高频功率放大器27

辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 模拟电子技术基础模拟电子技术基础课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 高频功率放大器高频功率放大器 院 系 院 系 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 专业班级 专业班级 电气 光伏 电气 光伏 122122班班 学学 号 号 121806057121806057 学生姓名 学生姓名 李松颖李松颖 指导教师 指导教师 签字 起止时间 起止时间 2014 6 30 2014 7 112014 6 30 2014 7 11 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 论文 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 论文 课程设计 论文 报告的内容及其文本格式课程设计 论文 报告的内容及其文本格式 1 课程设计 论文 报告要求用 A4 纸排版 单面打印 并装订成册 内容包括 封面 包括题目 院系 专业班级 学生学号 学生姓名 指导教师姓名 起止时间等 设计 论文 任务及评语 中文摘要 黑体小二 居中 不少于 200 字 目录 正文 设计计算说明书 研究报告 研究论文等 参考文献 2 课程设计 论文 正文参考字数 2000 字周数 3 封面格式 4 设计 论文 任务及评语格式 5 目录格式 标题 目录 小二号 黑体 居中 章标题 小四号字 黑体 居左 节标题 小四号字 宋体 页码 小四号字 宋体 居右 6 正文格式 页边距 上 2 5cm 下 2 5cm 左 3cm 右 2 5cm 页眉 1 5cm 页脚 1 75cm 左侧装订 字体 一级标题 小二号字 黑体 居中 二级 黑体小三 居左 三级标题 黑体四号 正文文 字 小四号字 宋体 行距 20 磅行距 页码 底部居中 五号 黑体 7 参考文献格式 标题 参考文献 小二 黑体 居中 示例 五号宋体 期刊类 序号 作者 1 作者 2 作者 n 文章名 期刊名 版本 出版年 卷次 期次 页次 图书类 序号 作者 1 作者 2 作者 n 书名 版本 出版地 出版社 出版年 页次 本科生课程设计 论文 V 课程设计 论文 任务及评语课程设计 论文 任务及评语 院 系 电子与信息工程学院 教研室 电子信息工 程 本科生课程设计 论文 VI 注 成绩 平时20 论文质量60 答辩20 以百分制计算 学 号121806057学生姓名李松颖专业班级 电气 光伏 122班 课程设计 论文 题目 高频功率放大器高频功率放大器 课程设计 论文 任务 设计参数 设计参数 1 采用全部或部分分立元件设计一种高频功率放大器 2 额定输出功率 WP5 0 3 负载阻抗 8 L R 4 频率响应 20KHZ 设计要求 设计要求 1 分析设计要求 明确性能指标 必须仔细分析课题要求 性能 指标及应用 环境等 广开思路 构思出各种总体方案 绘制结构框图 2 确定合理的总体方案 对各种方案进行比较 以电路的先进性 结构的繁简 成本的高低及制作的难易等方面作综合比较 并考虑器件的来源 敲定可行方 案 3 设计各单元电路 总体方案化整为零 分解成若干子系统或单元电路 逐个 设计 4 组成系统 在一定幅面的图纸上合理布局 通常是按信号的流向 采用左进 右出的规律摆放各电路 并标出必要的说明 进度计划 第 1 天 集中学习 第 2 天 收集资料 第 3 天 方案论证 第 4 天 选择器 件进行单元电路设计 第 5 天 单元电路设计及仿真 第 6 天 整体电路设计 并仿真 第 7 天 电路焊接制板 第 8 天 焊接调试 第 9 天 完善设计 第 10 天 答辩 指导教师评语及成绩 平时 论文质量 答辩 总成绩 指导教师签字 年 月 日 本科生课程设计 论文 VII 摘 要 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一 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机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 就要采用选频网络作为负载回 路 本次课设报告先是对高频功率放大器有关理论知识介绍 在性能指标分析基 础上 进行单元电路设计最后设计出整体电路图 在软件中仿真验证是否达到技 术要求 对仿真结果进行分析 最后进行总结 关键词 高频 放大 仿真 黑体小二 居中 行间距 20 磅 小四宋体 小四黑体 本科生课程设计 论文 VIII 目 录 第 1 章 绪论 1 1 1 XXX 概况 1 1 2 本文研究内容 2 第 2 章 XXX 电路设计 3 2 1 XXX 总体设计方案 3 2 2 具体电路设计 4 2 2 1 XXX 电路设计 4 2 2 2 XXX 设计 5 2 2 3 XXX 电路设计 6 2 3 元器件型号选择 7 2 4 EWB 仿真 数据分析 8 第 3 章 课程设计总结 9 参考文献 10 元器件清单 11 本科生课程设计 论文 1 第 1 章 绪论 1 1 高频功率放大器的概况 结合设计概括发展技术 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 高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高 但 二者的工 作频率和相对频带宽度却相差很大 决定了他们之间有着本质的区别 低频功率放大器 的工作频率低 但相对频带宽度却很宽 例如 20 至 20000 H z 自 高低频率之比达 1000 倍 因此它们都是采用无调谐负载 如电阻 变压器 等 高频功率放大器的工作频率高 由 几百 kHz 一直到几百 几千甚至几万 MHz 但相对频带很窄 例如 调幅广播电台 535 1605 kHz 的频段范围 的频带 宽度为 10 kHz 如中心频率取为 1000 kHz 则相对频 宽只相当于中心频率的百 分之一 中心频率越高 则相对频宽越小 因此 高频功率放 大器一般都采用选频 本科生课程设计 论文 2 