基于OrCAD電路設計軟件的高頻電子線路仿真分析

摘要：本文基于OrCAD／Pspice電子線路計算機輔助分析設計軟件以實現(xiàn)高頻電子線路的綜合電路分析仿真為目的，針對回路使用的信號頻率比較高，電路實現(xiàn)的功能多、結(jié)構(gòu)復雜，造成OrCAD設計軟件在仿真過程時運算量大，電路調(diào)試過程變得復雜、電路的元器件參量優(yōu)化難度大，通過采用復雜電路的仿真調(diào)試關聯(lián)優(yōu)化的方法對變?nèi)荻O管調(diào)頻與功率放大及發(fā)射電路的仿真過程進行分析，仿真效果表明，采用關聯(lián)優(yōu)化方法能有效提高優(yōu)化設計效率。
關鍵詞：OrCAD；高頻電子線路；調(diào)頻；仿真

OrCAD／Pspice是個通用的電子線路計算機輔助分析設計軟件，是電路計算機仿真程序中極為優(yōu)秀的一款軟件。具備強大的電路設計與仿真能力，能夠方便地實現(xiàn)電子線路的直流分析、交流分析、瞬態(tài)分析、噪聲分析、靈敏度分析、傅里葉分析、諧波失真分析以及在不同溫度下的電路性能分析，完成電子線路的元器件參量優(yōu)化。提供了豐富的電子元器件模型，能實現(xiàn)各電路參量的測試、分折功能及器件庫的構(gòu)建功能。隨著OrCAD／Pspice快速發(fā)展，實現(xiàn)各種功能時操作變得越為簡化，受編程過程限制越少，且對電路的計算和仿真越為準確。在掌握電路原理的基礎上，能方便地利用電子輔助仿真設計軟件Pspice完成所需電路的設計分析和器件特性分析。筆者將對可變電容調(diào)頻與功率放大及發(fā)射電路的仿真過程進行分析探討。

1 OrCAD／Pspice在高頻電子線路仿真中的優(yōu)勢作用
高頻電子線路中的振蕩電路、調(diào)幅電路、混頻電路、調(diào)頻電路、解調(diào)電路在生活中應用非常廣泛，在設計和生產(chǎn)中，利用OrCAD／Pspi ce來輔助分析所需高頻電路的各項功能和特性指標，能方便實現(xiàn)高頻電子線路各種設計需要。而且應用OrCAD／layout phus能快速完成滿足線路性能要求的實際印制電路板的設計。最為重要的是OrCAD／Pspice軟件計算準確，使設計仿真的指標更符合電路的實際效果。高頻電子線路設計的復雜性，OrCAD電路軟件的高效性，使得OrCAD／Pspice進行高頻電子線路設計、仿真、分斬、制造時，更充分體現(xiàn)了OrCAD輔助設計技術的優(yōu)點：縮短了設計周期，提高了設計制造項目的整體效率，節(jié)約了設計成本；利用OrCAD中的靈敏度分析、容差分析、噪聲分析、最壞情況分析、優(yōu)化參量分析功能，使得質(zhì)量得到提高和保證；OrCAD大量的單元設計和豐富的元器件模型及易于調(diào)整的模型參數(shù)，為復雜的設計分析提供了便利。雖然，OrCAD提供了高效平臺，但對設計分析高頻綜合電路時，還得學習掌握OrCAD分析、調(diào)試、優(yōu)化電路的方法，才能讓OrCAD效能得以更好的體現(xiàn)。如在OrCAD／Pspice電子線路計算機輔助分析設計軟件在進行高頻電子線路的綜合電路分析仿真時，因回路信號頻率高，電路復雜，造成仿真運算量大，仿真調(diào)試過程復雜、優(yōu)化參量難度大，若非有意識地提高設計效率，很多設計者會浪費大量的精力在調(diào)試和參量優(yōu)化過程中。

2 仿真電子原理圖
如圖1所示為實用變?nèi)荻O管謂頻、功率放大及發(fā)射電路，左端IN接口為調(diào)制信號輸入。右端OUT天線為調(diào)頻信號經(jīng)功率放大后發(fā)射輸出，電路中三極管Q1與電容C1、C2、C3、C4、電感L1及變?nèi)荻O管D10組成載波信號的形成和調(diào)制信號的調(diào)頻工作級，調(diào)頻好的信號經(jīng)電容C12耦合輸入到三極管Q2和電容C11、變壓器TX1組成的小信號諧振放大級，該級放大電路工作在甲類放大狀態(tài)，調(diào)頻信號經(jīng)Q2級諧振放大后輸入功率放大Q3級，Q3級作為功率輸出級要求兼顧高功率和高效率輸出，所以在丙類放大，且要求工作在臨界弱過壓狀態(tài)。最終經(jīng)過合理放大后從OUT發(fā)射出去。