【正文】 .............. 19 混頻器的工作原理 .................................................................................................... 19 計(jì)算機(jī)仿真 ................................................................................................................ 20 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 IV 結(jié)果分析 .................................................................................................................... 22 調(diào)幅與解調(diào) ....................................................................................................................... 22 調(diào)幅與解調(diào)工作原理 ................................................................................................ 22 計(jì)算機(jī)仿真 ................................................................................................................ 23 結(jié)果分析 .................................................................................................................... 25 4 調(diào)幅收音機(jī)的計(jì)算機(jī)仿真分析 .............................................................................................. 26 調(diào)幅收音機(jī)的實(shí)驗(yàn)原理 ................................................................................................... 26 計(jì)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(shí)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(gè)角落。 根據(jù)論文所要求設(shè)計(jì)的基于 Multisim的 高頻電子線路的建模與計(jì)算機(jī)仿真 ,必須 熟悉Multisim 軟件的操作使用方法，熟練建立各種設(shè)計(jì)仿真電路 , 并能快速準(zhǔn)確地對(duì)電路性能進(jìn)行仿真分析。并可以通過改變?cè)O(shè)計(jì)方案和電路參數(shù)來滿足設(shè)計(jì)和分析的需要 , 用示波器觀察電壓、電流、信號(hào)波形 ,能達(dá)到最佳的仿真效果。 電子類人才的培養(yǎng)很大程度上是建立在實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ)上的，需要在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，提高能力。 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(duì)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(jì)過程相比較省去了用實(shí)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(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。 國(guó)內(nèi)外研究綜述 歷史已經(jīng)跨入 21 世紀(jì)，電腦已經(jīng)走進(jìn)尋常百姓家，在新的世紀(jì)里，學(xué)習(xí)電子技術(shù)已經(jīng)離不開計(jì)算機(jī)。 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(huì)生活的各個(gè)方面 :廣泛應(yīng)用于各類通訊系統(tǒng)中 ,目前隨著 3G時(shí)代的到來 ,各大通訊公司都投入了大量的人力和財(cái)力研制和開發(fā)用于移動(dòng)通 訊、光通訊及計(jì)算機(jī)通訊中的高速和射頻電路。 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 2 因此 ,隨著數(shù)字電路的高速發(fā)展 ,對(duì)高頻電路的理論不但沒有削弱 ,反而提出了更高的要求。因此 ,隨著現(xiàn)代通訊的發(fā)展 ,對(duì)高頻電路的學(xué)習(xí)和研究提出了許多新的課題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展計(jì)算機(jī)輔助分析與仿真技術(shù)為高頻電路功能的分析與驗(yàn)證開辟了一條快捷、高效的新途徑。這些常用高頻電路的特性得到了論證 ，便可以利用實(shí)例來證明仿真結(jié)果。 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 3 2 高頻電路的有關(guān)基礎(chǔ)概念 高頻電路是由無源元件、有源器件和無源網(wǎng)絡(luò)組成的。高頻電路中無源線性元件主要是電阻 (器 )、電容 (器 )和電感 (器 )。 建模的概念 使用計(jì)算機(jī)描述一個(gè)系統(tǒng)的行為。 使用計(jì)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。 應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)建模是為應(yīng)用程序確定、記錄和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和進(jìn)程要求的過程。 建模過程中的主要活動(dòng)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(chǔ)技術(shù)。人們利用這樣的模型進(jìn)行試驗(yàn)，從中得到所需的信息，然后幫助人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的某一層次的問題做出決策。仿真是有層次的，既要針對(duì)所欲處理的客觀系統(tǒng)的問題，又要針對(duì)提出處理者的需求層次，否則很難評(píng)價(jià)一個(gè)仿真系統(tǒng)的優(yōu)劣。