高频小信号放大器与高频功率放大器的仿真分析
基于Proteus仿真的高频功率放大器设计及应用
高频功率放大器设计及应用摘要:高频功率放大器是发射机的重要组成部分,因而也是通信系统必不可少的环节。
本文介绍了高频功率放大器应用和基本原理,并利用电子设计工具软件 Proteus对丙类功率放大器电路从方案选择、单元电路设计、元器件参数选取等方面进行具体设计分析 ,同时对电路进行仿真测试 ,通过仿真结果分析电路特性 ,使电路得到进一步完善。
关键词：高频功率放大器应用、功率放大器原理、高频功率放大器仿真设计1. 引言高频功率放大器是无线电发射机末端的重要部件 ,是评价通信系统性能的重要参数。
近年来 ,针对功率放大器设计的各种研究不断涌现 ,对功率放大器的性能进行优化的算法不断出现。
利用Proteus软件工具进行高频功率放大电路的设计 ,通过仿真结果对电路的特性进行分析 , 并逐步完善电路。
2. 高频功率放大器应用功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。
由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。
以其主要用途来说，功放可以分做两大类别，即专业功放与家用功放。
在体育馆场、影剧场、歌舞厅、会议厅或其它公共场所扩声，以及录音监听等场所使用的功放，一般说在其技术参数上往往会有一些独特的要求，这类功放通常称为专业功放。
而用于家庭的hi－fi音乐欣赏，av系统放音，以及卡拉ok娱乐的功放，通常我们称为家用功放。
随着行动电话、WLAN(Wireless Local Area Network)、蓝芽(Bluetooth)的普及化，高频电子设备已经成为生活中的必需品，而电子设备使用的频率也从过去的1GHz逐渐朝5GHz甚至更高频方向发展。
由于FET等主动电子组件与电容、电感等被动电子组件性能的提升，使得高频电路的特性获得大幅的改善。
关于高频小信号调谐放大器的实验报告
实验一高频小信号调谐放大器一、实验目的；1、掌握高频小信号调谐放大器的工作原理；2、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。
二、实验仪器；3 实验内容及步骤(电路图、设计过程、步骤)；四、实验内容和步骤实验中电路部分元器件值，R2=10KΩ, R3=1KΩ, R10=2KΩ, R12=51Ω, R13=10KΩ,R24=2KΩ, R27=5.1KΩ, R28=18KΩ, R30=1.5KΩ, R31=1KΩ, R32=5.1KΩ, R33=18KΩ, R35=1.5KΩ, W3=47KΩ, W4=47KΩ,C20=1nF, C21=10nF, C23=10nF。
（一）、单级单调谐放大器1、计算选频回路的谐振频率范围如图1-8 所示，它是一个单级单调谐放大电路，输入信号由高频信号源或者振荡电路提供。
调节电位器W3 可改变放大电路的静态工作点，调节可调电容CC2 和中周T2 可改变谐振回路的幅频特性。
谐振回路的电感量L=1.8uH～2.4uH，回路总电容C=105 pF～125pF，根据公式图1-8 单级单调谐放大器实验原理图2、检查连线正确无误后，测量电源电压正常，电路中引入电压。
实验板中，注意TP9接地，TP8 接TP10；3、用万用表测三极管Q2 发射极对地的直流电压，调节可变电阻使此电压为5V。
4、用高频信号源产生频率为10.7MHz，峰峰值约400mV 的正弦信号，用示波器观察，调节电感电容的大小，适当调节静态工作点，使输出信号V o 的峰峰值V op-p 最大不失真。
记录各数据，得到谐振时的放大倍数。
5、测量该放大器的通频带、矩形系数对放大器通频带的测量有两种方式：(1) 用扫频仪直接测量；(2) 用点频法来测量，最终在坐标纸上绘出幅频特性曲线。
此处选用以扫频仪测量在放大器的频率特性曲线上读取相对放大倍数下降为0.1 处的带宽BW0.1或0.01处的带宽BW0.01。
高频电路Multisim仿真实验二 高频功率放大仿真
实验二 高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors 中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V ，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V ，用同样的设置，观察i c 的波形。
（提示：单击simulate 菜单中中analyses 选项下的transient analysis...命令，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s ，终止时间设置为0.030005s 。
在output variables 页中设置输出节点变量时选择vv3#branch 即可）（3）根据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率ω0，以及该网络的品质因数Q L 。
根据各个电压值，计算此时的导通角θc 。
（提示根据余弦值查表得出）。
srad LCw /299.61012610200116120=⨯⨯⨯==-- =Cθ87.80378.0299.61263000=⨯==Lw R Q L2、线性输出（1）要求将输入信号V1的振幅调至1.414V。
注意：此时要改基极的反向偏置电压V2=1V，使功率管工作在临界状态。
同时为了提高选频能力，修改R1=30KΩ。
