【正文】 在此我向老師們表示最 真 摯的謝意，感謝大學(xué)四年來(lái) 對(duì) 我的幫助。同時(shí)我也非常感謝我的任課老師，大學(xué)四年來(lái)，在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中，老師們更是付出了很多的汗水和心血。所以在這里我非常的感謝幫助我的同學(xué)。通過(guò)對(duì)本次課題的學(xué)習(xí)，我更是學(xué)到了堅(jiān)持不懈、不怕吃苦，在學(xué)習(xí)態(tài)度上更應(yīng)該是腳踏實(shí)地。本次課題的電路設(shè)計(jì)中，一開(kāi)始也不知道怎樣去設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料并虛心向老師同學(xué)們 請(qǐng)教，克服了課題中的一些困難，論文也因此最終成型。比如對(duì)模電知識(shí)缺少更深入的了解，在電路設(shè)計(jì)中，也往往不是非常清楚各部件在電路中的作用； 因?yàn)槭?初次使用 Multisim 仿真軟件，我對(duì) Multisim 軟件不是很了解，也不知道 如何 利用Multisim 軟件設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行仿真操作。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)中，通過(guò)加 入穩(wěn)壓電源電路，提高了整體電路的穩(wěn)定性，最終達(dá)到本次課題的預(yù)期目標(biāo)。 章節(jié) 結(jié)尾 主要設(shè)計(jì)研究了比較通用的平衡混頻器（模擬乘法器混頻器），并對(duì)模擬乘法器混頻器電路進(jìn)行了仿真操作。 在第 三章混頻器電路的設(shè)計(jì)中，首先介紹了混頻器的構(gòu)成及工作原理，并詳細(xì)介紹了其性能 。包括混頻器電路、中頻放大器放電路、檢波器電路以及低頻放大器電路等。最后對(duì)本次課題選擇超外差式接收機(jī)的原因作了相關(guān)的分析與介紹。接著對(duì)各類(lèi)接收機(jī)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究與分析，并對(duì)它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)也一一作了描述。最后通過(guò) Multisim 軟件實(shí)現(xiàn)仿真操作。 本章小結(jié) 本章主要介紹的是超外差式接收機(jī)中頻放大器電路的設(shè)計(jì)，在文章一開(kāi)始對(duì)中頻放大器的結(jié)構(gòu)以及工作原理進(jìn)行了分析，接著介紹了比較常見(jiàn)的幾種中頻放大器的類(lèi)型，同時(shí)也介紹了它們的優(yōu)點(diǎn)所在，體現(xiàn)出中頻放大器在接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的重要性。 圖 49 仿真結(jié)果第四章 中頻放大器 37 通過(guò)觀察圖 49 的仿真結(jié)果可以知道，在本次設(shè)計(jì)的中頻放大器電路中，接近理想的中放諧振曲線，基本上符合了課題的要求。 通過(guò)分析比較，體現(xiàn)出了中頻放大器電路先選擇頻率然后再進(jìn)行放大的工作特性。 改變電阻 R4= 千歐，仿真波形如圖 410 所示。計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 34 圖 48 仿真波形 電壓放大倍數(shù)為 K= =200，增益為 G=10 lg200=23dB。仿真波形圖如下： 圖 47 仿真波形 電壓放大倍數(shù)為 K= =100， 電壓增益即為： G=10 lg100=20dB。如圖 45所示。如圖 44 所示。 2N2222A 晶體管大多用作開(kāi)關(guān)電路，本次課題中，利用 2N2222A晶體管進(jìn)行中頻頻率的放大。 設(shè)計(jì) 本次課題主要設(shè)計(jì)中頻放大器電路， 并采用 2N2222A 通用 NPN 晶體管，和其他很多晶體管相比， 2N2222A 晶體管具有較多明顯的優(yōu)點(diǎn)。 中頻放大器的各項(xiàng)技術(shù)要求都是互相兼顧的，為了更方便和準(zhǔn)確的研究，我們應(yīng)該仔細(xì)選取合適的器件去搭建電路。 在一般的調(diào)幅式接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，中頻放大器的通頻帶帶寬大約是 千赫茲到6 千赫茲左右。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 30 圖 43 中頻放大器理想和實(shí)際的諧振曲線 通頻帶 中頻放大器的通頻帶寬度由電路中的調(diào)諧回路決定，假使中頻放大器中諧振回路的通頻帶沒(méi)有達(dá)到一定的寬度，這時(shí)候當(dāng)輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)中頻放大器時(shí)，高頻信號(hào)將會(huì)被減弱，從而導(dǎo)致信號(hào)的干擾問(wèn)題。