1、 河南理工大学 通信电子电路课程设计报告 高频功率放大器设计学 院： 计算机专业班级： 通信 10-2学 号: 311009020206姓 名： 许魁丽指导老师： 李亚日 期： 2013.7.6通信电子电路设计报告2摘要高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗，要求发射级具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。在高频范围内，为了获得足够大的高频输出功率，就要采用高频功率放大器。通信中应用的高频功率放大器，按其工作频带的宽窄划分为窄带和宽带两种。由于高频功率放大器的工作频率高，相对频带窄，所以一般采用选频网络作为负载回路，这种放
2、大器是窄带高频功率放大器，又称为调谐功率放大器。本次课程设计是通过已学的高频基础知识，分析电路结构，选择合适的元件参数设计高频功率放大器，使发射机内部各级电路的信号功率能有效传输。关键词高频 放大 选频 匹配网络通信电子电路设计报告3正文一 选题思路高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件之一。通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗，要求发射级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设备的重要组成部分。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
3、的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够大的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。这里提到的放大级都是高频功率放大器的范畴。随着现代通信技术的日益发展高频放大技术应用的领域也越来越广。在某些场合高频放大技术的高低成为制约本领域发展的关键所在，比如射频手机等，都需要用到高频功率放大器，并且作为一项非常重要的技术攻关项目。所以本次课程设计我选择高频功率放大器。二 模型组成、工作原理2.1 如图 1-1 是高频功率放大器的组成框图。输入信号源输入滤波匹配网络功放管 输出滤波匹配网络输出负载偏 置电 路通信电子电路设计报告4图 1-12.2 如图 1-2 是调谐功率放大器原理电路图 1
4、-2图中，高频扼流圈 提供直流通路，C1 为隔直耦合电容，谐振回1L路分别为输入和输出滤波匹配网络，Ec 是直流电源电压，自给偏压环节（Re 、Ce ）代替基极偏置电源电压 Eb，L，C 组成并联谐振回路，作为集电极负载，这个回路也叫槽路。放大后的信号通过变压器 T2 耦合到负载 RL 上。利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射级中的重要组成部分。根据放大器电流导通角 的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角 愈小，放大器的效率 愈高。如甲类功放的 = ，效率018最高也只能达到 50%，而丙类功放的 70%。MHzfo63.1 高频
5、功放管参数通信电子电路设计报告6已知能量（功率）是不能放大的，高频信号的功率放大，其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，因此除要求高频功率放大器产生符合要求的高频功率外，还应要求具有尽可能高的转换效率。为获得较大的输出功率 及较高的效率 ，放大器的工作状态选oP为临界状态，选取 = ， =2W。因为高频功率管 3DA1 的参数07，并且 ，所以可设定 =24V。由已知可求得谐VBceo50cceoEB2cE振回路的最佳负载电阻 = = =126 ，集电极基波cR02cesPUC5.1-42电流振幅 =174mA，cmcPI012集电极电流脉冲的最大值 = =405mA75
6、0mA ，maxcI017c,mAIcc 10452.max0直流电源提供的功率 WIEPs .240晶体管损耗功率 ,CMsc P1放大器的转换效率 。%708342.0s得出结果满足设计技术指标和高频功率管参数要求。3.2 基极偏置电路设计及参数设置在本课程设计中，我选用了自给偏压环节代替基极偏置电流。因为要使基极偏置为负偏置，所以可选输入激励信号较大点。基极直流偏置电压 =0.6-1.6=-1V,tUEbmebcos射极电阻 =20.0ecIR通信电子电路设计报告7取高频旁路电容 =0.02F 。eC3.3 谐振回路及耦合回路的设计和参数在谐振功率放大器中，为满足它的输出功率和效率的要求
7、，并有较高的功率增益，除正确选择放大器的工作状态外，还必须正确设计输入和输出匹配网络。无论是输入匹配网络还是输出匹配网络，它们都具有传输有用信号的作用，又称为耦合电路。对输入匹配网络，其主要是实现信号源输出阻抗与放大器输入阻抗之间的匹配，以期获得最大的激励功率，通常采用并联谐振回路，如上图 1-2 中。并馈电路中，电源通过高频扼流圈 L1 供电，再加上 C1 隔断直流，因此滤波匹配网络可以处于直流的电位上，可以直接接地。这样，在电路板上安装比串馈电路方便。隔直电容 C1一般取 0.01F，输入阻抗 =86，高频扼流圈 L11cosbirZ约为晶体管输入阻抗的 10-30 倍，一般取为 50-1
8、00H。对输出匹配网络（槽路） ，要求为：1）匹配网络应有选频作用，充分滤除不需要的直流和谐波分量，以保证外接负载上仅输出高频基波功率。2）匹配网络还应具有阻抗变换作用，以保证放大器工作在所设计的状态。3）匹配网络应能将功率管输出的信号功率高效率传送到外接负载，即要求匹配网络的效率（槽路效率 L）高。通信电子电路设计报告8上面已计算出谐振回路的最佳负载电阻 =126。由图可以知cR道 ,LQNR210cLRN210210解得 ， 。式中 应按通频带和选择性要LC10 QL012L求选取，在这里我选取 1.076， =50，电感 L=1.52H,电容RC=260pF。经计算可选 。这是按理想情况
9、推得的 294321N，在实际电路工作时可相应调整匝数满足所需匝数比。设计小结课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节。通过这次的高频课程设计，加深了我对电子电路理论知识的理解。回顾起此次高频课程设计，至今我仍记忆犹新。从选题到设计，可以说的是要想设计好真的很难，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多书本上没有学过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实践相结合是很重要的。只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论。才能真正提高自己的实践动通信电子电路设计报告9手能
10、力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到的问题很多，不过通过查阅手册和文献资料，都可以一一解决。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固。这次课程设计也锻炼了我独立思考的能力，由于参数的计算有点复杂，需要自己独立思考各个参数的意义和各个参数之间的联系，这就要我在设计过程中必须认真思考，还不能马虎，否则，算出来的可能就是错误答案。而参数不对，也将会直接影响到结果。这次课程设计，对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜，让我知道了学无止境的道理。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途中一个美好的回忆！参考文献【1】 高频电子线路实验与课程设计 ，杨翠娥，哈尔滨工程大学出版社.【2】 高频电子线路 ，曾兴雯，高等教育出版社.【3】 电子线路实验 ，王尧，东南大学出版社.通信电子电路设计报告10
