電磁場(chǎng)與微波實(shí)驗(yàn)十報(bào)告——非線性電路仿真實(shí)驗(yàn)

1、非線性電路仿真實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的功率放大器的設(shè)計(jì)來(lái)介紹射頻非線性電路的設(shè)計(jì)與仿真，以此來(lái)熟悉非線性電路中的各種參數(shù)以及各種非線性元件的使用，熟悉支電路的使用等等。 使用MWO中的測(cè)量元件得到器件三極管的特性曲線圖。通過(guò)參數(shù)調(diào)諧，觀察特性曲線圖的變化。 用此三極管器件，設(shè)計(jì)其直流偏置電路，得到一個(gè)功率放大器，使用諧波平衡來(lái)仿真此電路在基波下的輸出功率曲線。射頻放大器與常規(guī)低頻電路的設(shè)計(jì)方法完全不同，它需要考慮一些特殊的因素。尤其是入射電壓波和入射電流波都必須與有源器件良好匹配，以便降低電壓駐波比、避免寄生振蕩。利用單級(jí)或多級(jí)晶體管電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大是模擬電路理論中最重要而且是最

2、困難的任務(wù)。2. 實(shí)驗(yàn)步驟首先新建Project和一個(gè)Schematic電路圖，命名為BJT，進(jìn)行整個(gè)Project的屬性設(shè)置，起始頻率設(shè)置為1.5GHz，終止頻率設(shè)置為2.5GHz，Step設(shè)置為0.2GHz，然后會(huì)轉(zhuǎn)到電路圖BJT，在Element頁(yè)面中，選擇BLT11_chip，將其放在BJT原理圖中，此元件便為一個(gè)BJT晶體管，在使用這個(gè)器件之前，一般都需要先觀察其特性曲線，使用測(cè)量元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，選擇MeasDevice IV，在下面的窗口中選擇IVCURVEI，將其放置在原理圖中，這個(gè)元件為I_V曲線追蹤器，在設(shè)置的若干個(gè)電流值的條件下做出電壓的曲線，此元件一般用在測(cè)量電流控制器件的I

3、_V特性曲線。再新建一個(gè)方框圖BJTGraph來(lái)輸出仿真結(jié)果。右鍵點(diǎn)擊BJTGraph，選擇Add Measurments，在對(duì)話框窗口的Meas. Type中選擇Nonlinear Current，在Measurement中選擇IVCurve，在Date Source Name中選擇BJT，然后選擇“OK”結(jié)束設(shè)置。最后選擇仿真，則出現(xiàn)此晶體管的仿真曲線。下面設(shè)計(jì)此晶體管的直流偏置電路，并且使用諧波平衡來(lái)仿真此電路在基波下的輸出功率曲線。新建一個(gè)Schematic原理圖，命名為DCBjt，繪出原理圖如下，圖中L1、L2兩個(gè)電感為高頻扼流電感，都取1H其中電容C1為三極管發(fā)射極旁路電容，C2、

4、C3分別為基極、集電極隔直電容。I_METER為測(cè)量電流元件，V_METER為測(cè)量電壓元件，分別測(cè)量集電極電流和電壓。DCVS為直流電壓源，V1為1V，V2為6V，晶體管輸入、輸出兩端分別有兩個(gè)支電路，分別為輸入匹配電路與輸出匹配電路，引入這兩個(gè)電路的方法為，首先右鍵點(diǎn)擊Schematic選項(xiàng)，選擇Import Schematic，然后選擇路徑，將目標(biāo)文件夾中的input match和output match兩個(gè)電路原理圖文件都引入。然后回到DCBjt電路圖中，在Element頁(yè)面中，選擇Subcircuits，在下面的窗口中將出現(xiàn)此Project中所有的電路原理圖。圖中最左邊的端口Port1

5、為諧波平衡端口，這個(gè)端口除了具有普通端口的功能外，阻抗也為50歐姆，還帶有單音信號(hào)源，用于諧波仿真。參數(shù)中Z還是代表阻抗值，Pwr表示單音信號(hào)源的功能振幅。電路原理圖完成后，我們可以先看看在不同頻率下I_METER與V_METER的值。在Graph選項(xiàng)中，選擇Add Gtaph，然后選擇Tabular表圖，新建Graph2，右鍵點(diǎn)擊，選擇Add Measurement，在對(duì)話框中Meas. Type選擇Nonlinear Current，Measurement選擇Icomp，Icomp為單音諧波電流。對(duì)話框中有Hamomic Index一項(xiàng)，“0”表示直流偏置，對(duì)應(yīng)電壓測(cè)量也是如此，Meas. Type中選擇Nonlinear Voltage，Measurement選擇Vcomp，Vcomp為單音諧波電壓。選擇完后可以進(jìn)行仿真看到各個(gè)頻率點(diǎn)上的電壓與電流值。然后，需要測(cè)量輸出端口，即Port2的輸出功率曲線。先新建一個(gè)方框圖Graph3，選擇Add Measurement，由于需要測(cè)量的是輸出端口的功率值，因而在Add Measurement對(duì)話框中，Meas. Type選擇Nonlinear Power，Measurement選擇Pcomp為單音諧波功率。由于此放大器是設(shè)計(jì)使用在基波頻率下的，需要測(cè)量的輸出功率是在基波頻率下的值，因而Ham