當(dāng)諧振回路的特性曲線接近理想的特性曲線， 此 時(shí)中頻放大器的選擇性也就越好，并且抑制干擾信號(hào)的能力也就越強(qiáng)。 接收機(jī)的選擇性，由中頻放大器的 LC 諧振電路確定。 中頻放大器主要技術(shù)要求 增益 在接收機(jī)系統(tǒng)中，中頻放大器的輸出功率和輸入功率的比值我們稱之為中頻放大器的增益，可定義為： Gp= 中頻輸入功率 中頻輸出功率 () 一 樣也 能夠 表示 為 中頻放大器的輸出電壓和輸入電壓之比，即： Kp= 中頻輸入電壓 中頻輸出電壓 () 通常情況下，當(dāng)輸出信號(hào)的信噪比不變時(shí)，中放增益越高，接收機(jī)系統(tǒng)的靈敏度也就越好。 圖 42 雙調(diào)諧中頻放大器電容耦合方式 多級(jí)中頻放大器 通常情況下，調(diào)幅接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中多為一級(jí)中頻放大器，而在其他一些接收第四章 中頻放大器 27 機(jī)結(jié)構(gòu)中，為了使系統(tǒng)得到更穩(wěn)定的增益，從而提高接收機(jī)的靈敏度，我們都才用多級(jí)中頻放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 在接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，一般多采用雙調(diào)諧中頻放大器中的兩種方式，包括電感耦合方式以及電容耦合方式。計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 32 （ a） (b) 圖 41 單調(diào)諧中頻放大器級(jí)間耦合 雙調(diào)諧中頻放大器 同樣的，在中頻放大器中的晶體管集電極端口接入兩個(gè)回路，這樣的中頻放大器我們簡(jiǎn)稱為雙調(diào)諧中頻放大器。 通常情況下，在單調(diào)諧中頻放大器中，它的級(jí)間耦合方式一般有三種，包括自耦變壓器式、變壓器式、電容分壓式。在接收機(jī)結(jié)構(gòu)的總體增益中， 中頻放大器就占了相當(dāng)大的部分，所以中頻放大器從根本上決定著系統(tǒng)的選擇性。 在我國(guó)，中頻放大器的頻率都 進(jìn)行了 明確 的界 定， 如調(diào)制中頻式 接收機(jī)的中頻頻率為 465 千赫茲， 而 調(diào)頻式接收機(jī)則為 兆赫茲。 第四章 中頻放大器 27 第四章 中頻放大器 中頻放大器在無(wú)線通信技術(shù)中的應(yīng)用 中頻放大器是超外差式接收機(jī) 結(jié)構(gòu) 中極為重要的部分。通過(guò) Multisim 軟件搭建模擬乘法混頻器電路，并對(duì)混頻電路的輸出波形和頻譜進(jìn)行了分析比較。 本章小結(jié) 本章在最開(kāi)始就介紹了混頻器的構(gòu)成以及工作原理。 低通濾波器 由于經(jīng)過(guò)混頻器的輸出信號(hào)中含有一些不需要的信號(hào)，因此需要加上一個(gè)濾波器對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，從而得到所需要 的中頻頻率信號(hào)。 圖 37 乘法器 A2的輸出信號(hào)頻譜計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 按照同樣的方法，我們得到帶通濾波器的輸出信號(hào)頻譜，如圖 38 所示。如圖 35 所示，其中上面的是乘法器 A2 的輸出波形，下面 的 是 一個(gè)帶通濾波器的輸出信號(hào)波形 圖 3 5 混頻器輸出波形 第三章 混頻器 23 將圖 34 的混頻電路中的示波器 XSC1 換成頻譜分析儀 XSA1，首先得到乘法器 A1的輸出 信號(hào)頻譜，如圖 36 所示 。其中 V4 為交流信號(hào)源，產(chǎn)生本地振蕩信號(hào)，同樣也可以由正弦振蕩電路產(chǎn)生。 在理論的乘法運(yùn)算條件下，相乘之后，得到只含有輸入信號(hào)的差頻或和頻的部分，由于實(shí)際中的乘法一般都不是理想的，因此在使用的時(shí)候，必須根據(jù)電路的整體結(jié)構(gòu)，外界影響，同時(shí)結(jié)合接收機(jī)的 整體性能來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的乘法器，從而使整個(gè)電路的性能得到最大的提升 . 圖 33 模擬乘法器混頻器框圖 創(chuàng)建混頻器仿真電路 通過(guò)利用模擬乘法器，在 Multisim 軟件 上 創(chuàng)建一個(gè)混頻器的仿真電路，如圖 34所示。 平衡混頻器 模擬乘法器混頻器 模擬乘法器混頻器也 被 稱為雙差分平衡混頻器，其電路結(jié)構(gòu)如圖 33 所示。而 fs 為射頻信號(hào)的輸入端，主要接受即將進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換的信號(hào)。