高频谐振功率放大器实验实验报告.doc

高频谐振功率放大器实验实验报告.doc丙类高频谐振功率放大器与基极调幅实验报告

实验目的
。
、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、直流功率、集电极效率测量方法。
4. 掌握用频谱仪观测信号频谱、频率及调制度的方法。

。
-3303D

-X 2014A数字存储示波器



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<90O)。高频谐振功率
,
(a)原理电路(b)等效电路
高频功率放大器

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、。
(a) (b)
各级电压、电流波形
,晶体管放大区的转移(内部静态)特性折线方程为:

放大器的外电路关系为:


当输入信号时,晶体管截止,集电极电流;当输入信号时,发射结导通,、:

式中,为晶体管开启电压,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为尖顶余弦脉冲,可用傅里叶级数展开为:

其中,为的直流分量,、、…分别为的基波分量、二次谐波分量、…。,。
集电极余弦脉冲电流及各次谐波的波形
集电极余弦脉冲电流的频谱
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:



式中,为谐振回路的端电压;为回路的等效谐振电阻;为集电极余弦脉冲电流的最大值;为脉冲电流的直流分量;为脉冲电流基波分量的振幅;、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:
⑵电源电压提供的直流功率:
⑶集电极效率:
式中,为输出电压振幅, 为输出电压有效值,为负载电阻。
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,动态点的轨迹称为动态特性或动态线,。
高频功率放大器动态特性
当晶体管确定后,四个外部电路参量EC、EB、Ubm和RP不同,使电路分别工作在欠压、临界和过压状态,同时也影响电路的性能,当EC、EB、Ubm和RP一定时,工作状态及性能也就唯一地确定了。

维持EC、EB、Vbm不变,放大器的工作状态和性能随负载RP变化的特性,称为负载特性。,
负载RP对工作状态的影响
负载特性
三种工作状态比较:
⑴临界状态
达到最大,也较高,是最佳工作状态,对应的谐振电阻称为谐振功率放大器的最佳匹配电阻。
⑵过压状态
效率较高,回路端电压基本不变,近似恒压源,常用于需要维持电压比较稳定的场合,集电极调幅就工作于过压状态。
⑶欠压状态
比较小,也比较低,故很少采用,基极调幅需要工作于欠压状态。
5. 电源电压Ec对工作状态的影响及集电极调制特性
维持EB、Ubm、RP不变,放大器的工作状态和性能随EC变化的特性,称为集电极调制特性。
EC对工作状态的影响
集电极调制特性
集电极调幅
6. 输入信号振幅对工作状态的影响及基极调制特性与放大特性
对工作状态的影响及放大(或基极调制)特性
基极调幅

调谐特性

。高频等幅信号由1Q23或1TP25输入,晶体管1BG8对输