（2）正确连接示波器后，单击“仿真”按钮，观察输入与输出的波形；输入端波形：输出端波形:（3）读出输出电压的值并根据电路所给的参数值，计算输出功率P0，PD，ηC；输出电压：12V ；∑==RI V I P m c cm m c 21102121 0C cc D I V P = Dc P P 0=η二、 外部特性1、调谐特性，将负载选频网络中的电容C1修改为可变电容（400pF ），在电路中的输出端加一直流电流表。
当回路谐振时，记下电流表的读数，修改可变电容百分比，使回路处于失谐状态，通过示波器观察输出波形，并记下此时电流表的读数；谐振时，C=200pF ，此时电流为：-256.371输出波形为：将电容调为90%时，此时的电流为-256.389mA 。
高频小信号放大器 实验报告
高频小信号放大器实验报告高频小信号谐振放大器一、实验目的1、了解高频小信号谐振放大器的电路组成、工作原理。
2、进一步理解高频小信号放大器与低频小信号放大器的不同。
3、掌握用Multisim8分析、测试高频小信号放大器的基本性能。
4、掌握谐振放大器的调试方法。
5、掌握用示波器测试小信号谐振放大器的基本性能。
6、学会用扫频仪测试小信号谐振放大器幅频特性的方法。
二、实验仪器双踪示波器 数字频率计 高频毫伏表频率特性测试仪BT —3 直流稳压电源 万用表高频信号发生器三、实验原理高频小信号谐振放大器最典型的单元电路如图4.2.1所示，由LC 单调谐回路作为负载构成晶体管调谐放大器。
晶体管基极为正偏，工作在甲类状态，负载回路调谐在输入信号的频率10.7MHz 上。
该放大电路能够对输入的高频小信号进行反相放大。
LC 调谐回路的作用主要有两个：一是选频滤波，选择放大o f f =的工作信号频率，抑制其它频率的信号。
二是提供晶体管集电极所需的负载电阻，同时进行阻抗匹配变换。
高频小信号频带放大器的主要性能指标有：（1）中心频率o f ：指放大器的工作频率。
它是设计放大电路时，选择有源器件、计算谐振回路元件参数的依据。
（2）增益：指放大器对有用信号的放大能力。
通常表示为在中心频率上的电压增益和功率增益。
电压增益 o o i A V V υ= （4.2.1）功率增益 po o i A P P = ( 4.2.2）图4.2.1 晶体管单调谐回路调谐放大器式中o V 、i V 分别为放大器中心频率上的输出、输入电压，o P 、i P 分别为放大器中心频率上的输出、输入功率。
增益通常用分贝表示为()20lg o o i A dB V V υ= ( 4.2.3） ()10lg po o i A dB P P = ( 4.2.4）（3）通频带：指放大电路增益由最大值下降3db 时所对应的频带宽度，用BW 0,7表示。
它相当于输入不变时，输出电压由最大值下降到0.707倍或功率下降到一半时对应的频带宽度，如图4.2.2所示。
高频电子线路_小信号调谐放大器和高频功放_实验报告
1-3 小信号调谐放大器一 .实验目的1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；2.掌握单调谐和双调谐放大器的基本工作原理；3.掌握测量放大器幅频特性的方法；4.熟悉放大器集电极负载对单调谐和双调谐放大器幅频特性的影响；5.了解放大器动态范围的概念和测量方法。
二 . 实验内容1.采用点测法测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性；2.用示波器测量输入、输出信号幅度，并计算放大器的放大倍数；3.用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响；4.用示波器观察放大器的动态范围；5.观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。
三 .实验步骤1.实验准备在实验箱主板上插装好无线接收与小信号放大模块，插好鼠标接通实验箱上电源开关，此时模块上电源指示灯和运行指示灯闪亮。
2.单调谐回路谐振放大器幅频特性测量测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法。
扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性曲线，但需要扫频仪。
点测法采用示波器进行测试，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的单调谐回路谐振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。
(1)扫频法，即用扫频仪直接测量放大器的幅频特性曲线。
利用本实验箱上的扫频仪测试的方法是：用鼠标点击显示屏，选择扫频仪，将显示屏下方的高频信号源(此时为扫频信号源)接入小信号放大的输入端(1P1), 将显示屏下方的“扫频仪”与小信号放大的输出(1P8) 相连。
按动无线接收与小信号放大模块上的编码器(1SS1),选择1K2指示灯闪亮，并旋转编码器(1SS1) 使1K2指示灯长亮，此时小信号放大为单调谐。
显示屏上显示的曲线即为单调谐幅频特性曲线，调整1W1、1W2曲线会有变化。
用扫频仪测出的单调谐放大器幅频特性曲线如下图：图1-5 扫频仪测量的幅频特性(2)点测法，其步骤如下：① 通过鼠标点击显示屏，选择实验项目中“高频原理实验”,然后再选择“小信号调谐放大电路实验”,通过选择“小信号调谐放大”后，显示屏上显示小信号调谐放大器原理电路图。
高频仿真实验报告
