基于Multisim的高頻電路的建模與計(jì)算機(jī)仿真分析畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)基于基于 multisimmultisim 的高頻電路的建模與計(jì)算機(jī)仿真分析的高頻電路的建模與計(jì)算機(jī)仿真分析學(xué)學(xué) 院院 名名 稱：稱： 新華學(xué)院新華學(xué)院 專專 業(yè)業(yè) 名名 稱：稱： 電子信息工程 年年 級：級： 20072007 級 學(xué)學(xué) 生生 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 1200724726012007247260 學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名：名： 指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師：師： 申申 請請 日日 期：期： 2011-5-42011-5-4 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文i摘摘 要要 由于高頻電路在生活實(shí)際應(yīng)用中有很大的作用，因而也是通信系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。所以對于課題基于 multisim

2、的高頻電路的建模與計(jì)算機(jī)仿真分析的研究有很大的意義，并且由于對課題的研究，讓我更深入了解了有關(guān)高頻電路的概念。經(jīng)過對高頻概念基礎(chǔ)概念的理解，將高頻電路的幾部分做一深入的分析和計(jì)算機(jī)仿真，分別有調(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)。通過介紹這幾部分的基礎(chǔ)應(yīng)用和基本原理,利用電子設(shè)計(jì)工具軟件 multisim 對電路從方案選擇、單元電路設(shè)計(jì)、元器件參數(shù)選取等方面進(jìn)行具體設(shè)計(jì)分析，同時(shí)對電路進(jìn)行仿真測試，通過仿真結(jié)果分析電路特性，得出結(jié)果使電路得到進(jìn)一步完善。并且經(jīng)過對基礎(chǔ)概念的理解，深入分析調(diào)幅收音機(jī)的工作原理。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：高頻電路； 建模； 計(jì)算機(jī)仿真； 調(diào)幅收音機(jī) 寧

3、夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文ii abstractabstractthe high frequency circuit is the actual application has a large part, and is also essential to link communications systems. so based on the issue of high frequency circuit multisim modeling and simulation study of computer analysis is of great significance and the su

4、bject of research, let me better understanding about the concept of the high frequency circuit.by the concepts underlying concept of high frequency of the high frequency circuit several parts to make a thorough analysis and computer simulations, tuning of an amplifier, sinusoidal waves oscillator, h

5、igh frequency of power amplifier, frequency and am and demodulates.by introducing the few parts of the application and principles,the use of electronic design tools multisim power amplifier circuit of from the program selection, cell design, component selection and other aspects of the specific para

6、meters of design analysis, simulation testing the circuit at the same time , the simulation results of circuit characteristics, the circuit has been further improved.and the basic concepts to understand, analyze am radio works. keywords: high frequency circuit； modeling； computer simulations； am rad

7、io.寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文iii目目 錄錄1 緒緒 論論 .51.1 選題背景、目的及意義.51.2 國內(nèi)外研究綜述.51.3 預(yù)期內(nèi)容和目標(biāo).61.4 研究方法.62 高頻電路的有關(guān)基礎(chǔ)概念高頻電路的有關(guān)基礎(chǔ)概念 .72.1 高頻電路.72.2 建模.72.2.1 建模的概念 .72.2.2 建模過程中的主要活動(dòng)包括 .72.3 計(jì)算機(jī)仿真.72.3.1 仿真的定義 .72.3.2 計(jì)算機(jī)仿真 .82.4 multisim 10 軟件介紹.83 高頻單元電路的建模與計(jì)算機(jī)仿真分析高頻單元電路的建模與計(jì)算機(jī)仿真分析 .93.1 調(diào)諧放大器.93.1.1 調(diào)諧放大器的工作原理 .93.1

8、.2 計(jì)算機(jī)仿真 .113.1.3 結(jié)果分析 .163.2 正弦波振蕩器.163.2.1 正弦波振蕩器的工作原理 .163.2.2 計(jì)算機(jī)仿真 .173.2.3 結(jié)果分析 .193.3 高頻功率放大器.193.3.1 高頻功率放大器的工作原理 .193.3.2 計(jì)算機(jī)仿真 .213.3.3 結(jié)果分析 .243.4 混頻器.243.4.1 混頻器的工作原理 .243.4.2 計(jì)算機(jī)仿真 .25寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文iv3.4.3 結(jié)果分析 .273.5 調(diào)幅與解調(diào).273.5.1 調(diào)幅與解調(diào)工作原理 .273.5.2 計(jì)算機(jī)仿真 .283.5.3 結(jié)果分析 .314 調(diào)幅收音機(jī)的計(jì)算機(jī)仿真

9、分析調(diào)幅收音機(jī)的計(jì)算機(jī)仿真分析 .324.1 調(diào)幅收音機(jī)的實(shí)驗(yàn)原理.324.2 計(jì)算機(jī)仿真.334.3 結(jié)果分析.365 結(jié)論結(jié)論 .37參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .38致謝致謝 .39寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文11 1 緒緒 論論1.1 選題背景、目的及意義選題背景、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。高頻電路主要研究通信系統(tǒng)中共用的基本單元電路，而且主要是討論非線性電子線路。 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

10、,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)確地對電路性能進(jìn)行仿真分析。根據(jù) multisim 仿真理解高頻電路的具體內(nèi)容，并且通過理解內(nèi)容，深一步理解調(diào)幅收音機(jī)的工作原理，并根據(jù)工作原理在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行仿真。并可以通過改變設(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。為電路的實(shí)現(xiàn)、調(diào)制和運(yùn)行提供了基本依據(jù)。 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。仿真軟件的出現(xiàn)，極大地改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。multisim 是一款主要用于電路開發(fā)和仿真的軟件，高頻電路

