【正文】 上搭建電路進行虛擬仿真實驗，這種先進的方法已經(jīng)成為新世紀學習電子技術(shù)的一種重要輔助手段，更代表著新世紀學習電子技術(shù)的時代潮流。并且在移動通訊和光通訊系統(tǒng)中 ,高頻技術(shù)仍然是瓶頸。 預期內(nèi)容和目標 本設(shè)計 主 要依靠 Multisim 軟件實現(xiàn)對常用高頻電路的仿真 ，分別有調(diào)幅與解調(diào) 、 正弦波放大器 、 調(diào)諧 放大器、 高頻功率放大器 、 混頻器， 以 Multisim 為基本工具對常用高頻電路的基本特性進行描述和分析 ， 論證這些高頻電路的合理特性。高頻電路中使用的元器件與低頻電路中使用的元器件頻率特性是不同的。例如，電子表格程序可以 用來處理財務(wù)數(shù)據(jù)，代表公司的行為；開發(fā)商業(yè)計劃；評估公司經(jīng)營改變可能造成的影響。這包括查看現(xiàn)有的數(shù)據(jù)模型和進程，以確定它們是否可被重復使用，并創(chuàng)建新數(shù)據(jù)模型和進程，以滿足應用程序的獨特要求。仿真是一個相對概念，任何逼真的仿真都只能是對真實系統(tǒng)某些屬性的逼近。 寧夏大學新華學院本科學位論文 4 模型對系統(tǒng)某一層次特性的抽象描述包括：系統(tǒng)的組成；各組成部分之間的靜態(tài)、動態(tài)、邏輯關(guān)系；在某些輸入條件下系統(tǒng)的輸出響應等。它是一種描述性技術(shù)，是一種定量分析方法。 multisim 10 軟件介紹 對所設(shè)計的電路進行模擬和調(diào)試的電子電路軟件。 4． multisim 10 和 Ultiboard 10 退出了很多專業(yè)設(shè)計特性，主要是高級仿真工具 、 增強的元器件庫和擴展的用戶社區(qū)。 寧夏大學新華學院本科學位論文 5 3 高頻單元電路的建模與計算機仿真分析 調(diào)諧放大器 調(diào)諧放大器的工作原理 由 LC 調(diào)諧回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的諧振放大電路，被廣泛的應用在通信設(shè)備的接收機中，用來選出有用頻率信號而抑制無用 信號。 圖 311 晶體管單調(diào)諧回路諧振放大電路 圖中 Rb Rb Re、 L11和 VCC構(gòu)成分壓式電流負反饋直流偏置電路，以保證晶體管工作在甲類狀態(tài)。 圖中， Gi、 Ci分別為晶體管的輸入電導和輸入電容， Gm為晶體管的跨導， Gm≈ mVmAIEQ26 ，G0、 C0分別為晶體管的輸出電導和輸出電容。 寧夏大學新華學院本科學位論文 6 圖 312 單調(diào)諧放大電路交流等效電路 圖 313 單調(diào)諧放大電路模型（一） 圖 314 單調(diào)諧放大電路模型（二） 圖中 GP=PR1 為諧振回路空載電導， GL=LR1 。因此，可得到放大器的寧夏大學新華學院本科學位論文 7 增益頻率特性為： 20..211???????? ???ffQAATuou （ 312） 式中， QT 為 LC 并聯(lián)諧振回路考慮到負載及晶體管參數(shù)影響后的有載品質(zhì)因數(shù)，0fff ??? 為回路的絕對失調(diào)量。 圖 317 修改可變電容器參數(shù) （ 3）單擊元件工具條上的“ Place Basic”按鈕，從彈出的“ Select a Component”對話框的“ Family”欄中選取“ INDUCTOR”，再在“ Component”欄中分別選取“ 12181。 圖 318 調(diào)出三只電感 （ 4）調(diào)出其他對應元件，整 理后，在電子平臺上組建仿真電路，如圖 319 所示。 寧夏大學新華學院本科學位論文 10 圖 3111 仿真電路（三） 表 311 調(diào)諧放大器輸出電壓測試（一 ） Ui（ mV） 20 30 40 50 80 100 200 500 800 Uo（ V） R3=1kΩ R3=500Ω R3=2kΩ （ 7）逐漸加大函數(shù)信號發(fā)生器信號，如表 311 所示，將每次讀得的虛擬萬用表顯示的交流電壓數(shù)據(jù)填入表 311中。 圖 3112 仿真測試電路 寧夏大學新華學院本科學位論文 11 （ 2）打開仿真開關(guān)，雙擊虛擬波特儀圖標，可以從波特儀的放大面板屏幕上觀察到調(diào)諧放大器的幅頻特性曲線，如圖 3113所示，波特儀的放大面板右面各欄參數(shù)參 照圖設(shè)置，拉出屏幕上的讀數(shù)指針到曲線所在位置，可以從屏幕下方讀出調(diào)諧放大器的諧振頻率約為 左右，增益為 左右。 （ 3）將電阻 R3分別改成 2kΩ和 470Ω，重復上述實驗，并將結(jié)果填入表 312 中，比較它們的通頻帶。若用 R、C 元件組成選頻網(wǎng)絡(luò)，就稱為 RC 振蕩器，一般用來產(chǎn)生 1Hz～ 1MHz 的低頻信號。 振蕩頻率：起振條件： |A|＞ 3 電路特點：可方便地連續(xù)改變振蕩頻率，便于加負反饋穩(wěn)幅，容易得到良好的振蕩波形。 計算機仿真 1．各元件選擇 （ 1）振蕩器電路選擇 LC 振蕩器一般工作在幾百千赫茲至幾百兆赫茲范圍。 在中、短波收音機中，為簡化電路常用變壓器反饋振蕩器做本地振蕩器。 （ 3）直流饋電線路的選擇 為保證振蕩器起振的振幅條件，起始工作點應設(shè)置在線性放大區(qū)；從穩(wěn)頻出發(fā)，穩(wěn)定狀態(tài)應在截止區(qū)，而不應在飽和區(qū)（因為飽和區(qū)的輸出阻抗較?。?，否則回路的有載品質(zhì)因數(shù) QL將降低。 T 選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩器如圖 324 所示。 R 較小的時候，頻率較大，根據(jù)公式RCf 62 10 ??可知， f0與 R 成反比。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。適用于小信號低功率放大。丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。除了以上幾種按電流流通角來分類 的工作狀態(tài)外，又有使電子器件工作于開關(guān)狀態(tài)的丁類放大和戊類放大。我們已經(jīng)知道，在低頻放大電路中為了獲得足夠大的低頻輸出功率，必須采用低頻功率放大器，而且低頻功率放大器也是一種將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換為交流輸出的能量轉(zhuǎn)換器。因此它們都是采用無調(diào)諧負載，如電阻、變壓器等。因此，高頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路。綜上所述可見，高頻功率放大器與低頻功率放大器的共同之點是要求輸出功率大，效率高；它們的 不同之點則是二者的工作頻率與相對頻寬不同，因而負載網(wǎng)絡(luò)和工作狀態(tài)也不同。對電路設(shè) 計要求如下：工作頻率為 MHz,要求帶寬為 ，輸出功率為不小于 20W。根據(jù)設(shè)計要求和晶體管實際參數(shù)，采用 Philip s 公司的 NPN 型高壓晶體管2N5551 作為放大管，三極管 Q電感 L電容 C2 組成甲類功率放大器，工作在 線性放大狀態(tài)。 C C L3 組成末級調(diào)諧回路， C6 用來微調(diào)諧振頻率以獲得最佳工作狀態(tài)。當基極輸入的正弦信號頻率取值在 L C2 諧振頻率附近時，集電極輸出正弦信號電壓增益最大。 3．元件參數(shù)選取 （ 1）功率放大器管：選用 Philip s 公司的 NPN 型高壓晶體管 (2N5551)作為放大管。 4．甲類放大器參數(shù)選取 甲類功率放大器的靜態(tài)偏置由 R R R2 和 R3 組成。在高頻電路中射極旁路電容取值一般較小，這里取 C5 = 10 nF。 L C C9 組成濾波回路，減小集電極輸出信號的失真。 7． C C3 以及 C C1 C12 均為隔直電容，其作用是傳送交流，隔離直流。測試可得， R2 取 、 R3 取 50Ω時獲得最大電壓增益約為 30 倍。下面的波形 (信道 B)為基極輸入信號，上面的波形 (信道 A)為集電極輸出信號，電壓增益約為 12 倍。基極輸入正弦信號頻率取f=1/(2π RC)≈ (C C L3 回路諧振頻率 )時集電極獲得最大的電壓增益，約為 倍，這就說明了丙類功率放大器的調(diào)諧特性。 常用的混頻器有二極管平衡和環(huán)形混頻電路 、 三極管混頻電路和乘法器混頻電路等類型。 以普通調(diào)幅波為例，設(shè)輸入信號為： ? ? ? ?? ? ttumUtu sasms ?c o s1 ??? （ 341） 本地振蕩信號為： tUU LLmL ?cos? （ 342） 若 sL ??? ，則乘法器的輸出電壓可以表示為： ? ?? ? tUttumUU LLmsaSMP ?? c o sc o s1 ??? ? = ? ?? ? ? ? ? ?? ?tttumUUsLsLaLmsm ???? ???? ? c osc os12 （ 343） 式中，我們所需要的中頻分量 IsL ??? ?? 