实验报告实验课程：通信电子线路实验（软件部分）学生姓名：周倩文学号：6301712010专业班级：通信121班指导教师：雷向东老师、卢金平老师目录实验一仪器的操作使用实验二高频小信号调谐放大器实验三非线性丙类功率放大器实验实验四三点式正弦波振荡器实验五晶体振荡器设计实验六模拟乘法混频实验七二极管的双平衡混频器设计实验八集电极调幅实验实验九基极调幅电路设计实验十模拟乘法器调幅南昌大学实验报告学生姓名：周倩文学号：6301712010 专业班级：通信121班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期： 2014-10-24 实验成绩：、实验三非线性丙类功放仿真设计（软件）一、实验目的1.了解丙类功率放大器的基本工作原理.掌握丙类放大器的调谐特性以及负载改变时的动态特性。
2.了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化对功率放大器工作状态的影响。
3. 掌握丙类放大器的计算与设计方法。
二、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. 测试丙类功放的负载特性4. 观察激励信号变化、负载变化对工作状态的影响三、实验基本原理放大器按照电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型。
功率放大器电流导通角越小.放大器的效率越高。
非线性丙类功率放大器的电流导通角小于90°.效率可达到80%.通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
特点：非线性丙类功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1％或更小).基极偏置为负值.电流导通角小于90°.为了不失真地放大信号.它的负载必须是LC谐振回路。
在丙类谐振功放中.若将输入谐振回路调谐在输出信号频率n次谐波上.则可近似的认为.输出信号回路上仅有ic中的n次谐波分量产生的高频电压.而它的分量产生的电压均可忽略。
因而.在负载RL上得到了频率为输入信号频率n倍的输出信号功率。
高频电路实验报告
实验一 高频小信号放大器一、单调谐高频小信号放大器图1.1 高频小信号放大器1、根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp ；MHz CLw p 936.2105801020011612=⨯⨯⨯==--2、通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益A v0。
,708.356uV V I = ,544.1mV V O = 电压增益===357.0544.10I O v V V A 4.325输入，输出波形：3、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
4、改变信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电相应的图，压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~AvBW0.7=6.372MHz-33.401kHz5，在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波，通过示波器观察图形，体会该电路的选频作用。
二、下图为双调谐高频小信号放大器图1.2 双调谐高频小信号放大器1、通过示波器观察输入输出波形，并计算出电压增益A v0,285.28mV V I =,160.5V V O =33.1820283.0160.50===I O v V V A输入端波形：输出端波形：2、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
BW0.7=11.411MHz-6.695MHz BW0.1=9.578MHz-7.544MHz 矩形系数K=0.431实验二高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
的波形。
（2）将输入信号的振幅修改为1V，用同样的设置，观察ic（提示：单击simulate 菜单中中analyses 选项下的transient analysis...命令，在弹出的对话框中设置。
基于Multisim的高频功率放大与高频小信号放大研究
• 14•高频功率放大器与高频小信号放大器在无线通信中被广泛使用。
通过对两者放大器的原理进行概述，对两者电路使用Multisim进行仿真分析，并对指标进行公式推导与分析计算，比较两者放大器的异同。
背景：在无线通信领域，由于传输的开放性、接收环境的复杂性，和通信用户的随机移动性，信道将会对信号的传输造成不同的损耗，因此在发送信号时，应使用高频谐振功率放大器将信号放大到所需的发射功率。
不仅如此，在接收信号时，接收机也应有将所需要的频率选择出来并放大的能力。
本文将通过理论分析两种放大器的各项指标，结合对应的需求来对比两种放大器的共性与不同，设计高频放大电路并进行仿真测试。
1 高频功率放大器仿真测试1.1 对于高频功率放大仿真电路的搭建如图1当三极管工作在丙类放大时，三极管的集电极电流ic 为周期性尖顶余弦脉冲，其包含直流分量和许多谐波分量，通过数学模型的计算，将丙类放大时的理想信号进行傅里叶分解，得出直流、基波和各次谐波，得出的每个分量是角度的函数。
1.2 分析集电极电流ic的波形（图2）图1 高频功率放大电路仿真图2 ic电流波形• 15•式中：利用MATLAB做出函数图像如图3。