如此迭代地進(jìn)行，直到認(rèn)為這個(gè)模型已滿足試驗(yàn)者對(duì)客觀系統(tǒng)的某一層次的仿真目的為止。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(shí)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。 計(jì)算機(jī)仿真 計(jì)算機(jī)仿真是應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和行為以及參與系統(tǒng)控制的人的思維過程和行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)性比較逼真的模仿。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(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)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)。它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少、可改變時(shí)間比例尺等優(yōu)點(diǎn)，已成為分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、評(píng)價(jià)、培訓(xùn)系統(tǒng)（尤其是復(fù)雜系統(tǒng)）的重要工具。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(jì)和集成測(cè)試。 3． multisim 10 為 NI 電子學(xué)教育平臺(tái)提供了一個(gè)強(qiáng)大的基礎(chǔ)， NI 電子學(xué)教育平臺(tái)也包括 NI ELVIS（教學(xué)實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器套件）原型工作站和 NI LabVIEW，它給學(xué)生提供了貫穿電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的全面的動(dòng)手操作經(jīng)驗(yàn)。 5． Ultiboard 10 為用戶在做 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)的布板布線提供了一個(gè)易于使用的直觀平臺(tái)。 7． multisim 10 有豐富的幫助功能，其幫助系統(tǒng)不僅包括軟件本身的操作指南，更重要是是包含元器件的解說，有利于使用 EWB 進(jìn)行 CAI 教學(xué)。由于接收到的信號(hào)微弱，電路常工作在甲類狀態(tài)。電路中晶體管的輸出有線圈抽頭以電感分壓式接入回路，負(fù)載 RL通過降壓變壓器與諧振回路相耦合，從而減少了晶體管輸出阻抗和負(fù)載對(duì)諧回路的影響。 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(hào)。 將晶體管用小信號(hào)電路模型代入圖 312，則得如圖 313 所示電路。 設(shè)諧振回路初級(jí)電感線圈 12 之間的匝數(shù)為 N12,13 之間的匝數(shù)為 N13，次級(jí)線圈的匝數(shù)為 N45。因此可將 Gm .U i， G0、 C0、 RL折算到諧振回路 13 端，可得圖 314 所示小信號(hào)放大電路模型。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(hào)頻率上，回路產(chǎn)生諧振時(shí)，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。由于諧振頻率 f0 附近很窄的頻率范圍內(nèi)，晶體管的放大特性頻率變化不大，因此，單調(diào)諧放大電路的增益頻率特性決定于 LC 并聯(lián)諧振特性。 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。 圖 316 調(diào)出可變電容器 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 8 （ 2）雙擊可變電容圖標(biāo)，將彈出對(duì)話框“ Value”選項(xiàng)頁的“ Capacitance”欄修改為“ ”；將“ Increment”欄修改為“ 1%”， 如圖 317 所示；然后切換到“ Label”選項(xiàng)頁，將它設(shè)置為“ C2”，最后單擊對(duì)話框右下角的“ OK”按鈕退出?！?、“ 20181?！彪姼?，如圖 318 所示，將它們調(diào)出放置在電子平臺(tái)上。 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。開啟仿真開關(guān)， 調(diào)整可變電容器的百分比約為 17%左右，此時(shí) LC 回路處于諧振狀態(tài)，虛擬萬用表顯示的交流電壓數(shù)據(jù)最大為，如圖 3111 所示，將虛擬萬用表的數(shù)據(jù)填入表 311中。 （ 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(cè)量結(jié)果填入表 311中。 2．測(cè)調(diào)諧放大器的回路諧振曲線 （ 1）恢復(fù)發(fā)射極電阻等于 1kΩ，調(diào)出虛擬波特儀和虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可以不做任何設(shè)置），如圖 3112 所示連好仿真測(cè)試電路。 圖 3113 調(diào)諧放大器的幅頻特性曲線 3．測(cè)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）。 312 調(diào)諧放大器輸出電壓測(cè)試（二） ｆ (MHz) 5 7 8 9 10 12 13 14 15 17 Uo ( V) R3=10kΩ R3=2kΩ R3=470Ω 15 （ 2）根據(jù)表 312數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫出調(diào)諧放大器的頻率特性曲線，并計(jì)算出它的通頻帶 。 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。 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 12 正弦波振蕩器 正弦波振蕩器的工作原理 從結(jié)構(gòu)上看，正弦波振蕩器是沒有輸入信號(hào)的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。 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(jiǎn)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(chǎng)合。 2. RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（文氏橋）振蕩器 電