高頻小信號(hào)的matlab實(shí)現(xiàn)

高頻小信號(hào)的matlab實(shí)現(xiàn)

演講：曾淼PPT制作：潘方琦武漢理工大學(xué)信息工程學(xué)院電信1204班2014年5月17日目錄高頻小信號(hào)介紹與原理說(shuō)明主要性能指標(biāo)matlab軟件仿真小結(jié)與參考文獻(xiàn)一二三四2編輯ppt一、高頻小信號(hào)介紹與原理說(shuō)明高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)和其它無(wú)線電系統(tǒng)中，特別是在發(fā)射機(jī)的接收端，從天線上感應(yīng)的信號(hào)是非常微弱的，這就需要用放大器將其放大。高頻信號(hào)放大器理論非常簡(jiǎn)單，但實(shí)際制作卻非常困難。其中最容易出現(xiàn)的問(wèn)題是自激振蕩，同時(shí)頻率選擇和各級(jí)間阻抗匹配也很難實(shí)現(xiàn)。本文以理論分析為依據(jù)，以實(shí)際制作為基礎(chǔ)，用LC振蕩電路為輔助，來(lái)消除高頻放大器自激振蕩和實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的頻率選擇；另加其它電路，實(shí)現(xiàn)放大器與前后級(jí)的阻抗匹配1.

高頻小信號(hào)介紹器簡(jiǎn)介3編輯ppt一、高頻小信號(hào)介紹與原理說(shuō)明實(shí)驗(yàn)電路圖上圖所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管小信號(hào)調(diào)諧回路諧振放大器。它不僅要放大高頻信號(hào)，而且還要有一定的選頻作用，因此，晶體管的集電極負(fù)載為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)會(huì)影響放大器的輸出信號(hào)的頻率或相位。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻RB1和RB2以及RE決定，其計(jì)算方法與低頻單管放大器相同。2.高頻小信號(hào)原理說(shuō)明4編輯ppt一、高頻小信號(hào)介紹與原理說(shuō)明

3.交流等效電路圖5編輯ppt一、高頻小信號(hào)介紹與原理說(shuō)明輸入導(dǎo)納：

輸出導(dǎo)納：（gm為晶體管跨導(dǎo)，且gm=IE(mA)/26mV)gb'E為發(fā)射結(jié)電導(dǎo)，且

正向傳輸導(dǎo)納：

反向傳輸導(dǎo)納：(rb'c為集電極電容

，一般為幾皮法，Cb'e為發(fā)射結(jié)電容，一般為幾十皮法甚至幾百皮法）4.晶體管的四個(gè)Y參數(shù)6編輯ppt一、高頻小信號(hào)介紹與原理說(shuō)明

圖1-2所示的等效電路中，p1為晶體管的集電極接入系數(shù)，即P1=N1/N2=2/3式中，N2為電感L線圈的總匝數(shù)；p2為輸出變壓器Tr0的副邊與原邊匝數(shù)比，即

P2=N3/N2=1/3式中，N3為副邊總匝數(shù)。ΣgL為諧振放大器輸出負(fù)載的電導(dǎo)，gL=1/Rl。通常小信號(hào)諧振放大器的下一級(jí)仍為晶體管諧振放大器，則將是下一級(jí)晶體管的輸入電導(dǎo)。由圖1-2可見(jiàn)，并聯(lián)諧振回路的總電導(dǎo)的表達(dá)式為gΣ=go+p1^2*goe+p2^2*gie式中，為L(zhǎng)C回路本身的損耗電導(dǎo)。go=1/(Qo*wo*L)5.參數(shù)計(jì)算7編輯ppt二、主要性能指標(biāo)放大器的諧振回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱為諧振頻率。的表達(dá)式為：

1.諧振頻率8編輯ppt二、主要性能指標(biāo)放大器的諧振回路所對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Avo稱為諧振放大器的電壓增益.Avo的表達(dá)式為：

2.電壓增益9編輯ppt二、主要性能指標(biāo)

由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時(shí)，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱電壓放大倍數(shù)Av下降到諧振電壓放大倍數(shù)的0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為放大器的通頻帶BW，其表達(dá)式為：

式中，為諧振放大器的有載品質(zhì)因素。通頻帶可通過(guò)放大器的頻率特性曲線來(lái)求。放大器的頻率特性曲線如圖1-3由BW得表達(dá)式可知：通頻帶越寬的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻帶，同時(shí)又能提高放大器的電壓增益，由式可知，除了選用較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減少調(diào)諧回路的總電容量。3.通頻帶10編輯ppt二、主要性能指標(biāo)矩形系數(shù)Kr0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0.1Avo時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率范圍與電壓放大倍數(shù)下降到0.707時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移之比，即上式表明，矩形系數(shù)Kr0.1越接近1，臨近波道的選擇性越好，濾除干擾信號(hào)的能力越強(qiáng)?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量圖3-2-2所示的諧振放大器的頻率特性曲線來(lái)求得矩形波系數(shù)Kr0.1。4.

