高頻諧振功率放大器實(shí)驗(yàn)
高頻諧振功率（W）放大器實(shí)驗(yàn)
一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
進(jìn)一步掌控把握高頻諧振功率（W）放大器的作業(yè)原理。
掌控把握諧振功率（W）放大器的調(diào)諧特性和負(fù)載特性。
掌控把握激勵(lì)電壓（V）、集電極電源電壓（V）及負(fù)載改變對(duì)放大器作業(yè)狀態(tài)的影響。
二、實(shí)驗(yàn)使用儀表器具
1．小信號(hào)調(diào)諧放大器實(shí)驗(yàn)板
2．20MH雙蹤示波器
3. 萬(wàn)用表
三、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)原理與電子回路
1.高頻諧振功率（W）放大器原理電子回路
高頻諧振功率（W）放大器是一種能量變換器件，它可以將電源供給的直線(xiàn)DC能量變換為高頻交流ACAC輸出。高頻諧振功率（W）放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要結(jié)合套件，其作用是放大信號(hào)，使之達(dá)到足夠的功率（W）輸出，以適用天線(xiàn)發(fā)射和其它負(fù)載的要求。
高頻諧振功率（W）放大器研究的主要問(wèn)題是如何獲取高效率、大功率（W）的輸出。放大器電流（A）導(dǎo)通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲類(lèi)功放的θ＝180，效率η最高為50％，而丙類(lèi)功放的θ＜90°，效率η可達(dá)到80％。諧振功率（W）放大器應(yīng)用丙類(lèi)功率（W）放大器，應(yīng)用選頻互聯(lián)網(wǎng)作為負(fù)載線(xiàn)路的丙類(lèi)功率（W）放大器稱(chēng)為高頻諧振功率（W）放大器。
圖中ub為寫(xiě)入交流ACAC信號(hào)，EB是基極偏置電壓（V），調(diào)節(jié)EB，改變放大器的導(dǎo)通角，以改變放大器作業(yè)的類(lèi)型。EC是集電極電源電壓（V）。集電極外接LC并聯(lián)振蕩線(xiàn)路的功用是作放大器負(fù)載。放大器作業(yè)時(shí)，晶體管的電流（A）、電壓（V）波動(dòng)線(xiàn)及其對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖9-2所示。晶體管轉(zhuǎn)移特性如圖2.2中虛線(xiàn)所示。由于寫(xiě)入信號(hào)較大，可用折線(xiàn)近似轉(zhuǎn)移特性，如圖中實(shí)線(xiàn)所示。 圖中為管子導(dǎo)通電壓（V），gm為特征斜率。
設(shè)寫(xiě)入電壓（V）為一余弦電壓（V），即
ub=Ubmcosωt
則管子基極、發(fā)射極間電壓（V）uBE為
uBE=EB+ub=EB+Ubmcosωt
在丙類(lèi)作業(yè)時(shí)，EB<，在這種偏置條件下，集電極電流（A）iC為余弦脈沖，其最大值為iCmax，電流（A）流通的相角為2θ，通常稱(chēng)θ為集電極電流（A）的通角，丙類(lèi)作業(yè)時(shí)，θ<π/2 。把集電極電流（A）脈沖用傅氏級(jí)數(shù)展開(kāi)，可分解為直線(xiàn)DC、基波和各次諧波
iC=IC0+ic1+ic2+=IC0+Ic1mcosωt+Ic2mcos2ωt+…
式中，IC0為直線(xiàn)DC電流（A），Ic1m、Ic2m分別為基波、二次諧波電流（A）幅度。
諧振功率（W）放大器的集電極負(fù)載是一高Q的LC并聯(lián)振蕩線(xiàn)路，如果選取諧振角頻率ω0等于寫(xiě)入信號(hào)ub的角頻率ω，那么，盡管在集電極電流（A）脈沖中含有豐富的高次諧波分量，但由于并聯(lián)諧振線(xiàn)路的選頻濾波作用，振蕩線(xiàn)路兩端的電壓（V）可近似認(rèn)為只有基波電壓（V），即
uc=Ucmcosωt=Ic1mRecosωt
式中，Ucm為uc的振幅；Re為L(zhǎng)C線(xiàn)路的諧振電阻。在集電極電子回路中，LC振蕩線(xiàn)路得到的高頻功率（W）為
集電極電源EC供給的直線(xiàn)DC寫(xiě)入功率（W）為
集電極效率ηC為輸出高頻功率（W）Po與直線(xiàn)DC寫(xiě)入功率（W）PE之比，即
