随着无线通信技术的高速发展，市场对射频电路的需求越来越大，同时对射频电路的性能要求也越来越高。丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。本次课设用ewb软件对丙类放大器进行了研究，并掌握丙类谐振功率放大器的**设计方法。
高频功率放大器（简称高频功放）主要用于放大高频信号或高频已调波（即窄带）信号。由于采用谐振回路作负载，解决了大功率放大时的效率、失真、阻抗匹配等问题，因而高频功率放大器通常又称为谐振功率放大器。就放大过程而言，电路中的功率管是在截止、放大至饱和等区域中工作的，表现出了明显的非线性特性。
但其效果：一方面可以对窄带信号实现不失真放大；另一方面又可以使电压增益随输入信号大小变化，即实现非线性放大。根据功放电流导通角可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的放大器。
丙类谐振功率放大器是位于无线发射机末端的重要部件，其效率可达到90%，因此它通常被用作末级功放，以使发射信号获得较大的输出功率和较高的效率。本设计对ewb软件进行了系统的研究，从而掌握了丙类谐振式功率放大器的**设计方法。
高频功率放大器是对载波信号或高频信号进行功率放大的电路。利用选频网络作为负载回路的功率放大器成为谐振功率放大器。随着现代通信技术的日益发展高频放大应用的领域也越来越广。
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。
谐振式高频功率放大器的特点是：①为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，晶体管发射结为反向偏置，由eb（vbb）来保证，流过晶体管的电流为余弦脉冲波形；②负载为谐振回路，除了确保从电流脉冲波中取出基波分量，获得正弦电压波形外，还能实现放大器的阻抗匹配。
高频功率放大器分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360，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；丙类放大器电流的流通角则小于180。
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，因而不能用于低频功率放大，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。
表1为甲、乙、丙类三种状态的特点。
1.3.2 丙类谐振功率放大器的效率与功率。
功率放大器是依据激励信号放大电路对电流的控制，起到把集电极电源直流功率变换成负载回路的交流功率的作用。在同样的直流功率作用条件下，转换的功率越高，输出的交流功率越大。
集电极电源提供的直流功率：
式中为余弦脉冲的直流分解系数。
式中，为余弦脉冲的最大值；为余弦脉冲的直流分解系数。
式中，为晶体管的导通电压；为晶体管的基极偏置；为功率放大器的激励电压振幅。
集电极输出基波功率：
式中为回路两端的基频电压，为余弦电流脉冲基频电流，为回路的谐振阻抗。
集电极效率：
式中，为集电极电压利用系数；为余弦脉冲的基波分解系数。
功率放大器的设计原则是在高效率下取得较大的输出功率。在实际运用中，为兼顾高的输出效率和高效率，通常。
欠压状态：在欠压区至临界点的范围内，放大器的输出电压随负载电阻的增大而增大，而电流、、基本不变，输出电流的振幅基本上不随变化而变化，故输出功率基本不变。
临界状态：负载线和正好相交于临界线的拐点。放大器工作在临界状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。其对应的最佳负载电阻值，用表示，即：
当变小时，放大器处于欠压工作状态，如c点所示。集电极输出电流较大，集电极电压较小，因此输出功率和效率都较小。变大时，放大器处于过压工作状态，如b点所示。
集电极电压虽然较大，但集电极电流凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态。
设计谐振功率放大器为临界工作状态的条件是：。
式中，为集电极输出电压幅度；为电源电压；为晶体管饱和压降。
过压状态：放大器的负载较大，在过压区，随着负载的加大，要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小。输出电流的振幅将随的减小而下降，故输出功率也随之下降。
为了使高频功率放大器有高效率地输出大功率，常常选择工作在丙类状态下工作。由图可知基极直流偏压vbb 使基极处于反向偏压的状态，对于npn型管来说，只有在激励信号为正值的一段时间内才有集电极电流产生，所以耗散功率很小。
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，谐振回路中lc是晶体管的负载，电路工作在丙类工作状态。
如图所示：
图2 电压、电流随负载变化波形。
高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅时，放大器电流、电压、功率及效率的变化特性。由图3 高频功放的振幅特性可以看出，在欠压区，、、随的增加而增加，但并不一定是线性关系。在过压区，基本不随变化，可以认为是恒压区，放大等幅信号时，应选择在此状态。
在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极是否进入饱和区，将放大区的工作状态分为三种：
欠压工作状态：
集电极最大点电流在临界线的右方。
过压工作状态：
集电极最大点电流进入临界线之左的饱和区。
临界工作状态：
是欠压和过压状态的分界点，集电极最大点电流正好落在临界线上。
