2.3丙类高功放
图2-3 丙类功放原理图
2.4总体电路设计
图2-4 设计总图
三 各部分设计及原理分析
3.1 电路工作原理
利用宽带变压器作耦合回路的功放称为宽带功放。常用宽带变压器有用高频磁芯绕制的高频变压器和传输线变压器。宽带功放不需要调谐回路，可在很宽的频率范围内获得线 性放大，但效率很低，一般只有20%左右，一般作为发射机的中间级，以提供较大的激励功率。
利用选频网络作为负载回路的功放称为谐振功放。根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类和丁类等功放。电流导通角越小放大器的效率越高。如丙类功放的小于90度，， 丙类功放通常作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的功率。丙类谐振功率放大器原理图如图3-1所示。 c
图3-1 谐振功率放大器的基本电路
谐振功率放大器的特点：
（1） 放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。
（2） 输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配。
（3） 基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态。 （4） 输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。 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，谐振回路LC是晶体管的负载。功率放大器各分压与电流的关系如图1-2所示。
图3-2 功率放大器各分压与电流关系
由于晶体管工作在丙类状态，晶体管集电极电流是一个周期性的余弦脉冲 。由傅立叶级数可知，一个周期性函数可以分解为许多余弦波（或正弦波）的叠加 。可以将电流分解为
ic(t)?Ico?Ic1mcos?t?Ic2mcos2?t???Icnmcosn?t???（3-1）
图3-3 iC(t)各次谐波的波形示意图
在对谐振功率放大器进行分析与计算时，关键在于直流分量和基波分量等前面几项
利用周期函数傅立叶级数的公式，可以求出式（3-1）直流分量及各次谐波分量
（3-2） 3）
只要知道电流脉冲的最大值和通角即可计算出直流分量、基波分量及各次谐波分量 。
各次谐波分量变化趋势是谐波次数越高，其振幅越小。因此，在谐振放大器中只需研究直流功率及基波功率。
放大器集电极直流电源提供的直流输入功率为
（3-4）
谐振功放集电极输出回路输出功率等于基波分量在谐振电阻上的功率为
（3-5）
（3-
集电极的功耗为 （3-6） 放大器集电极能量转换效率等于输出功率与电源提供功率之比
（3-7）
甲类状态，度，
乙类状态，度，
丙类状态，度，
工作在丙类状态时，效率最高。?
3.2 高功放性能分析
高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析， 工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。
3.2.1 谐振功率放大器的动态特性
高频放大器的工作状态是由负载阻抗Rp、激励电压b、供电电压VCC、VBB等4个参量决定的。为了阐明各种工作状态的特点和正确调节放大器，就应该了解这几个参量的变化会使放大器的工作状态发生怎样的变化。
3.2.2 功率放大器的负载特性
如果VCC、VBB、vb 3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻Rp决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。电压、电流随负载变化波形如图3-4所示。
图 1-4 电压、电流随负载变化波形
放大器的输入电压是一定的，其最大值为Vbemax，在负载电阻RP由小至大变化时，负载线的斜率由小变大，如图中1→2→3。不同的负载，放大器的工作状态是不同的,所得的ic波形、输出交流电压幅值、功率、效率也是不一样的。
临界状态时负载线和eb max正好相交于临界线的拐点。放大器工作在临界线状态时，
输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。
欠压状态 时B点以右的区域。在欠压区至临界点的范围内，根据Vc=RpIc1，放大器的交流输出电压在欠压区内必随负载电阻RP的增大而增大，其输出功率、效率的变化也将如此。
过压状态时放大器的负载较大，在过压区，随着负载Rp的加大，Ic1要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小。
根据上述分析，可以画出谐振功率放大器的负载特性曲线如图3-5所示。 欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。
过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状态。
图3-5 谐振功率放大器的负载特性曲线
3.2.3放大器工作状态的调整
调整欠压、临界、过压三种工作状态，大致有以下几种方法：改变集电极负载Rp；改变供电电压VCC；改变偏压VBB；改变激励Vb。改变Rp，但Vb、VCC、VBB不变 当负载电阻Rp由小至大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。在临界状态时输出功率最大。改变VCC，但Rp、Vb、VBB不变 当集电极供电电压VCC由小至大变化时，放大器的工作状态由过压经临界转入欠压。Vcc变化时对工作状态的影响如图1-6所示：
图3-6 Vcc变化是对工作状态的影响
在过压区中输出电压随VCC改变而变化的特性为集电极调幅的实现提供依据；因为在集电极调幅电路中是依靠改变VCC来实现调幅过程的。改变VCC时，其工作状态和电流、功率的变化如图3-7所示。
VCC
图3-7 改变VCC时工作状态和电流、功率的变化
VCC,VBB,不变，变化，自0向正值增大时，使集电极电流脉冲的高度
和宽度增大，放大器的工作状态由欠压进入过压状态。当Vbm自0向正值增大时，使集电极电流脉冲的高度和宽度增大，放大器的工作状态由欠压进入过压状态。谐振功放的放大
特性是指放大器性能随Vbm 变化的特性，其特性曲线如图3-8所示。
图3-8 Vbm 变化的特性
四 参数选择
4.1 设计任务要求
设计一高频功率放大器，要求的技术指标为：输出功率mW,工作中心频率MHz，。 已知：电源供电为12V，负载电阻，晶体管用2N2219，其主要参数：
Pcm=1W,Icm=750mA,VCES=1.5V,fT=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）。
4.2 参数计算
4.2.1 甲类谐振放大器参数计算
依设计技术指标要求，考虑高频放大器应具有的基本特性,可采用共射晶体管单调谐回路谐振放大器，设计参考电路见图4-1所示。
图 4-1
⑴设置静态工作点
由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流一般在0.8—2mA之间选取为宜。
涉及电路中取=1.5mA,设=1K。 ,V,, V , V , K
取标称电阻8.2K。 Rb1???(VCC?VBQ)/VBQ??Rb2?36.5K 考虑调整静态电流的方便，用22K?电位器与15K?电阻串联。 ⑵谐振回路参数计算 回路中的总电容C pF 回路电容C pF
取C为标称值140pF与5-20pF微调电容并联。 3）求电感线圈N2与N1的匝数：
根据理论推导，当线圈的尺寸及所选用的磁心确定后，则其相应的参数就可以认