clc;clear;o=linspace(0,pi,100);i1=(sin(o)-o.*cos(o))./(pi*(1-cos(o)));i2=(o-sin(o).*cos(o))./(pi*(1-cos(o)));i3=(2*sin(2*o).*cos(o)-4*sin(o).*cos(2*o))./(2*pi*3*(1-cos(o).*cos(o)));plot(o,i1,o,i2,o,i3);图3 频率函数图像利用Multisim内的傅里叶分析观察若不选频，输出电路为纯负载时波形的频率分量。
图4 纯负载输出波形傅里叶分析对该信号进行傅里叶分析可以观察到图4中有基波分量，也有各次谐波，其中基波分量幅值最高，随着谐波次数增加，幅值减小十分明显。
高频功放与高频小信号放大器的比较
比较不同点3:
设计目的 小信号放大器：信号波形 放大、传输 功率放大器：将电源的能 量尽可能 以信号的形式输 出 电路性质 小信号放大器：线性 功率放大器：非线性
高频功放与高频小信号放大器
比较
制作者：陈资钦 学号：130351353
比较不同点1：
作用 小信号放大器：主要放大 的是电压信号。 功率放大器：主要放大的 是电流信号。 构成 小信号放大器：主要利用 共射、共基电路为基础。 功率放大器：主要以谐振 放大电路为基础。
比较不同点送 给功放到信号接收机天线 送来的信号。 功率放大器：发射机末端 指标 小信号放大器：电压增益 功率放大器：效率
高频电路实验Multisim版1-5
实验一高频小信号放大器一、单调谐高频小信号放大器图1.1 高频小信号放大器1、根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp；2、通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益A v0。
3、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
4、改变信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~A v相应的图，根据图粗略计算出通的选频作用。
答：1、2.936×106 Hz2、A=3.563、BW0.7=6.372MHz-33.401kHz二、下图为双调谐高频小信号放大器图1.2 双调谐高频小信号放大器1、通过示波器观察输入输出波形，并计算出电压增益A v02、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
1、A=166.672、BW0.7=11.411MHz-6.695MHz BW0.1=9.578MHz-7.544MHzK=0.431实验二高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors中的BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V，用同样的设置，观察i c的波形。
（提示：单击simulate菜单中中analyses选项下的transient analysis...命令，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s，终止时间设置为0.030005s。
在output variables页中设置输出节点变量时选择vv3#branch即可）（3）根据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率ω0，以及该网络的品质因数Q L。
根据各个电压值，计算此时的导通角θc。
基于 Multisim 的高频小信号谐振放大器仿真研究
基于 Multisim 的高频小信号谐振放大器仿真研究王海梅【摘要】The traditional teaching of high frequency small signal tuned amplifier is too theoretical and lack of practice, which resulted in the inefficiency in teaching.The introduction of Multisim and the circuit simulation software can realize the circuit structure,parameter setting and simulation,frequency characteristics,load characteristics,the pass band and other performance parameters analysis,which arrives at the conclusion that the high frequency small signal tuned amplifier circuit with the resonant frequency of 6.0 MHz,voltage gain of 25.5 dB decibel can meet the requirements,and the simulation re-sults are consistent with the theoretical analysis.In teaching practice,both the analysis of circuits and the intuitive simula-tion results may help students not only understand the theoretical knowledge further,but also improve the circuit analysis and design ability.%为解决高频小信号谐振放大器传统讲授理论性较强，缺乏直观性，教学效果不理想的问题，采用了引入电路仿真软件 Multisim 进行分析研究的方法。
