杭電通信電路實(shí)驗(yàn)1

1、通信電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名： 王健 學(xué)號(hào)： 14072119 班級(jí)： 實(shí)驗(yàn)名稱： 諧振功率放大器設(shè)計(jì)及仿真一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解和掌握諧振放大器的電路組成和工作原理。2、了解和掌握阻抗匹配電路原理及結(jié)構(gòu)。3、理解電路元件參數(shù)對(duì)諧振放大器性能指標(biāo)的影響。4、熟悉電路分析軟件的使用。二、 設(shè)計(jì)指標(biāo)1、工作頻率在 20MHz；2、設(shè)計(jì)合理的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，功率放大器的輸入輸出阻抗為50 ； 3、三極管選用 Q2N2222，集電極采用串饋供電，電源電壓為 12V，基極采用自給偏置方式供電；注意三極管的極限參數(shù)： Icm = 800mA，P cm =1.2W，Vcemax = 30V ）。4、輸出

2、功率 P o 1.5W 。5、二次諧波抑制度 H 2 30dBc 。6、求出在最大輸出功率時(shí)信號(hào)的輸入功率。7、分析最大輸出功率時(shí)的電源功耗、集電極功耗、效率、功率增益及二次諧波失真。三、 原理圖（1）直流饋電電路在本設(shè)計(jì)中，三極管 Q2N2222 要求采用集電極串饋供電，基極采用自給偏置方式供電(電源電壓為12V），在電路中L1為功率管的基極提供直流通路，L2 為扼流圈，C1為高頻旁路電容。在這里我們選取 L1=1mH， C1=30uF， L2=1mH，（2）集電極選頻網(wǎng)絡(luò)集電極電流要使輸出功率大于等于1.5W，對(duì)于輸出電阻Rp的取值范圍為在本實(shí)驗(yàn)中選取。并聯(lián)諧振電路如下圖 1-4 所示。對(duì)

3、于并聯(lián)諧振回路有：通過計(jì)算，我們選取L=79nH， C=0.8nF（3）對(duì)于輸入匹配網(wǎng)絡(luò)為了得到最大的電源輸出功率，使得處于最佳匹配狀態(tài)，則有輸入輸出阻抗都為50， 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)：將輸出阻抗 50 轉(zhuǎn)換到 30 ，這里采用 L 型匹配網(wǎng)絡(luò)。利用串并阻抗等效互換，由下公式可有：計(jì)算可得：C=130pF L=0.19uH對(duì)于諧振功率放大器，選頻網(wǎng)絡(luò)的 Q 值越高越好，為此在匹配網(wǎng)絡(luò)中改動(dòng)由原理圖使其中下式成立：在這里選取值。L1 = 0.85 uH ， C1= 96.5pF輸入匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在 PSpice 中對(duì)圖 1-8 三極管基極加入信號(hào)源，設(shè)置頻率 f = 20MHz ，通過仿真觀察三極管

4、集電極輸出電流波形，大致確定Vs = 3.7V 電源內(nèi)阻 Zs = 50 ，對(duì)于電流取出 Ii 中的 基頻成分 I 1 則仿真后得到基極電壓和電流波形為圖 1-10、圖 1-11 所示。圖 1-10 基極電流電壓波形圖圖 1-11 基極電流電壓頻譜圖由輸出波形圖測(cè)量可得：（其中 I1表示電流的基頻分量）則輸入等效阻抗為：因此，設(shè)計(jì)要求則應(yīng)該從 50.0811 匹配到 50 的輸入阻抗。在這里我們選擇 型匹配網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行 82 到 50 的匹配設(shè)計(jì)原理圖如下各個(gè)元件轉(zhuǎn)換表達(dá)式為：在本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中， RL = 51.132， Re = 50 ，并假定Qe1 =3，則計(jì)算得到：L=239nH， C2=4

5、77pF，通過反復(fù)調(diào)節(jié)最終確定：C0=100pF， C1=310pF。（4）整體電路仿真分析 最終系統(tǒng)整體電路圖如圖所示：四、仿真結(jié)果計(jì)算分析圖 1-15 集電極電流和電壓、 R2 電壓波形圖圖 1-16 集電極電流和電壓、 R2 電壓頻譜圖由圖 1-15 及圖 1-16 可得，三極管集電極在 0、20MHz、40MHz時(shí)的電壓電流值，如下示：R2 兩端輸出電壓值為對(duì)于輸入的信號(hào)，可測(cè)得由以上數(shù)據(jù)，則可求得：諧振功率放大器有直流功率為交流輸出信號(hào)的功率為由于輸出匹配網(wǎng)絡(luò)為理想電容、電感組成，因此，匹配網(wǎng)絡(luò)的插入損耗等于0，所以集電極的耗散功率為集電極的效率為輸入信號(hào)的功率為二次諧波失真為功率增益為五、實(shí)驗(yàn)收獲與體會(huì)這次實(shí)驗(yàn)是第一次通信電路的仿真實(shí)驗(yàn)，也是我第一次碰到OrCAD軟件，在第一次使用這個(gè)軟件的過程中，我遇到了許多困難，花費(fèi)了許多時(shí)間，用了一天才終于學(xué)會(huì)基本操作。聽說OrCAD比