通信電子電路高頻功率放大器的設(shè)計(jì)仿真

1、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)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

2、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)。一實(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。二實(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）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(lì)電壓幅值變化對(duì)工作狀態(tài)的影響圖3-3 變化對(duì)工作狀態(tài)的影響由圖可以看出，當(dāng)增大時(shí)，、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(guò)壓，電流波形出現(xiàn)凹陷，但此時(shí)還會(huì)增大（如）。（2）負(fù)載電阻變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響當(dāng)、保持恒定時(shí)，改變集電極等效負(fù)載電阻對(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）電源電壓變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響在、保持恒定時(shí)，集電極電源電壓變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響如圖所示。 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(guò)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(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)。圖3-9 輸入端形阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和相關(guān)實(shí)驗(yàn)參

5、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(duì)工作狀態(tài)的影響。保持EC=12V，Ubm=3V，改變RL=25，50，75五實(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)顯示圖3-12 當(dāng)Ec=12V，Ubm=2V時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯

6、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，Ubm=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，Ubm=3.5V時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示圖3-16 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)Ubm=3V，Ec=12V時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示圖3-20 當(dāng)

7、Ubm=3V，Ec=15V時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示圖3-21 當(dāng)Ubm=3V，Ec=12V，RL=25時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示圖3-22 當(dāng)Ubm=3V，Ec=12V，RL=50時(shí)的示波器顯示、萬(wàn)用表顯示以及瓦特計(jì)顯示圖3-23 當(dāng)Ubm=3V，Ec=12V，RL=75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一定時(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)RL顯示的數(shù)據(jù)可得當(dāng)Ubm一定時(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)由欠