄頻帶的已調(diào)波信號。在這種信號作用下，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)絡取出基本波分量，濾除其它無用分量，就能在負載上獲得不失真的輸出信號。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)絡的濾波作用，加到功率管輸入端的為不失真的信號電壓。與非諧振功放一樣，在特定的偏置條件下，對應于特定大小的輸入信號，功率管有一最佳負載，這時，諧振功放的輸出功率最大，效率也較高。因此濾波匹配網(wǎng)絡除了濾波作用外，還起到匹配作用，即將輸出負載（往往是非電阻性負載）變換為功率管所需的最佳負載?？傊C振功放是在限定輸入信號波形的情況下，通過濾波匹配網(wǎng)絡，使輸出負載上得到所需的不失真功率。這次的課程設計和學習該平臺背景和功能的時間遠遠超出了我想象的時間。在學習期間，本人還通過網(wǎng)上的各種功率放大器進行學習與研究，我原以為這樣的設計水平將無法完成設計，但當掌握了大部分應用技巧時，剩下的系統(tǒng)思路的設計就顯得不是最大的障礙了。我在2個月內(nèi)寫完這個程序，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，就一定會完成，甚至達到意想不到的效果。[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 《無線電技術基礎》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] 陽昌漢 《高頻電子線路》 第2版 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2001[5] 曹志剛 錢亞生 《現(xiàn)代通信原理》 北京 清華大學出版社 1992[6] 謝自美 主編， 《電子線路設計實驗測試》 第三版，華中科技大學出版社 [7] 楊翠娥 主編， 《高頻電子線路實驗與課程設計》，哈爾濱工程大學出版社 [8] 何中庸 譯， 《高頻電路設計與制作》，科學出版社 [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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