【正文】 4 調幅收音機的計算機仿真分析 .............................................................................................. 26 調幅收音機的實驗原理 ................................................................................................... 26 計算機仿真 ....................................................................................................................... 27 結果分析 ........................................................................................................................... 30 5 結論 .......................................................................................................................................... 31 參考文獻 ..................................................................................................................................... 32 致謝 ............................................................................................................................................. 33 寧夏大學新華學院本科學位論文 1 1 緒 論 選題背景、目的及意義 高 頻電路是在高頻段范圍內實現(xiàn)特定電功能的電路 ,它被廣泛地應用于通信系統(tǒng)、現(xiàn)代醫(yī)療設備、家用電器等各種電子設備中，在我們的生活中它是必不可少的，存在于我們生活的每一個角落。并可以通過改變設計方案和電路參數(shù)來滿足設計和分析的需要 , 用示波器觀察電壓、電流、信號波形 ,能達到最佳的仿真效果。 Multisim 是一款主要用于電路開發(fā)和仿真的軟件，高頻電路在電子信息專業(yè)中占取了很大一部分作用，通過Multisim 軟件對高頻電路一些典型內容的仿真分析，更確切掌握 了它所包含的內容， 與傳統(tǒng)的電路設計過程相比較省去了用實際元器件選擇、安裝、調試電路的過程既省錢又省工極大地提高了電路設計效率和設計質量。 高頻電子線路是現(xiàn)代通信信息系統(tǒng)的基礎 ,廣泛滲透于社會生活的各個方面 :廣泛應用于各類通訊系統(tǒng)中 ,目前隨著 3G時代的到來 ,各大通訊公司都投入了大量的人力和財力研制和開發(fā)用于移動通 訊、光通訊及計算機通訊中的高速和射頻電路。因此 ,隨著現(xiàn)代通訊的發(fā)展 ,對高頻電路的學習和研究提出了許多新的課題。這些常用高頻電路的特性得到了論證 ，便可以利用實例來證明仿真結果。高頻電路中無源線性元件主要是電阻 (器 )、電容 (器 )和電感 (器 )。 使用計算機以數(shù)學方法描述物體和它們之間的空間關系。 建模過程中的主要活動包括 確定數(shù)據(jù)及其相關過程，定義數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的完整性，定義操作過程，選擇數(shù)據(jù)存儲技術。仿真是有層次的，既要針對所欲處理的客觀系統(tǒng)的問題，又要針對提出處理者的需求層次，否則很難評價一個仿真系統(tǒng)的優(yōu)劣。根據(jù)系統(tǒng)模型狀態(tài)變量變化的特征，又可把系統(tǒng)模型分為：連續(xù)系統(tǒng)模型 —— 狀態(tài)變量是連續(xù)變化的；離散（事件）系統(tǒng)模型—— 狀態(tài)變化在離散時間點（一般是不確定的）上 發(fā)生變化；混合型 —— 上述兩種的混合。