【正文】 4 調(diào)幅收音機(jī)的計算機(jī)仿真分析 .............................................................................................. 26 調(diào)幅收音機(jī)的實驗原理 ................................................................................................... 26 計算機(jī)仿真 ....................................................................................................................... 27 結(jié)果分析 ........................................................................................................................... 30 5 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................... 32 致謝 ............................................................................................................................................. 33 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)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(nèi)實現(xiàn)特定電功能的電路 ,它被廣泛地應(yīng)用于通信系統(tǒng)、現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備、家用電器等各種電子設(shè)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(shè)計方案和電路參數(shù)來滿足設(shè)計和分析的需要 , 用示波器觀察電壓、電流、信號波形 ,能達(dá)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(nèi)容的仿真分析，更確切掌握 了它所包含的內(nèi)容， 與傳統(tǒng)的電路設(shè)計過程相比較省去了用實際元器件選擇、安裝、調(diào)試電路的過程既省錢又省工極大地提高了電路設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。 高頻電子線路是現(xiàn)代通信信息系統(tǒng)的基礎(chǔ) ,廣泛滲透于社會生活的各個方面 :廣泛應(yīng)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(jī)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(xué)習(xí)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(jié)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(jī)以數(shù)學(xué)方法描述物體和它們之間的空間關(guān)系。 建模過程中的主要活動包括 確定數(shù)據(jù)及其相關(guān)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(shù)。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(diǎn)（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(jī)仿真實驗來刻畫系統(tǒng)的特征，從而得出數(shù)量指標(biāo)，為決策者提供有關(guān)這一過程或系統(tǒng)得定量分析結(jié)果，作為決策的 理論依據(jù)。它具有以下特點(diǎn)， 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(shè)計和集成測試。 5． Ultiboard 10 為用戶在做 PCB 設(shè)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(shè)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(dǎo)等于：GT=GP+210nG+22nGL，當(dāng) LC 并聯(lián)諧振回路調(diào)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(diào)諧放大電路的增益特性曲線，如圖 315 所示。” 、“ 20181。 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)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(guān)，調(diào)整電位器，是虛擬萬用表指示 1V左右，如圖 3110 所示。 （ 8）關(guān)閉仿真開關(guān)，將發(fā)射極電阻分別換成 500Ω和 2kΩ，再開啟仿真開關(guān)，重復(fù)步驟（ 6）、（ 7）的內(nèi)容，并將測量結(jié)果填入表 311中。 圖 3113 調(diào)諧放大器的幅頻特性曲線 3．測繪調(diào)諧放大器的頻率特性曲線 （ 1）恢復(fù)圖 3111仿真電路（三）。 結(jié)果分析 單調(diào)諧放大器負(fù)載阻值變大，放大器增益變大、通頻帶寬帶變窄；單調(diào)諧放大器負(fù)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(diǎn)：簡便，但選頻作用差，振幅不穩(wěn)，頻率調(diào)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(luò)振蕩器原理圖 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 13 3. 雙 T 選頻網(wǎng)絡(luò)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(yīng)選擇 fT 較高的晶體管，這樣晶體管內(nèi)部相移較小。所以，通常應(yīng)將晶體管的靜態(tài)偏置點(diǎn)設(shè)置在小電流區(qū)，電路應(yīng)采用自偏壓。 圖 324 雙 T 選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩器原理圖 在調(diào)試電路時應(yīng)適當(dāng)調(diào)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(zhuǎn)換器件，它將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)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(dá) 100％，但它的最高工作頻率受到開關(guān)轉(zhuǎn)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(diǎn)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(zhì)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(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 16 很窄。由于這后一特點(diǎn)，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(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計分析為了在較寬的通帶內(nèi)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(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 17 率放大器組成。三極管 Q2 和由電感 L 電容 C C6 構(gòu)成的負(fù)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(shè)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(diào)節(jié) R2 改變?nèi)龢O管基極 Q 點(diǎn)電壓，即改變放大器增益， R2 取值越大時 Q 點(diǎn)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(fù)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(diào)整丙類功率放大器電源電壓為 12V，不接負(fù)載電阻。若使基極激勵信號， Ub = 0。 結(jié)果分析 隨著負(fù)載的增大，電路的工作狀態(tài)是由欠壓區(qū)到臨界直至進(jìn)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(jī) 、 電視機(jī)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(shè)高頻放大器的接收機(jī)中），它的性能直接影響接收機(jī)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(diào)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(shè)置（ Timebase/Scale： 500181。 普通調(diào)幅電路可分為高 電平調(diào)制電路和低電平調(diào)制電路兩大類。否則已調(diào)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(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 26 4 調(diào)幅收音機(jī)的計算機(jī)仿真分析 調(diào)幅收音機(jī)的實驗原理 超外差式收音機(jī)：是指輸入信號和本機(jī)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(jī)可以做得靈敏度很高。在一些超外差接收機(jī)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(dāng)?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。混頻器有高中頻和低中頻之分，高中寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)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(jié)果分析 通過對調(diào)幅收音機(jī)的原理分析，進(jìn)一步掌握了調(diào)幅收音機(jī)的工作原理，利用計算機(jī)軟件對調(diào)幅收音機(jī)幾部分進(jìn)行計算機(jī)仿真分析，通過分析結(jié)果，更明確了調(diào)幅收音機(jī)的有關(guān)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(jìn)步。 multisim軟件是一個很好的高頻電路仿真軟件 , 用它能迅速準(zhǔn)確地對高頻電路進(jìn)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(jī)仿真，學(xué)習(xí) multisim這個軟件的性能、特點(diǎn)，熟練掌握 multisim軟件的使用方法也變得尤其重要，通過學(xué)習(xí) multisim的 ppt 文檔，我一步一步對 multisim這個軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)。其次介紹了高頻電路有關(guān)的基礎(chǔ)概念，對于高頻電路、建模、計算機(jī)仿真和 multisim都做了定義和基礎(chǔ)的介紹，并通過概念理解了有關(guān)高頻電路和設(shè)計的一些知識點(diǎn)。然后就要對調(diào)幅收音機(jī)做系統(tǒng)的理解和仿真了，選擇調(diào)幅收音機(jī)主要是因為它所涉及到的實驗原理關(guān)于高頻電路的內(nèi)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(nèi)容包括了調(diào)諧放大器、正弦波振蕩器、高頻功率放大器、混頻器和調(diào)幅與解調(diào)的所有內(nèi)容，所以對調(diào)幅收音機(jī)的研究比較直觀，首先要了解調(diào)幅收音機(jī)的實驗原理，然后通過對調(diào)幅收音機(jī)所涉及到的每一知識點(diǎn)依次進(jìn)行計算機(jī)仿真得出最后的結(jié)論。 寧夏大