矩形系數(shù)11編輯ppt三、MATLAB軟件仿真function[]=done()C=3e-12;%電容3PFL=1.5e-6;%電感1.5uHR=7.07;%電感的阻值3.16歐，計(jì)算得到此時(shí)空載品質(zhì)因素為100(看第16行)RL=1000;%負(fù)載阻值gl=1/RL;%負(fù)載導(dǎo)納p1=2/3;%N1/Np2=1/3;%N2/Nyfe=(58.26-3)-(2.24e-3)*i;%書上例題,(P30)gie=1.2e-3;cie=12e-12;goe=400e-6;coe=9.5e-12;yre=(6.49e-6)-(309.93e-6)*i;w0=1/sqrt(L*C);%諧振頻率Q0=w0*L/R;%回路空載品質(zhì)因數(shù)go=1/(Q0*w0*L);%電路的自損電阻gn=go+p1*p1*goe+p2*p2*gl;%回路的總電導(dǎo)QL=1/(w0*L*gn);%諧振頻率的有載品質(zhì)因素w=0.01*w0:w0/100:2*w0;%頻率掃描范圍0.7-1.4w，這里沒(méi)有考慮完全對(duì)稱n=length(w);s=QL*2*(w-w0)/w0;%s為失諧因子,即ζ，這里符號(hào)不能做變量forj=1:nAu(j)=-p1*p2*yfe/(gn*(1+i*QL*2*(w(j)-w0)/w0))endAuo=-p1*p2*yfe/gn;figure;plot(s,abs(Au/Auo));%以s為X軸，Au、Auo為Y軸title('放大器的幅頻特性曲線');xlabel('廣義失諧因子ζ');%橫坐標(biāo)變量名ylabel('相對(duì)電壓增益▏Au/Auo▕');%縱坐標(biāo)變量名figure;plot(w/w0,abs(Au));title('幅頻特性曲線');xlabel('w/w0');ylabel('Au');m=abs(Au/Auo);figure;plot(w/w0,m);title('相對(duì)電壓增益');xlabel('w/w0');ylabel('Au/Au0');forj=1:nYL2(j)=go+p2*p2*gl+w(j)*C*i+1/(i.*w(j)*L);endYL1=1/(p1*p1)*YL2;yie=gie+i.*w*cie;yoe=goe+i.*w*coe;Yi=yie-yre*yfe./(yoe+YL1);figure(2);subplot(231)plot(w/w0,Yi);title('輸入導(dǎo)納實(shí)部曲線');xlabel('w/w0');ylabel('real(Yi)');x1=imag(Yi);subplot(232);plot(w/w0,x1);title('輸入導(dǎo)納虛部曲線');xlabel('w/w0');ylabel('imag(Yi)');1.源代碼文件12編輯ppt三、MATLAB軟件仿真

分析：由圖片可以看出，當(dāng)角速度達(dá)到wo時(shí)（頻率達(dá)到諧振頻率fo時(shí)），相對(duì)電壓增益最大，且曲線陡峭，具有很好的選頻特性。2.matlab仿真結(jié)果13編輯ppt三、MATLAB軟件仿真圖2相對(duì)電壓增益與w/wo關(guān)系圖

圖3電壓增益--w/wo關(guān)系圖這2個(gè)圖與第一個(gè)圖大同小異，所表現(xiàn)的基本也差不多。當(dāng)頻率達(dá)到諧振時(shí)，電壓增益最大。2.matlab仿真結(jié)果14編輯ppt三、MATLAB軟件仿真從上圖導(dǎo)納模的曲線可以看出，在靠近fo小于fo的地方輸入導(dǎo)納最大，電路阻抗最小，特別值得注意的是，在某些情況下，電導(dǎo)g，可能為負(fù)值(參看圖4)。負(fù)電導(dǎo)意味著不但不消耗能量，還能向回路提供能量。當(dāng)負(fù)的導(dǎo)納向回路提供的能量足以抵消回路原有電導(dǎo)納所消耗的能量時(shí)，則輸入回路的總電導(dǎo)為零，反饋能量抵消了回路損耗的能量。2.matlab仿真結(jié)果15編輯ppt四、小結(jié)與參考文獻(xiàn)通過(guò)本次大作業(yè)，我們對(duì)高頻小信號(hào)放大器也有了更深刻地理解。放大器的設(shè)計(jì)及制作在所有課題里是相對(duì)簡(jiǎn)單的，但實(shí)際做起來(lái)并沒(méi)有我們想的那么容易。在利用matlab我們遇到了很大的困難，特別是在參數(shù)設(shè)置時(shí)，相對(duì)低頻放大，高頻放大的參數(shù)設(shè)置要復(fù)雜的多，但經(jīng)過(guò)我們組的成員共同努力，我們才順利完成任務(wù)。1.小結(jié)16編輯ppt四、小結(jié)與參考文獻(xiàn)

[1]楊杰《電腦與信息技術(shù)》武漢職業(yè)技術(shù)