通過建立某一過程和某一系統(tǒng)的模式，來描述該過程或該系統(tǒng)，然后用一系列有目的、有條件的計算機仿真實驗來刻畫系統(tǒng)的特征，從而得出數(shù)量指標，為決策者提供有關這一過程或系統(tǒng)得定量分析結果，作為決策的 理論依據(jù)。它具有以下特點， 1．該軟件是交互式 Spice 仿真和電路分析軟件的最新版本，專用于原理圖捕獲 、交互式仿真、電路板設計和集成測試。 5． Ultiboard 10 為用戶在做 PCB 設計時的布板布線提供了一個易于使用的直觀平臺。由于接收到的信號微弱，電路常工作在甲類狀態(tài)。 Cb、 Ce分別為基極、發(fā)射極旁路電容，用以短路高頻交流信號。 設諧振回路初級電感線圈 12 之間的匝數(shù)為 N12,13 之間的匝數(shù)為 N13，次級線圈的匝數(shù)為 N45。由此可得并聯(lián)諧振回路的有載電導等于：GT=GP+210nG+22nGL，當 LC 并聯(lián)諧振回路調諧在輸入信號頻率上，回路產(chǎn)生諧振時，放大電路電壓最大，故電壓增益也最大，用 Auo表示，稱為諧振電壓增益。 根據(jù)公式（ 312）作出單調諧放大電路的增益特性曲線，如圖 315 所示?！?、“ 20181。 寧夏大學新華學院本科學位論文 9 圖 319 仿真電路（一） （ 5）在發(fā)射極電阻上并聯(lián)虛擬萬用表，開啟仿真開關，調整電位器，是虛擬萬用表指示 1V左右，如圖 3110 所示。 （ 8）關閉仿真開關，將發(fā)射極電阻分別換成 500Ω和 2kΩ，再開啟仿真開關，重復步驟（ 6）、（ 7）的內容，并將測量結果填入表 311中。 圖 3113 調諧放大器的幅頻特性曲線 3．測繪調諧放大器的頻率特性曲線 （ 1）恢復圖 3111仿真電路（三）。 結果分析 單調諧放大器負載阻值變大，放大器增益變大、通頻帶寬帶變窄；單調諧放大器負載阻值變小，放大器增益變小、通頻帶寬帶變寬。 1. RC 移相振蕩器 電路型式如圖 321 所示，選擇 RRi 圖 321 RC 移相振蕩器原理圖 振蕩頻率： RCf 62 10 ?? （ 321） 起振條件：放大器 A 的電壓放大倍數(shù)｜ A｜＞ 29 電路特點：簡便，但選頻作用差，振幅不穩(wěn)，頻率調節(jié)不便，一般用于頻率固定且穩(wěn)定性要求不高的場合。 圖 322 RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡振蕩器原理圖 寧夏大學新華學院本科學位論文 13 3. 雙 T 選頻網(wǎng)絡振蕩器 電路型式如圖 323 所示 。振蕩器線路主要根據(jù)工作的頻率范圍及波段寬度來選擇。 （ 2）晶體管選擇 從穩(wěn)頻的角度出發(fā)，應選擇 fT 較高的晶體管，這樣晶體管內部相移較小。所以，通常應將晶體管的靜態(tài)偏置點設置在小電流區(qū)，電路應采用自偏壓。 圖 324 雙 T 選頻網(wǎng)絡正弦波振蕩器原理圖 在調試電路時應適當調節(jié) RP1(RP1)和 RP2(RP2)，否則振蕩器不起振。C 較小的時候，頻率從較大， 根據(jù)公式RCf 62 10 ??可知， f0與 C 成反比。高頻功率放大器是一種能量轉換器件，它將電源供給的直流能量轉換成為高頻交流輸出。乙類放大器電流的流通角約等于 180176。高頻功率放大器大多工作于丙類。丁類放大器的效率比丙類放大器的還高，理論上可達 100％，但它的最高工作頻率受到開關轉換瞬間所產(chǎn)生的器件功耗 (集電極耗散功率或陽極耗散功率）的限制。高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是 輸出功率大和效率高，但二者的工作頻率和相對頻帶寬度卻相差很大，決定了他們之間有著本質的區(qū)別。高頻功率放大器的工作頻率高（由幾百 kHz 一直到幾百、幾千甚至幾萬 MHz），但相對頻帶寧夏大學新華學院本科學位論文 16 很窄。由于這后一特點，使得這兩種放大器所選用的工作狀態(tài)不同：低頻功率放大器可工作于甲類、甲乙類或乙類（限于推挽電路）狀態(tài)；高頻功率放大器則一般都工作于丙類（某些特殊情況可工作于乙類）。如圖 331 為高頻功率放大器電路原理。 2．電路結構設計 設計分析為了在較寬的通帶內使功率放大器增益相對穩(wěn)定，電路由甲類、丙類兩級功寧夏大學新華學院本科學位論文 17 率放大器組成。