1、高频电子线路课程设计高频电子线路课程设计 1 前言 在通信电路中， 为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大 的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。为了获得足够大的高频输出功 率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部 分。在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小， 因此在它后面要经过一系列的放大， 如缓冲级、 中间放大级、 末级功率放大级等， 获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。这里提到的放大级都属于 高频功率放大器的范畴。 实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机 中，而且高频加热装置、高频换流器、微
2、波炉等许多电子设备中都得到了广泛的 应用。 高频功率放大器的主要功能是放大高频信号，并且以高效输出大功率为目 的。 它主要应用于各种无线电发射机中。 发射机中的振荡器产生的信号功率很小， 需要经过多级功率放大器才能获得足够的功率，送到天线辐射出去。 高频功放的输出功率范围，可以小到便携式发射机的毫瓦级，大到无线电广 播电台的几十千瓦，甚至兆瓦级。目前，功率为几百瓦以上的高频功率放大器， 其有源器件大多为电子管， 几百瓦以下的高频功率放大器则主要采用双极晶体管 和大功率场效应管。 高频信号的功率放大的实质是在输入高频信号的控制下将电源直流功率转 换成高频功率，因此除要求高频功放产生符合要求的高频
3、功率外，还应要求具有 尽可能高的转换效率。 应当指出，尽管高频功放和低频功放的共同特点都要求输出功率大和效率 高，但二者的工作频率和相对频带宽度相差很大，因此存在着本质的区别。低频 功放的工作频率低，但相对频带很宽。工作频率一般在 20-20000Hz，高频端与 低频端之差达 1000 倍。所以，低频功放的负载不能采用调谐负载，而要用电阻， 变压器等非调谐负载。而高频功放的工作频率很高，可由几百千赫到几百兆赫， 甚至几万兆赫，但相对频带一般很窄。例如调幅广播电台的频带宽度为 9kHz， 若中心频率取 900kHz，则相对频带宽度仅为 1%。中心频率越高，则相对频宽越 小。因此高频功放一般都采用
4、选频网络作为负载，故也称为谐振功率放大器。由 于这一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作 于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于 丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。近年来，为了简化调谐，设计了宽带高频 功放，如同宽带小信号放大器一样，其负载采用传输线变压器或其他宽带匹配电 路，宽带功放常用在中心频率多变化的通信电台中。为了进一步提高高频功放的 效率，近年来又出现了 D 类，E 类和 S 类等开关型高频功率放大器。 高频电子线路课程设计高频电子线路课程设计 2 1 高频 LC 谐振功率放大器原理 1.1 原理电路 图 1 是一个采用晶体
5、管的高频功率放大器的原理线路。除电源和偏置电路 外，它是由晶体管，谐振回路和输入回路三部分组成。高频功放中常采用平面工 艺制造的 NPN 高频大功率晶体管，它能承受高电压和大电流，并有较高的特征频 率 T f。晶体管作为一个电流控制器件，它在较小的激励信号电压作用下，形成 基极电流 b i， b i控制了较大的集电极电流 c i， c i流过谐振回路产生高频功率输出， 从而完成了把电源的直流功率转换为高频功率的任务。 为了使高频功放以高效输 出大功率，常选在 C 类状态下工作，为了保证在 C 类工作，基极偏置电压 BB U应 使晶体管工作在截止区，一般为负值，即静态时发射结为反偏。此时输入激励
6、信 号应为大信号，一般在 0.5V 以上，可达 1 到 2V，甚至更大。 晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关 控制作用。 线路特点：(1)谐振回路 LC 是晶体管的负载(2)电路工作在丙类工作状态； 基极负偏压（或零偏压） 关系式：(1)外部电路关系式： (2)晶体管的内部特性 (3)（半）导通角 根据晶体管的转移特性曲线可得： 故得 cos cos beBBbm ceC Ccm uUUt uUUt cos BBBB bm UU arc U + ub ib + UBB + UCC + uce C + uc L 输出 ie ic ube 图图 1 1 谐振功率放大器的基本电路谐振功率放大器的基本电路 BBbemc UugI cos bmBBBB UUU 高频电子线路课程设计高频电子线路课程设计 3 1.2 功放的特性曲线 必须强调指出：集电极电流 c i虽然是脉冲状，但由于谐振回路的这种滤波作 用，仍然能得到正弦波形的输出。 功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控