高频功率放大器的设计及仿真
高频功率放大器的设计及仿真AbstractIn the course of "Analog Electronics"。
it is known that when the input signal is a sine wave。
amplifiers ___ of the current。
such as Class A。
Class B。
Class AB。
and Class C。
The n angle of Class A amplifier current is 360 degrees。
suitable for small signal and low power n。
___ Class B amplifier current is about 180 degrees。
the n angle of Class AB amplifier current is een 180 degrees and 360 degrees。
the n angle of Class C amplifier current is less than 180 degrees。
Class B and Class C are suitable for high power work.The output power and efficiency of Class C working state are the highest among the above-___ high-frequency power amplifiers work in Class C。
However。
the current ___ Class C amplifier is too large。
so it can only be used for ___ circuit as the load。
Since the tuning circuit has filtering ability。
高频小信号调谐放大器实验报告
高频电路期末课程设计课程名称：高频小信号调谐放大器设计学院：专业：姓名：SpadesQ学号：任课教师：2016年6月12日摘要高频小信号调谐放大器是一种中心频率在几百KHZ到几百MHZ，频谱宽度在几KHZ到几十MHZ的范围内的放大器。
按照所用器件可分为晶体管，场效应管和集成电路放大器；按照通过频谱的宽窄可分为窄带和宽带放大器；按照电路形式可分为单级和级联放大器；按照所用负载性质可分为谐振放大器和非谐振放大器。
调谐放大器采用谐振回路作负载，根据谐振回路的特性，谐振放大器对于靠近谐振频率的信号，有较大的增益；对于远离谐振频率的信号，增益迅速下降。
所以谐振放大器不仅有放大作用，而且也起着滤波或选频的作用。
小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路，其作用是对信道中的微弱高频小信号进行不失真的放大。
在无线电接收机中主要用做高频和中频选频放大，高频调谐放大器的集电极负载为可变频率调谐。
对小信号调谐放大器的主要要求有：有足够高的增益、满足选择性和通频带要求、稳定性与噪声系数要好、动态范围要宽。
本文以理论分析为依据，得到10.7Mhz中心频率，带宽3Mhz的高频小信号调谐放大器，并用multisim仿真进行调试，实际制作来验证理论分析。
关键字：三极管；LC谐振回路；高频小信号；放大器目录摘要 (II)1.2.1谐振频率 (2)1.3晶体管高频小信号等效电路 (5)1.3.1单级单调谐回路谐振放大器 (6)1.4自激原理及消除方法 (8)2.3.1选定电路形式 (10)3高频小信号谐振放大器电路仿真实验 (13)高频小信号谐振放大器设计1高频小信号调谐放大器的原理分析1.1 小信号调谐放大器的主要特点晶体管集电极负载通常是一个由 LC组成的并联谐振电路。
由于 LC 并联谐振回路的阻抗是随着频率变化而变化，理论上可以分析，并联谐振在谐振频率处呈现纯阻，并达到最大值。
即放大器在回路谐振频率上将具有最大的电压增益。
高频小信号调谐放大器实验报告
高频实验一高频小信号调谐放大器实验一、实验目的1.进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理和基本电路结构。
2.掌握高频小信号调谐放大器的调试方法。
3.掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数（电压放大倍数，通频带，矩形系数）的测试方法。
4.熟练掌握multisim软件的使用方法，并能够通过仿真而了解到电路的一些特性以及各电路原件的作用二、实验仪器1．小信号调谐放大器实验板2．200MHz泰克双踪示波器(Tektronix TDS 2022B)3. 8808A FLUKE万用表4.220V市电接口5.EE1461高频信号源6.AT6011 频谱分析仪7.PC一台(附有multisim仿真软件)三、实验原理1.小信号调谐放大器的基本原理小信号调谐放大器的作用是有选择地对某一频率范围的高频小信号进行放大。
所谓“小信号”，通常指输入信号电压一般在微伏 毫伏数量级附近，由于信号小，从而可以认为放大器工作在晶体管的线性范围内。
所谓“调谐”，主f及附近频率要是指放大器的集电极负载为调谐回路。
这种放大器对谐振频率f的频率信号，放大作用很差。
的信号具有较强的放大作用，而对其它远离高频小信号调谐放大器是我主要质量指标如下：1.增益:放大器输出电压与输入电压之比，用来表示高频小信号调谐放大器放大微弱信号的能力，即A v=V oVi2.通频带：通常规定放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时，所对应的频率范围为高频放大器的通频带，用B0.7表示。
