05W射频发射电路的设计

1、课 程 设 计 任 务 书课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个射频发射电路，已知条件：Vcc=+12V，激励级用晶体管为3DG130，其PCM=0.7W，ICM=300mA，VCES0.6V，hfe30，fT=150M，AP6dB。输出级晶体管为3DA1，其PCM=1W，ICM=750mA，VCES1.5V，hfe10，fT=70M，AP13dB。二、技术指标谐振频率f0=10MHz, 输出功率P00.5W，效率50%。发挥部分：实现实时测量并显示放大电路的输出电压的幅度。三、设计要求1根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数；2画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。四、实

2、验要求1根据技术指标制定实验方案；通过multisim软件仿真验证所设计的电路。2进行实验数据处理和分析。五、推荐参考资料1 谢沅清，通信电子电路，北京：电子工业出版社。2007年2 于洪珍，通信电子线路，北京：清华大学出版社。2006年3 谢自美，电子线路设计、实验、测试(第二版)。2004年目 录1.概述12. 方案设计 13. 电路工作原理及说明23.1 高频丙类功率放大电路23.2 高频宽频功率放大电路44. 电路性能指标的测试64.1高频宽带功率放大电路仿真测试74.2 高频丙类功率放大电路仿真测试85. 结论96. 性价比97课设体会及合理化建议9参考文献11附录 元器件清单12附

3、录 整体电路原理图13摘要：本论文主要研究的是0.5W射频发射电路的设计，在这次设计中，电路主要是由宽带功率放大器及丙类功率放大器组成。宽带功率放大器是利用宽带变压器作为耦合回路来实现；丙类功率放大器是由LC谐振电路作为耦合电路，对载波信号或已调窄带信号进行放大。将输入的信号进行有效的放大，实现0.5W射频电路的发射。关键词：宽带功放；丙类功放；谐振功率放大1. 概述电子技术是在十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，在二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。随着电子技术的飞速发展，电子技术在日常生活中得到了广泛的应用，各类转换电路的不断推出以及电子产品的快速

4、更新，电子技术已成为世界发展和人们生活中必不可少的工具。本设计题目为0.5W射频发射电路的设计，运用了高频放大电路的原理。0.5W射频发射电路是利用高频宽带功率放大器和高频谐振功率放大器的工作特性达到级联放大的效果实现该设计。设计要求：设计一个射频发射电路，已知条件：Vcc=+12V，激励级用晶体管为3DG130，其PCM=0.7W，ICM=300mA，VCES0.6V，hfe30，fT=150M，AP6dB。输出级晶体管为3DA1，其PCM=1W，ICM=750mA，VCES1.5V，hfe10，fT=70M，AP13dB。谐振频率f0=10MHz, 输出功率P00.5W，效率50%。2.

5、方案设计0.5W射频发射电路原理框图见图1。 高频信号发生器高频宽带功率放大丙类功率放大图1 0.5W射频发射电路原理框图输出信号 要求设计这一高频功放电路，首先要有一信号源作为输入端，为了能够到达功放的效果，要在这端信号源接入一放大电路来实现放大，我便利用了宽带变压器作为耦合回路的功率放大设计为宽带功率放大器，又由于本次的设计是射频发射，而且丙类高频谐振放大器在通信电路中用于发送设备，所以选择其为下一级放大电路，再用天线进行发射。本次设计共分为二部分：高频宽带功率放大电路、高频丙类功率放大电路。3. 电路工作原理及说明3.1 高频丙类功率放大电路高频丙类功率放大电路为本次设计的关键部分。根据

6、放大器电流导通角的范围，将电路设置为丙类放大，将其作为发射机的末级，获得较大的输出功率和较高的效率。高频丙类功率放大电路图见图2。图2 高频丙类功率放大电路图（1）确定放大器的工作状态在本次设计中，为了获得较高的效率和较大的功率，所以我将功放的工作状态设为临界状态，取。可以得到此时的集电极的等效电阻:由集电极输出功率:得出集电极基波电流振幅:由关系式得出集电极电流脉冲的最大值及其直流分量:由直流电源供给的直流功率：得出集电极的耗散功率: 集电极效率：若设本级功率增益则输入功率由关系式得出基极余弦脉冲电流的最大值（设晶体管3DA1的）基极基波电流的振幅由基极基波输入功率：得出输入电压的振幅：(2

7、)计算谐振回路及耦合回路的参数丙类功放的输入、输出耦合回路均为高频变压器耦合方式，其输入阻抗 =输出变压器线圈匝数比：取若取集电极并联谐振回路的电容则回路电感：基极直流偏置电压射级电阻： 取高频旁路电容：3.2 高频宽频功率放大电路高频宽频功率放大电路为本次设计的第一部分。通过静态工作点的设定，构造出高频变压器，在达到功率放大，实现宽带功放的设计。高频宽带功率放大电路图见图3。图3 高频宽带功率放大电路图（1）计算电路参数由于宽带功率放大位第一级放大，所以宽带功放的输出功率等于下一级放大丙类功放的输入功率，输出负载等于丙类功放的输入阻抗。即设高频变压器的效率。功放集电极的输出功率为：取功放的静

