射频功率放大器实验(虚拟实验)
射频功率放大器实验
射频功率放大器实验（虚拟实验）一、实验目的（1）进一步理解射频功率放大器的工作原理；（2）了解射频功率放大器的工程设计方法与常用参数的测量方法；（3）熟悉Multisim软件中常用虚拟测试仪器的使用方法。
二、实验原理1、射频功率放大器的基本概念射频功率放大器是无线通信系统的重要组成部分，位于无线通信系统的发射前端。
其作用是将已调制的射频信号放大到所需要的功率值并馈送到天线发射出去，保证在一定区域内的接收机可以收到可以处理的信号，并且不干扰相邻信道的通信。
射频功率放大器的主要功能是放大射频信号，其工作可频率最高可到GHz 频段。
其输出功率则取决于应用要求，一般从几毫瓦到上千瓦。
由于功率放大的实质是在输入射频信号控制下将电源直流功率转换成射频功率，因此，除要求功率放大器产生符合要求的射频功率外，还特别要求具有尽可能高的转换效率。
射频功率放大器的工作特点是低电压、大电流。
其基本组成单元包括晶体管、偏置电路、扼流圈、阻抗匹配网络与负载。
射频功率放大器的主要参数除了常规的工作频率、小信号增益等指标外，还要特别考虑输出功率、效率等参数。
效率是功率放大器一个非常重要的性能指标。
射频功率放大器中的效率定义为射频输出功率与射频功率放大器总功耗之比，即：η=P o/P D （1-1）功率放大器按照电路中晶体管输出电流与输入电压或电流的关系可分为线性功率放大器和开关功率放大器两大类。
线性功率放大器是指晶体管的输出电流是输入电流或电压的线性函数，而开关功率放大器的晶体管则工作在开关状态。
按照电路中晶体管的直流偏置状态，功率放大器又可分为A类、B类、C类、D 类等，其中，A类、B类、C类为线性功率放大器，D类则为开关功率放大器。
在设计射频功率放大器时，对功率管的要求较高，需要考虑最大击穿电压V(BR)CEO，最大集电极电流I CM，最大管功耗P CM以及最高工作频率f max等。
2、线性射频功率放大器2.1 A类功率放大器A类功率放大器相当于小信号放大器，也是“真正”的线性放大器，因为，在整个输入信号周期内，输出信号是输入信号的按比例增大而没有发生变化，可完全适于放大幅度调制信号。
射频功率放大器仿真设计详细过程讲解
射频功率放大器仿真设计本设计采用Freescale的功放管MRF7S38010H。
一、静态工作点直流扫描功率放大器设计时，需输出功率、效率、线性度等指标要求选择功放管的工作状态。
本设计根据datasheet给出的静态工作点来仿真，为AB类，如图1所示。
图1 静态工作点直流扫描仿真结果如图2所示，静态电流为162mA，栅极电压为2.85V。
图2 静态工作点仿真结果二、稳定性分析对于功放来说，稳定性非常重要。
不稳定的电路很容易引起功放管自激甚至损坏。
所以，在放大器匹配电路设计的时，首先需要进行稳定性分析和稳定电路的设计，保证稳定系数K在整个频段内大于1。
如果在整个频段内难以做到无条件稳定，有时只需确保晶体管工作频段以及附近频段的K＞1即可。
该功放管的稳定性电路和仿真结果分别如图3和图4所示。
图3 稳定性仿真电路原理图从图4的结果来看，在3.5GHz以下的频率范围内K值基本小于1，所以该电路是条件稳定，需要做稳定性措施。
解决稳定性的常用办法是在功放管输入端加入电阻等有损元件来消耗掉过多的能量，特别是低频部分。
输出端一般不加入电阻，以免造成输出功率损失。
在射频输入端口插入电阻和电容组成的并联网络；同时，在栅极端接射频扼流的 传输线，再并联射频去耦电容，最后串联一个稳定电阻，如图5所示。
此方/4法稳定效果好，但增益会降低。
具体数值需要通过仿真结果来不断调试。
图4 稳定性仿真结果图5 加入稳定元件后的稳定电路原理图仿真结果如图6所示。
从图6可见，稳定系数在整个频段内都大于1。
加入了稳定电路后，整个系统的增益有所降低。
图6 稳定性仿真结果一般情况下，稳定性与偏置电路的设计是结合在一起的。
因为供电端和射频信号是连接在一起的，所以在进行匹配设计时也需要考虑偏置电路特性。
/4λ传输线是匹配电路的一部分，在匹配设计中要注意这一点。
实际上，射频扼流作用的微带线长度并非一定要为/4λ，而是小于/4λ，所以图5中的栅极电长度并非为90度。
