【文章內(nèi)容簡介】 個部分， 能完成從電路的仿真設(shè)計到電路版圖生成的全過程。 Multisim、 Ultiboard、 Ultiroute 及 Commsim 4 個部分相互獨(dú)立，可以分別使用。 Multisim、 Ultiboard、 Ultiroute 及 Commsim 4 部分有增強(qiáng)專業(yè)版（ Power Professional）、專業(yè)版（ Professional）、個人版（ Personal）、教育版（ Education）、學(xué)生版（ Student）和演示版（ Demo）等多個版本，各版本的功能和價格有著明顯的差異 。 美國國家儀器公司 (NI 公司 )推出一款最新版 本的計算機(jī)仿真軟件NI Multisim10。 Multisim 作為一個完整的設(shè)計工具系統(tǒng)，為我們提供了數(shù)量龐大的元件數(shù)據(jù)庫，并且提供原理輸入接口、全部的數(shù)模 SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)仿真功能、 VHDL 設(shè)計接口與仿真功能、 FPGA/CPLD 綜合、RF 射頻設(shè)計能力和后處理功能，數(shù)據(jù)傳輸。為了滿足使用者們的設(shè)計需求，它提供單一的，容易使用的圖形輸入接口。 Multisim 提供全部先進(jìn)的設(shè)計功能，滿足使用者從參數(shù)到產(chǎn)品設(shè)計的要求 。由于程序把原理圖輸入、仿真和可編程邏輯緊密的結(jié)合在一起，所以設(shè)計工作時使用者們可以放心的使用并且不用在擔(dān)心由于應(yīng)用程序在不同供應(yīng)商之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞時出現(xiàn)的問題。 NI Multisim10 用軟件的方法虛擬電子與電工元器件以及電子與電工儀器和儀表，通過軟件將元器件和儀器集合為一體。 軟件不僅可以進(jìn)行電路設(shè)計還可以對電路功能進(jìn)行測試，極其方便使用者進(jìn)行仿真。 NI Multisim10 的元器件庫 中 擁有近千種電子電路器件可以進(jìn)行仿真使用 。 使用者還可建立自己的元件庫對元件種類進(jìn)行擴(kuò)展，又可以用生產(chǎn)廠家配置的說明手冊 查到各個元件的參數(shù)和使用說明， 因此在工程設(shè)計中使用時非常方便。一般實(shí)驗(yàn)室的通用儀器如萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源等以及實(shí)驗(yàn)室少有或者沒有的儀器，如波特圖儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、安捷倫沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 多用表、泰克示波器等構(gòu)成了 NI Multisim10 的虛擬測試儀器儀表，所以 NI Multisim10的虛擬測試儀器儀表種 類齊全。 NI Multisim10 具有較為詳細(xì)的的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析等各種電路分析方法，以幫助設(shè)計人員分析電路的性能。它還可以設(shè)計、測試和演示各 種電子電路，包括電工電路、模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路及部分微機(jī)接口電路等。該軟件還具有強(qiáng)大的 Help 功能，其 Help 系統(tǒng)不僅包括軟件本身的操作指南，更重要的是包括含有元器件功能說明。 Help 中這種元器件功能說明有利于使用 NI Multisim10 進(jìn)行CAI教學(xué)。 利用 NI Multisim10 可以實(shí)現(xiàn)計算機(jī)仿真設(shè)計與虛擬實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計與實(shí)驗(yàn)方法相比，具有如下特點(diǎn)：設(shè)計與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便；設(shè)計和實(shí)驗(yàn)用的元器件及測試儀器儀表齊全，可以完成各種類型的電路設(shè)計與實(shí)驗(yàn)；可 方便地對電路參數(shù)進(jìn)行測試和分析；可直接打印輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測試參數(shù)、曲線和電路原理圖；實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際的元器件，實(shí)驗(yàn)所需元器件的種類和數(shù)量不受限制，實(shí)驗(yàn)成本低，實(shí)驗(yàn)速度快，效率高；設(shè)計和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。 NI Multisim10 易學(xué)易用，便于電子信息、通信工程、自動化、電氣控制類專業(yè)學(xué)生自學(xué)、便于開展綜合性的設(shè)計和實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新的能力 [2]。