高频小信号放大器的设计 三级项目.docx

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高频小信号放大器的设计三级项目

学生所在班级：

通信工程一班

课题组成员：

刘坤组内贡献：

30%

盖玉帅组内贡献：

25%

赵立月组内贡献：

25%

李洋洋组内贡献：

20%

指导教师：

田野

完成时间：

2016年10月29日

高频电子线路三级项目报告

题目：

高频小信号放大器的仿真设计

燕山大学

专业：

通信工程一班

学生姓名：

刘坤盖玉帅赵立月李洋洋

指导教师：

田野

完成时间：

2021年5月19日

高频小信号放大器的仿真设计

刘坤，盖玉帅，赵立月，李洋洋

摘要：

我们本次研究的项目是高频小信号放大电路的仿真及各项分析，我们采用的电路原理图是学过的单调谐回路谐振放大器。

报告的基本内容包括单调谐回路谐振放大器电路图、使用Multisim分析工具，放大器电压增益及分析、放大器功率增益及分析、放大器的通频带和选择性及分析，以及回路电阻对电路的影响。

关键词：

仿真设计；电压功率增益；通频带；选择性

1前言.....................................................................................1

2仿真电路.............................................................................1

3仿真分析.........................................................................................2

3.1交流分析..................................................................................2

3.2瞬态分析..................................................................................2

3.3失真度分析..............................................................................3

4质量指标的测量..............................................................................3

4.1谐振频率的测量.......................................................................3

4.2电压增益和功率增益...............................................................5

4.3通频带和选择性.......................................................................6

5回路电阻对单谐振回路放大器的影响............................................6

6、心得体会.........................................................................................7

参考文献....................................................................................7

1前言

高频小信号放大器是各类无线电接收机的组成部分，主要功能是放大来自天

线上的微弱信号，使它达到足够的功率电平，以提高接收机的接受灵敏度。

经过查阅参考资料和已有知识，我们发现单调谐回路谐振放大器更便于分析，而且大多设计者也选择了此电路，为了有对比和参照，并且能及时发现自己的错误，我们也选择了单调谐回路谐振放大器。

我们对单调谐回路谐振放大器的预期效果是：

（1）增益要高，即放大倍数要大。

（2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强。

（3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的影响。

根据以上，我们展开了工作。

2仿真电路

图1..高频小信号放大器仿真电路图

该电路由晶体管Q1和选频回路T1两部分组成。

它仅对高频小信号有放大作用，而且还有一定的选频作用。

基极偏置电阻R2和R3和射极电阻R6决定晶体管的静态工作点。

可变电阻R4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f0，谐振电压放大倍数Av0，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1来表示）等

