高频谐振功率放大器实验实验报告(精).doc

费线性电子线路实验报告丙类高频谐振功率放大器与基极调幅实验报告一. 实验目的 1 .了解和掌握丙类高频谐振功率放大器的构成及工作原理。 2. 了解丙类谐振功率放大器的三种工作状态及负载特性、调制特性、放大特性和调谐特性。 3. 掌握丙类谐振功率放大器的输出功率 oP 、直流功率 DP 、集电极效率 C?测量方法。 4. 掌握用频谱仪观测信号频谱、频率及调制度的方法。 1 .调幅与调频接收模块。 2 .直流稳压电压 GPD-3303D 3. F20A 型数字合成函数发生器/ 计数器 4. DSO-X 2014A 数字存储示波器 5. SA1010 1. 工作原理高频谐振功率放大器是通信系统重要的组成电路, 用于发射机的末级。主要任务是高效率的输出最大高频功率,馈送到天线辐射出去。为了提高效率,晶体管发射结采用负偏置, 使放大器工作于丙类状态(导通角θ< 90 O )。高频谐振功率放大器基本构成如图 所示, 丙类谐振功率放大器属于大信号非线性放大器,工程上常采用折线分析法, 各级电压、电流波形如图 所示。(a )原理电路(b )等效电路图 高频功率放大器费线性电子线路实验报告图 中, 晶体管放大区的转移(内部静态)特性折线方程为: ( ) C C BE BZ i g v U ? ? 放大器的外电路关系为: cos BE B b m u E U t ?? ? cos CE C cm u E U t ?? ? 当输入信号 B BZ b u E U ? ?时,晶体管截止,集电极电流 0 Ci?; 当输入信号 B BZ b u E U ? ?时,发射结导通,由式 、 和 得集电极电流 Ci 为: max cos cos 1 cos C C t i i ? ????? 式中, BZU 为晶体管开启电压, Cg 为转移特性的斜率。以上分析可知,晶体管的集电极输出电流 ci 为尖顶余弦脉冲,可用傅里叶级数展开为:??????tItItIIti c???3 cos 2 cos cos )( 3210 其中, 0CI 为Ci 的直流分量, mCI 1 、2 C m I 、…分别为 ci 的基波分量、二次谐波分量、…。集电极余弦脉冲电流 Ci 及各次谐波的波形如图 所示,其频谱如图 所示。(a)(b) 图 各级电压、电流波形费线性电子线路实验报告由于晶体管集电极电流为尖顶余弦脉冲, 为了不失真的放大信号, 晶体管集电极负载回路必须采用具有选频滤波特性的 LC 并联谐振回路。当回路调谐于输入信号频率( 基波频率) 时,高频功率放大器的输出信号为: 1 ( ) cos c C m P u t I R t ?? )( 0 max 0?? CCII? )( 1 max 1?? CmCII? 式中, ( ) c u t 为谐振回路的端电压; PR 为回路的等效谐振电阻; max CI 为集电极余弦脉冲电流的最大值;0CI 为脉冲电流的直流分量;1 C m I 为脉冲电流基波分量的振幅;0 ( ) ? ?、1 ( ) ??为余弦脉冲分解系数;?为余弦脉冲电流的导通角, 为了兼顾高的输出功率和高的集电极效率,谐振功率放大器导通角常取?= 60°~ 80°。 2. 丙类谐振功率放大器的主要技术指标⑴输出高频交流功率: 2 2 2 o L L om orms U U P R R ? ? ⑵电源电压提供的直流功率 DP :0 D C C P E I ? ⑶集电极效率 C?:ocDPP ?? 式中, omU 为输出电压振幅, orms U 为输出电压有效值, LR 为负载电阻。图 集电极余弦脉冲电流 Ci 及各次谐波的波形图 集电极余弦脉冲电流 Ci 的频谱费线性电子线路实验报告 3. 丙类高频谐振功率放大器的三种工作状态谐振功率放大器的工作状态应同时满足内部特性和外电路特性。由于谐振功率放大器为丙类状态,不存在直流工作点,只存在动态(交流)工作点( ) BE C CE u i u 、、,动态点的轨迹称为动态特性或动态线,如图 所示。当晶体管确定后, 四个外部电路参量 E C、E B、U bm和R P