【正文】 取次級(jí)匝數(shù)N2’=2，則初級(jí)匝數(shù)N1’=6.激勵(lì)級(jí)功放采用3DG12晶體管，設(shè)β=30，取功率增益為Ap=13dB（20倍），則輸出功率為 功放的輸入阻抗為 取負(fù)反饋電阻R3=10Ω則本級(jí)輸入電壓的振幅為 （B）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)由上述計(jì)算結(jié)果得到靜態(tài)時(shí)晶體管的射級(jí)電位為 取基極偏置電路的電流I1=5IBQ，則 試驗(yàn)調(diào)整時(shí)取R1=+10K的電位器。若取集電極并聯(lián)諧振回路的電容C=100pF，得回路電感為 若采用10*6*5的鐵氧體來繞制輸出耦合變壓器，則可計(jì)算出總線圈的匝數(shù)為N2，即 則N2=8（C）基極偏置電路參數(shù)計(jì)算基極直流偏置電壓 射級(jí)電阻 取高頻旁路電容為CE2=。整個(gè)電路的原理圖（圖355）見右：3功率放大器的設(shè)計(jì)過程（1）所需器件:3DG12(主要參數(shù)：PCM=700mw，ICM=300mA，UCES≤，hfe≥30，ft≥150MHz，Ap≥6dB）3DA1（主要參數(shù)：PCM=1w，ICM=750mA，UCES≥，hfe≥10，ft≥70MHz，Ap≥13dB）鎳鋅鐵氧磁環(huán)（NX100）若干(規(guī)格：φ10mmφ6mmφ5mm)電源（+Ucc=12V）漆包線（）電阻若干電容若干（2）丙類諧振功率放大器的設(shè)計(jì)（A）確定放大器的工作狀態(tài) 為獲得較高的效率η和最大的輸出功率Pe，功放的工作狀態(tài)應(yīng)選為臨界狀態(tài)，取θ=70度，可得此時(shí)集電極的等效負(fù)載電阻 其中Vcc=12V，Vces=，Pc=Po=1W。利用諧振回路的選頻作用可使輸出基波諧振電壓為UC1，電流為IC1.當(dāng)功率放大器的電源電壓為+Ucc，基極偏置電壓Ub，輸入電壓（或激勵(lì)電壓）Ubm確定后，如果電流導(dǎo)通角θ選定，則放大器的工作狀態(tài)就只取決于集電極回路的等效負(fù)載電阻Rq。 其參數(shù)的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)為：圖355 高頻功率放大器電路圖功放的基極偏置電壓UBE是利用發(fā)射極電流的直流分量IEO在射級(jí)電阻RE2上產(chǎn)生的壓降來提供的，故將其稱為自給偏壓電路。在晶體管功率放大器中，一般可以通過改變激勵(lì)電壓、基極偏壓、集電極負(fù)載、集電極直流供電電壓來改變放大器的工作狀態(tài)。2電路原理圖：丙類高頻功率放大器可工作在欠壓狀態(tài)、過壓狀態(tài)和臨界狀態(tài)。表示放大器在工作期間的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，稱為放大器工作在乙類，當(dāng)其導(dǎo)通角小于90176。一般把集電極電流導(dǎo)通時(shí)間相對(duì)應(yīng)的角度的一半稱為集電極電流的導(dǎo)通角，當(dāng)導(dǎo)通角等于180176。 諧振功率放大器的設(shè)計(jì)過程[1]高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它的主要作用是將電源的直流轉(zhuǎn)換成高頻交流輸出，通信線路中應(yīng)用的高頻功率放大器，按其工作頻帶的寬窄可以分為窄帶和寬帶。過壓狀態(tài)的特點(diǎn)是效率高，損耗小，并且輸出電壓受負(fù)載電阻RL的影像較小，近似為交流恒壓源特性，但由于效率低，并且集電極損耗大，一般不選擇在此狀態(tài)工作。下圖（圖354）是諧振功率放大器的負(fù)載特性曲線。負(fù)載特性是高頻功率放大器的重要特性之一。越大，越小，脈沖凹陷越深，脈沖的高度越小。l 過壓狀態(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（例如諧振回路Q值比較大），很?。ㄐ∮冢?，致使晶體管在附近因很小而進(jìn)入飽和區(qū)。由于，可見輸出電壓的幅值越小，就越大，晶體管工作就不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)。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有失真的余弦波形[25]。將進(jìn)入飽和區(qū)的工作狀態(tài)稱為過壓狀態(tài)，其集電極脈沖形狀如圖中曲線③所示，為中間凹陷的余弦脈沖。