電磁場與微波實驗2011-4

電磁場與微波實驗

仿真部分實驗四非線性電路仿真注意事項：1、電子課件位于電腦E盤根目錄下3、MWO軟件通過桌面快捷方式可以打開教學內容安排實驗目的實驗要求與原理實驗步驟實驗內容及實驗報告要求1234復習集總參數濾波器設計-利用AWRFilterSynthesisWizard通過實驗熟悉三極管的特性曲線圖通過一個簡單的功率放大器的設計來介紹射頻非線性電路的設計與仿真，以此來熟悉非線性電路中的各種參數以及各種非線性元件的使用，熟悉支電路的使用等。通過仿真設計熟悉功率放大電路的輸出的功率曲線實驗目的1、利用AWRFilterSynthesisWizard設計集總參數低通濾波器（復習上次課實驗內容）要求：截止頻率為800MHz，通帶內增益大于-0.5dB，阻帶內1000MHz以上增益小于-15dB，通帶內反射系數要求小于-10dB。實驗要求實驗要求2、測量BJT特性曲線3、利用選擇的三極管設計電路，仿真其輸出功率曲線實驗原理濾波器類型：巴特沃斯、切比雪夫與貝塞爾濾波器基本概念巴特沃斯響應（最平坦響應）

巴特沃斯響應能夠最大化濾波器的通帶平坦度。該響應非常平坦，然后慢慢衰減至截止頻率點為-3dB，最終逼近-20ndB/decade的衰減率，其中n為濾波器的階數。巴特沃斯濾波器特別適用于低頻應用，其對于維護增益的平坦性來說非常重要。貝塞爾響應

除了會改變依賴于頻率的輸入信號的幅度外，濾波器還會為其引入了一個延遲。延遲使得基于頻率的相移產生非正弦信號失真。就像巴特沃斯響應利用通帶最大化了幅度的平坦度一樣，貝塞爾響應最小化了通帶的相位非線性。切貝雪夫響應

在一些應用當中，最為重要的因素是濾波器截斷不必要信號的速度。如果你可以接受通帶具有一些紋波，就可以得到比巴特沃斯濾波器更快速的衰減。三極管的工作狀態(tài)簡介vBEiCtiC

t功率放大電路的特點：輸出大功率：負載要獲得足夠大的輸出功率，功放管常工作在接近極限應用狀態(tài)+Vc-icPc與ic和Vc的關系Pc的瞬時功率為ic和Vc的乘積1、利用AWRFilterSynthesisWizard設計集總參數低通濾波器實驗步驟濾波器設計向導出現向導界面……根據設計需要選擇濾波器類型根據需要選擇是巴特沃斯還是切比雪夫or貝塞爾……濾波器階數邊帶頻率通帶參數及取值。是設計時的參考，一般選擇起伏和通帶衰減阻抗一般不變這里我們選擇集總器件。在其他情況下微帶線也可以選擇并聯元件優(yōu)先，比如你做7級，選擇這項就表示4個電容，反之表示4個電感其他按默認選擇即可修改下頻率取值……補充修改優(yōu)化目標并運行仿真計算……優(yōu)化計算……提示貝塞爾(Bessel)線性相位濾波器正是由于具有向其截止頻率以下的所有頻率提供等量延時的特性，才被用于音頻設備中，在音頻設備中，必須在不損害頻帶內多信號的相位關系前提下，消除帶外噪聲。另外，貝塞爾濾波器的階躍響應很快，并且沒有過沖或振鈴，這使它在作為音頻DAC輸出端的平滑濾波器，或音頻ADC輸入端的抗混疊濾波器方面，是一種出色的選擇。雖然貝塞爾濾波器在它的通頻帶內提供平坦的幅度和線性相位（即一致的群延時）響應，但它的選擇性比同階（或極數）的巴特沃斯(Butterworth)濾波器或切比雪夫(Chebyshev)濾波器要差。因此，為了達到特定的阻帶衰減水平，需要設計更高階的貝塞爾濾波器，從而它又需要仔細選擇放大器和元件來達到最低的噪聲和失真度。我們實驗中貝塞爾濾波器COST比較大，一般通過增加階數實現，本實驗最高階數16階。NewProject…2、測量BJT特性曲線

設置頻率范圍及間隔根據實際仿真范圍設定范圍和頻率間隔[注]：這個元件也可在libraries中找到；

選擇三極管

選取測量電壓電流信號源（類似于晶體管測試儀），并設定驅動電壓和電流的大小，并給出測試步長。設置測試儀驅動參數

在工程項目中增加一個測試圖。然后設置仿真量：“非線性電流”I-V曲線

單擊工具條上的“分析”按鈕，即可見到此三級管的輸出特性曲線。這些格點間隔就是剛才對特性顯示儀預設的，如果剛才對該參量確定為可調，你還可點擊Turn,Analyze動態(tài)觀察曲線變化情況。用此晶體管設計直流偏置電路引入輸入匹配電路MWO支持子電路功能，可按需要引入不同電路這個值改成50歐姆在Examples中選匹配網絡子電路在系統(tǒng)安裝目錄中的樣例子目錄有預先做好的匹配網絡子電路。這個目錄還有很多微波系統(tǒng)和器件，既可以單獨仿真，也可作為元件使用。匹配子網絡原理圖感興趣的同學可以立即增加測試圖，觀測這個匹配網絡的阻抗特性輸入電路這個值改成50歐姆，大家電腦上課件有錯誤！

添加測量參量(I_METER)調波指數0表示直流偏值置添加測量參量(V_METER)端口2輸出功率參量的設置還可以添加測試圖形測量此網絡的傳輸特性和反射特性。S11、S21，也可將上面端口1的音頻輸入變?yōu)榭烧{諧，觀測輸出連續(xù)變化。輸出1……輸出2……實驗內容及實驗報告要求使用MWO中的測量元件得到器件三極管的特性曲線圖，加入調節(jié)，分析動態(tài)變化。用此三極管,設計其直流偏置電路,使用諧波平衡仿真來仿真此電路在基波下的輸出功率曲線。分析1端口電壓變化時2端口輸出波形的變化情況。測量I-METER,V-METER參量以及端口1,端口2的一系列參量(Pcomp等).熟悉非線形電路中的各種參數以及各種非線性元件的使用,熟悉支電路的使用.復習濾波器設計，用向導設計集總低通截止頻率為800MHz，通帶內增益大于-0.5dB，阻帶內1000MHz以上增益小于-15dB，通帶內反射系數要求小于-10dB。（分別用巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾型）并比