通信電子電路高頻功率放大器的設(shè)計(jì)仿真

1、通信電子電路高頻功率放大器 的設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)室時(shí)間段座位號(hào)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)名稱班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)老師高頻諧振功率放大器的設(shè)計(jì)仿真預(yù)習(xí)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握高頻功率放大器的電路組成和工作原 理。2. 掌握負(fù)載變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響。3 掌握集電極電源電壓對(duì)放大器工作狀態(tài)的影 響。4.掌握輸入激勵(lì)電壓對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 觀察高頻功率放大器丙類工作狀態(tài)的現(xiàn)象， 并分析其特點(diǎn)；2 測(cè)試丙類功放的調(diào)諧特性；3 測(cè)試負(fù)載變化時(shí)三種狀態(tài)（欠壓、臨界、過(guò) 壓）的余弦電流波形；4 觀察激勵(lì)電壓、集電極電壓變化時(shí)余弦電流 脈沖的變化過(guò)程；5 觀察功放基極調(diào)幅波形。實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 認(rèn)真整理實(shí)驗(yàn)

2、數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)和波形進(jìn) 行分析，說(shuō)明輸入激勵(lì)電壓、集電極電源電壓， 負(fù)載電阻對(duì)工作狀態(tài)的影響。2 用實(shí)測(cè)參數(shù)分析丙類功率放大器的特點(diǎn)。3 總結(jié)由本實(shí)驗(yàn)所獲得的體會(huì)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握高頻功率放大器的電路組成和工作原 理。2 掌握負(fù)載變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響。3 掌握集電極電源電壓對(duì)放大器工作狀態(tài)的影 響。4.掌握輸入激勵(lì)電壓對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響。.實(shí)驗(yàn)原理（簡(jiǎn)述）高頻功放的電原理圖如圖3-1所示（共發(fā)射極放大器）1 1Eb/.,0 UjU be0亠U b由于丙類調(diào)諧功率放大器采用的是反向偏置，波形如圖所示。icic圖3-2折線法分析非線性電路電流波形（1）激勵(lì)電壓幅值Ubm變化對(duì)工作狀態(tài)的

3、影響圖3-3U bm變化對(duì)工作狀態(tài)的影響由圖可以看出，當(dāng)Ubm增大時(shí)，icmax、U cm也增大；當(dāng)U bm增大到一定程度，放大器 的工作狀態(tài)由欠壓進(jìn)入過(guò)壓，電流波形出現(xiàn)凹陷，但此時(shí)Ucm還會(huì)增大（如Ucm3 ）。（2）負(fù)載電阻Rc變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響當(dāng)Ec、Eb、Ubm保持恒定時(shí)，改變集電極等效負(fù)載電阻Rc對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響,如圖3-4所示。圖3-4 不同負(fù)載電阻時(shí)的動(dòng)態(tài)特性（3）電源電壓Ec變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響在Eb、Ubm、Rc保持恒定時(shí)，集電極電源電壓 Ec變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響如圖 所示。Ec改變時(shí)對(duì)工作狀態(tài)的影響三.實(shí)驗(yàn)電路或仿真電路圖(1) 諧振功放主體電路選

4、擇2N2222作為功放晶體管。L2與C2決 定的諧振頻率為15MHz扼流線圈L3組成串聯(lián) 饋電；扼流線圈L1和R1組成基極自偏置電路， 如圖3-7所示電路。由于該功放晶體管的等效負(fù) 載電阻小于30歐姆，使得該諧振回路的品質(zhì)因 數(shù)Q約為4.8，濾波效果比較差。需要通過(guò)匹配 網(wǎng)絡(luò)提高選頻特性。C2vccC1TlL2 :11JnH -j-lOQOpF2N222212V圖3-7由2N2222組成的高頻調(diào)諧功放主體部分(2) 輸出端改進(jìn)的L型匹配網(wǎng)絡(luò)高頻功放后面的負(fù)載通常是50歐姆的天線，與功放主體部分電路的輸出電阻(Rc約30歐姆)不相等，因而需要輸出匹配電路。圖3-8改進(jìn)的L型匹配網(wǎng)絡(luò)(3) 輸入阻

5、抗匹配網(wǎng)絡(luò)仿真輸入端電壓電流的基波分量值，可以計(jì) 算出高頻調(diào)諧功放輸入電阻 Ri約為70歐姆。一 般的高頻設(shè)備和單元的阻抗都為 50歐姆，因而 需要進(jìn)行阻抗匹配。利用n形阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 設(shè)計(jì)，取Q=3可以得到以下的元件參數(shù)。L5ZWW_Rs50DC60.35pH C5豐閃邛F547pF3-9四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)(1) 畫出仿真電路圖;（2）調(diào)節(jié)輸入端信號(hào)的電壓值， 觀察電路工作狀態(tài)的變化情況保持 巳=12乂 改變 Um=1V, 1.5V，2V，2.5V，3V，3.5V，4V調(diào)節(jié) Um=3V,改變 Ec=7.5V，10V, 12V，15V（3）觀察負(fù)載電阻和電源電壓對(duì)工作狀態(tài)的 影響。保