《2024年基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》范文
《基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》篇一一、引言随着无线通信技术的快速发展，射频功率放大器（RF Power Amplifier, RPA）在通信系统中扮演着至关重要的角色。
射频功率放大器负责将低功率信号放大至适合传输的功率水平，从而保证通信的质量和稳定性。
为了设计一款性能优异的射频功率放大器，并确保其在实际应用中具有良好的效果，基于ADS（Advanced Design System）的射频功率放大器设计与仿真变得尤为重要。
本文旨在详细阐述基于ADS的射频功率放大器设计与仿真的全过程，并通过具体的案例来验证设计的有效性和准确性。
二、设计需求及理论基础在开始设计之前，首先需要明确射频功率放大器的设计需求，包括工作频率、增益、输出功率、效率以及线性度等。
接着，了解射频功率放大器的基本工作原理及主要类型，如场效应管（FET）和双极晶体管（BJT）等。
根据需求选择合适的类型和拓扑结构，如Doherty结构、多级级联等。
同时，还需要掌握ADS 软件的使用方法和设计流程。
三、基于ADS的设计过程1. 原理图设计在ADS中创建新的原理图设计项目，并绘制出相应的电路图。
根据需求和理论基础，合理布局元件，包括滤波器、耦合器、输入输出电路等。
注意确保电路的稳定性和可靠性。
2. 参数设置与仿真根据设计需求，设置电路的仿真参数，如电源电压、工作频率等。
然后进行仿真分析，包括小信号S参数仿真、大信号仿真等。
通过仿真结果来验证设计的可行性和性能指标是否满足要求。
3. 优化与调整根据仿真结果，对电路进行优化和调整。
这包括对元件参数的微调、电路拓扑的改进等。
反复进行仿真和优化，直至达到预期的性能指标。
四、仿真结果与分析1. 仿真结果展示将优化后的设计进行仿真，得到射频功率放大器的各项性能指标。
包括增益、输出功率、效率、线性度等。
通过图表和曲线来展示仿真结果。
2. 结果分析对仿真结果进行分析和评估。
首先，对比实际需求与设计目标，检查各项性能指标是否满足要求。
交大射频实验报告
一、实验目的本次射频实验旨在使学生掌握射频电路的基本原理和设计方法，熟悉射频信号的产生、放大、滤波、调制与解调等过程，提高学生对射频技术的实际操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理射频技术是无线通信技术的重要组成部分，涉及电磁波的产生、传输、接收和处理。
本实验主要涉及以下原理：1. 射频信号的产生：通过射频振荡器产生射频信号。
2. 射频信号的放大：通过射频放大器对信号进行放大，提高信号强度。
3. 射频信号的滤波：通过滤波器对信号进行滤波，去除干扰信号。
4. 射频信号的调制与解调：通过调制器将信息信号调制到射频信号上，通过解调器将射频信号中的信息信号提取出来。
三、实验仪器与设备1. 射频信号发生器2. 射频功率计3. 射频放大器4. 滤波器5. 射频调制器6. 射频解调器7. 示波器8. 矢量网络分析仪9. 计算机及仿真软件四、实验内容1. 射频信号的产生与放大（1）搭建射频信号发生器电路，产生一定频率和功率的射频信号。
（2）使用射频功率计测量射频信号的功率。
（3）搭建射频放大器电路，对射频信号进行放大。
（4）使用射频功率计测量放大后的射频信号功率。
2. 射频信号的滤波（1）搭建滤波器电路，对射频信号进行滤波。
（2）使用示波器观察滤波后的射频信号波形。
3. 射频信号的调制与解调（1）搭建射频调制器电路，将信息信号调制到射频信号上。
（2）搭建射频解调器电路，从调制后的射频信号中提取信息信号。
（3）使用示波器观察调制和解调后的信号波形。
4. 射频电路的仿真与优化（1）使用仿真软件搭建射频电路模型。
（2）对射频电路进行仿真，分析电路性能。
（3）根据仿真结果对射频电路进行优化设计。
五、实验结果与分析1. 射频信号的产生与放大实验成功搭建了射频信号发生器电路，产生了频率为1GHz，功率为10dBm的射频信号。
通过射频放大器放大后，功率达到20dBm。
2. 射频信号的滤波实验成功搭建了滤波器电路，对射频信号进行了滤波。
