Multisim12在通信电子线路中的应用.doc

第5章 Multisim 12在通信电子线路中的应用 5.1 高频小信号谐振放大电路 5.1.1 单调谐回路放大电路 图5.1.1 单调谐回路谐振放大电路 图5.1.2 单调谐回路谐振放大电路输入输出波形 图5.1.3 单调谐回路谐振放大电路幅频特性 图5.1.4 单调谐回路谐振放大电路相频特性 将输入信号由单一频率改为多个频率，如图5.1.5所示，信号频率分别为10MHz以及其2、4次谐波(即20MHz和40MHz)，此时电路的输入输出波形如图5.1.6所示。 图5.1.5 高频小信号谐振放大电路选频特性 图5.1.6 高频小信号谐振放大器选频特性输入输出波形 由图5.1.6可知，电路的输入信号是多频率信号的叠加信号，而输出信号则是单一频率信号，且幅度比输入信号幅度大得多。这是因为根据谐振回路的特性，谐振放大电路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。因此，谐振放大器不仅有放大作用，同时也起着滤波或选频的作用。 5.1.2 双调谐回路谐振放大电路 单调谐回路放大器的选择性较差(其矩形系数离理想矩形系数1较远)，增益和通频带的矛盾比较突出。改善这一不足的方法之一是采用双调谐回路谐振放大电路。 创建如图5.1.7所示的双调谐回路放大电路，得到如图5.1.8所示的电路输入输出波形。图5.1.9和5.1.10分别给出了双调谐回路放大电路的幅频特性和相频特性。 图5.1.7 双调谐回路谐振放大电路 图5.1.8 双调谐回路谐振放大电路输入输出波形 双调谐放大电路工作在临界耦合状态时选择性比单调谐放大电路要好；工作在弱耦合状态时，其谐振曲线与单调谐放大电路相似；工作在强耦合状态时，通频带显著加宽，矩形系数变好，但是谐振曲线顶部出现凹陷，这就使回路通频带、增益的兼顾较难。 图5.1.9 双调谐回路谐振放大电路幅频特性 图5.1.10 双调谐回路谐振放大电路相频特性 5.2 谐振功率放大电路 高频功率放大电路主要应用在无线电发射机中，用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大。窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器。 图5.2.2 小信号输入时集电极电流 图5.2.3 大信号输入时集电极电流 虽然晶体管的非线性工作使得集电极电流与输入信号之间为非线性关系，但是由于并联谐振回路的选频特性，集电极电流的基波分量会在回路两端产生较大的输出电压，而谐波分量产生的输出幅度很小，基本可以忽略。因此输出信号与输入信号近似成线性关系。将电路参数更改为如图5.2.4所示，得到电路输入输出信号波形，如图5.2.5所示。增大输入信号幅度为2.5V，可以看到此时输出信号出现失真，如图5.2.6所示。 图5.2.5 谐振功率放大电路输入输出波形 图5.2.6 过压时谐振功率放大器输入输出波形 5.2.2 谐振功率放大电路的外部特性 谐振功率放大电路的外部特性主要包括调谐特性、负载特性、放大特性和调制特性，这些特性有助于了解谐振功率放大电路性能变化的特点，并在调试谐振功率放大电路时起着指导作用。 1、调谐特性 VCC、VBB、vb 图5.2.8 失谐状态下谐振功率放大器输入输出波形 图5.2.9 谐振功率放大电路调谐特性 2、负载特性 如果VCC、VBB、vb不变，则放大器的工作状态就由负载电阻R决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随R而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。R1的取值，观察负载R1变化时输出信号电压的变化。 图5.2.10 谐振功率放大电路的负载特性曲线 图5.2.11 谐振功率放大电路的负载特性 3、放大特性 放大特性指的是在VCC、VBBR1不变，只改变vbm时，功率放大电路中电流Icm、Ic0和电压Vcm以及功率、效率变化的情况。谐振功率放大电路的放大特性曲线如图5.2.12所示。 构建如图5.2.13所示仿真电路，当输入信号幅度为1V时，电流表显示集电极电流Ic0为0.603mA；将输入信号幅度更改为0.5V，此时电流表显示Ic0为1.332μA。由此可知，集电极电流Ic0随输入信号幅度减小而减小，处于欠压工作时，减小幅度较大。 图5.2.12 谐振功率放大电路放大特性曲