杭電通信電路實驗1

1、通信電路實驗報告姓名： 王健 學(xué)號： 14072119 班級： 實驗名稱： 諧振功率放大器設(shè)計及仿真一、 實驗?zāi)康?、了解和掌握諧振放大器的電路組成和工作原理。2、了解和掌握阻抗匹配電路原理及結(jié)構(gòu)。3、理解電路元件參數(shù)對諧振放大器性能指標的影響。4、熟悉電路分析軟件的使用。二、 設(shè)計指標1、工作頻率在 20MHz；2、設(shè)計合理的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，功率放大器的輸入輸出阻抗為50 ； 3、三極管選用 Q2N2222，集電極采用串饋供電，電源電壓為 12V，基極采用自給偏置方式供電；注意三極管的極限參數(shù)： Icm = 800mA，P cm =1.2W，Vcemax = 30V ）。4、輸出

2、功率 P o 1.5W 。5、二次諧波抑制度 H 2 30dBc 。6、求出在最大輸出功率時信號的輸入功率。7、分析最大輸出功率時的電源功耗、集電極功耗、效率、功率增益及二次諧波失真。三、 原理圖（1）直流饋電電路在本設(shè)計中，三極管 Q2N2222 要求采用集電極串饋供電，基極采用自給偏置方式供電(電源電壓為12V），在電路中L1為功率管的基極提供直流通路，L2 為扼流圈，C1為高頻旁路電容。在這里我們選取 L1=1mH， C1=30uF， L2=1mH，（2）集電極選頻網(wǎng)絡(luò)集電極電流要使輸出功率大于等于1.5W，對于輸出電阻Rp的取值范圍為在本實驗中選取。并聯(lián)諧振電路如下圖 1-4 所示。對

3、于并聯(lián)諧振回路有：通過計算，我們選取L=79nH， C=0.8nF（3）對于輸入匹配網(wǎng)絡(luò)為了得到最大的電源輸出功率，使得處于最佳匹配狀態(tài)，則有輸入輸出阻抗都為50， 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計：將輸出阻抗 50 轉(zhuǎn)換到 30 ，這里采用 L 型匹配網(wǎng)絡(luò)。利用串并阻抗等效互換，由下公式可有：計算可得：C=130pF L=0.19uH對于諧振功率放大器，選頻網(wǎng)絡(luò)的 Q 值越高越好，為此在匹配網(wǎng)絡(luò)中改動由原理圖使其中下式成立：在這里選取值。L1 = 0.85 uH ， C1= 96.5pF輸入匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計在 PSpice 中對圖 1-8 三極管基極加入信號源，設(shè)置頻率 f = 20MHz ，通過仿真觀察三極管

4、集電極輸出電流波形，大致確定Vs = 3.7V 電源內(nèi)阻 Zs = 50 ，對于電流取出 Ii 中的 基頻成分 I 1 則仿真后得到基極電壓和電流波形為圖 1-10、圖 1-11 所示。圖 1-10 基極電流電壓波形圖圖 1-11 基極電流電壓頻譜圖由輸出波形圖測量可得：（其中 I1表示電流的基頻分量）則輸入等效阻抗為：因此，設(shè)計要求則應(yīng)該從 50.0811 匹配到 50 的輸入阻抗。在這里我們選擇 型匹配網(wǎng)絡(luò)來進行 82 到 50 的匹配設(shè)計原理圖如下各個元件轉(zhuǎn)換表達式為：在本實驗設(shè)計中， RL = 51.132， Re = 50 ，并假定Qe1 =3，則計算得到：L=239nH， C2=4

5、77pF，通過反復(fù)調(diào)節(jié)最終確定：C0=100pF， C1=310pF。（4）整體電路仿真分析 最終系統(tǒng)整體電路圖如圖所示：四、仿真結(jié)果計算分析圖 1-15 集電極電流和電壓、 R2 電壓波形圖圖 1-16 集電極電流和電壓、 R2 電壓頻譜圖由圖 1-15 及圖 1-16 可得，三極管集電極在 0、20MHz、40MHz時的電壓電流值，如下示：R2 兩端輸出電壓值為對于輸入的信號，可測得由以上數(shù)據(jù)，則可求得：諧振功率放大器有直流功率為交流輸出信號的功率為由于輸出匹配網(wǎng)絡(luò)為理想電容、電感組成，因此，匹配網(wǎng)絡(luò)的插入損耗等于0，所以集電極的耗散功率為集電極的效率為輸入信號的功率為二次諧波失真為功率增益為五、實驗收獲與體會這次實驗是第一次通信電路的仿真實驗，也是我第一次碰到OrCAD軟件，在第一次使用這個軟件的過程中，我遇到了許多困難，花費了許多時間，用了一天才終于學(xué)會基本操作。聽說OrCAD比