【正文】 （式 ） 得出在 ic–ec 坐標(biāo)平面上的動(dòng)態(tài)特性曲線方程： 《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 7 ?????? ????? BZcm cCCbmBBcc VV eVVVg )(i ?????? ????????????? bm cmBBcmBZCCbmccmbmc V VVVVVVeVVg (式 ） 諧振功率放大器的負(fù)載特性 圖 電壓、電流隨負(fù)載變化波形 如果 CCV 、 BBV 、 bV 3 個(gè)參變量不變，則放大器的工作狀態(tài)就由負(fù)載電阻 Rp決定。 1) vc、 ic 隨負(fù)載變化的波形 vc、 ic 隨負(fù)載變化的波形如圖所示，放大器的輸入電壓是一定的，其最大值為 Vbemax，在負(fù)載電阻 RP 由小至大變化時(shí)，負(fù)載線的斜率由小變大，如圖中 1?2?3。 2) 欠壓、過壓、臨界三種工作狀態(tài) ① 臨界狀態(tài)。放大器工作在臨《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 8 界線狀態(tài)時(shí)，輸出功率大，管子損耗小，放大器的效率也就較 大。 B 點(diǎn)以右的區(qū)域。 ③ 過壓狀態(tài)。 根據(jù)上述分析，可以畫出諧振功率放大器的負(fù)載特性曲線： 圖 負(fù)載特性曲線 欠壓狀態(tài)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(fù)載阻抗變化而變化，因此較少采用。 過 壓狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)負(fù)載阻抗變化時(shí)，輸出電壓比較平穩(wěn)且幅值較大，在弱過壓時(shí)，效率可達(dá)最高，但輸出功率有所下降，發(fā)射機(jī)的中間級(jí)、集電極調(diào)幅級(jí)常采用這種狀態(tài)。 《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 9 放大器工作狀態(tài)的調(diào)整 調(diào)整欠壓、臨界、過壓三種工作狀態(tài)，大致有以下幾種方法：改變集電極負(fù)載 Rp；改變供電電壓 VCC；改變偏壓 VBB；改變激勵(lì) Vb。在臨界狀態(tài)時(shí)輸出功率最大。在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流的振幅基本上不隨 VCC變化而變化，故輸出功率基本不變；而在過壓區(qū)，輸出電流的振幅將隨 VCC的減小而下降，故輸出功率也隨之下降。集電極調(diào)幅電路 就是調(diào)制信號(hào)使 Vcc 改變的調(diào)制方式。 3) VCC、 VBB、 Rp不變， Vbm變化。 因此，在欠壓區(qū)可以實(shí)現(xiàn)線性放大，在過壓區(qū)則可作為限幅器。 2 具體設(shè)計(jì)過程 圖 是設(shè)計(jì)的總電路圖，電源為單電源 +12V,前面兩級(jí)為高頻小信號(hào)諧振放大器，最后一級(jí)為高頻諧振功率放大器。 《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 10 圖 總體設(shè) 計(jì)電路 電路元件參數(shù)計(jì)算 電源電壓為 +12V， Vbe= 基極偏置電路計(jì)算 因 c o s EZc BmVVV? ?? 則有 ： 0c os 5. 3 c os 70 1. 1E bm c ZV V V V?? ? ? ? （式 ） 因 E CO EV I R? 則有 ： 3/ /(5 4 10 ) 20E E c oR V I ?? ? ? ? ? （式 ） 取高頻旁路電容 pfCE ? 《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 11 計(jì)算諧振回路與耦合線圈的參數(shù) 圖 L 型匹配網(wǎng)絡(luò) 輸出采用 L 型匹配網(wǎng)路， 110 , 51pLRR? ? ? ? （ 式 ） 2(1 )p L LR Q R?? （式 ） 1101 1 1 . 0 7 651pLLRQ R? ? ? ? ? （式 ） 20 SL LLQ R?? （式 ） 260 1 . 0 7 6 5 1 1 . 4 62 6 1 0LLS QRL H H??? ?? ? ??? （式 ） 2211( 1 ) ( 1 ) 1 . 4 6 2 . 7 2 H1 . 0 7 6pS LLL Q ?? ? ? ? ? ? （式 ） 則 2 2 2 2 611 2594 4 3 . 1 4 6 2 . 7 2 1 0PC p F p FfL? ?? ? ?? ? ? ? （式 ） 匹配網(wǎng)路的 電感 L 為 H? ，電容 C 為 259pF 。 諧振功率放大器的功率和效率關(guān)系協(xié)調(diào) 功率放大器的作用原理是利用輸入到基極的信號(hào)來控制集電極的直流《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 12 電源所供給的直流功率，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍盘?hào)功率輸出去。 PDC=直流電源供給的直流功率； Po=交流輸出信號(hào)功率； Pc=集電極耗散功率； 根據(jù)能量守衡定理： PDC= Po+ Pc 故集電極效率： cooDCoc PP PPP ???? （式 ） 由上式可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論： 1) 設(shè)法盡量降低集電極耗散功率 Pc，則集電極效率 ?c 自然會(huì)提高。諧振功率放大器就是從這方面入手，來提高輸出功率與效率的。因此，丙類諧振功率放大器提高效率 ?c 的途徑即為減小 ?c 角；使 LC 回路諧振在信號(hào)的基頻上，即 ic的最大值應(yīng)對(duì)應(yīng) ec 的最小值。 《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 13 3 高頻諧振功率放大器電路仿真及結(jié)果分析 仿真結(jié)果 將上述設(shè)計(jì)的元件參數(shù)，按圖 所示電路繪制仿真電路圖。 第一放大級(jí)并測量所需參數(shù)和輸出波形 繪制第一級(jí)放大器，測量調(diào)整其靜態(tài)工作點(diǎn)，使其滿足或近似到理論設(shè)計(jì)值。 測得靜態(tài)工作點(diǎn)各點(diǎn)電壓如下表： 《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 14 測量點(diǎn) bV cV eV 電壓值（ V） 表 第二級(jí)靜態(tài)工作電壓 第二級(jí)輸出波形如下圖（圖 ） 圖 第二級(jí)輸出波形 第三放大級(jí)并測量所需參數(shù)和輸出波形 繪制第三級(jí)放大器，測量調(diào)整其靜態(tài)工作點(diǎn)，使其滿足或近似到理論設(shè)計(jì)值。從表 可看出第三級(jí)晶體管靜態(tài)工作電壓 bV ﹑ eV 和 cV 值滿足 cV ≈ 12V（電源電壓） bV ≈ eV ≈ 0的關(guān)系，因此第三級(jí)晶體管工作在丙類。第一級(jí)對(duì)輸入電壓信號(hào)約放大 3倍；第 2級(jí)對(duì)輸入電壓信號(hào)約放大 60倍，波形有一定的失真 。 《通信電子線路》課程設(shè)計(jì) 16 總結(jié) 高頻功率放大器在通信電子電路中占著十分重要的地位。而參數(shù)不對(duì)，也將會(huì)直接影響到實(shí)驗(yàn)