Глава 2. Практические занятия по моделированию аналоговых радиоустройств

Тема 3. Исследование спектральных характеристик усилительных каскадов в режиме большого сигнала

Содержание

  1. Пример проведения исследования
  2. Определение точки компрессии усилителя
  3. Оценка точки интермодуляции 3-го порядка
  4. Индивидуальное задание

1. Пример проведения исследования

  1. Сформировать в окне редактора схему усилителя. В данном случае - это функциональная модель с параметрами:
    S21= 20 db (коэффициент передачи)
    TOI=20 dbm (точка интермодуляции 3-го порядка)
    SOI=30 dbm (точка интермодуляции 2-го порядка)

    Рис. 1
    Рис. 1

  2. Выбрать источник мощности сигнала Component Palette List>Sourses_Freq Domain>P_1 Tone и разместить на схеме со следующими установками:
    P= -30 dbm
    Freq= 0.5 GHz

    Рис. 2
    Рис. 2

  3. Подключить к выходу Term- компоненту из группы Simulation-HB. Командой Name Node присвоить имя выходу схемы (Out)

    Рис. 3
    Рис. 3

  4. Разместить контроллер метода гармонического баланса Component Palette List>Simulation-HB>HB , сделав следующие установки:
    Order = 5 (количество учитываемых гармоник).
    Frequency = 0.5 GHz (базовая частота, соответствующая частоте входного сигнала)

    Рис. 4
    Рис. 4

  5. Запустить проект на выполнение командой Simulate>Simulate.
  6. Выполнить команду Window>New Data Display и сделать установку для вывода значения выходной мощности (Out) , выбрав единицу измерения dbm.

    Рис. 5
    Рис. 5

  7. Спектр мощности на выходе усилителя. Маркер (Marker) установлен на частоте сигнала.

    Рис. 6
    Рис. 6

Содержание


2. Определение точки компрессии усилителя

  1. Выбрать и разместить на схеме контроллер анализа командой Simulation_XDB>XDB. Установить значение частоты Freq=0.5 GHz и количество гармоник Order=5 (см. выше). Выбрать опцию XdB и сделать установки:
    Рис. 7
    Рис. 7

  2. Окончательный вариант проекта
    Рис. 8
    Рис. 8
  3. Запустить проект на анализ (Simulate>Simulate)
  4. Установить табличный вывод параметров inpwr (точка компрессии по входу) и outpwr (точка компрессии по выходу)
    Рис. 9
    Рис. 9
  5. Полученные значения мощностей в точке компрессии.
    Рис. 10
    Рис. 10

Содержание


3. Оценка точки интермодуляции 3-го порядка

  1. Для удобства работы и параметризации схемы разместить блок описания переменных Var. Здесь:
    • RF0 - центральная частота;
    • Space - величина расстройки частот;
    • RF1, RF2 - частоты 2-сигнального входного воздействия;
    • Pin= - 50 dbm - мощность сигналов.
    Рис. 11
    Рис. 11
  2. На вход усилителя подключить источник многотонового воздействия Pn_Tone из группы Sources_Freq Domain и параметризовать его переменными частотами и мощностью, указанными в блоке Var
    Рис. 12
    Рис. 12
  3. Разместить контроллер гармонического баланса НВ и определить базовые частоты, как RF1 и RF2 с учетом 3- х гармоник по каждой частоте.
    Рис. 13
    Рис. 13
  4. Окончательный проект задания
    Рис. 14
    Рис. 14
  5. Запустить проект на анализ (Simulate>Simulate).
  6. Вывести спектр выходной мощности Out и с помощью опции Plot Options приложения вывода прямоугольной системы координат, локализовать спектр в пределах границ RF-2*Space=499.8 MГц и RF+2*Space=500.2 МГц и установить маркеры, как показано на рисунке 15.
    Рис. 15
    Рис. 15
  7. Определить с помощью опции Eqn уравнение для оценки значения TOI
    Рис. 16
    Рис. 16
  8. Выбрать табличную форму вывода. Найти в списке выводимых параметров Datasets and Equations группу Equations, а в ней - выбрать параметр TOI
    Рис. 17
    Рис. 17
  9. Полученное значение TOI
    Рис. 18
    Рис. 18

Содержание


4. Индивидуальное задание

  1. Сформировать в схемном редакторе схему высокочастотного широкополосного усилителя , приведенного ниже. Биполярные транзисторы найти в библиотеке фирм-производителей. Для этого в меню схемного редактора выполнить следующую команду: Insert>Component>Component Library>Tools>Find. Затем прописными символами без пробелов в окне набрать марку транзистора, например, BFW92A и запустить поиск.

    Схема усилителя N1

    Рис. 19
    Рис. 19

    Схема усилителя N2

    Рис. 20
    Рис. 20

  2. Определить спектр выходного сигнала и коэффициент передачи при мощности и частоте входного сигнала соответственно равных -20 дБм и 100 МГц. При расчете учитывать 4 гармоники.
  3. Определить точку компрессии усилителя.
  4. Определить точку интермодуляции 3- го порядка по выходу.

Содержание


Назад     Оглавление     Вперед