11、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(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。對我們來說是有非常重大的意義。1.2 國內(nèi)外研究綜述國內(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)。首先隨著電子技術(shù)器件的發(fā)展，尤其是近年來超大規(guī)模集成電路芯片的迅猛發(fā)展，為計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展奠定了硬件基礎(chǔ)，反過來，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)又為電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展空間，特別是近年來，世界上許多計(jì)算機(jī)

12、軟件公司紛紛推出專用于電子電路虛擬仿真的軟件，給我們學(xué)習(xí)電子技術(shù)帶來了極大的方便，當(dāng)你學(xué)會(huì)和掌握了一款優(yōu)秀的電子仿真軟件，就相當(dāng)于你擁有了一件具有世界先進(jìn)水平的實(shí)驗(yàn)室，電子元器件種類豐富，虛擬儀器品種齊全，可以隨意調(diào)用在虛擬仿真的電子平臺(tái)上搭建電路進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，這種先進(jìn)的方法已經(jīng)成為新世紀(jì)學(xué)習(xí)電子技術(shù)的一種重要輔助手段，更代表著新世紀(jì)學(xué)習(xí)電子技術(shù)的時(shí)代潮流。 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。另外,高頻電子

13、線路在計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用,在當(dāng)今高速數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)中,為了傳輸、處理高速、大容量的數(shù)字信號(hào),不但要求電路的工作頻率越來越高,而且系統(tǒng)的通頻帶變得更寬。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,對高頻電路的理論不但沒有削弱,反而提出了更高的要求。并且在移動(dòng)通訊和光通訊系統(tǒng)中,高頻技術(shù)仍然是瓶頸。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。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,新技術(shù)和新方法不斷涌現(xiàn)這就要求我們要與時(shí)俱進(jìn)地掌握新的學(xué)習(xí)方法和手段。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。1.3 預(yù)期內(nèi)

14、容和目標(biāo)預(yù)期內(nèi)容和目標(biāo) 本設(shè)計(jì)主要依靠 multisim 軟件實(shí)現(xiàn)對常用高頻電路的仿真，分別有調(diào)幅與解調(diào)、正弦波放大器、調(diào)諧放大器、高頻功率放大器、混頻器，以 multisim 為基本工具對常用高頻電路的基本特性進(jìn)行描述和分析，論證這些高頻電路的合理特性。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。1.4 研究方法研究方法 依靠 multisim 軟件實(shí)現(xiàn)對常用高頻電路的仿真，并對其結(jié)果進(jìn)行分析，并利用結(jié)果研究調(diào)幅收音機(jī)的工作原理。寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文32 高頻電路的有關(guān)基礎(chǔ)概念高頻電路的有關(guān)基礎(chǔ)概念2.12.1 高頻電路高頻電路 高頻電路是由無源元件、有源器件和無

15、源網(wǎng)絡(luò)組成的。高頻電路中使用的元器件與低頻電路中使用的元器件頻率特性是不同的。高頻電路中無源線性元件主要是電阻(器)、電容(器)和電感(器)。 高頻電路主要有高頻小信號(hào)放大器，高頻功率放大器，正弦波振蕩器，調(diào)幅、檢波與混頻，角度調(diào)制與解調(diào)以及反饋控制電路。2.22.2 建模建模 2.2.1 建模的概念建模的概念 1、使用計(jì)算機(jī)描述一個(gè)系統(tǒng)的行為。例如，電子表格程序可以用來處理財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，代表公司的行為；開發(fā)商業(yè)計(jì)劃；評估公司經(jīng)營改變可能造成的影響。 2、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。例如，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (cad) 程序可在屏幕上生成物體，使用方程式產(chǎn)生直線和形狀，依據(jù)它們相

16、互之間及與所在的二維或三維空間的關(guān)系精確放置。 3、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。這包括查看現(xiàn)有的數(shù)據(jù)模型和進(jìn)程，以確定它們是否可被重復(fù)使用，并創(chuàng)建新數(shù)據(jù)模型和進(jìn)程，以滿足應(yīng)用程序的獨(dú)特要求。2.2.2 建模過程中的主要活動(dòng)包括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)。 2.32.3 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真 2.3.1 仿真的定義仿真的定義 仿真是對現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的某一層次抽象屬性的模仿。人們利用這樣的模型進(jìn)行試驗(yàn)，從中得到所需的信息，然后幫助人們對現(xiàn)實(shí)世界的某一層次的問題做出決策。仿真是一個(gè)相對概

17、念，任何逼真的仿真都只能是對真實(shí)系統(tǒng)某些屬性的逼近。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(jià)一個(gè)仿真系統(tǒng)的優(yōu)劣。 仿真方法：傳統(tǒng)的仿真方法是一個(gè)迭代過程，即針對實(shí)際系統(tǒng)某一層次的特性（過程） ，抽象出一個(gè)模型，然后假設(shè)態(tài)勢（輸入） ，進(jìn)行試驗(yàn)，由試驗(yàn)者判讀輸出結(jié)果和驗(yàn)證模型，根據(jù)判斷的情況來修改模型和有關(guān)的參數(shù)。如此迭代地進(jìn)行，直到認(rèn)為這個(gè)模型已滿足試驗(yàn)者對客觀系統(tǒng)的某一層次的仿真目的為止。寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文4 模型對系統(tǒng)某一層次特性的抽象描述包括：系統(tǒng)的組成；各組成部分之間的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、邏輯關(guān)系；在某些輸入條件下系統(tǒng)的輸出響應(yīng)等。