而無(wú)源混頻器不存在對(duì)增益的轉(zhuǎn)換，工作中受到噪聲的影響較大。在實(shí)際應(yīng)用中，混頻器還可以根據(jù)電路中的電源 來(lái) 分為有源或無(wú)源混頻器 兩種類(lèi)型 。如圖 31 所示 。主要用于過(guò)濾掉 沒(méi)有 用的頻率分量， 以便 輸出有用的中頻頻率。 一般情況下，由于非線性器件能夠進(jìn)行頻率的變換，當(dāng)兩個(gè)不同頻率的正弦電壓都作用在非線性器件上的時(shí)候，輸出信號(hào)中就會(huì)產(chǎn)生比較多的頻率組合分量，通常 被稱為組合頻率分量。相反的，在發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中，載頻頻率則通過(guò)混頻器來(lái)改變大小。一是為了提高電路的性能，二是便于信號(hào)頻率在系統(tǒng)工作時(shí)的設(shè)定。本章介紹 了模擬乘法器 混頻器，并對(duì)其進(jìn)行仿真。而混頻 器 電路是超外差接式接收機(jī)中的重要組成部分，它可以將高頻信號(hào)轉(zhuǎn) 換為 中頻頻率 信號(hào)，直接關(guān)系著接收機(jī)的性能。比如在信號(hào)發(fā)射機(jī)中，混頻器的作用就是改變信號(hào)的頻 率，中頻信號(hào)變成了高頻，有利于信號(hào)的傳輸。 第三章 混頻器 19 第三章 混頻器 在現(xiàn)階段的無(wú)線通信技術(shù)研究中，混頻器是一種比較常見(jiàn)的電路組件，在無(wú)線通信領(lǐng)域的研究者扮演著非常重要的角色。之后介紹了本課題設(shè)計(jì)中所運(yùn)用到的 Multisim 仿真軟件。圖 212 為低頻功率放大電路 的 設(shè)計(jì) 與 仿真。圖 211 為檢波電路的 設(shè)計(jì)及其仿真。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 圖 210 中頻放大電路及其仿真 根據(jù)之前的超外差式接收機(jī)系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 原理圖，信號(hào) 通過(guò)中頻放大器之后，進(jìn)入檢波器。所以超外差式接收機(jī)的增益和選擇能力較高。圖 29 為調(diào)諧器中混頻電路的設(shè)計(jì)以及其仿真圖。第二章 接收機(jī) 14 調(diào)諧器由 三部分構(gòu)成，其中包括 高頻放大電路、振蕩 器 電路和混頻 器 電路。 圖 28 超外差接收機(jī)原理框圖 超外差接收機(jī)的系統(tǒng)仿真 在一般超外差式調(diào)頻接收機(jī)系統(tǒng)中，它可以接收短波或者中波調(diào)幅廣播。混頻器的作用是將接收機(jī)接收的高頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的中頻信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行 中頻放大。射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離的傳輸之后，接收設(shè)備所接收到的信號(hào)已經(jīng)非常微弱，接收機(jī)前端的接收天線可以感生出毫伏或者微伏的高頻信號(hào)，通過(guò)高頻放大器之后進(jìn)入混頻器。 圖 28 是電容反饋式正弦波振蕩電路。當(dāng)在電路結(jié)構(gòu)中加入負(fù)反饋后能夠很大程度上的穩(wěn)定放大倍數(shù)，并且放大性能也得到了提高，而加入正反饋時(shí)，電路中的放大功能會(huì)變得不夠穩(wěn)定，同時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生自激。哪里有疑問(wèn)，都可以標(biāo)注在文本框中， 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，和其他很多仿真軟件一樣， Multisim 也必定會(huì)幫助我們更好的去研究和分析各種復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)。此外， Multisim 有 一個(gè) 非常完整 的 電路 分析功能， 方便我們能夠更加深入的理解電路的特性。當(dāng)然，Multisim 配置了多種 虛擬測(cè)試儀器， 比如像計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中常用的 萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、示波器和直流、交流電源等。它用軟件的方法模擬 了 電子線路 中各個(gè)元器件以及 儀器儀表 等，大大增強(qiáng)了軟件的仿真和分析能力。Multisim 是一個(gè) 非常方便電子電路的 設(shè)計(jì) 和調(diào)試 的 軟件 。 電路仿真軟件 Multisim 的應(yīng)用 Multisim Multisim 軟 件 是 由 美國(guó)國(guó)家儀器公司（ NI）的 Electronics Workbench 在 2020 年 3