一种新型射频导热治疗仪的功率放大电路的仿真设计
一种新型射频导热治疗仪的功率放大电路的仿真设计射频导热治疗仪是利用射频电磁波对人体组织进行治疗和疗养的一种方法。
而功率放大电路在射频导热治疗仪中起到了关键的作用，它能够将射频信号的弱小功率放大到足够大的功率，从而供给导热芯片，实现治疗效果。
在设计射频导热治疗仪的功率放大电路时，我们需要进行仿真设计。
仿真设计可以通过电路仿真软件来进行，如Protues、Altium Designer 等。
以下是一种新型射频导热治疗仪功率放大电路的仿真设计思路。
首先，我们需要确定功率放大电路的基本参数。
基本参数包括工作频率、输出功率、增益和输入输出阻抗等。
根据射频导热治疗仪的实际需求，我们可以选择适当的工作频率和输出功率。
然后，我们可以选择适当的功率放大器电路拓扑结构。
常见的功率放大器电路拓扑结构有Class A、Class B、Class AB、Class C等。
不同的拓扑结构具有不同的优点和缺点，需要根据需求进行选择。
接下来，我们可以进行功率放大器电路的元件选型。
一般来说，功率放大器的核心元件包括功率晶体管、电感、电容和匹配网络等。
选型时需要考虑到元件的工作频率、功率承受能力和特性参数等因素。
在进行电路仿真设计后，我们可以对电路进行性能评估。
这包括输入输出功率、增益、效率、电流和电压波形等。
通过优化电路设计，我们可以得到最佳的功率放大电路。
最后，在进行仿真设计后，我们需要进行电路的实际搭建和测试。
通过实际测试，我们可以验证仿真设计的准确性，并对电路进行进一步的优化和调整。
总的来说，射频导热治疗仪的功率放大电路的仿真设计是一个复杂而重要的过程。
通过合理的设计和仿真，可以得到高效、稳定的功率放大电路，从而实现射频导热治疗仪的优化操控和治疗效果。
射频电路原理实验报告
射频电路原理实验报告实验目的本实验旨在通过搭建射频电路原理实验平台，探索射频信号的特性，并了解射频电路中的基本元件和原理。
实验器材与材料- 射频信号发生器- 射频功率放大器- 直流电源- 变压器- 电感- 电容- 电阻- 示波器- 天线实验步骤1. 首先，将射频信号发生器和示波器正确接入电路，并设置合适的工作频率和幅值。
2. 接下来，通过变压器将输入信号的电压转换成合适的射频信号，并将其输入到射频功率放大器中。
3. 将射频功率放大器的输出信号连接到天线，以实现信号的无线传输。
4. 在示波器上观察到放大器输入和输出的波形，并记录相关数据。
5. 调整射频信号发生器和射频功率放大器的参数，观察波形的变化，进一步了解射频信号的特性和电路的响应。
实验结果分析通过观察示波器上的波形，可以看出射频功率放大器能够有效地将输入信号放大，并通过天线将信号发送出去。
随着射频信号发生器输出频率的增加，波形的周期性变化也能够清晰地观察到，表明电路对不同频率的信号具有不同的响应特性。
同时，我们还可以通过记录的数据计算出电路的增益，并与理论数值进行对比。
通过比较实际测量结果和理论预期，可以评估电路的性能和实验的准确性。
实验总结与心得通过本实验，我对射频电路的基本原理和电路中的元件有了更深入的了解。
通过搭建实验平台，我能够直观地观察到射频信号的特性，并掌握了调节参数以实现不同频率响应的技巧。
在实验过程中，我也遇到了一些问题，比如调节信号发生器的频率不够精确，导致波形的观察和数据的测量不够准确。
为了解决这个问题，我学会了合理选择仪器和参数，以获得更精确的实验结果。
总的来说，本实验对我进一步理解和掌握射频电路原理和实验方法有着重要的意义，也为我今后的学习和研究打下了坚实的基础。
参考文献- 《射频电路设计与实验指导书》- 《电子电路基础》。
功率射频电路实验报告
一、实验目的1. 理解功率射频电路的基本原理和组成。
2. 掌握功率射频电路的主要性能指标及其测试方法。
3. 通过实验验证功率射频电路在实际应用中的性能。
二、实验原理功率射频电路是无线通信系统中重要的组成部分，其主要功能是将基带信号转换为射频信号，并实现信号的放大、滤波、调制等功能。
本实验主要研究以下功率射频电路：1. 射频放大器：用于放大射频信号，提高信号的功率。
2. 滤波器：用于滤除不需要的频率成分，保证信号质量。
3. 调制器：用于将基带信号调制到射频信号上。