18、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)仿真技術(shù)和用于仿真的計(jì)算機(jī)（簡稱仿真機(jī)）都應(yīng)充分反映上述的仿真的特點(diǎn)及滿足仿真工作者的需求。2.3.2 計(jì)算機(jī)仿真計(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。它是一種描述性技術(shù)，是一種定量分析方法。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

19、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)。 計(jì)算機(jī)仿真是用計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真的系統(tǒng)的模型，并在某些實(shí)驗(yàn)條件下對模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)。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、評價(jià)、培訓(xùn)系統(tǒng)（尤其是復(fù)雜系統(tǒng)）的重要工具。2.4 multisim 10 軟件介紹軟件介紹 對所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行模擬和調(diào)試的電子電路軟件。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)和集成測試。2工程師們可以使用 multisim 10 交互式地搭建電路原理圖

20、，并對電路行為進(jìn)行仿真。3multisim 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)。4multisim 10 和 ultiboard 10 退出了很多專業(yè)設(shè)計(jì)特性，主要是高級仿真工具、增強(qiáng)的元器件庫和擴(kuò)展的用戶社區(qū)。5ultiboard 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)。6multisim 10 可以作為一個(gè)完整的包括 ultiboard 10 和 ni labview signale

21、xpress的集成設(shè)計(jì)與測試的平臺(tái)進(jìn)行訂購。7multisim 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)。寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文53 高頻單元電路的建模與計(jì)算機(jī)仿真分析高頻單元電路的建模與計(jì)算機(jī)仿真分析3.1 調(diào)諧放大器3.1.1 調(diào)諧放大器的工作原理調(diào)諧放大器的工作原理 由 lc 調(diào)諧回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的諧振放大電路，被廣泛的應(yīng)用在通信設(shè)備的接收機(jī)中，用來選出有用頻率信號(hào)而抑制無用信號(hào)。由于接收到的信號(hào)微弱，電路常工作在甲類狀態(tài)。 圖 3-1-1 所示為常用晶體管單調(diào)諧回路諧振放大電路。電路中晶體

22、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)載對諧回路的影響。圖 3-1-1 晶體管單調(diào)諧回路諧振放大電路 圖中 rb1、rb2、re、l11和 vcc構(gòu)成分壓式電流負(fù)反饋直流偏置電路，以保證晶體管工作在甲類狀態(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(hào)。 圖 3-1-2 所示為單調(diào)諧放大電路的交流等效電路。 將晶體管用小信號(hào)電路模型代入圖 3-1-2，則得如圖 3-1-3 所示電路。 圖中，gi、ci分別為晶體管的輸入電導(dǎo)和輸入電容，gm為晶體管的跨導(dǎo)，gm，g0、c0分別為晶體管的輸出電導(dǎo)和輸出電容。mvm

23、aieq26 設(shè)諧振回路初級電感線圈 1-2 之間的匝數(shù)為 n12,1-3 之間的匝數(shù)為 n13，次級線圈的匝數(shù)為 n45。由圖 3-1-3 可知，自耦變壓器的匝比 n1=，初、次級間的匝比 n1=。1213nn4513nn因此可將 gmi，g0、c0、rl折算到諧振回路 1-3 端，可得圖 3-1-4 所示小信號(hào)放大電.u寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文6路模型。圖 3-1-2 單調(diào)諧放大電路交流等效電路圖 3-1-3 單調(diào)諧放大電路模型（一）圖 3-1-4 單調(diào)諧放大電路模型（二） 圖中 gp=為諧振回路空載電導(dǎo)，gl=。由此可得并聯(lián)諧振回路的有載電導(dǎo)等pr1lr1于：gt=gp+，當(dāng) lc

24、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)，210ng22ngl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。由圖 3-1-4 可得： （3-1-1）tmignnguuuoa21.0. 當(dāng)輸入信號(hào)頻率不等于諧振回路諧振頻率 f0時(shí)，回路失諧，輸出電壓下降，電壓增寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文7益也下降。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。因此，可得到放大器的增益頻率特性為： （3-1-2）20.211ffqaatuou 式中，qt為 lc 并聯(lián)諧振回路考慮到負(fù)載及晶體管參

25、數(shù)影響后的有載品質(zhì)因數(shù)，為回路的絕對失調(diào)量。0fff 根據(jù)公式（3-1-2）作出單調(diào)諧放大電路的增益特性曲線，如圖 3-1-5 所示。3-1-5 單調(diào)諧放大電路的增益特性曲線3.1.2 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真 1測調(diào)諧放大電路的動(dòng)態(tài)范圍曲線 uiuo（在諧振點(diǎn)）（1）單擊元件工具條上的“place basic”按鈕，從彈出的“select a component”對話框的“family”欄中選取“variablecapacitor” ，再在“component”欄中選取“30p” ，如圖 3-1-6 所示，最好單擊對話框右上角的“ok”按鈕，將可變電容調(diào)出。寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文8圖 3-