靜態(tài)作業(yè)點(diǎn)、寫(xiě)入信號(hào)、負(fù)載發(fā)生改變，諧振功率（W）放大器的作業(yè)狀態(tài)將發(fā)生改變。如圖9-3所示。當(dāng)C點(diǎn)落在輸出特性(對(duì)應(yīng)uBEmax的那條)的放大區(qū)時(shí)，為欠壓狀態(tài)；當(dāng)C點(diǎn)正好落在臨界點(diǎn)上時(shí)，為臨界狀態(tài)；當(dāng)C點(diǎn)落在飽和區(qū)時(shí)，為過(guò)壓狀態(tài)。諧振功率（W）放大器的作業(yè)狀態(tài)必須由EC、EB、Ubm、Ucm四個(gè)參量決定，缺一不可，其中任何一個(gè)量的改變?nèi)繒?huì)改變C點(diǎn)所處的位置，作業(yè)狀態(tài)就會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變。
負(fù)載特性是指當(dāng)保持EC、EB、Ubm不變而改變Re時(shí)，諧振功率（W）放大器的電流（A）IC0、Ic1m，電壓（V）Ucm，輸出功率（W）Po，集電極損耗功率（W）PC，電源功率（W）PE及集電極效率ηC隨之改變的彎彎曲線(xiàn)。從上面動(dòng)特性彎彎曲線(xiàn)隨Re改變的解析可以看出，Re由小到大，作業(yè)狀態(tài)由欠壓變到臨界再進(jìn)入過(guò)壓。相應(yīng)的集電極電流（A）由余弦脈沖變成凹陷脈沖。
集電極調(diào)制特性是指當(dāng)保持EB、Ubm、Re不變而改變EC時(shí)，功率（W）放大器電流（A）IC0、Ic1m，電壓（V）Ucm以及功率（W）、效率隨之改變的彎彎曲線(xiàn)。當(dāng)EC由小增大時(shí)，uCEmin=EC-Ucm也將由小增大，因而由uCEmin、uBEmax決定的瞬時(shí)作業(yè)點(diǎn)將沿uBEmax這條輸出特性由特性的飽和區(qū)向放大區(qū)位移，作業(yè)狀態(tài)由過(guò)壓變到臨界再進(jìn)入欠壓，iC波動(dòng)線(xiàn)由iCmax較小的凹陷脈沖變?yōu)閕Cmax較大的尖頂脈沖，如圖9-5所示。由集電極調(diào)制特性可知，在過(guò)壓區(qū)域，輸出電壓（V）幅度Ucm與EC成正比。運(yùn)用這一特別點(diǎn)，可以經(jīng)過(guò)控制EC的改變，完成電壓（V）、電流（A）、功率（W）的相應(yīng)改變，這種功能稱(chēng)為集電極調(diào)幅，所以稱(chēng)這組特性彎彎曲線(xiàn)為集電極調(diào)制特性彎彎曲線(xiàn)。
基極調(diào)制特性是指當(dāng)EC、Ubm、Re保持不變而改變EB時(shí)，功放電流（A）IC0、Ic1m，電壓（V）Ucm以及功率（W）、效率的改變彎彎曲線(xiàn)。當(dāng)EB增大時(shí)，會(huì)引起θ、iCmax增大，從而引起IC0、Ic1m、Ucm增大。由于EC不變，uCEmin=EC-Ucm則會(huì)減小，這樣勢(shì)必導(dǎo)致作業(yè)狀態(tài)會(huì)由欠壓變到臨界再進(jìn)入過(guò)壓。進(jìn)入過(guò)壓狀態(tài)后，集電極電流（A）脈沖高度雖仍有多加，但凹陷也不斷深入，iC波動(dòng)線(xiàn)如圖9-6所示。運(yùn)用這一特別點(diǎn)，可經(jīng)過(guò)控制EB完成對(duì)電流（A）、電壓（V）、功率（W）的控制，稱(chēng)這種作業(yè)方法為基極調(diào)制，所以稱(chēng)這組特性彎彎曲線(xiàn)為基極調(diào)制特性彎彎曲線(xiàn)。
放大特性是指當(dāng)保持EC、EB、Re不變，而改變Ubm時(shí)，功率（W）放大器電流（A）IC0、Ic1m，電壓（V）Ucm以及功率（W）、效率的改變彎彎曲線(xiàn)。Ubm改變對(duì)諧振功率（W）放大器功能的影響與基極調(diào)制特性相似。iC波動(dòng)線(xiàn)及IC0、Ic1m、Ucm、Po、PE、ηC隨Ubm的改變彎彎曲線(xiàn)如圖9-7所示。由圖可見(jiàn)，在欠壓區(qū)域，輸出電壓（V）振幅與寫(xiě)入電壓（V）振幅基礎(chǔ)成正比，即電壓（V）增益近似為常數(shù)。運(yùn)用這一特別點(diǎn)可將諧振功率（W）放大器用作電壓（V）放大器，所以稱(chēng)這組彎彎曲線(xiàn)為放大特性彎彎曲線(xiàn)。
2.實(shí)驗(yàn)電子回路
高頻諧振功率（W）放大器實(shí)驗(yàn)電子回路如圖9-8。
圖9-8 高頻諧振功率（W）放大器實(shí)驗(yàn)電子回路
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1．高頻諧振功率（W）放大器實(shí)驗(yàn)電子回路的調(diào)節(jié)。
2．諧振功率（W）放大器的負(fù)載特性測(cè)量試驗(yàn)---負(fù)載改變對(duì)放大器作業(yè)狀態(tài)的影響測(cè)量試驗(yàn)。
3．集電極電源電壓（V）改變對(duì)放大器作業(yè)狀態(tài)的影響（集電極調(diào)制特性）的測(cè)量試驗(yàn)。