三、实验仪器及材料1. 射频信号发生器2. 射频功率计3. 示波器4. 射频滤波器5. 射频调制器6. 射频放大器7. 连接线和测试线四、实验内容及步骤1. 射频放大器测试（1）连接射频信号发生器、射频功率计、示波器和射频放大器。
（2）调整信号发生器输出一定频率和功率的射频信号。
（3）将射频信号输入到射频放大器中，观察输出信号的变化。
（4）使用射频功率计测量输入和输出信号的功率，计算放大器的增益。
（5）使用示波器观察输出信号的波形，分析放大器的线性度和失真情况。
2. 射频滤波器测试（1）连接射频信号发生器、射频功率计、示波器和射频滤波器。
（2）调整信号发生器输出一定频率和功率的射频信号。
（3）将射频信号输入到射频滤波器中，观察输出信号的变化。
（4）使用射频功率计测量输入和输出信号的功率，计算滤波器的插损。
（5）使用示波器观察输出信号的波形，分析滤波器的带通特性和选择性。
3. 射频调制器测试（1）连接射频信号发生器、射频功率计、示波器和射频调制器。
（2）调整信号发生器输出一定频率和功率的射频信号。
（3）将基带信号输入到射频调制器中，观察输出信号的波形。
（4）使用射频功率计测量输入和输出信号的功率，计算调制器的功率效率。
（5）使用示波器观察输出信号的频谱，分析调制器的调制特性和频率偏移。
五、实验结果与分析1. 射频放大器测试结果通过实验，我们得到了射频放大器的增益、线性度和失真情况。
华工射频电路实验报告(3篇)
第1篇实验名称：射频电路设计与测量实验日期：2023年10月25日实验地点：华工电子实验中心实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 理解射频电路的基本原理和设计方法。
2. 学习射频电路的测量技术。
3. 提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理射频电路是指工作频率在1MHz至30GHz之间的电路。
本实验主要研究射频放大器的设计与测量。
射频放大器是射频电路中的关键组件，其主要功能是放大射频信号，提高信号的功率。
射频放大器的设计主要包括以下几个方面：1. 选择合适的放大器电路结构。
2. 设计放大器的频率响应。
3. 确定放大器的增益、带宽和噪声系数等性能指标。
4. 选择合适的放大器器件。
本实验中，我们采用共射极放大器电路结构，通过调整电路参数，实现对射频信号的放大。
三、实验器材1. 射频信号发生器2. 射频功率计3. 射频衰减器4. 射频开关5. 射频放大器模块6. 测量仪器7. 实验板8. 连接线四、实验步骤1. 搭建实验电路：按照设计好的电路图，将射频放大器模块、射频衰减器、射频开关等元器件连接到实验板上。
2. 设置信号源：将射频信号发生器设置为所需的频率和功率。
3. 测量放大器性能：a. 将信号源输出端连接到放大器输入端，通过调整射频衰减器和射频开关，使放大器工作在最佳状态。
b. 使用射频功率计测量放大器输出端的功率。
c. 使用测量仪器测量放大器的增益、带宽和噪声系数等性能指标。
4. 分析实验数据：将实验数据与理论计算结果进行对比，分析实验误差产生的原因。
五、实验结果与分析1. 放大器增益：实验测得的放大器增益为20dB，与理论计算结果基本一致。
2. 放大器带宽：实验测得的放大器带宽为1GHz，略小于理论计算结果。
3. 放大器噪声系数：实验测得的放大器噪声系数为3dB，略大于理论计算结果。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们了解了射频电路的基本原理和设计方法，掌握了射频放大器的设计与测量技术。
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射频功率放大器实验（虚拟实验）
：学号：
（一）甲类射频功率放大器电路
示波器中的输入输出信号的波形
分析：
观察可知，输入信号大小为40mV，输出波形的大小约为12V，放大了约300倍，此时放大器工作在大信号极限运用状态下，输出波形没有失真。
毫安表中的相应的读数为：3.035mA 功率表相应读数为：11.556mW
=
=
D
O
P
P
η
观察失真
电路输入输出波形为：
%
73
.