26、1-6 調(diào)出可變電容器（2）雙擊可變電容圖標(biāo)，將彈出對話框“value”選項(xiàng)頁的“capacitance”欄修改為“4.7p” ；將“increment”欄修改為“1%” ，如圖 3-1-7 所示；然后切換到“l(fā)abel”選項(xiàng)頁，將它設(shè)置為“c2” ，最后單擊對話框右下角的“ok”按鈕退出。圖 3-1-7 修改可變電容器參數(shù)（3）單擊元件工具條上的“place basic”按鈕，從彈出的“select a component”對話框的“family”欄中選取“inductor” ，再在“component”欄中分別選取“12” 、“20”和“470”電感，如圖 3-1-8 所示，將它們調(diào)出放置

27、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 3-1-8 調(diào)出三只電感 （4）調(diào)出其他對應(yīng)元件，整理后，在電子平臺(tái)上組建仿真電路，如圖 3-1-9 所示。 圖 3-1-9 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 3-1-10 所示。 圖 3-1-10 仿真電路（二） （6）將虛擬萬用表改接到輸出端，在輸入端接上虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，并將其設(shè)置成 10.7mhz、20mvp 的正弦波，如圖 3-1-11 所示。開啟仿真開關(guān)，調(diào)整可變電容器的百寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文10分比約為 17%左右，此時(shí) lc 回路處于諧振狀態(tài)

28、，虛擬萬用表顯示的交流電壓數(shù)據(jù)最大為636.865mv，如圖 3-1-11 所示，將虛擬萬用表的數(shù)據(jù)填入表 3-1-1 中。 圖 3-1-11 仿真電路（三）表 3-1-1 調(diào)諧放大器輸出電壓測試（一）ui（mv）20 30 40 50 80100200500800r3=1k7.347.217.107.026.846.525.424.354.18r3=5001.881.821.661.461.321.080.980.640.36uo（v）r3=2k3.653.563.422.862.562.321.861.681.58 （7）逐漸加大函數(shù)信號(hào)發(fā)生器信號(hào)，如表 3-1-1 所示，將每次讀得的虛擬

29、萬用表顯示的交流電壓數(shù)據(jù)填入表 3-1-1 中。 （8）關(guān)閉仿真開關(guān)，將發(fā)射極電阻分別換成 500 和 2k，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 3-1-1 中。 （9）根據(jù)表 3-1-1 中的數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)紙上畫出不同工作點(diǎn)（icqieq）時(shí)的uiuo動(dòng)態(tài)范圍曲線，并進(jìn)行比較和分析。 2測調(diào)諧放大器的回路諧振曲線 （1）恢復(fù)發(fā)射極電阻等于 1k，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 3-1-12 所示連好仿真測試電路。寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文11圖 3-1-12 仿真測試電路 （2）打開仿真開關(guān)，雙擊虛擬波特

30、儀圖標(biāo)，可以從波特儀的放大面板屏幕上觀察到調(diào)諧放大器的幅頻特性曲線，如圖 3-1-13 所示，波特儀的放大面板右面各欄參數(shù)參照圖設(shè)置，拉出屏幕上的讀數(shù)指針到曲線所在位置，可以從屏幕下方讀出調(diào)諧放大器的諧振頻率約為 10.633mhz 左右，增益為-6.028db 左右。 圖 3-1-13 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 3-1-11 仿真電路（三） 。輸入信號(hào)取 10.7mhz、80mv，按表 3-1-2 中r3=10k 時(shí)進(jìn)行測試，并將結(jié)果填入表中。3-1-2 調(diào)諧放大器輸出電壓測試（二） (mhz)57891010.71213141517r3=10k1

31、.521.761.801.841.861.922.02.042.122.242.3uo( r3=2k0.480.520.660.710.740.820.90.971.031.121.2寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文12v)r3=47010.710.811.111.711.812.412.813.113.714.215 （2）根據(jù)表 3-1-2 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。 （3）將電阻 r3分別改成 2k 和 470，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果填入表 3-1-2 中，比較它們的通頻帶。 3.1.3 結(jié)果分析結(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

32、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。由于負(fù)載電阻影響了單調(diào)諧回路的諧振阻抗，直接造成諧振阻抗高諧振峰值也高也即增益高、諧振曲線陡峭也即通頻帶寬帶變窄；反之，諧振阻抗低諧振峰值也低也即增益低、諧振曲線平緩也即通頻帶寬帶變寬。3.2 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 3.2.1 正弦波振蕩器的工作原理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。若用r、c 元件組成選頻網(wǎng)絡(luò)，就稱為 rc 振蕩器，一般用來產(chǎn)生 1hz1mhz 的低頻信號(hào)。 1. rc 移相振蕩器 電路型式如圖 3-2-1 所示，選擇 rri圖 3-2-1 rc 移

33、相振蕩器原理圖 振蕩頻率： （3-2-1）rcf6210 起振條件：放大器 a 的電壓放大倍數(shù)a29 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。 頻率范圍：幾赫數(shù)十千赫。 2. rc 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（文氏橋）振蕩器寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文13 電路型式如圖 3-2-2 所示。 振蕩頻率：起振條件：|a|3 電路特點(diǎn)：可方便地連續(xù)改變振蕩頻率，便于加負(fù)反饋穩(wěn)幅，容易得到良好的振蕩波形。圖 3-2-2 rc 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩器原理圖 3. 雙 t 選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器 電路型式如圖 3-2-3 所示。圖 3-2-3 雙 t 選頻網(wǎng)絡(luò)原理圖 振蕩頻率： （