可以從中心頻率為 I? 的帶通濾波器濾除無寧夏大學新華學院本科學位論文 20 用分量 sL ??? 分量后得到，從而實現(xiàn)混頻。 圖 342 計算機仿真乘法器調(diào)出 （ 2）在電子平臺上建立如圖 343 所示的仿真電路。 圖 344 混頻器仿真電路（二） 2．計算機仿真內(nèi)容 開啟仿真開關(guān)，雙擊虛擬 4 蹤示波器圖標，從放大面板的 屏幕上可以看到各通道波形，如圖 344 所示，自上到下第一條波形為 150KHz 的載波；第二條波形為混頻前的調(diào)幅波；第三條波形為本振信號；第四條波形為混頻后的調(diào)幅波，混頻前和混頻后載頻頻率已經(jīng)改變（注：各通道參數(shù)可參考表 341 數(shù)據(jù)設(shè)置）。從頻譜結(jié)構(gòu)來看，調(diào)幅又是一個對調(diào)制信號進行頻譜搬移的過程，即把較低的頻譜搬到較高頻譜。 ? ? ? ?? ?? ? ttmU ttUEKUtUtUEKtucascMccmccmmcs???c o sc o s1c o sc o sc o sc o s??????????? (353) 式中稱為調(diào)幅系數(shù)（或調(diào)制指數(shù)），它表示調(diào)幅波的幅度的最大變化量與載波振幅之比，即幅度變化量的最大值。 （ a）乘法器組成的普通調(diào)幅（ AM）電路 寧夏大學新華學院本科學位論文 24 （ b）普通調(diào)幅（ AM）仿真輸出波 形 圖 351 乘法器組成的普通調(diào)幅（ AM）電路 （ K＝ 1）組成的抑制載波雙邊帶調(diào)幅（ DSB/SC AM）電路如圖 352 所示，可獲得通信系統(tǒng)中常用的抑制載波雙邊帶信號（ DSB/SC AM）。 SSB 信號的振幅與調(diào)制信號的幅度成正比，它的頻率隨著調(diào)制信號頻率的不同而不同，因此它含消息特征，單邊帶信號的包絡(luò)與調(diào)制信號的包絡(luò)性狀相同。而由于中頻頻率（我國采用 465 千赫）較變換前的高頻信號（廣播電臺的頻率）低，而且頻率是固定的，所以任何電臺的信號都能得到相等的放大量。 圖 411 超外差式調(diào)幅接收系統(tǒng)框圖 圖中主要由輸入回路、高頻小信號調(diào)諧放大器、混頻器、本機振蕩、中頻放大器、檢波器、低頻放大等電路組成。衡量輸入回路性能的指標主要有通頻帶和選擇性。 （ 3）混頻器 混頻器將輸入信號的載頻 f0 與本機振蕩信號頻率 fL 進行頻率變換，使輸入信號的載頻變 成固定的中頻信號，并保持其調(diào)制規(guī)律不變。 圖 422 低頻功率放大電路的仿真波形圖 寧夏大學新華學院本科學位論文 28 說明：低頻及功率放電路輸入的是經(jīng)中放 檢波輸出的頻率為 1KHZ 左右的信號，經(jīng)低頻及功率放電路輸出頻率變化不大振幅放大的信號波形。寧夏大學新華學院本科學位論文 29 將放大后的波形輸入檢波電路，進行檢波處理。 圖 426 混頻電路的仿真波形 說明：從天線接收到得高頻信 號通過輸入電路與收音機的本機振蕩頻率（我國的標準為 465kHZ）輸入混頻器，混頻器輸出的中頻。通過 multisim軟件對高頻電路的研究，我更準確的掌握了高頻電路的原理和應用，在今后的生活中對我有很大的幫助。 在做整個畢業(yè)設(shè)計的過程中，首先，我要對高頻電路做 一個系統(tǒng)的了解，把它分成了幾大塊，通過對這幾大塊的分析仿真來理解高頻電路的特點，要想理解高頻電路的內(nèi)容，要大量的讀取有關(guān)這方面的書籍，我通過計算機和去圖書館查閱下載和摘抄了很多關(guān)于高頻電路的知識，每天學習。首先介紹了緒論，主要是畢業(yè)設(shè)計的整體構(gòu)想，通過緒論對畢業(yè)設(shè)計的整體思想做了一一分析和歸納。通過對它們的實 驗原理分析和計算機仿真分析得出結(jié)論，對于得出的結(jié)論要認真分析和理解，以便于之后的學習。通過設(shè)計，我也發(fā)現(xiàn)，我對一些基礎(chǔ)概念理解和了解并不夠，要多補充基礎(chǔ)知識，對于計算機方面，我所學要學習的地方也很多，以后要看更多的書籍，補充有關(guān)專業(yè)的知識。最后是做整個設(shè)計所得到的結(jié)論，通過做基于 multisi