31
%
100
035
.
3
12
556
.
11
=
⨯
⨯
分析：
当输入信号提高至60mV时，按照甲类放大器的特点，输出信号会输入信号的比例放大，输出60mV*300>12V，这时放大器工作在非线性状态，产生了失真。
（二）乙类射频功率放大器电路
输入输出信号波形的仿真
示波器中显示的输入输出信号的波形
失真分析：
由于门槛电压的存在（NPN硅管约为0.6V，PNP锗管约为0.2V），功放管的i B必须大于其时才有显著变化，否则，两管都截止，出现一段死区，也即交越失真，如图所示。
至输入幅值为8V时，输入输出信号的波形
原因分析：
由上图可以观察到，当输入电压为8V 时，输出波形的交越失真现象出现明显的减弱。
主要因为当幅度增大时，两管便能在很短的时间达到门槛电压，这段时间相比整个周期来说相对较短，可以忽略，因此失真现象不明显。
消除交越失真后的波形
输入信号幅值 (V) 2 4 5 6 6.5 7 电源电压利用系数ξ 0.167 0.333 0.42 0.497 0.542 0.583 输出功率L P (mW) 1.796 7.495 11.83 17.16 20.20 23.48 总的直流功率
D P (mW)
14.39
29.27
36.71
44.20
47.96
51.71
两管总耗散C P (mW) 12.60
21.78 24.88 27.05 27.76 28.23
效率η
12.49% 25.51% 32.2%
38.8% 42.08% 45.40%
输入信号幅值 (V) 8 9 10 12 13 14 电源电压利用系数ξ 0.667 0.750 0.833 0.999 - - 输出功率L P (mW) 30.80 39.11 48.42 70.03 - 总的直流功率
D P (mW)
59.22
66.73
74.25
89.46
-
-
两管总耗散C P (mW)
28.42 27.62 25.83 19.43 - - 效率η
51.0%
58.6%
65.2%
78.3%
-
-
“-”表示无法测量
当输入幅值过大时出现的失真波形：
两管管耗与电源电压利用系数的关系图
分析：
1、实验时，调整电压幅值，用示波器观察输出波形，会发现当输入信号为13、14V 时输出波形出现明显失真，可见，输入信号的大小也不宜过大。
2、当输入信号为12V时，功放功率最大，是78.3%；
3、两个管子的总耗散功率并不是随着输入信号幅值的增大而不断增大的，而是随着电压利用系数的增大先增大后减小，其最大值为28.4mW左右，出现在输入信号为7~8V间；理论值计算可得到最大管耗是28.8mW，与仿真结果相近。
思考题：
（1）
答：
可以，当静态工作点处在交流负载线中点时，输出最大的电压和电流，此时电路的输出功率也就最大。
U CEQ=V CC/2，I CQ=(V CC-U CEQ)/R2，所以实际上只要调节电阻满足上述条件时，均可以达到调节静态工作点的目的。
（2）
答：
MOS管的
I为负温度系数，随温度升高而减小，这使功率管升温后仍能保
D
证安全工作；而BJT的
I为正温度系数，如果不采用复杂的保护电路，则升温
C
后功率管将被烧坏。
并且MOS管功耗很小，工作频率高，激励功率小，功率增益高，易于集成。
（3）
答：
可以采用单电源互补推挽电路OTL。
不同点：最大输出功率为原来的一半；OTL电路除了由于电容的存在使放大器的带宽和频响受到相当大的影响外，单电源供电情况下，正负半周流过负载的电流也不一样，造成了输出波形的失真。