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；改变供电电压；改变偏压；改变激励。
方法1:改变，但、、不变：当负载电阻由小至大变化时，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。
方法2:改变，但、、不变：当集电极供电电压由小至大变化时，放大器的工作状态由过压经临界转入欠压。
方法3:变化，但、、不变或变化，但、、不变：这两种情况所引起放大器工作状态的变化是相同的。
因为无论是还是的变化，其结果都是引起的变化。当或由小到大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。
电子工作平台electronics workbench (ewb)(现称为multisim) 软件是加拿大interactive image technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路**的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点：
1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模**实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路**需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；
2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可实时显示测量结果。
3）ewb软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。
4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。（5）ewb还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，**电路的实际运**况，熟悉常用电子仪器测量方法。
2.2 ewb软件的基本操作方法。
2.2.1创建电路。
1 元器件操作。
元件选用：打开元件库栏，移动鼠标到需要的元件图形上，按下左键，将元件符号拖拽到工作区。
元件的移动：用鼠标拖拽。元件的旋转、反转、复制和删除：
用鼠标单击元件符号选定，用相应的菜单、工具栏，或单击右键激活弹出菜单，选定需要的动作元器件参数设置：选定该元件，从右键弹出菜单中选component properties可以设定元器件的标签（label）、编号（reference id）、数值（value）和模型参数（model）、故障（fault）等特性。
说明：①元器件各种特性参数设置可通过双击元器件弹出的对话框进行； ②编号（reference id）通常由系统自动分配，必要时可以修改，但必须保证编号的唯一性； ③故障（fault）选项可供人为设置元器件的隐含故障，包括开路（open）、短路（short）、漏电（leakage）、无故障（none）等设置。
2 导线的操作。
主要包括：导线的连接、弯曲导线的调整、导线颜色的改变及连接点的使用。
连接：鼠标指向一元件的端点，出现小园点后，按下左键并拖拽导线到另一个元件的端点，出现小圆点后松开鼠标左键。
删除和改动：选定该导线，单击鼠标右键，在弹出菜单中选delete 。或者用鼠标将导线的端点拖拽离开它与元件的连接点。
说明：①连接点是一个小圆点，存放在无源元件库中，一个连接点最多可以连接来自四个方向的导线，而且连接点可以赋予标识； ②向电路插入元器件，可直接将元器件拖曳放置在导线上，然后释放即可插入电路中。
3电路图选项的设置
circuit/schematic option对话框可设置标识、编号、数值、模型参数、节点号等的显示方式及有关栅格（grid）、显示字体（fonts）的设置，该设置对整个电路图的显示方式有效。其中节点号是在连接电路时，ewb自动为每个连接点分配的。
2.2.2．使用仪器。
1.示波器。
示波器为双踪模拟式，其图标和面板如下图所示。
其中：expand --面板扩展按钮；
time base --时基控制；
trigger --触发控制；包括：
①edge --上（下）跳沿触发。
②level --触发电平。
③触发信号选择按钮：auto（自动触发按钮）；a、b（a、b通道触发按钮）；ext（外触发按钮）
x（y）position --x（y）轴偏置；
y/t、b/a、a/b --显示方式选择按钮（幅度/时间、b通道/a通道、a通道/b通道）；
2信号发生器。
信号发生器可以产生正弦、三角波和方波信号，其图标和面板如下图所示。可调方波和三角波的占空比。
2.2.3．元件库中的常用元件。
1.电流源。
电池(直流电压源)、直流电流源、交流电压源、交流电流源、 电压控制电压源、电流控制电压源、电流控制电流源。
2基本元件。
电阻、电容、电感、线性变压器、开关、延迟开关等。
根据高频放大器的主要技术指标：
交流电压放大倍数：au>25 ;
输出交流电压峰-峰值：vop-p>2v(rl=2kω);
中心频率：15mhz；
通频带宽：计算谐振回路的参数及设计电路图。
当回路处于谐振时， 令，；
根据下式。令。
所以可求得：
设计电路图为：
3.2 ewb软件对高频lc功率放大器的**。
**电路如下图8所示：
图8 **电路图（1）
添加电流表和示波器后的**电路图。
图9 **电路图（2）
**后的波形如下图9所示。
分析由此图可以观察出：，，所以》25v高频谐振功率放大器的放大倍数满足要求；输出交流电压峰-峰值： >2v(rl=2kω)满足输出交流电压的指标要求。
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