6、持 Ec=12V, Ubm=3V,改變 R=25Q, 50 Q,75 Q五.實(shí)驗(yàn)結(jié)果或仿真結(jié)果（測(cè)量數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)波形）圖 3-10 當(dāng) Ec=12V, Ubm=1V 時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示電圧電直圖 3-11 當(dāng) Ec=12V, Ubm=1.5V 時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示»卡flifi A直咀上iSifl c:乙丄.LQj- v1/- ET-.引-.1.Q53 y£QD4 甲U-TIGCOO0(® ¥Gooaw11*IttAfirs£0 na.J&aT<lt =1 u*Z樹：睜嗎k *p-1匝*n,

7、J耳乂A =-圖 3-12 當(dāng) Ec=12V, U=2V 時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示圖 3-13 當(dāng) Ec=12V, Ubm=2.5V 時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示圖 3-14 當(dāng) Ec=12V, Um=3V 時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示圖 3-15 當(dāng) Ec=12V, U)m=3.5V 時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示T-.曰艸* D£SDti> 盅丄 t W = 75? -adDGv工 1輒u 岳計(jì) Q.OSM'i通代仆tie(-|icu rfl>v*s奶ZZ *EM4裁1二確1薦Y -T費(fèi)丘Q© e麗迪

8、-in£> 辺 Nn日富.if r ata. x a圖 3-16 當(dāng) Ec=12V, Ubm=4V 時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示ri * +帕網(wǎng)4L 3M 亠L(fēng) XT .F3-T10 OX SillJ.A-l.flE-4-V LiD14V d QOOU43 J£a F xa f 0 1»i*j-LILS f oaDuli 亠KiBJr «<*Gl£jnaAiO_c-1JL»reMIWv血*伽. n .； jMK ie“tWWi=.令B樣2VcT/T| hjBi j- 4rH國(guó)l*IK Qiji叮E|11fr87

9、_3H mWTWgL&1L圖3-17當(dāng) Ubm=3V Ec=7.5V時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示6?+£uSMLP1BXSC11 SBC- WiM£k.34_<r«-丁個(gè)啊餉¥JI.flnrw> 心如 EE icntr障務(wù)|o林 15P1畫m -ic£* Bp-' *'l DjOHM甲j剃 tjXMMM圖3-18當(dāng) Ubm=3V Ec=10V時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示圖3-19當(dāng)V Ec=12V時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示n *爭(zhēng)麗nri&wi亙也 丨Wf L中冒

10、&ILm：Z5.9e?M $wv&i_i. I2P7V 12 g OjQQPV&iLrMj帶鑒：卜訛S?Ji 7i-zzu； B上乘Ei：卜碗砲;?Dar阿1 V十片|會(huì)£ A麗fl fffiVWl：iEV250 729mA2 507W圖3-20當(dāng) Ubm=3V Ec=15V時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示-21? 435 mA*11IT, * HHIAJLalULbiMu=V-fe -L礙U:+ “對(duì)* 4J32j.uai. BOZ IPH 屯 3W、S.QJB M MYa.acmMg.otfflv：W*Em畀£M 0IA用l3-21 當(dāng)

11、Ubm=3V Ec=12V, RL=25 Q 時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示3-22 當(dāng) Ubm=3V Ec=12V, RL=50 Q 時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示的 nA圖 3-23 當(dāng) Ubm=3V Ec=12V, rl=75 Q 時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示六實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（計(jì)算、分析誤差，作曲線）（1）觀察保持Ec=12V,調(diào)節(jié)Ubm顯示的數(shù)據(jù) 可得當(dāng)Ec一定時(shí)，隨著Ubm的增大，集電極電 流逐漸增大，輸出功率也隨之增大，放大器的 工作狀態(tài)由欠壓到臨界再到過(guò)壓。（2）觀察保持Ubm=3V調(diào)節(jié)Ec顯示的數(shù)據(jù)可 得當(dāng)Ubm定時(shí)，隨著Ec的增大，集電極電流 逐漸增大，輸出功率也隨之增大，放大器的工 作狀態(tài)由過(guò)壓到臨界再到欠壓。（3）觀察保持 Ubm=3V Ec=12V調(diào)節(jié)