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 2 m序列偽隨機(jī)碼 偽隨機(jī)碼 偽隨機(jī)碼定義 偽隨機(jī)碼 (pseudo random code)簡稱 PN 碼， 是人為產(chǎn)生的一種碼序列，具有可以復(fù)制的特性，還具 有類似白噪聲的性質(zhì)。 若存在一個序列，它本身是可以預(yù)知的，而且人們可以對它進(jìn)行復(fù)制和無限的產(chǎn)生 如果一個序列， 有擁有隨機(jī)序列所具有的統(tǒng)計特性，我們就把這種序列叫做偽隨機(jī)序列 。 香農(nóng)編碼定理指出：當(dāng) 信息速率 Rd小于信道容量 C，就可以找到一種編碼的方法 ，使得在碼字相當(dāng)長的條件下，能夠幾乎無差錯的從高斯白噪聲干擾的信號中恢復(fù)出原發(fā)送信號。 這里有兩個條件，一是 Rd≤ C，二是編碼足夠長。香農(nóng)在證明編碼定理時，提出了用具由白噪聲統(tǒng)計特征的信號來編碼。白噪聲是一種隨機(jī)過程，它 的瞬時值服從高斯分布。高斯白噪聲功率譜在很寬的頻帶內(nèi)都是均勻分布的，它具有非常好的相關(guān)特性。 白噪聲是具有 白噪聲是一種服從正態(tài)分布，具有均勻的功率譜的隨機(jī)過程。它的隨機(jī)性意說明：白噪聲具有無周期，無法復(fù)制與預(yù)測的特點(diǎn)。無周期就沒有辦法儲存，不重復(fù)就沒有辦法進(jìn)行驗(yàn)證，所以不能再實(shí)際工程中運(yùn)用。為了能達(dá)到實(shí)際工程運(yùn)用的要求，需要引入具有相似于高斯白噪聲統(tǒng)計特性的人工信號序列，這就是偽隨機(jī)序列產(chǎn)生的產(chǎn)生根源。 利用高斯白噪聲所具有的統(tǒng)計特性的偽隨機(jī)碼信號來代替純隨機(jī)碼的現(xiàn)象，在工程實(shí)踐中是非常普遍的 。 偽隨機(jī)序列是 一種確定的序列，但是卻是“隨機(jī)”產(chǎn)生，在產(chǎn)生的過程中保持著“ 1”和“ 0”的隨機(jī)性。它只有“ 0”和“ 1”兩種電平編碼結(jié)構(gòu)它 ，“ 0”和“ 1”電平分別占編碼的一半，擁有超強(qiáng)的 抗干擾能力，并且具有很好的自相關(guān)特性，序列均衡性能夠得以實(shí)現(xiàn)。所以，不論在直擴(kuò)系統(tǒng)中的擴(kuò)展信號的傳遞，還是在調(diào)頻系統(tǒng)中，偽隨機(jī)序列的應(yīng)用都十分廣泛 。 偽隨機(jī)碼性質(zhì) 在擴(kuò)頻系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用中，一般采取偽隨機(jī)碼要具有如下性質(zhì)： 容易產(chǎn)生； 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 具有隨機(jī)性； 應(yīng)具有盡可能長的周期，使第三方難以從擴(kuò)頻碼的一小段去重建整個碼序列； 擴(kuò)頻序列應(yīng)具有雙值自相關(guān)函數(shù)和良好的互相關(guān)特性，以有利于接收時的截獲和跟蹤，以及多用戶應(yīng)用； 理想的隨機(jī)序列在工程上無法應(yīng)用，所以實(shí)際上所用的均為偽隨機(jī)序列，偽隨機(jī)序列要具有理想隨機(jī)序列的性質(zhì)，但在工程上要便于實(shí)現(xiàn)。隨機(jī)序列所具有的性質(zhì)，概括起來講主要有以下三點(diǎn)： 隨機(jī)序列中的“ 0”的個數(shù)和“ 1”的個數(shù)接近相等； 把隨機(jī)序列中連續(xù)出現(xiàn)的“ 0”和“ 1”的子串稱為游程。連續(xù)的“ 0”和“ 1”的個數(shù)稱為游程長度。隨機(jī)序列中長度為“ 1”的游程約占總游程總數(shù)的 1/2，長度為 2的游程約占總游程數(shù)的，長度為 3 的游程 占游程總數(shù)的。在同長度的游程中，“ 0”游程和“ 1”游程數(shù)大致相等。 隨機(jī)序列的自相關(guān)函數(shù)具有類似白噪聲自相關(guān)的性質(zhì)。 反饋移位寄存器可以產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，有線性反饋寄存器和非線性反饋移位寄存器兩種。最為常見的 m 序列是 由線性反饋移位寄存器產(chǎn)生出的周期 最長的二進(jìn)制數(shù)字序列稱為最大長度線性反饋移位寄存器， m 序列的理論基礎(chǔ)已經(jīng)成熟，在工程中應(yīng)用非常廣泛 。 具有 n階 線性反饋移位寄存器（ LFSR） 最長能過產(chǎn)生 2n1 為序列碼 在二進(jìn)制多級移位寄存器中，若線性反饋移位寄存器（ LFSR）有 n 階（即有 n 級寄存器），則所能產(chǎn)生 的最大長度的碼序列為 2n1 位。如果數(shù)字信號直接取自 非翻轉(zhuǎn)信號的輸出，那么最長的 連續(xù) 0 的個數(shù) 為 n1 個 。 