3.选择性：从含有各种不同频率的信号总和（有用和有害的）中选出有用信号排除有害（干扰）信号的能力，称为放大器的选择性。
衡量选择性的基本指标一般有两个：矩形系数和抑制比。
矩形系数通常用K0.1表示，它定义为K0.1=B0.7,其中B0.1是指放大倍数下降至0.1A v0处的带宽。
且矩形系数越小，B0.1选择性越好，其抑制邻近无用信号的能力就越强。
抑制比见末尾附录，此处略。
4.稳定性：指放大器的工作状态（直流偏置）、晶体管的参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定程度。
高频小信号放大器的仿真研究
高频小信号放大器的仿真研究作者：叶玉杰来源：《东方教育》2016年第02期摘要：针对高频电路实验教学的特点，阐述了软件仿真研究的可行性和必要性。
并将Multisim 软件应用于高频小信号谐振放大器实验的仿真研究中，尤其是LC并联谐振回路的特性分析中。
研究表明Multisim软件平台克服了传统实验设备的不足，使实验更加灵活，也更有利于提高学生的自学能力和创新意识。
关键词：高频实验;Multisim;高频小信号放大器1.引言《高频电子线路》是无线电技术类专业的一门主要技术基础课，是理论和实践性都很强的课程。
传统的实验模式为使用高频试验箱，以功能模块的形式进行实验。
每个或几个模块可完成一个验证性的实验。
模块内部的电路已经搭建好，不能修改。
这样的高频实验箱只能进行验证性的实验，大大的限制了学生的创新性。
另外，传统实验过程中还会遇到元件虚焊或损坏、仪器缺乏、性能不稳定等棘手问题，浪费有限的实验课时间，影响实验的正常进行及学生实践的积极性。
本文首先介绍了Multisim软件的主要功能及特点，然后具体阐述高频小信号放大器的软件仿真研究，最后对高频小信号放大器的电压增益、通频带、矩形系数等主要技术指标进行分析。
2.Multisim的主要功能及特点Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
可以方便的使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。
可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。
利用Multisim强大的仿真功能，在计算机上进行电子线路的实验，有着它独特的优势，它不受时间、地点、设备的限制。
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220ghz高频功率放大器仿真
220ghz高频功率放大器仿真
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目录
1.220GHz 高频功率放大器的概述
2.220GHz 高频功率放大器的仿真方法
3.220GHz 高频功率放大器仿真结果分析
4.220GHz 高频功率放大器仿真的重要性
正文
一、220GHz 高频功率放大器的概述
220GHz 高频功率放大器是一种在 220GHz 频段工作的高性能放大器，其主要应用于通信系统、雷达系统、卫星通信系统等领域。
随着科技的不断发展，对高频功率放大器的需求也日益增长。
因此，对 220GHz 高频功率放大器的仿真研究具有重要的实际意义。
二、220GHz 高频功率放大器的仿真方法
在进行 220GHz 高频功率放大器仿真时，可以采用多种方法。
常见的方法包括：基于电路模拟的仿真方法、基于电磁场模拟的仿真方法以及基于系统级的仿真方法。
这些方法各有优缺点，需要根据具体的需求和条件选择合适的仿真方法。
三、220GHz 高频功率放大器仿真结果分析
通过对 220GHz 高频功率放大器进行仿真，可以得到一系列的重要参数，如增益、输入输出阻抗、驻波等。
通过对这些参数的分析，可以对放大器的性能进行评估，并提出改进措施。
四、220GHz 高频功率放大器仿真的重要性
220GHz 高频功率放大器仿真对于通信系统、雷达系统、卫星通信系
统等具有重要的意义。
通过仿真，可以对放大器的性能进行评估，并提出改进措施，从而提高系统的整体性能。
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1课程名称： 高频电路原理实验名称：高频小信号放大器与高频功率放大器的仿真一、实验目的：1.进一步掌握高频小信号调谐放大器和高频功率放大器的工作原理和基本电路结构。
2.掌握高频小信号调谐放大器和高频功率放大器的调试方法。
3.掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数（电压放大倍数，通频带，矩形系数）的测试方法。
4.熟练掌握multisim 软件的使用方法，并能够通过仿真而了解到电路的一些特性以及各电路原件的作用二、实验原理（一）单调谐放大器小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。
其实验单元电路如图1-1（a ）所示。
该电路由晶体管Q 1、选频回路T 1二部分组成。
它不仅对高频小信号进行放大，而且还有一定的选频作用。
本实验中输入信号的频率f S ＝12MHz 。
基极偏置电阻W 3、R 22、R 4和射极电阻R 5决定晶体管的静态工作点。
可变电阻W 3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点，从而可以改变放大器的增益。