8、态电流,则集电极电压的振幅和等效负载电阻为,设计直流负反馈电阻： 取标称值为290高频变压器匝数比：取次级匝数,则初级匝数在本次设计中，要求本级功放采用3DG130晶体管，设，若取功率增益,则输入功率：功放的输入阻抗：,若取,则，可以求出本级输入电压的振幅（2）计算静态工作点3DG130晶体管的射级电位：则若取基极偏置电路的电流则，取标称值在实验中，取的电位器；取高频旁路电容,输入耦合电容。在本次课设中，用到了去耦滤波电路，采用的是LC低通滤波器。 4. 电路性能指标的测试在Multisim仿真实验中，输入信号源，观察高频宽带功率放大电路和高频丙类功率放大电路的输出波形以及电压表上的示数，测试

9、电路的性能指标。电路仿真电路图如图4。图4 0.5W射频发射电路仿真电路4.1高频宽带功率放大电路仿真测试将示波器接在宽带功率放大电路的输出端，输出波形如图5。图5 宽频放大电路输出波形4.2 高频丙类功率放大电路仿真测试将示波器接在丙类功率放大电路的输出端，输出波形如图6；并在负载两端接入电压表，测得示数如图7。输出波形：图6 丙类放大电路输出波形负载两端电压：图7 负载电压由图7所示的负载两端电压可以得出功率：电路集电极输出电流：图8 集电极电流由图8所示的集电极电流可以得出输出功率：5. 结论本课题是要设计一个0.5W射频发射电路，通过宽频功率的放大将输入信号进行了放大，但输出的频率仍保

10、持不变，后又由这一级的输出为丙类放大器的如入，经过选频放大的处理，再一次对输入信号进行了放大，达到射频的发射。在此工作过程中，为了避免外界的干扰，在此电路中设计了去耦滤波电路，保持12V电源不变，完成此次设计。在谐振功率放大器的选择中，根据放大器导通角的范围，可以分为甲类、乙类、丙类、丁类功率放大器，由于输出功率给定为,可以采用乙类和丙类功放。由于在高频的理论知识中只介绍了丙类功率放大器，故在设计中我只采用了丙类放大，但在实际中，乙类放大较丙类放大更具优势，因为器导通角较小，故放大器的效率更高。6. 性价比 本次设计方案中，所选取的元器价格比较便宜，性能良好。在本次设计中用到了变压器及三极管等

11、，这些器件在日常生活中都广泛使用，在电路设计中，实现了射频的发射。从器件的选择到设计整体都考虑器件的常见度与成本。总体看来都遵循性价比原则。7课设体会及合理化建议通过这一周的课程设计我收获了很多，在这段时间，我查阅了许多关于射频电路的资料，并通过各种方式，如上网，翻阅相关书籍，询问老师等等，这对我日后的学习很有帮助。在电路基础的学高频习中，我再一次接触到了Multisim软件，通过这次课设，我对Multisim有了更多的了解，对其的使用也更加熟练，在以后的学习中将会更加了解到该软件的应用，同时对高频的理论知识更一步掌握，明白了在品是学习中没弄懂的那部分知识，收获很大。一周的时间是很短暂的，但在

12、这一周中我所学到的东西确实很多。在做可设的过程中，发生故障是不可避免，比如程序不能运行，连出的电路输出的波形不正确、电压值与理论值相差很多等问题。经过老师、同学的帮助，在进行改过后，仿真电路终于可以正常的运行。我觉得电路是否能正常运行并不重要，重要的是学习的过程，在这个过程中我锻炼了自学能力，增加了理论知识以及坚定了信念，而这些恰恰是我迈向社会所需要的。在以后的生活中，没有了老师的指导，靠的就是自己的自学与坚持。非常感谢这次的课设，在此向我的指导教师致以深深的谢意，感谢老师的耐心指导。在这次课程设计的过程中我也看到了自己的不足，如对知识的掌握还是不够牢固，有很多东西现在不能熟练的掌握，对于软件的控制能力也不是很好，希望日后会提供给我们更多的锻炼机会来培养我们的实践能力。参考文献1 杨翠娥主编.高频电子线路实验与课程设计. M哈尔滨：哈尔滨工程大学出版，2001年2 胡宴如、耿苏燕主编.高频电子线路. M北京：高等教育出版社，2004年3 邬国扬、顾冰锋、周雪娇主编.高频电路原理.M杭州: 浙江大学出版社，2006年 4 宋树祥、周冬梅主编. 高频电子线路. M北京: 北京大学出版社，2007年5 谢沅清主编. 通信电子线路. M北京: 电子工业出版社，2007年6 谢自美主编. 电子线路设计、实验、测试(第四版).