在一個長度為 n的序列中應(yīng)該包含所有 0 和 1 所有可能出現(xiàn)的組合，而且只有將觸發(fā)器初值設(shè)定好并使時鐘電路產(chǎn)生移位時鐘才能使移位寄存器產(chǎn)生確定的值。 m序列定義 m 序列是 由 最長線性移位寄存器 產(chǎn)生的， 是一 種很重要的偽隨機(jī)序列，它是最早應(yīng)用于擴(kuò)頻通信， 偽隨機(jī)序列 的研究中 m 序列的研究最為成熟 。此外， m 序列也是研究和構(gòu)造其他序列的基礎(chǔ)。 m序列偽隨機(jī)碼的性質(zhì) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 平衡性 在 m 序列中“ 1”的個數(shù)比“ 0”的個數(shù)多 1 個，且“ 1”的個數(shù)為 2n1個，這是由于 n 級移位寄存器共有 2n個狀態(tài)，除去 一個全零狀態(tài) ，還有 2n ?1 個非零狀態(tài) 。而“ 0”和“ 1”的出現(xiàn)機(jī)會相等。 移位可加性 一個 m序列同該序列的任意移位（循環(huán)移位）序列相加（模 2 加），是該序列的另一移位序列，即屬于 m序列。 例如， 周期為 p 的 m序列 mp和它的任意延遲位移后的序列 mr模二相加后所得序列仍是該 m 序列的某個位移序列 ms，即： mp?mr=ms其中： ms為 mp某次延遲位移后的序列。例如： mp=000111101011001，?將 mp延遲兩位后得 mr：mr=010001111010110，?將 mp 與 mr模二相加得： mp?mr =ms =010110010001111，?顯然， mp?mr=ms為 mp延遲 11 位后的序列 [4]。 游程特性 （游程分布的隨機(jī)性） 周期為 N=2n ?1 的 m 序列中，總共有 2n1個游程，其中長度等于 k， 1≤ k≤ n2 的游程占游程總數(shù)的 12k?！?0”和“ 1”的游程數(shù)目各占一半。長度為 n1 的游程只有一個全為“ 0”游程，長度為 n 的游程也只有一個，全為“ 1”游程。 例如： m 序列*an+=000111101011001 在 4 級 m序列一個周期的 15 個元素中，共有 8 個游程。 自相關(guān)特性 m序列具有非常重要的自相關(guān)特性。 m序列自相關(guān)函數(shù)定義 為： R(j)= 1N ∑ aiai+jN1i=0 （ ) 由 m 序列的性質(zhì)可知，一個序列 Ai和其移位序列 Ai+j模 2 加后，仍為一 m 序列，記為 Aj，而 m序列中，“ 1”的個數(shù)比“ 0”的個數(shù)多 1 個，因此有： R(j)={1 j=0 mod N 1N j≠ 0 mod N () 由于 m序列是周期函數(shù)，因此自相關(guān)函數(shù)亦為周期函數(shù)，它是以周期 N 重復(fù)的。 弱周期 m 序列的每個碼元寬度為 Tc，其幅度值取 {177。 1}，則一個周期內(nèi)（ T=NTc）的自相關(guān)函數(shù)時域表達(dá)式為： R(τ)= 1NTc∫ c(t)c(t+τ)Tt2Tc2dt={[1 N+1N |τ|Tc ] |τ|≤Tc 1N |τ|＞ Tc () 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 其時域波形如圖 所示。 圖 二元 m 序列自相關(guān)函數(shù)波形 m序列的產(chǎn)生 方法 m 序列線性移位寄存器是由移位寄存器加上反饋后所產(chǎn)生的。如圖 所示。圖 中 a0， a1，?， an1為移位寄存器的狀態(tài)， c0， c1，?， 為對應(yīng)級移位寄存器的反饋系數(shù)。當(dāng) ci=0 時，表示該反饋線斷開，而 ci=1 時，表示反饋存在，在線性移位寄存器序列產(chǎn)生器中， c0 = =1。對于一個序列 {an}，其序列多項(xiàng)式為： G(x)=a0+a1x+a2x2+?+anxn = ∑ aini=0 xi （ ） 圖 n 位線性反饋移位集群起結(jié)構(gòu) 其中， an取 0， 1 兩個值，符號 x 次冪表示序列元素的位置，式 又稱為序列生成多項(xiàng)式。 {an}和 G（ x）一一對應(yīng)。 對于由反饋移位寄存器產(chǎn)生的序列，取決于反饋系數(shù)，對于此反饋移位寄存器，其反饋邏輯為： F(x)=c0 +c1x+c2x2+ ?+xn = ∑ cini=0 xi （ ） 可以證明： G(x)= 1F(x) （ ） 式 （ ） 稱為序列的特征多項(xiàng)式。 反饋邏輯 ci一旦確定，產(chǎn)生的序列就確定了。由 n 級移位寄存器產(chǎn)生的序列，其最大的周期為 2n1。因此，我們定義：假設(shè)在二元域上的 n 級線性反饋移位寄存器所產(chǎn)生的非零序列周期為 N=2n1 我們稱這個序列為 n 級最大周期線性移位寄存器序列，簡稱沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 m序列。 下面以長度（周期）為 7 的 m序列為例說明 m序列的產(chǎn)生過程。 如圖 所示，長度等于 7 的 m序列（簡稱 7 位 m序列）產(chǎn)生電路的邏輯框圖。 圖 m 序列產(chǎn)生邏輯框圖 在 CP 時鐘脈沖的作用下移存器的狀態(tài)不斷變化，每輸出一位，經(jīng)圖 所示流程產(chǎn)生新的一位。表 移位寄存器變化狀態(tài) 。 表