通信电子电路高频功率放大器地设计仿真.docx

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通信电子电路高频功率放大器地设计仿真

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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）

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。

图3-2折线法分析非线性电路电流波形

（1）激励电压幅值

变化对工作状态的影响

图3-3

变化对工作状态的影响

由图可以看出，当

增大时，

、

也增大；当

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

还会增大（如

）。

（2）负载电阻

变化对放大器工作状态的影响

当

、

、

保持恒定时，改变集电极等效负载电阻

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

变化对放大器工作状态的影响

在

、

、

保持恒定时，集电极电源电压

变化对放大器工作状态的影响如图所示。

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、万用表显示以及瓦特计显示

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Ubm=3V，Ec=12V时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示

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

图3-21当Ubm=3V，Ec=12V，RL=25Ω时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示

图3-22当Ubm=3V，Ec=12V，RL=50Ω时的示波器显示、万用表显示以及瓦特计显示

图3-23当Ubm=3V，Ec=12V，RL=75Ω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一定时，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RL显示的数据可得当Ubm一定时，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欠压到临界再到过压。

七．本实验小结、体会和建议

通过本次实验，我学会了如何绘制高频功率放大器的仿真电路图，以及如何判断放大器的工作状态是在欠压、临界还是过压。

在绘制原理图的过程中调试了很多地方，才将电路图的波形完整的显示出来，还需多加改进。