34、3-2-2）rcf510 起振條件： |af|1 （3-2-3）2rr 電路特點(diǎn)： 選頻特性好，調(diào)頻困難，適于產(chǎn)生單一頻率的振蕩。3.2.2 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真 1各元件選擇 （1）振蕩器電路選擇 lc 振蕩器一般工作在幾百千赫茲至幾百兆赫茲范圍。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。 在短波范圍：電感反饋振蕩器、電容反饋振蕩器都可以采用。 若要求輸出頻率調(diào)節(jié)范圍較寬：選擇電感反饋振蕩器；寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文14 若要求頻率較高：常采用克拉潑、西勒電路。 在中、短波收音機(jī)中，為簡化電路常用變壓器反饋振蕩器做本地振蕩器。 （2）晶體管選擇 從穩(wěn)頻的角度出發(fā)，應(yīng)選擇 ft較高

35、的晶體管，這樣晶體管內(nèi)部相移較小。通常選擇ft (310)f1max。同時(shí)希望電流放大系數(shù) 大些，這既容易振蕩，也便于減小晶體管和回路之間的耦合。 （3）直流饋電線路的選擇 為保證振蕩器起振的振幅條件，起始工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在線性放大區(qū)；從穩(wěn)頻出發(fā)，穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)在截止區(qū)，而不應(yīng)在飽和區(qū)（因?yàn)轱柡蛥^(qū)的輸出阻抗較?。?，否則回路的有載品質(zhì)因數(shù) ql 將降低。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。 （4）振蕩回路元件選擇 從穩(wěn)頻出發(fā)，振蕩回路中電容 c 應(yīng)盡可能大，但 c 過大，不利于波段工作；電感 l也應(yīng)盡可能大，但 l 大后，體積大，分布電容大，l 過小，回路的品質(zhì)因數(shù)過小，

36、因此應(yīng)合理地選擇回路的 c、l。在短波范圍，c 一般取幾十至幾百皮法，l 一般取 0.1 至幾十微亨。2.采用兩級共射極分立元件放大器組成雙 t 選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩器如圖 3-2-4 所示。圖 3-2-4 雙 t 選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩器原理圖 在調(diào)試電路時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié) rp1(rp1)和 rp2(rp2)，否則振蕩器不起振。仿真結(jié)果如圖 3-2-5 所示。寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文15圖 3-2-5 雙 t 選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩器振蕩波形 3.2.3 結(jié)果分析結(jié)果分析 r22k，輸出不能起振，在能起振的前提下，隨著 r2 的增大，波形嚴(yán)重失真，則說明反饋太強(qiáng)。r 較小的時(shí)候，頻率較大，根據(jù)公式可知

37、，f0與 r 成反rcf6210比。c 較小的時(shí)候，頻率從較大，根據(jù)公式可知，f0與 c 成反比。rcf62103.3 高頻功率放大器高頻功率放大器 3.3.1 高頻功率放大器的工作原理高頻功率放大器的工作原理 高頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號(hào)電平，并且不干擾相鄰信道的通信。高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率

38、放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。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。在“低頻電子線路”課程中已知，放大器可以按照電流導(dǎo)通角的不同，將其分為甲、乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文16放大器電流的流通角為 360，適用于小信號(hào)低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于 180；丙類放大器電流的流通角則小于 180。乙類和丙類都適用于大功率工作。丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因

39、而不能用于低頻功率放大，只能用于采用調(diào)諧回路作為負(fù)載的諧振功率放大。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。除了以上幾種按電流流通角來分類的工作狀態(tài)外，又有使電子器件工作于開關(guān)狀態(tài)的丁類放大和戊類放大。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。如果在電路上加以改進(jìn)，使電子器件在通斷轉(zhuǎn)換瞬間的功耗盡量減小，則工作頻率可以提高。這就是戊類放大器。我們已經(jīng)知道，在低頻放大電路中為了獲得足夠大的低頻輸出功率，必須采用低頻功率放大器，而且低頻功率放大器也是一種將直流電源提

40、供的能量轉(zhuǎn)換為交流輸出的能量轉(zhuǎn)換器。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。低頻功率放大器的工作頻率低，但相對頻帶寬度卻很寬。例如，自 20 至 20000 hz，高低頻率之比達(dá) 1000 倍。因此它們都是采用無調(diào)諧負(fù)載，如電阻、變壓器等。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），但相對頻帶很窄。例如，調(diào)幅廣播電臺(tái)（5351605 khz 的頻段范圍）的頻帶寬度為 10 khz，如中心頻率取為 1000 khz，則相對頻寬只相當(dāng)于中心頻率的百分之一。中心頻率越高，

41、則相對頻寬越小。因此，高頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路。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）。近年來，寬頻帶發(fā)射機(jī)的各中間級還廣泛采用一種新型的寬帶高頻功率放大器，它不采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路，而是以頻率響應(yīng)很寬的傳輸線作負(fù)載。這樣，它可以在很寬的范圍內(nèi)變換工作頻率，而不必重新調(diào)諧。綜上所述可見，高頻功率放大器與低頻功率放大器的共同之點(diǎn)是要求輸出功率大，效率高；它們的不同之點(diǎn)則是二者的工作頻率與相對頻寬不同，因而負(fù)載網(wǎng)絡(luò)和工作狀態(tài)也不同。如圖

