《高频功率放大器》课程设计报告
专业：通信工程
年级：10级
学号：100307001
姓名：陈春燕
指导教师：吴志伟
日期：2012年12月24日
功率放大器
一、设计目的
1、了解功率放大器的状态、功能及特点
2、学习如何设计高频功率放大器
3、进一步掌握波形参数的测试方法
二基本要求
（1）衰减器指标：衰减量40±2dB，特性阻抗50Ω，频带与放大器相适应。
（2）放大器指标：
a)谐振频率：f0=15MHz；允许偏差±100kHz；
b)增益：不小于60dB；
c)−3dB带宽：2Δf0.7=300kHz；带内波动不大于2dB；
d)输入电阻：R in=50Ω；
e)失真：负载电阻为200Ω，输出电压1V时，波形无明显失真。
（3）放大器使用3.6V稳压电源供电（电源自备）。
最大不允许超360mW，尽可能减小功耗。
三、设计原理
为了弥补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。
高频功率放大器的工作频率高，但相对带宽窄，因此高频功率放大器常采用选频网络作为负载回路。
由于这一特点，高频功率放大器工作于丙类状态。
丙类功放一般工作在发射机的末级，以获得较大的输出功率。
丙类谐振放大器的原理图如图1-1所示。
图1-1 谐振放大器的基本工作电路
四单元电路的分析
1、系统组成
系统包括3.6V电源、衰减器、多级运放放大模块。
将220V的电压经过自制的电源降成3.6V为系统供电，信号经衰减器衰减掉40dB,以使频带与放大器想适应；再经过高感选频网络得到谐振频率为15MHZ，增益不小于60dB，并保证在-3dB带宽时，2∫0.7=300KHZ
的信号；再经过运放得到最终满足要求的信号。
2 衰减器设计
电阻网络构成固定衰减器。
优点：电路简单，线性度好，高精密电阻器材易于购买，价格便宜衰减倍数没有太多限制。
基于此可构建Tee型、Pi型或桥接Tee型结
构的衰减网络。
由于在题目要求中的特性阻抗为固定的50Ω，而且在后级的
放大器中使用匹配的50Ω输入阻抗的放大器，阻抗固定则可以使用无源的π型对称网络电阻衰减网络进行衰减40dB，该网络衰减器具有输入输出特性阻抗一致，且不随衰减等级而变化的特点。
电压的衰减倍数设为
和特性阻抗Z
设为50Ω，则其可由以下公式计算出R1，R2，R3的电阻值（其中
C
R2和R3阻值相同）：
图
仿真效果如图1-2
图1-2衰减器仿真效果
五电源模块
电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。
为整个系统提供3.6V
2N39042N3904实现可变直流电压源。
故不作详述。
电路第一级：输入级
输入级是连接振荡电路和中间级的放大电路，是整个功放电路中的第一级。
它的作用是把来自函数信号发生器输入的0.8mW功率放大到中间级所需的200mW。
输入级电路如图1-3：
电路第二级和第三级
图1-4
总体电路
图1-5
六、主要仪器及器件
示波器一台
实验万能电路板一个
直流稳压电源一台
晶体管2N3904 三片
定值电阻50欧姆一个，
电容150PF1个，可调60pF11个，1nF1个，10nF1个，100nF2个，100p个，82pF1
个，10pF1个，500pF1个。
电感2.4μH1个、4.2μH1个、47μH1个，56μH1个，100nH1个，150nH1个，430nF3个，1.5μH1个，10μH1个， 散热片2片 电烙铁一支 焊锡一段 排针若干 导线若干 万用表一个
七、实验内容
测试三级功率放大器的输出功率、输出电压、稳压直流电源提供的电流、电压以及计算出电路的效率
八、实验步骤
1、按图接好电路，并进行焊接
2、对电路进行最后一次检查，主要是各器件型号与位置应正确，正负电源线不应错误。
3、制作完成后，进行调试。
4、把直流稳压电源接入电路（+12V ），示波器接电路输出，观察输出波形及输出频率，把输出波
形调到最大不失真，记录此时波形的幅度及频率。
九、实验测试波形，实验功率和效率 1.实验波形图
无
2、数据记录 3.实验数据处理和分析
十、实验失败原因分析
1、电源滤波这一块没有做好，导致最终波形变成自激波
2、Multisim 仿真在高频阶段似乎已经不是很实用 3，焊接电路不牢可能引起实验的失败。
4、实验电路元件的选择可能引起实验结果的最后失败。
5、阻抗匹配的没做好也可能会造成实验的失败。
6、实验的调制没做好也可能会对实验造成失败。
十一、过程中遇到的困难和注意事项
输入频率
直流电流
直流电压
直流功率
交流电压输出
输出功率
功率效率
首先，选择器材方面，需要选择Q值高的电感和三极管。
刚开始，我们选择了普通的中周，经过测试，它能达到的6.5M的频率，因为我们需要的这种中轴体积小，重量轻，所以其中的铜线也必须非常的细，如果不小心，很容易把铜线搞断，想要再重新连接会非常困难。
后来我们改变了中轴中的电容，缩小中轴的电容，以达到选频的频率的提高。
但是，只是频率提高是没用的。
我们发现中轴的品质因数Q值很小，效果很不理想。
所以只能改变器材。
我们偶然间发现一种高频磁芯，于是我们经过测试，发现效果很好，而且Q值很理想，而又遇到的困难是，我们的这种资源非常稀少。
我们只拥有一块，所以，我们在接下来的几级放大选择高精度运放来实现放大。
结合多方面考虑，我们选择了2N3904集成双运放。
我们一开始选择把高精度运放组成反向放大器，每级电压值放大10倍，但是发现10倍的电路达不到15M就已经衰减很大了。
于是，我们把运放的放大倍数减小了5倍，结果可以达成15M的指标。
但是，集成运放放大倍数太小，对三级管放大倍数就提高了。
于是，我们重新焊了一次，把集成电路改成正向放大，而且参照芯片的pdf文档对反馈电阻进行调整，改变了电压值，结果意外的发现效果明显比以前反向放大时效果要好很多，而且并未产生自激现象。
十二、实验的心得体会
经过一周的课程设计，我对高频实验有了更深一层的理解，尽管最终的结果失败了，但是我并不因此而灰心，而是更加对其失败产生更浓烈的兴趣，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,是对学生实际工作能
力的具体训练和考察过程。
此次的高频课设，不仅让我加深了对电子电路理论知识的理解，还加强和同学交流沟通的能力，在设计电路时和同组成员共同讨论解决问题，同时设计出的电路经过M u l t i s i m软件仿真达到预期的放大效果。
这次的高频功率放大器设计让我学到了很多东西，虽然最后成了自激振荡，但是学到了宝贵的经验也是不错的。
从第一天，我就开始投入设计过程。
功率放大器的第一级（输入级），匹配网络跟需要用到的元件准备就绪后，就开始焊接电路板，焊接的过程还要注意电路的排版。
就是这样一步一步，一级一级，慢慢焊接出来。
但中间不免有遇到一些困难，比如焊接完电路的调试和调节、输出的电压值和电源的电流值是否符合实验规定的要求、焊接元件值与理论值的偏差应如何的调节等。
这次实验虽然投入的时间跟精力很多，最后焊出的板还是出了问题，但是目的不在于有没有成功，而在于我在设计的过程中学到了什么，学会了什么，我觉得只要把该做的事尽心去做，一定可以做好，不管结果而在于过程。
不管对待任何事情，都要认真去完成，而不是抱着应付的心理去做事。