表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f 0，谐振电压放大倍数A v0，放大器的通频带BW 及选择性（通常用矩形系数K r0.1来表示）等。
放大器各项性能指标及测量方法如下： 1.谐振频率放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f 0称为放大器的谐振频率，对于图1-1（a ）所示电路（也是以下各项指标所对应电路），f 0的表达式为∑=LC f π210式中，L 为调谐回路电感线圈的电感量；∑C 为调谐回路的总电容，∑C 的表达式为ie oe C P C P C C 2221++=∑式中， C oe 为晶体管的输出电容；C ie 为晶体管的输入电容；P 1为初级线圈抽头系数；P 2为次级线圈抽头系数。
谐振频率f 0的测量方法是：用扫频仪作为测量仪器，测出电路的幅频特性曲线，调变压器T 的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f 0。
2.电压放大倍数放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数A V0称为调谐放大器的电压放大倍数。
A V0的表达式为Gg p g p y p p g y p p v v A ie oe fe fei V ++-=-=-=∑2221212100式中，∑g 为谐振回路谐振时的总电导。
要注意的是y fe 本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V 0与输入电压V i 相位差不是180º 而是为180º+Φfe 。
A V0的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1（a ）中输出信号V 0及输入信号V i 的大小，则电压放大倍数A V0由下式计算：A V0 = V 0 / V i 或 A V0 = 20 lg (V 0 /V i ) dB 3.通频带由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数A V 下降到谐振电压放大倍数A V0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW ，其表达式为BW = 2△f 0.7 = f 0/Q L式中，Q L 为谐振回路的有载品质因数。
分析表明，放大器的谐振电压放大倍数A V0与通频带BW 的关系为∑=⋅C y BW A fe V π20上式说明，当晶体管选定即y fe 确定，且回路总电容∑C 为定值时，谐振电压放大倍数A V0与通频带BW 的乘积为一常数。
这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。
通频带BW 的测量方法：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。
测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。
逐点法的测量步骤是：先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f 0及电压放大倍数A V0然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压V S 不变），并测出对应的电压放大倍数A V0。
由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图1-2所示。
可得： 7.02f f f BW L H ∆=-=通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。
要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益，除了选用y fe 较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量C Σ。
如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。
4.选择性——矩形系数调谐放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数K v0.1时来表示，如图1-2所示的谐振曲线，矩形系数K v0.1为电压放大倍数下降到0.1 A V0时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707 A V0时对应的频率偏移之比，即K v0.1 = 2△f 0.1/ 2△f 0.7 = 2△f 0.1/BW上式表明，矩形系数K v0.1越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。
一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数K v0.1远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。
可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数K v0.1。
（二）双调谐放大器双调谐放大器具有频带较宽、选择性较好的优点。
双调谐回路谐振放大器是将单调谐回路放大器的单调谐回路改用双调谐回路。
其原理基本相同。
