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通信电子电路高频功率放大器的设计仿真

第一篇：通信电子电路高频功率放大器的设计仿真实验室时间段座位号实验报告实验课程实验名称班级姓名学号指导老师高频谐振功率放大器的设计仿真预习报告实验目的1．掌握高频功率放大器的电路组成和工作原理。2．掌握负载变化对放大器工作状态的影响。3．掌握集电极电源电压对放大器工作状态的影响。4．掌握输入激励电压对放大器工作状态的影响。实验内容1．观察高频功率放大器丙类工作状态的现象，并分析其特点；2．测试丙类功放的调谐特性；3．测试负载变化时三种状态（欠压、临界、过压）的余弦电流波形；4．观察激励电压、集电极电压变化时余弦电流脉冲的变化过程；5．观察功放基极调幅波形。实验报告1．认真整理实验数据，对实验参数和波形进行分析，说明输入激励电压、集电极电源电压，负载电阻对工作状态的影响。2．用实测参数分析丙类功率放大器的特点。3．总结由本实验所获得的体会。一．实验目的1．掌握高频功率放大器的电路组成和工作原理。2．掌握负载变化对放大器工作状态的影响。3．掌握集电极电源电压对放大器工作状态的影响。4．掌握输入激励电压对放大器工作状态的影响。二．实验原理（简述）高频功放的电原理图如图3-1所示（共发射极放大器）icUbEbCLUcEc图3-1由于丙类调谐功率放大器采用的是反向偏置，波形如图所示。icicEb0Uj0UbUbett图3-2折线法分析非线性电路电流波形（1）激励电压幅值Ubm变化对工作状态的影响ic231icAUbm3Ubm2Ubm1Ubewt0321ECQ0Uce0wtUceUcm2Ucm1Ucm3wt图3-3Ubm变化对工作状态的影响由图可以看出，当Ubm增大时，icmax、Ucm也增大；当Ubm增大到一定程度，放大器的工作状态由欠压进入过压，电流波形出现凹陷，但此时Ucm还会增大（如Ucm3）。（2）负载电阻Rc变化对放大器工作状态的影响当EC、Eb、Ubm保持恒定时，改变集电极等效负载电阻Rc对放大器工作状态的影响，如图3-4所示。icicA2A30180°UbeUbemaxA123ECQUce0wtRc1wtA'300UceUc1mUc2mUc3mwt图3-4不同负载电阻时的动态特性（3）电源电压EC变化对放大器工作状态的影响在Eb、Ubm、RC保持恒定时，集电极电源电压EC变化对放大器工作状态的影响如图所示。icicA22330过压临界欠压wt012EC3Q3EC2Q2EC1Q13UceA11UbemaxEc3EC改变时对工作状态的影响三．实验电路或仿真电路图完整的高频谐振功率放大器电路如图3-6所示。（1）谐振功放主体电路选择2N2222作为功放晶体管。L2与C2决定的谐振频率为15MHz；扼流线圈L3组成串联馈电；扼流线圈L1和R1组成基极自偏置电路，如图3-7所示电路。由于该功放晶体管的等效负载电阻小于30欧姆，使得该谐振回路的品质因数Q约为4.8，滤波效果比较差。需要通过匹配网络提高选频特性。图3-7由2N2222组成的高频调谐功放主体部分（2）输出端改进的L型匹配网络高频功放后面的负载通常是50欧姆的天线，与功放主体部分电路的输出电阻（Rc约30欧姆）不相等，因而需要输出匹配电路。图3-8改进的L型匹配网络（3）输入阻抗匹配网络仿真输入端电压电流的基波分量值，可以计算出高频调谐功放输入电阻Ri约为70欧姆。一般的高频设备和单元的阻抗都为50欧姆，因而需要进行阻抗匹配。利用π形阻抗匹配网络进行设计，取Q=3，可以得到以下的元件参数。图3-9输入端π形阻抗匹配网络四．实验内容和相关实验参数（1）画出仿真电路图；（2）调节输入端信号的电压值，观察电路工作状态的变化情况。保持Ec=12V，改变Ubm=1V，1.5V，2V，2.5V，3V，3.5V，4V调节Ubm=3V，改变Ec=7.5V，10V，12V，15V（3）观察负载电阻和电源电压对工作状态的影响。保持EC=12V，Ubm=3V，改变RL=25Ω，50Ω，75Ω五．实验结果或仿真结果（测量数据和实测波形）图3-10当Ec=12V，Ubm=1V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示图3-11当Ec=12V，Ubm=1.5V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示图3-12当Ec=12V，Ubm=2V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示图3-13当Ec=12V，Ubm=2.5V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示图3-14当Ec=12V，Ubm=3V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示图3-15当Ec=12V，Ubm=3.5V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示图3-16当Ec=12V，Ubm=4V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示图3-17当Ubm=3V，Ec=7.5V时的示波器显示、万用表显示以及