通信电子电路高频功率放大器的设计仿真

1、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

2、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。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）1 1Eb/.,0 UjU be0亠U b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。icic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

3、影响图3-3U bm变化对工作状态的影响由图可以看出，当Ubm增大时，icmax、U cm也增大；当U bm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。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。Ec改变时对工作状态的影响三.实验电路或仿真电路图(1) 谐振功放主体电路选

4、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。C2vccC1TlL2 :11JnH -j-lOQOpF2N222212V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

5、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n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。L5ZWW_Rs50DC60.35pH C5丰閃邛F547pF3-9四.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 巳=12乂 改变 Um=1V, 1.5V，2V，2.5V，3V，3.5V，4V调节 Um=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

6、持 Ec=12V, Ubm=3V,改变 R=25Q, 50 Q,75 Q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电圧电直图 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»卡flifi A直咀上iSifl c:乙丄.LQj- v1/- ET-.引-.1.Q53 y£QD4 甲U-TIGCOO0(® ¥Gooaw11*IttAfirs£0 na.J&aT<lt =1 u*Z树：睜吗k *p-1匝*n,

7、J耳乂A =-图 3-12 当 Ec=12V, U=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, Um=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, U)m=3.5V 时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示T-.曰艸* D£SDti> 盅丄 t W = 75? -adDGv工 1辄u 岳計 Q.OSM'i通代仆tie(-|icu rfl>v*s奶ZZ *EM4裁1二確1荐Y -T费丘Q© e丽迪

8、-in£> 辺 Nn日富.if r ata. x a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ri * +帕网4L 3M 亠L XT .F3-T10 OX SillJ.A-l.flE-4-V LiD14V d QOOU43 J£a F xa f 0 1»i*j-LILS f oaDuli 亠KiBJr «<*Gl£jnaAiO_c-1JL»reMIWv血*伽. n .； jMK ie“tWWi=.令B样2VcT/T| hjBi j- 4rH國l*IK Qiji叮E|11fr87

9、_3H mWTWgL&1L图3-17当 Ubm=3V Ec=7.5V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示6?+£uSMLP1BXSC11 SBC- WiM£k.34_<r«-丁個啊饷¥JI.flnrw> 心如 EE icntr障務|o林 15P1画m -ic£* Bp-' *'l DjOHM甲j剃 tjXMMM图3-18当 Ubm=3V Ec=10V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示图3-19当V Ec=12V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示n *爭丽nri&wi亘也 丨Wf L中冒

10、&ILm：Z5.9e?M $wv&i_i. I2P7V 12 g OjQQPV&iLrMj带鑒：卜讹S?Ji 7i-zzu； B上乘Ei：卜碗砲;?Dar阿1 V十片|會£ A丽fl fffiVWl：iEV250 729mA2 507W图3-20当 Ubm=3V Ec=15V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示-21? 435 mA*11IT, * HHIAJLalULbiMu=V-fe -L碍U:+ “对* 4J32j.uai. BOZ IPH 屯 3W、S.QJB M MYa.acmMg.otfflv：W*Em畀£M 0IA用l3-21 当

11、Ubm=3V Ec=12V, RL=25 Q 时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示3-22 当 Ubm=3V Ec=12V, RL=50 Q 时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示的 nA图 3-23 当 Ubm=3V Ec=12V, rl=75 Q 时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示六实验数据处理（计算、分析误差，作曲线）（1）观察保持Ec=12V,调节Ubm显示的数据 可得当Ec一定时，随着Ubm的增大，集电极电 流逐渐增大，输出功率也随之增大，放大器的 工作状态由欠压到临界再到过压。（2）观察保持Ubm=3V调节Ec显示的数据可 得当Ubm定时，随着Ec的增大，集电极电流 逐渐增大，输出功率也随之增大，放大器的工 作状态由过压到临界再到欠压。（3）观察保持 Ubm=3V Ec=12V调节