（一） 實(shí)驗(yàn)電子回路的調(diào)節(jié)測(cè)試
五、實(shí)驗(yàn)步驟
1．高頻諧振功率（W）放大器實(shí)驗(yàn)電子回路的調(diào)節(jié)
⑴ 在實(shí)驗(yàn)箱主板上插上高頻諧振功率（W）放大器實(shí)驗(yàn)電子回路模型塊。接通實(shí)驗(yàn)箱上電源開(kāi)關(guān)電源指標(biāo)燈點(diǎn)亮。 實(shí)驗(yàn)箱上高頻信號(hào)源10.7MHz信號(hào)（來(lái)自L(fǎng)C、晶體振蕩電子回路模型塊，要求電子回路規(guī)定的諧振頻率符合寫(xiě)入信號(hào)頻率）由IN1端接入高頻諧振功率（W）放大器實(shí)驗(yàn)電子回路，幅度在200mV左右。
⑵ 調(diào)節(jié)電位器RW1和微調(diào)CV1、CV2、B1、B2, 在OUT端用示波器，查看到放大后的不失真的寫(xiě)入信號(hào)。
2．高頻諧振功率（W）放大器的負(fù)載特性測(cè)量試驗(yàn)
調(diào)節(jié)RW3，保持電源電壓（V）為最大值（測(cè)量TP5點(diǎn)），激勵(lì)電壓（V）Ubm一定，改變負(fù)載RL，查看對(duì)電壓（V）波動(dòng)線(xiàn)、電流（A）波動(dòng)線(xiàn)的影響，測(cè)量輸出電壓（V）Uo、TP3發(fā)射極平均電流（A）IC0（注意，電流（A）信號(hào)對(duì)外部干擾對(duì)比敏感，本次實(shí)驗(yàn)測(cè)電流（A）值時(shí)請(qǐng)將探頭及示波器設(shè)成X10檔），因基極電流（A）極小，故IC0≈Ie0
表9-1諧振功率（W）放大器的負(fù)載特性測(cè)量試驗(yàn) Ubm= V Ec= V
RL （Ω）
斷開(kāi)J2測(cè) |
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Uo （V） |
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IC0 （mA） |
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3．集電極電源電壓（V）改變對(duì)放大器作業(yè)狀態(tài)的影響（集電極調(diào)制特性）的測(cè)量試驗(yàn)
保持激勵(lì)電壓（V）Ubm，負(fù)載RL 不變，調(diào)節(jié)RW4改變Ec，測(cè)量TP3點(diǎn)，查看對(duì)電壓（V）波動(dòng)線(xiàn)、電流（A）波動(dòng)線(xiàn)的影響、測(cè)量輸出電壓（V）Uo、由TP3發(fā)射極平均電流（A）IC0＝V（TP3）/R7。
表9-2諧振功率（W）放大器的負(fù)載特性測(cè)量試驗(yàn) Ubm= V RL= Ω
六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1．由實(shí)驗(yàn)數(shù)值解析負(fù)載RL、電壓（V）Ec對(duì)高頻諧振放大器作業(yè)狀態(tài)的影響 。
2． 繪出UCm ~ RL， IC0 ~ RL 彎彎曲線(xiàn)。
3．繪出UCm ~ Ec， IC0~ Ec 彎彎曲線(xiàn)。
4.總結(jié)由本實(shí)驗(yàn)所獲取的體會(huì)。
常見(jiàn)問(wèn)題：
1、如果我要購(gòu)買(mǎi)高頻諧振功率放大器實(shí)驗(yàn)，是否有安裝、培訓(xùn)服務(wù)呢？
答：我們的設(shè)備如果沒(méi)有特別注明“不含安裝”“裸機(jī)價(jià)”“出廠(chǎng)”等字樣的，都是提供安裝、培訓(xùn)服務(wù)的。
2、你們的高頻諧振功率放大器實(shí)驗(yàn)是否能開(kāi)增值稅專(zhuān)用發(fā)票？
答：可以的，我們是正規(guī)企業(yè)，并且已經(jīng)升級(jí)到一般納稅人，可以開(kāi)具增值稅專(zhuān)用發(fā)票，如果您需要開(kāi)高頻諧振功率放大器實(shí)驗(yàn)的發(fā)票，您需要提供開(kāi)票資料。
3、你們的高頻諧振功率放大器實(shí)驗(yàn)都是自己生產(chǎn)的嗎？都有什么產(chǎn)品資質(zhì)？
答：我們公司是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)教學(xué)設(shè)備的企業(yè)，完全自主生產(chǎn)，并通過(guò)了最新版ISO9001認(rèn)證，擁有多項(xiàng)專(zhuān)利與著作權(quán)。
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