网络作为负载回路 由于这后一特点 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 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件 按其工作频带的宽窄划 分为窄 带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种 窄带高频功率放大器通常 以具有选频滤波 作用的选频电路作为输出回路 故又称为调谐功率放大器或谐振 功率放大器 宽带高频功 率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配 电路 因此又称为非调谐功率放大 器 高频功率放大器是一种能量转换器件 它将 电源供给的直流能量转换成为高频交流输出 本科生课程设计 论文 3 1 2 本文研究内容 根据任务书内容进行描述 高频功率放大器用于发射机的末级 作用是将高频已调波信号进行功率放大 以满足发送功率的要求 然后经过天线将其 辐射到空间 保证在一定区域内 的接收机可以接收到满意的信号电平 并且不干扰相邻信道的通信 高频功率放 大器是通信系 统中发送装置的重要组件 按其工作频带的宽窄划分为窄带高频 功率放大器和宽带高频功率放大器两种 窄带高频功率放大器 通常以具有选频 滤波作用的选频电路作为输出回路 故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器 宽带高频功率放大器的输出 电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路 因 此又称为非调谐功率放大器 高频功率放大器是一种能量转换器件 它将电源 供给的直流能量转换成为高频交流输出 本科生课程设计 论文 4 第 2 章 XXX 电路设计 2 1 XXX 总体设计方案 根据任务书中的设计说明 进行经济和技术比较 确定总体方案 画出总体方案 框图 并简要说明各部分功能 在 低频电子线路 课程中已知 放大器可以按照电流导通角的不同 将其分 为甲 乙 丙三类工作状态 甲类放大器电流的流通角为 360 度 适用于小信号低 功率放大 乙 类放大器电流的流通角约等于 180 度 丙类放大器电流的流通角则 小于 180 度 乙类和丙 类都适用于大功率工作 丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者 高频功率放大器 大多工作于丙类 但丙类放大器的电流波形失真太大 因而只能用于采用调谐回路 作为负载的谐振功率放大 由于调谐回路具有滤波能力 回路电流与电压仍然极近 于正弦波形 失真很小 可是若仅仅是用一个功率放大器 不管是甲类或者丙类 都无法做到如此大的功率放 大 综上 确定电路设计由两个模块组成 第一模块是放大电路 第二模块是频带 选通部分 本科生课程设计 论文 5 文中图的要求参看图 2 1 标注 图上空 1 行 5 号黑体 下空 1 行 5 号宋体 Y1 12M C1 30P C2 30P 接XTAL1 接XTAL2 图 2 1 时钟电 路 本科生课程设计 论文 6 2 2 具体电路设计 2 2 1 自给偏置电路设计 要使放大器工作在丙类 功率管基极应加反向偏压或加小于导通电压的正相 偏压 基极偏置电压可采用集电极直流电源经电阻分压后供给 也可采用自给偏 置电压电路获得 而采用 Ucc 分压供给 只能提供小的正相基极偏压 而自给偏 压只能 提供反向偏压 自给偏置电压电路如图 3 所示 3 偏置电路设计 它是利用高频扼流圈 Lb 中固有直流电阻来获得反向扁置电压的 另外 Lb 它 能自动维持放大器的工作稳定性 因为自偏电路提供的偏压数会随着输入信号而 变化 输入信号 Uin 增大 则集电极电流 Ic1m Ico 增大 负偏压增大 放大倍 数会随着减小 本科生课程设计 论文 7 2 2 2 直流馈电电路设计 集电极直流馈电电路有两种连接方式 分为串馈和并馈 串馈是指直流电源 Ucc 负载谐振回路和功率管在电路形式上串联的一种馈电方式 如果把上述三 部分并联在一起 则称为并馈 并馈电路如图 4 所示 图 4 直流馈电电路设计 图中 Lc 为高频扼流圈 它们在信号频率上的感抗很大 接近开路 Ce 为旁 路电容 对高频具有短路作用 它与 Lc 构成高频退耦回路 以避免信号电流通 过公共直流电源而产生级间反馈 造成工作不稳定 Co 为隔直流电容 它对信号 频率的容抗很小 接近短路 在并馈电路中 由于 Co 隔断直流 谐振回路处于直流低电位 谐振元件可 以直接地 因而电路安装方便 但是 Lc 和 Ce 并联在谐振回路上 他们的参数将 影响回路谐振的调谐 本科生课程设计 论文 8 2 2 3 滤波匹配网路设计 滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波 一般由电抗元件组成 如在负 载电阻两端并联电容器 C 或与负载串联电感器 L 以及由电容 电感组成而成 的各种复式滤波电路 由于电抗元件在电路中有储能作用 并联的电容器 C 在电源供给的电压升高 时 能把部分能量储存起来 而当电源电压降低时 就把能量释放出来 使负载 电压比较平滑 即电容 C 具有平波的作用 与负载串联的电感 L 当电源供给的 电流增加 由电源电压增加引起 时 它把能量储存起来 而当电流减小时 又 把能量释放出来 使负载电流比较平滑 即电感 L 也有平波作用 滤波电路形式很多 为了掌握它的分析规律 把它分为电容输入式 电容器 C 接在最前面 和电感输入式 电感器 L 接在最前面 前一种滤波电路多用于 小功率电源中 而后一种滤波电路多用于较大功率电源中 而且当电流很大时 仅用一电感器与负载串联 由于本课程设计的是高频功率放大器 所以滤波电路应采用电感输入式 借 以消除较大功率电源中的纹波信号 如图 5 所示 图 5 滤波匹配网络电路图 本科生课程设计 论文 9 本科生课程设计 论文 10 2 3 元器件型号选择 本科生课程设计 论文 11 2 4 EWB 仿真 数据分析 本科生课程设计 论文 12 第 3 章 课程设计总结 对所设计内容 方法 取得的效果 问题的解决方案等方面作技术方面的总 结 本科生课程设计 论文 13 参考文献 1 康华光主编 电子技术基础 模拟部分 第五版 北京 高