42、3-3-1 為高頻功率放大器電路原理。寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文17圖 3-3-1 高頻功率放大器電路原理3.3.2 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真 1對功率放大器的要求 功率放大器是通過將直流輸入功率轉(zhuǎn)換化為交流功率輸出，以提高發(fā)射信號(hào)能量，便于接收機(jī)接收的電路，因而要求輸出功率大、效率高，同時(shí)，輸出中的諧波分量應(yīng)該盡量小，以免對其他頻道產(chǎn)生干擾。根據(jù)電流導(dǎo)通角的不同，功率放大器分為甲類、乙類、丙類等，電路由饋電電路、輸入匹配、輸出匹配及級間耦合 4 部分組成。對電路設(shè)計(jì)要求如下：工作頻率為 14.5 mhz,要求帶寬為 1.5mhz，輸出功率為不小于 20w。 2電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)分析為了在較寬的

43、通帶內(nèi)使功率放大器增益相對穩(wěn)定，電路由甲類、丙類兩級功率放大器組成。甲類功率放大器的輸出信號(hào)作為丙類功率放大器的輸入信號(hào)，丙類功率放大器作為發(fā)射機(jī)末級功率放大器以獲得較大的輸出功率和較高的效率。電路原理如圖 3-3-1 所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和晶體管實(shí)際參數(shù)，采用 philip s 公司的 npn 型高壓晶體管 2n5551 作為放大管，三極管 q1、電感 l1、電容 c2 組成甲類功率放大器，工作在線性放大狀態(tài)。三極管 q2 和由電感 l3、 電容 c7、 c6 構(gòu)成的負(fù)載回路組成丙類功率放大器。r1、r2、r3、r4 組成第 1 級靜態(tài)偏置電阻，調(diào)節(jié) r2、r3 可改變放大器的增益。l1、c2

44、 組成一級調(diào)諧回路，l2、r5、c4 組成的部分在丙類功率放大器基極處產(chǎn)生負(fù)偏壓饋電壓，r7 為射級反饋電阻，調(diào)整 r7 可改變丙類功率放大器的增益。c6、c7、l3組成末級調(diào)諧回路，c6 用來微調(diào)諧振頻率以獲得最佳工作狀態(tài)。c8、c9 和 l4 組成濾波回路，起到改善波形的作用。r9 和 c10、r11 和 c11 以及 r8 和 c12 均為負(fù)載回路外寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文18接電阻。集電極可選擇連接不同的負(fù)載。當(dāng)基極輸入的正弦信號(hào)頻率取值在 l1、c2 諧振頻率附近時(shí)，集電極輸出正弦信號(hào)電壓增益最大。c5 為射級旁路電容，有效地控制了可能由于射級電阻 r3、r4 過大而引起電壓增益

45、下降的問題。當(dāng)甲類功率放大器輸出信號(hào)大于丙類功率放大器三極管 q2 的 be 間負(fù)偏壓時(shí)，q2 才導(dǎo)通工作。當(dāng) l3、c7 處諧振頻率與從甲類功率放大器集電極獲得的放大輸出正弦信號(hào)的頻率一致時(shí)，丙類功率放大器工作于諧振狀態(tài)，集電極將獲得最大的電壓增益，達(dá)到功率放大的目的。 3元件參數(shù)選取 （1）功率放大器管：選用 philip s 公司的 npn 型高壓晶體管(2n5551)作為放大管。 （2）直流電源:根據(jù)設(shè)計(jì)要求放大器的電源電壓初始值均取 + 12v。 （3）甲類功率放大器的調(diào)諧回路由 l1 和 c2 組成：根據(jù)諧振頻率公式：f = 12lc及工作中心頻率為 14.5mhz,取參數(shù)為 l1

46、 = 1.0h，c2 = 120pf，丙類功率放大器的調(diào)諧回路由 l3、c6、c7 組成，為使甲類功率放大器集電極的輸出信號(hào)能在丙類功率放大器產(chǎn)生諧振，兩功率放大器調(diào)諧回路的諧振頻率應(yīng)一致，因此，取 l3 = 1.0h，c7 = 120 pf。c6(最大值取 30 pf)用來微調(diào)調(diào)諧回路的諧振頻率，保證丙類功率放大器的輸入信號(hào)產(chǎn)生諧振。 4甲類放大器參數(shù)選取 甲類功率放大器的靜態(tài)偏置由 r1、r4、r2 和 r3 組成。r1、r2 一般在同一數(shù)量級，取 r1 = 10k，r2 最大值為 50k，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(shí) q 點(diǎn)電壓越大。取

47、r4 = 51，r3 最大值為 1 k，通過調(diào)節(jié)r3 改變輸出信號(hào)增益，r3 不宜過大，否則會(huì)影響增益。此外，c5 為射極旁路電容，有效地控制了由于射極電阻 r3、r4 而引起電壓增益下降的問題。在高頻電路中射極旁路電容取值一般較小，這里取 c5 = 10 nf。 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l2、r5、c4 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。取 l2 =100h，r5 = 51，c4 = 10 nf。q2 射極電阻由 r6、r7 組成，取 r6 = 51，r7 最大值為 1k，通過調(diào)節(jié) r7 改變丙類功率

48、放大器增益，r7 取值不宜過大，否則會(huì)降低增益。l4、c8、c9 組成濾波回路，減小集電極輸出信號(hào)的失真。c8、c9 一般取等值，這里取 c8 = c9 = 10 nf，l4 = 470h。 6外接負(fù)載分別取 51，150，680。3 個(gè)電阻的取值差異較大是為了后面仿真測試丙類功率放大器的特性做準(zhǔn)備。 7c1、c3 以及 c10、c11、c12 均為隔直電容，其作用是傳送交流，隔離直流。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。c12 =10nf。 8仿真測試及結(jié)果分析 （1）甲類功率放大器的調(diào)諧測試寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文19