2諧振功率放大器的性能特點(diǎn)（1） 諧振功率放大器的工作狀態(tài)圖353 放大器的工作狀態(tài)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壓工作狀態(tài)。但是也不能過小，因?yàn)榇藭r(shí)為了達(dá)到一定的輸出功率，所要求的輸入激勵(lì)信號(hào)電壓的幅值將會(huì)過大，從而對(duì)前級(jí)提出過高的要求。（3） 輸出功率與效率由于輸出回路調(diào)諧在基波頻率上，輸出電路中的高次諧波處于失諧狀態(tài)，相應(yīng)的輸出電壓很小，因此，在諧振功率放大器中只需研究直流及基波功率。通過調(diào)節(jié)L,C使并聯(lián)回路諧振電阻Re與晶體管所需集電極負(fù)載值相等，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配?？梢?，利用諧振回路的選頻作用，可以將失真的集電極脈沖變換為不失真的余弦電壓輸出。若回路諧振電阻為Re，則 （351）式中，為基波電壓振幅。直流分量只能通過回路電感線圈支路，其直流電阻較小，對(duì)直流也可看成短路。（d）圖352 電流電壓波形（a）（b）（c）（d）當(dāng)集電極回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率ω上，即與高頻輸入信號(hào)的基波諧振時(shí)，諧振回路對(duì)基波電流而言等效為一純電阻?；鶚O導(dǎo)通后，晶體管便由截止區(qū)進(jìn)入放大區(qū)，集電極將流過電流，與基極電流相對(duì)應(yīng)，也是脈沖形狀，如圖（c）所示。（2）電壓電流波形當(dāng)基極輸入一余弦高頻信號(hào)后，晶體管基極和發(fā)射級(jí)之間的電壓為（b）（c）其波形如圖（a）所示。也就是說，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)。如前所述，為了使高頻功放以高效率輸出大功率，常選在丙類狀態(tài)下工作，為了保證在丙類工作，基極偏置電壓應(yīng)使晶體管工作在截止區(qū)，一般為負(fù)值，即靜態(tài)時(shí)發(fā)射結(jié)為反偏。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。為了提高效率，諧振功率放大器通常工作在丙類。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[15]。在設(shè)置乘法器各點(diǎn)的靜態(tài)偏置電壓時(shí)，應(yīng)使乘法器內(nèi)部的三極管均工作在放大狀態(tài)，并盡量使靜態(tài)工作點(diǎn)處于直流負(fù)載線的中點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于圖所示電路，應(yīng)使內(nèi)部電路中三極管的Vce=4V~6V，即V6V8=V12V10=4V~6V，V8V4=V10V1=4V~6V，V2（Vee）=V3（Vee）=4V~6V。幅度調(diào)制單元電路圖（圖343）如右：根據(jù)設(shè)計(jì)要求的工作電壓以及模擬乘法器的工作特性設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)。為了使調(diào)幅波不失真，即高頻振幅能真實(shí)的反映調(diào)制信號(hào)，則產(chǎn)生過調(diào)制，如上邊（e）圖所示，實(shí)際中應(yīng)該避免產(chǎn)生過調(diào)幅。但在實(shí)際測(cè)量中并不利用此公示計(jì)算，一般采用波形測(cè)量的方法，如右圖（圖342）所示，是包絡(luò)函數(shù)，它反映了調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)線的變化。振幅調(diào)制（AM）就是用低頻信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）去控制高頻載波的振幅，使載波的振幅隨調(diào)制信號(hào)成正比變化。語音放大級(jí)單元電路圖（圖331）如右:音頻放大器輸出波形模擬圖（圖332）如下[5]：圖332 音頻放大器輸出波形模擬圖 幅度調(diào)制電路的設(shè)計(jì)所謂振幅調(diào)制就是用被傳輸?shù)牡皖l信號(hào)去控制高頻振蕩器，使其輸出信號(hào)的幅度隨著低頻信號(hào)的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)搬移到高頻段，被高頻信號(hào)攜帶并有效進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪康摹?