3仿真分析

3.1交流小信号分析

图2.交流分析图

从交流分析工具绘制的幅频特性曲线中可以看出输出电压幅度随着输入频率的增大

先增大后减小，不同频率对应的电压幅度不同，初步验证了单谐振回路谐振放大器具有选频的作用。

3.2瞬态分析

图3.瞬态响应图

从瞬态分析工具绘制的瞬态响应图中可以看出：

并不能发现较为明显的波形失真。

3.3失真度分析

图4.失真度分析图

图5.总谐波失真测量图

使用失真度分析工具，从幅频图中可以看出：

出现了除基频以外的其他谐波分量，产

生了一定程度的谐波失真。

使用失真分析工具，将基频设为4.3MHZ,测量出电路的总谐波失真为1.047%，可以得

出电路的失真度较小，设计相对成功。

4质量指标的测量

4.1谐振频率的测量

图6.示波器输出波形

当函数发生器输出频率为4.3MHZ，峰峰值为300mv的正弦波时，输出波形幅度达到最

大且没有失真，相位差为1800+φfe。

可以得出谐振频率大约为4.3MHZ，需要进一步进行测量。

图7.波特图

运用波特计可以绘制出电压增益随输入频率变化的特性曲线。

从波特图中可以看到电压增益随频率增大而先增大后减小，在频率为4.318MHZ时，放

大倍数达到最大。

所以得到谐振频率为f0=4.318MHZ,电压增益为33.766dB。

4.2电压增益和功率增益

通过波特图我们可以看到单调谐回路谐振放大器电压增益和频率的关系，但是这种

方法并不直观，所以我们测量了一些频率对应的输出电压和电压增益。

表1.电压增益随频率变化表

f/MHz

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

Vo（V）

4.97

7.62

9.30

7.17

4.76

3.38

2.59

2.09

1.74

Av

8.28

12.70

15.50

11.95

7.93

5.63

4.31

3.48

2.90

表2.功率增益随频率变化表

f/MHz

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

Vrms（V）

1.75

2.68

3.29

2.54

1.68

1.19

0.91

0.73

0.60

Ap

49.64

52.77

20.69

21.73

26.00

18.92

12.59

8.31

5.52

根据以上两个表所得的增益曲线如图

从图中我们可以看出在一定范围内电压增益和功率增益随着频率的增大而先减小后增

大，在靠近中心频率处，放大倍数最大，说明不仅有放大作用，也有一定的选频作用。

4.3通频带和选择性

如图，我们测量通频带选取的方法是找到中心频率输出电压0.7倍所对应的两个频率，

高的减去低的即得2△f0.7，可得通频带0.259MHZ。

进而计算出矩形系数矩形系数Kr0.1=2.655/0.259=10.3，理论矩形系数Kr0.1=9.95，说明实际与理论还是存在一定差距。

绘制频率响应曲线如下：

图8.频率响应曲线

从图中可以看出，中心频率及周围的增益最高且通频带内增益变化较大，随着远离中

心频率，增益也减小，但通频带外增益下降并非很快，这是由于单调谐回路谐振放大器的矩形系数不够小，所以减小矩形系数是我们的主要目标。

5回路电阻对单谐振回路放大器的影响

在不改变谐振频率和输入电压幅度的情况下，在负载回路中加入阻值为10kΩ的回路电

阻。

如图：

图9.有回路电阻的谐振回路图

求得电压增益Av0=6.45，通频带BW=（4.61-3.99）MHZ=0.62MHZ

谐振回路未接入回路电阻时电压增益Av0=15.50，通频带BW=0.259MHZ

可得出结论：

回路能使带宽增宽，中心频率更加稳定，增益下降，从系统全局来看更稳定。

6心得体会

在此次三级项目的时候与人合作交流是必不可少的，我们每个人都把这样一种事情当成是自己的重要任务，并为之付出很大的努力，不断的去思考自己所遇到的问题，不断的去改善自己。

生活当中，我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的，但是我们面对问题时候的态度是非常重要的，而不是一个人的能力到底有多强，态度决定一切，端正的态度和明确的目标是我们解决问题的关键。

实践的过程中出现了比较难解决的问题，所以我们也查阅了大量相关资料和书籍，这也是获取知识最重要的途径之一，吸取别人的经验也是解决问题的很好途径。

比如说，刚开始的时候，老师讲解的那种单调谐回路谐振放大器我们并没有做出来，仿真的时候总是有各种各样的问题，所以我们就想先参考网上另一种形式，即没有用抽头式变压器，直接采用变压器，最后出了结果。

可是我们也没有放弃之前的电路，做好第二个电路后，就又返回去做之前的，功夫不负有心人，终于做出来了，就是本报告里的电路设计及分析。

整个设计过程中我们懂得了许多东西，也培养了独立工作的能力，树立了对工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。

而且大大提高了动手的能力，使我们充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。

虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次三级项目的最大收获和财富，使我们终身受益。

三级项目要亲手做过，不管它是否有结果。

你要学的是知识，是解决问题的方法和思想，要端正学习态度，一时的成败不足以论英雄，每一次突破都是一种收获，就是在这样的过程中我们才能不断提高。

在从开始接到三级项目，再到报告的完成，每走一步都渗透着努力和汗水，在收获知识的同时收获快乐。

参考文献：

[1]张肃文，高频电子线路（第五版），北京：

高等教育出版社，2004

[2]高频电子线路实验指导书