電磁場與微波實驗十報告——非線性電路仿真實驗

1、非線性電路仿真實驗1. 實驗原理通過一個簡單的功率放大器的設計來介紹射頻非線性電路的設計與仿真，以此來熟悉非線性電路中的各種參數(shù)以及各種非線性元件的使用，熟悉支電路的使用等等。 使用MWO中的測量元件得到器件三極管的特性曲線圖。通過參數(shù)調(diào)諧，觀察特性曲線圖的變化。 用此三極管器件，設計其直流偏置電路，得到一個功率放大器，使用諧波平衡來仿真此電路在基波下的輸出功率曲線。射頻放大器與常規(guī)低頻電路的設計方法完全不同，它需要考慮一些特殊的因素。尤其是入射電壓波和入射電流波都必須與有源器件良好匹配，以便降低電壓駐波比、避免寄生振蕩。利用單級或多級晶體管電路對輸入信號進行放大是模擬電路理論中最重要而且是最

2、困難的任務。2. 實驗步驟首先新建Project和一個Schematic電路圖，命名為BJT，進行整個Project的屬性設置，起始頻率設置為1.5GHz，終止頻率設置為2.5GHz，Step設置為0.2GHz，然后會轉(zhuǎn)到電路圖BJT，在Element頁面中，選擇BLT11_chip，將其放在BJT原理圖中，此元件便為一個BJT晶體管，在使用這個器件之前，一般都需要先觀察其特性曲線，使用測量元件來實現(xiàn)，選擇MeasDevice IV，在下面的窗口中選擇IVCURVEI，將其放置在原理圖中，這個元件為I_V曲線追蹤器，在設置的若干個電流值的條件下做出電壓的曲線，此元件一般用在測量電流控制器件的I

3、_V特性曲線。再新建一個方框圖BJTGraph來輸出仿真結果。右鍵點擊BJTGraph，選擇Add Measurments，在對話框窗口的Meas. Type中選擇Nonlinear Current，在Measurement中選擇IVCurve，在Date Source Name中選擇BJT，然后選擇“OK”結束設置。最后選擇仿真，則出現(xiàn)此晶體管的仿真曲線。下面設計此晶體管的直流偏置電路，并且使用諧波平衡來仿真此電路在基波下的輸出功率曲線。新建一個Schematic原理圖，命名為DCBjt，繪出原理圖如下，圖中L1、L2兩個電感為高頻扼流電感，都取1H其中電容C1為三極管發(fā)射極旁路電容，C2、

4、C3分別為基極、集電極隔直電容。I_METER為測量電流元件，V_METER為測量電壓元件，分別測量集電極電流和電壓。DCVS為直流電壓源，V1為1V，V2為6V，晶體管輸入、輸出兩端分別有兩個支電路，分別為輸入匹配電路與輸出匹配電路，引入這兩個電路的方法為，首先右鍵點擊Schematic選項，選擇Import Schematic，然后選擇路徑，將目標文件夾中的input match和output match兩個電路原理圖文件都引入。然后回到DCBjt電路圖中，在Element頁面中，選擇Subcircuits，在下面的窗口中將出現(xiàn)此Project中所有的電路原理圖。圖中最左邊的端口Port1

5、為諧波平衡端口，這個端口除了具有普通端口的功能外，阻抗也為50歐姆，還帶有單音信號源，用于諧波仿真。參數(shù)中Z還是代表阻抗值，Pwr表示單音信號源的功能振幅。電路原理圖完成后，我們可以先看看在不同頻率下I_METER與V_METER的值。在Graph選項中，選擇Add Gtaph，然后選擇Tabular表圖，新建Graph2，右鍵點擊，選擇Add Measurement，在對話框中Meas. Type選擇Nonlinear Current，Measurement選擇Icomp，Icomp為單音諧波電流。對話框中有Hamomic Index一項，“0”表示直流偏置，對應電壓測量也是如此，Meas. Type中選擇Nonlinear Voltage，Measurement選擇Vcomp，Vcomp為單音諧波電壓。選擇完后可以進行仿真看到各個頻率點上的電壓與電流值。然后，需要測量輸出端口，即Port2的輸出功率曲線。先新建一個方框圖Graph3，選擇Add Measurement，由于需要測量的是輸出端口的功率值，因而在Add Measurement對話框中，Meas. Type選擇Nonlinear Power，Measurement選擇Pcomp為單音諧波功率。由于此放大器是設計使用在基波頻率下的，需要測量的輸出功率是在基波頻率下的值，因而Ham