通信電子電路高頻功率放大器的設(shè)計仿真

1、實驗室 時間段 座位號 實驗報告實驗課程 實驗名稱 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 高頻諧振功率放大器的設(shè)計仿真預(yù)習(xí)報告實驗?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)載變化對放大器工作狀態(tài)的影響。3掌握集電極電源電壓對放大器工作狀態(tài)的影響。4掌握輸入激勵電壓對放大器工作狀態(tài)的影響。實驗內(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測試丙類功放的調(diào)諧特性；3測試負(fù)載變化時三種狀態(tài)（欠壓、臨界、過壓）的余弦電流波形；4觀察激勵電壓、集電極電壓變化時余弦電流脈沖的變化過程；5觀察功放基極調(diào)幅波形。實驗報告 1認(rèn)真整理實驗數(shù)據(jù)，對實驗參數(shù)和波形進(jìn)行分析，說明輸入激勵電壓、集

2、電極電源電壓，負(fù)載電阻對工作狀態(tài)的影響。 2用實測參數(shù)分析丙類功率放大器的特點(diǎn)。 3總結(jié)由本實驗所獲得的體會。一實驗?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)載變化對放大器工作狀態(tài)的影響。3掌握集電極電源電壓對放大器工作狀態(tài)的影響。4掌握輸入激勵電壓對放大器工作狀態(tài)的影響。二實驗原理（簡述）高頻功放的電原理圖如圖3-1所示（共發(fā)射極放大器）圖3-1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。圖3-2 折線法分析非線性電路電流波形（1）激勵電壓幅值變化對工作狀態(tài)的影響圖3-3 變化對工作狀態(tài)的影響由圖可以看出，當(dāng)增大時，、也增大；當(dāng)增大到一定程度，放大器的工作狀態(tài)由欠壓進(jìn)入

3、過壓，電流波形出現(xiàn)凹陷，但此時還會增大（如）。（2）負(fù)載電阻變化對放大器工作狀態(tài)的影響當(dāng)、保持恒定時，改變集電極等效負(fù)載電阻對放大器工作狀態(tài)的影響，如圖3-4所示。圖3-4 不同負(fù)載電阻時的動態(tài)特性（3）電源電壓變化對放大器工作狀態(tài)的影響在、保持恒定時，集電極電源電壓變化對放大器工作狀態(tài)的影響如圖所示。 改變時對工作狀態(tài)的影響三實驗電路或仿真電路圖完整的高頻諧振功率放大器電路如圖3-6所示。（1）諧振功放主體電路選擇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

4、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。需要通過匹配網(wǎng)絡(luò)提高選頻特性。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。利用形阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計，取Q=3，可以得到以下的元件參數(shù)。圖3-9 輸入端形阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)四實驗內(nèi)容和相關(guān)實驗參

5、數(shù)（1）畫出仿真電路圖；（2）調(diào)節(jié)輸入端信號的電壓值，觀察電路工作狀態(tài)的變化情況。保持Ec=12V，改變Ubm=1V，1.5V，2V，2.5V，3V，3.5V，4V調(diào)節(jié)Ubm=3V，改變Ec=7.5V，10V，12V，15V（3） 觀察負(fù)載電阻和電源電壓對工作狀態(tài)的影響。保持EC=12V，Ubm=3V，改變RL=25，50，75五實驗結(jié)果或仿真結(jié)果（測量數(shù)據(jù)和實測波形）圖3-10 當(dāng)Ec=12V，Ubm=1V時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-11 當(dāng)Ec=12V，Ubm=1.5V時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-12 當(dāng)Ec=12V，Ubm=2V時的示波器顯示、萬用表顯

6、示以及瓦特計顯示圖3-13 當(dāng)Ec=12V，Ubm=2.5V時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-14 當(dāng)Ec=12V，Ubm=3V時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-15 當(dāng)Ec=12V，Ubm=3.5V時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-16 當(dāng)Ec=12V，Ubm=4V時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-17 當(dāng)Ubm=3V，Ec=7.5V時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-18 當(dāng)Ubm=3V，Ec=10V時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-19 當(dāng)Ubm=3V，Ec=12V時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-20 當(dāng)

7、Ubm=3V，Ec=15V時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-21 當(dāng)Ubm=3V，Ec=12V，RL=25時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-22 當(dāng)Ubm=3V，Ec=12V，RL=50時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示圖3-23 當(dāng)Ubm=3V，Ec=12V，RL=75時的示波器顯示、萬用表顯示以及瓦特計顯示六實驗數(shù)據(jù)處理（計算、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，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一定時，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)由過壓到臨界再到欠壓。（3）觀察保持Ubm=3V，Ec=12V調(diào)節(jié)RL顯示的數(shù)據(jù)可得當(dāng)Ubm一定時，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)由欠