49、 改變基極輸入正弦信號(hào)的頻率，當(dāng)取 f =1/(2/rc)14.5mhz (l1、c2 回路諧振頻率)時(shí)，集電極獲得最大的電壓增益，這時(shí)再改變靜態(tài)偏置電阻 r3、r4 的大小可獲得更大的電壓增益2。測試可得，r2 取 2.5k、r3 取 50 時(shí)獲得最大電壓增益約為 30 倍。 （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。將基極與甲類功率放大器斷開，從基極處輸入 2v(p2p)、14.5mhz 的高頻信號(hào)，用萬用表測量三極管 q2be 間的電壓，測得該電壓為負(fù)偏壓，改變輸入電壓振幅，該偏壓隨之改變。此時(shí)，接在集電極處的示波器上可看到放大輸出信號(hào)，

50、如圖 3-3-2 所示。下面的波形(信道 b)為基極輸入信號(hào)，上面的波形(信道 a)為集電極輸出信號(hào)，電壓增益約為 12 倍。若使基極激勵(lì)信號(hào)，ub = 0。則測得負(fù)偏壓也為 0，看出丙類功率放大器工作狀態(tài)的特點(diǎn)。 圖 3-3-2 丙類功率放大器的工作狀態(tài)測試 （3）測試調(diào)諧特性 調(diào)整參數(shù)使電路正常工作，保持功率放大器管的輸入信號(hào)為 2v(p2p)左右，不接負(fù)載電阻，改變輸入信號(hào)從 8mhz20mhz，輸出電壓值如表 1 所示?；鶚O輸入正弦信號(hào)頻率取 f=1/(2rc)14.5mhz(c6、c7、l3 回路諧振頻率)時(shí)集電極獲得最大的電壓增益，約為 12.5 倍，這就說明了丙類功率放大器的調(diào)諧

51、特性。 3.3.3 結(jié)果分析結(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。當(dāng)輸入電壓較小時(shí)，隨著輸入電壓的增大，輸出電壓幅度也增加；當(dāng)輸入電壓較大時(shí)，輸出電壓增幅較緩。寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文203.4 混頻器混頻器3.4.1 混頻器的工作原理混頻器的工作原理 混頻電路又稱變頻電路，其作用是將已調(diào)信號(hào)的載頻變換成另一載頻，變換后新載頻的調(diào)制類型（如調(diào)制頻率、調(diào)頻等）和調(diào)制參數(shù)（如調(diào)制頻率、調(diào)制系數(shù)等）均不改變。 常用的混頻器有二極管平衡和環(huán)形混頻電路、三極管混頻電路和乘法器混頻電路等類型?；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

52、是將天線感生的輸入高頻信號(hào)（經(jīng)濾波、放大）變換為頻率固定的中頻信號(hào)，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(dòng)態(tài)范圍等性能。目前，高質(zhì)量的通信接收機(jī)廣泛采用二極管環(huán)形混頻器和由雙差分對平衡調(diào)制器構(gòu)成的混頻器，或由乘法器組成的混頻器，由于模擬乘法器組成的混頻器的輸出電壓中不包含信號(hào)頻率分量，故有對帶通濾波器要求不高的優(yōu)點(diǎn)；而在一般接收機(jī)（例如廣播收音機(jī)和電視機(jī)）中，為了簡化電路，還采用簡單的三極管混頻器。 由于混頻電路能不失真地將輸入已調(diào)信號(hào)的頻譜 c 搬移到 i位置上，從頻譜觀點(diǎn)來看，混頻電路是一種典型的頻譜搬移電路，因此能用乘法器和帶通濾波器來實(shí)現(xiàn)

53、這種搬移。 以普通調(diào)幅波為例，設(shè)輸入信號(hào)為： （3-4-1）ttumutusasmscos1 本地振蕩信號(hào)為： （3-4-2）tuullmlcos 若，則乘法器的輸出電壓可以表示為：sl tuttumuullmsasmpcoscos1 = （3-4-3）tttumuuslslalmsmcoscos12 式中，我們所需要的中頻分量 可以從中心頻率為的帶通濾波器濾除isli無用分量分量后得到，從而實(shí)現(xiàn)混頻。其電路模型和頻譜如圖 3-4-1 所示。sl寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文21圖 3-4-1 混頻電路的電路模型和頻譜3.4.2 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真 1調(diào)出元件和組建仿真電路 （1）乘法器的調(diào)出

54、，單擊元件工具條上的“place basic”按鈕，出現(xiàn)下拉菜單選擇“control function blocks”器件庫，選擇“multiplier”乘法器。如圖 3-4-2 所示。圖 3-4-2 計(jì)算機(jī)仿真乘法器調(diào)出 （2）在電子平臺(tái)上建立如圖 3-4-3 所示的仿真電路。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(hào) ul（t）（注：這里的 ls） 。寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文22圖 3-4-3 混頻器仿真電路（一） （2）再從虛擬儀器工具條中調(diào)出虛擬 4 蹤示波器，按圖 3-4-4 所示連好仿真電路。其中：a 通道