腳到地之間接入C6和RP4組成負(fù)反饋電路，決定放大倍數(shù)的大小。電源由6腳引入，4腳接地，8腳與地之間接有源濾波退耦電容C7。IRB≈10IBQ， 估算功率激勵(lì)級(jí)的輸入阻抗為335Ω，即射隨器的負(fù)載電阻Rp2=335Ω，并可計(jì)算出射隨器的輸入電阻Ri，即 KΩ 輸入電壓Vi為為減小射隨器對(duì)前級(jí)振蕩器的影響，耦合電容C1不能太大，一般為數(shù)十皮法。所以圖示射極輸出器具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、電壓放大倍數(shù)近似等于1的特點(diǎn)。式中，r0很小，所以可將射極輸出器的輸出電路等效為一個(gè)恒壓源[3]。=(R6+Rp1)//Rp2,RB39。//βRL39。如果忽略晶體管基極體電阻rb39。在緩沖隔離級(jí)的選擇上不論是在低頻電路還是高頻電路的整機(jī)設(shè)計(jì)中，緩沖隔離級(jí)常采用射極跟隨器電路[1]。經(jīng)過小信號(hào)放大后輸出波形(圖314）如下[5]：圖314 經(jīng)小信號(hào)放大器后輸出載波圖314 經(jīng)過小信號(hào)放大后輸出波形與未加入放大器時(shí)相比，波形和頻率都沒有變化，指示振幅（電壓）有所增加。后者比較簡(jiǎn)單、直觀。否則，所測(cè)數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的。因此，在測(cè)試其直流工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先用示波器觀察一下放大器的輸出端是否有自激振蕩波形。如果采用集電極調(diào)幅電路，就要使用一至二級(jí)高頻電壓放大器，以滿足集電極調(diào)幅的大信號(hào)輸入。如果選用集成模擬乘法器作振幅調(diào)制器，輸入信號(hào)是小信號(hào)。高頻電壓放大器的任務(wù)是將振蕩電壓放大以后送到振幅調(diào)制器，可以選用高頻調(diào)諧放大器。R1 、R2和RP0構(gòu)成分壓式偏置電路，C2和C3的串接電容直接并接在晶體兩端，為晶體的負(fù)載電容。晶體震蕩級(jí)與小信號(hào)放大級(jí)聯(lián)合電路圖如圖（圖311）所示[3]：此電路中主震級(jí)工作在較低的6MHz的頻率上，一般晶體振蕩器都能達(dá)到要求，且具有一定的輸出電壓，而且頻率穩(wěn)定度較高，無需進(jìn)行倍頻[3]。電路中的T1靜態(tài)工作點(diǎn)由R1R2和R3決定，在設(shè)計(jì)靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)首先決定集電極電流Icq，~4mA，Icq過大會(huì)引起波形失真，有時(shí)還伴隨產(chǎn)生高次諧波[6]。與LC諧振回路相比，石英晶體諧振器具有很高的標(biāo)準(zhǔn)性和極高的品質(zhì)因數(shù)，因此石英晶體振蕩器具有較高的頻率穩(wěn)定度，采用高精度和頻穩(wěn)措施后，石英晶體振蕩器可以達(dá)到104109的頻率穩(wěn)定度。晶片的固有機(jī)械震動(dòng)頻率又稱為諧振頻率，其值與晶片的幾何尺寸有關(guān)，具有很高的穩(wěn)定性[19]。石英是一種各向異性的結(jié)晶體，其化學(xué)成分是二氧化硅。LC回路由于受到標(biāo)準(zhǔn)性和品質(zhì)因數(shù)的限制，其頻穩(wěn)度一般只能達(dá)到104數(shù)量級(jí)。方案三：采用LC三點(diǎn)式正弦波振蕩電路，三點(diǎn)式振蕩電路有電容三點(diǎn)式和電感三點(diǎn)式之分，相對(duì)來說，電容三點(diǎn)式的輸出波形相對(duì)電感三點(diǎn)式要穩(wěn)定，且頻率變化不會(huì)改變電抗的性質(zhì)，因此振蕩器一般都采用電容三點(diǎn)式形式。方案一：采用石英晶體振蕩器，石英晶體振蕩器具有較高的頻率穩(wěn)定度，在選擇合適的偏置電路的情況下，頻穩(wěn)度可達(dá)到1011數(shù)量級(jí)，而且，其工作狀態(tài)穩(wěn)定，波形失真度也比較小，因此，在頻穩(wěn)度要求較高的電路中，可以選用石英晶體振蕩器作為主振級(jí)。高頻功放：對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大，加入到天線中，從而向空間輻射。音頻放大：將話筒發(fā)出的信號(hào)放大到調(diào)制電路所需要的調(diào)制電壓。