三極管 Q2 和由電感 L 電容 C C6 構成的負載回路組成丙類功率放大器。 C C9 和 L4 組成濾波回路，起到改善波形的作用。 C5 為射級旁路電容，有效地控制了可能由于射級電阻 R R4 過大而引起電壓增益下降的問題。 （ 2）直流電源 :根據(jù)設計要求放大器的電源電壓初始值均取 + 12V。 R R2 一般在同一數(shù)量級，取 R1 = 10kΩ， R2 最大值為 50kΩ，通過調節(jié) R2 改變三極管基極 Q 點電壓，即改變放大器增益， R2 取值越大時 Q 點電壓越大。 5．丙類功率放大器參數(shù)選取丙類功率放大器三極管 Q2 的 be 間負偏壓由 L RC4 組成的電路產(chǎn)生， L2 起到傳送直流、隔離交流的作用使得 R5 兩端為直流電壓。 C C9 一般取等值， 這里取 C8 = C9 = 10 nF， L4 = 470μ H。在高頻電路中隔直電容取值一般較小，這里取 C1 = 51 pF， C3 = 10 nF， C10 =C11。 （ 2）丙類功率放大器工作狀態(tài)的測試分析 調整丙類功率放大器電源電壓為 12V，不接負載電阻。若使基極激勵信號， Ub = 0。 結果分析 隨著負載的增大，電路的工作狀態(tài)是由欠壓區(qū)到臨界直至進入過壓區(qū)，電流電壓逐漸增大?；祛l電路是超外差式收音機 、 電視機高頻頭的重要組成部分，其作用是將天線感生的輸入高頻信號（經(jīng)濾波 、 放大）變換為頻率固定的中頻信號，混頻電路靠近接收天線（特別是在不設高頻放大器的接收機中），它的性能直接影響接收機的動態(tài)范圍等性能。其電路模型和頻譜如圖 341 所示。乘法器 A1 輸出調幅波 us（ t） 作混頻器 A2 的載波； LC 振蕩電路產(chǎn)生的正弦波作為混頻器 A2 的本地信號 uL（ t） （ 注：這里的ω Lω S）。 表 341 各通道參數(shù)設置（ Timebase/Scale： 500181。 普通調幅電路可分為高 電平調制電路和低電平調制電路兩大類。否則已調波會產(chǎn)生失真。高頻載波信號電壓V2（ uc（ t））加到 Y 輸入端口。 寧夏大學新華學院本科學位論文 26 4 調幅收音機的計算機仿真分析 調幅收音機的實驗原理 超外差式收音機：是指輸入信號和本機振蕩信號產(chǎn)生一個固定中頻信號的過程。另外，中頻的放大量容易做得比較高，而不易產(chǎn)生自激，所以超外差式收音機可以做得靈敏度很高。在一些超外差接收機里，為保證輸出信號電平恒定，還往往增加自動增益控制電路，控制高頻放大級和中頻放大級的增益。為了保證信號不產(chǎn)生頻率失真，通頻帶要有適當?shù)膶挾?；為了對鄰頻道信號有足夠的衰減，要有一定的選擇性?；祛l器有高中頻和低中頻之分，高中寧夏大學新華學院本科學位論文 27 頻取 f0 與 fL 之和，低中頻取 f0 與 fL 之差。 中放 檢波電路部分 （ 1）中放 檢波電路部分的電路圖如圖 423 所示。 圖 424 中放 檢波電路仿真波形圖（二） 說明：上圖為上圖為中放 檢波電路的檢波輸出部分仿真波形圖，信號將檢波處理后輸出低頻的音頻信號。 結果分析 通過對調幅收音機的原理分析，進一步掌握了調幅收音機的工作原理，利用計算機軟件對調幅收音機幾部分進行計算機仿真分析，通過分析結果，更明確了調幅收音機的有關知識，并且經(jīng)過實驗仿真，在分析和解決問題上也有了明顯的進步。 multisim軟件是一個很好的高頻電路仿真軟件 , 用它能迅速準確地對高頻電路進行仿真分析。由于要利用 multisim這款軟件來實現(xiàn)高頻電路的計算機仿真，學習 multisim這個軟件的性能、特點，熟練掌握 multisim軟件的使用方法也變得尤其重要，通過學習 multisim的 ppt 文檔，我一步一步對 multisim這個軟件進行學習。其次介紹了高頻電路有關的基礎概念，對于高頻電路、建模、計算機仿真和 multisim都做了定義和基礎的介紹，并通過概念理解了有關高頻電路和設計的一些知識點。然后就要對調幅收音機做系統(tǒng)的理解和仿真了，選擇調幅收音機主要是因為它所涉及到的實驗原理關于高頻電路的內容非常多，它是最能體現(xiàn)高頻電路的工程實例，它的原理和所涉及到的內容包括了調諧放大器、正弦波振蕩器、高頻功率放大器、混頻器和調幅與解調的所有內容，所以對調幅收音機的研究比較直觀，首先要了解調幅收音機的實驗原理，然后通過對調幅收音機所涉及到的每一知識點依次進行計算機仿真得出最后的結論。 寧夏大