1.电压增益为gy p p v v A fei V 22100-=-= 2. 通频带BW = 2△f 0.7 =2fo/Q L3.选择性——矩形系数K v0.1 = 2△f 0.1/ 2△f 0.7 =41100-（三）高频功率放大器原理利用宽带变压器作耦合回路的功放称为宽带功放。
常用宽带变压器有用高频磁芯绕制的高频变压器和传输线变压器。
宽带功放不需要调谐回路，可在很宽的频率范围内获得线性放大，但效率很低，一般只有20%左右，一般作为发射机的中间级，以提供较大的激励功率。
在高频电路中，利用选频网络作为负载回路的功放称为谐振功放。
根据放大器电流导通角θc（0—π）的范围可分为甲类、乙类、丙类和丁类等功放。
电流导通角θc 越小放大器的效率越高。
如丙类功放的θc 小于90°， 丙类功放通常作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的功率。
谐振功率放大器的特点：（1） 放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。
（2） 输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配。
（3） 基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态。
（4） 输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。
晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关控制作用，谐振回路LC 是晶体管的负载。
功率放大器各分压与电流的关系如图3-1所示。
图3-1 功率放大器各分压与电流关系由于晶体管工作在丙类状态，晶体管集电极电流是一个周期性的余弦脉冲 。
由傅立叶级数可知，一个周期性函数可以分解为许多余弦波（或正弦波）的叠加 。
可以将电流分解，如公式（1.1）。
012()2C c c m c m cnm i t I I I Cos t I Cosn t ωω=++⋅⋅⋅++⋅⋅⋅⋅⋅⋅ (0.1)012c c m c m cnm I I I I ⋅⋅⋅ 分别为集电极电流的直流分量、基波分量以及各高次谐波分量的振幅图3-2 I C (t)各次谐波的波形示意图在对谐振功率放大器进行分析与计算时，关键在于直流分量和基波分量等前面几项。
利用周期函数傅立叶级数的公式，可以求出各直流分量及各次谐波分量。
下面仅列出前面几项的表达式，如公式（1.2），（1.3），（1.4），（1.5）。
()10max max 01Sin Cos c c c Cos I i i θθθθπθα⎛⎫- ⎪-⎝⎭== (0.2)()11max max 11Sin Cos c m c c Cos I i i θθθθπθα⎛⎫- ⎪-⎝⎭== (0.3)()()max 2max 22231c c m c i Sin Cos Sin Cos I i Cos θθθθθαπθ⋅-==- (0.4)()()max 2max 333121c c m c i Sin Cos Sin Cos I i Cos θθθθθαπθ⋅-==- (0.5)只要知道电流脉冲的最大值和导通角即可计算出直流分量、基波分量及各次谐波分量。
各次谐波分量变化趋势是谐波次数越高，其振幅越小。
因此，在谐振放大器中只需研究直流功率及基波功率。
功率放大器的负载特性如果VCC 、VBB 、VB 3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻Rp 决定。
此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp 而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。
电压、电流随负载变化波形如图3-3所示。
图3-3 电压、电流随负载变化波形放大器的输入电压是一定的，其最大值为V bemax ，在负载电阻RP 由小至大变化时，负载线的斜率由小变大，如图中1→2→3。
不同的负载，放大器的工作状态是不同的,所得的I c 波形、输出交流电压幅值、功率、效率也是不一样的。
临界状态时负载线和V bemax正好相交于临界线的拐点。
放大器工作在临界线状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。
欠压状态时B点以右的区域。
在欠压区至临界点的范围内，根据V c=R p I c1，放大器的交流输出电压在欠压区内必随负载电阻RP的增大而增大，其输出功率、效率的变化也将如此。
过压状态时放大器的负载较大，在过压区，随着负载Rp的加大，I c1要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小。
欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。
但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。
过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状态。
根据上述分析，可以画出谐振功率放大器的负载特性曲线如图3-4所示。
图3-4 谐振功率放大器的负载特性曲线三、实验内容1.单调谐放大器multtism仿真2.双调谐放大器3.高频功率放大器四、实验总结：通过本次仿真实验使我进一步掌握高频小信号调谐放大器和高频功率放大器的工作原理和基本电路结构，以及高频小信号调谐放大器和高频功率放大器的调试方法。