采用典型的調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)方案即可達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，發(fā)射機(jī)的主要單元電路見下圖（圖31）：主振器緩沖器音頻放大高頻功放振幅調(diào)制放大級(jí)話筒圖31 發(fā)射機(jī)的主要單元電路圖中各部分主要作用為：主震級(jí)：有晶體振蕩器產(chǎn)生頻率為6MHz的震蕩載波信號(hào)。低頻部分一般包括話筒，低頻電壓放大級(jí)，低頻功率放大級(jí)和末級(jí)低頻功率放大級(jí)。發(fā)射機(jī)一般分為三個(gè)部分：高頻部分，低頻部分和電源部分[3]。（2） 增益值增益值表示天線的功率放大倍數(shù)，增益值越大代表對(duì)輸入信號(hào)的放大倍數(shù)越大，傳輸質(zhì)量也就越好[6]。由于無線設(shè)備本身的傳播距離的限制，因此，若想達(dá)到比較理想的傳播距離，必須外接天線[6]。本機(jī)所設(shè)計(jì)的為小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)，通常采用丙類諧振功率放大器，如果一級(jí)放大器不能滿足要求，可以選用兩級(jí)或者三級(jí)[2]。由模擬乘法器調(diào)制電路輸出的已調(diào)信號(hào)較小，不能滿足末級(jí)功放的輸入要求，因此，要在模擬乘法器后邊加上功率激勵(lì)級(jí)來放大已調(diào)調(diào)制的信號(hào)功率，從而滿足后級(jí)電路的輸入要求[7]。通常調(diào)制分為低電平調(diào)制和高電平調(diào)制，采用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方法是屬于低電平調(diào)制，低電平調(diào)幅電路具有輸出功率小的特點(diǎn)，適用于功率較低的系統(tǒng)。為簡(jiǎn)便起見，本機(jī)調(diào)幅器采用模擬乘法器MC1496進(jìn)行調(diào)幅[4]。當(dāng)選用集成模擬乘法器作為振幅調(diào)制器時(shí)，由于輸入信號(hào)要求為小信號(hào)，因此當(dāng)輸出電壓能夠滿足要求是，可以考慮不用外加高頻電壓放大器。2. 高頻電壓放大器高頻電壓放大器的主要作用是將振蕩電路產(chǎn)生的震蕩電壓放大到一定程度后送到振幅調(diào)制器，可以選用高頻諧振放大器。在頻穩(wěn)度要求較高的情況下，一般可以選用晶體振蕩電路，也可以選用單片集成電路。其總體電路結(jié)構(gòu)可分為載波振蕩電路；單音振蕩電路（電報(bào)功能）；音頻放大電路；振幅調(diào)制電路；帶通濾波電路；緩沖放大電路等。 對(duì)發(fā)射機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要求工作頻率為6MHz，輸出功率為1W。（3）設(shè)計(jì)指標(biāo)： 載波頻率：fc=（或6MHz），頻穩(wěn)度≤10exp(4)；低頻單音振蕩頻率：F=1000Hz； 單音調(diào)制調(diào)幅度：Ma≥，音頻調(diào)制平均調(diào)幅度Ma=； 無源帶通濾波電路中心頻率為載波頻率，3dB帶寬為9KHz， 丙類功率放大電路的等效天線負(fù)載阻抗：RL=75Ω；發(fā)射功率：Po≥1W；效率：ηc≥60％以上。 Multisim軟件的特點(diǎn)：[6]。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真和分析能力。對(duì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)，工作頻率一般選在超短波（30300MHZ）范圍內(nèi)；對(duì)于調(diào)幅發(fā)射機(jī)一般在中頻（）和高頻（330MHZ）范圍內(nèi)[2]。波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系為：λ= c/f[1]。（1）發(fā)射功率 發(fā)射功率一般是指發(fā)射機(jī)輸送到天線上的功率。 3)甲乙類放大在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，有半個(gè)周期以上，三極管的iC 0 ，稱為甲乙類放大[4]。 （2）放大電路的工作狀態(tài)1)甲類放大在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，都有電流流過三極管，這種工作方式通常稱為甲類放大[1]。 3)非線性失真要小功率放大電路工作在大信號(hào)狀態(tài)下，所以不可避免地會(huì)產(chǎn)生非線性失真，而且同一功放管輸出功率越大，往往其非線性失真越嚴(yán)重，這就使輸出功率和非線性失真成為一對(duì)主要矛盾。所謂效