55、用來觀察原載波信號(hào)=150khz；b 通道用來觀察調(diào)幅信號(hào) us（t）；c 通道cf用來觀察本振信號(hào) ul（t） ；d 通道用來觀察混頻信號(hào) ui（t）。圖 3-4-4 混頻器仿真電路（二） 2計(jì)算機(jī)仿真內(nèi)容 開啟仿真開關(guān)，雙擊虛擬 4 蹤示波器圖標(biāo)，從放大面板的屏幕上可以看到各通道波形，如圖 3-4-4 所示，自上到下第一條波形為 150khz 的載波；第二條波形為混頻前的調(diào)幅波；第三條波形為本振信號(hào)；第四條波形為混頻后的調(diào)幅波，混頻前和混頻后載頻頻率已經(jīng)改變（注：各通道參數(shù)可參考表 3-4-1 數(shù)據(jù)設(shè)置） 。表 3-4-1 各通道參數(shù)設(shè)置（timebase/scale：500s/div）c

56、hanne-achanne-bchanne-cchanne-dscale10v/div100v/div10v/div10v/divy position2.41.2-1.2-2寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文23圖 3-4-5 通道波形 3.4.3 結(jié)果分析結(jié)果分析 混頻器對信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、擴(kuò)頻、解擴(kuò)等處理工作是在低頻段下進(jìn)行的，然后再將處理好的信號(hào)上變頻到高頻段發(fā)射出去，同樣我們需要將接收到的射頻信號(hào)下變頻到低頻段再做各種信號(hào)處理工作,混頻器就是起到一個(gè)頻譜搬移的作用3.5 調(diào)幅與解調(diào)調(diào)幅與解調(diào) 3.5.1 調(diào)幅與解調(diào)工作原理調(diào)幅與解調(diào)工作原理 解調(diào)是調(diào)制的逆過程，調(diào)幅波的解調(diào)即是從調(diào)幅信號(hào)中恢復(fù)出

57、調(diào)制信號(hào)的過程，通常稱之為檢波，同步檢波與二極管峰值包絡(luò)檢波是常用的兩種調(diào)幅波解調(diào)電路，同步檢波是利用一個(gè)和調(diào)幅信號(hào)的載波同頻同相的載波信號(hào)與調(diào)幅波相乘，在通過低通濾波器濾出高頻分量而獲得調(diào)制信號(hào)的，理論上講，這種電路能對任何調(diào)幅信號(hào)實(shí)現(xiàn)無失真解調(diào)，包括各種調(diào)制度的全載波調(diào)幅信號(hào)、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)、殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)、單邊帶調(diào)幅信號(hào)等，缺點(diǎn)是在實(shí)際工作中載波信號(hào)的提取比較麻煩。 調(diào)幅（振幅調(diào)制）是用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的振幅，使其振幅按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化，調(diào)制是一個(gè)非線性過程。從頻譜結(jié)構(gòu)來看，調(diào)幅又是一個(gè)對調(diào)制信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移的過程，即把較低的頻譜搬到較高頻譜。 普通調(diào)幅電路可分

58、為高電平調(diào)制電路和低電平調(diào)制電路兩大類。前者屬于發(fā)射機(jī)的最后一級，直接產(chǎn)生發(fā)射機(jī)輸出功率要求的已調(diào)波；后者屬于發(fā)射機(jī)前級產(chǎn)生小功率的已調(diào)波，再經(jīng)過線性功率放大達(dá)到所需的發(fā)射機(jī)功率電平?，F(xiàn)在設(shè) 載波電壓為： （3-5-1) tutuccmccos寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文24 調(diào)制電壓為： (3-5-2)tueumccos 上兩式相乘為普通振幅調(diào)制信號(hào)。 (3-5-3)ttmuttuekututuektucascmccmccmmcscoscos1coscoscoscos 式中稱為調(diào)幅系數(shù)（或調(diào)制指數(shù)），它表示調(diào)幅波的幅度的最大變化量與載波振幅之比，即幅度變化量的最大值。否則已調(diào)波會(huì)產(chǎn)生失真。

59、在抑制載波調(diào)幅波的產(chǎn)生電路中，設(shè) 載波電壓為： (3-5-4) tutuccmccos 調(diào)制電壓為： (3-5-5） tutumcos 經(jīng)過模擬乘法器電路后輸出電壓為抑制載波雙邊帶振幅調(diào)制信號(hào)為: （3-5-6） ttukuttukututkutuccmcmcmcmccoscos21coscos03.5.2 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真 1.根據(jù) 3-5-3 式，由乘法器（k1）組成的普通調(diào)幅（am）電路圖 3-5-1 所示，可獲得通信系統(tǒng)中常用的普通調(diào)幅（am）。高頻載波信號(hào)電壓 uc（t）（圖中的 v2）加到y(tǒng) 輸入端口；直流電壓 u3（圖中的 v3）和低頻調(diào)制信號(hào) u（t）（圖中的 v1）加到

60、x輸入端口，仿真運(yùn)行圖 3-5-1 電路，可得輸出電壓波形如圖 3-5-1（b），滿足式（3-5-1）關(guān)系。（a）乘法器組成的普通調(diào)幅（am）電路寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文25（b）普通調(diào)幅（am）仿真輸出波形圖 3-5-1 乘法器組成的普通調(diào)幅（am）電路 2.利用乘法器（k1）組成的抑制載波雙邊帶調(diào)幅（dsb/sc am）電路如圖 3-5-2所示，可獲得通信系統(tǒng)中常用的抑制載波雙邊帶信號(hào)（dsb/sc am） 。高頻載波信號(hào)電壓 v2（uc（t） ）加到 y 輸入端口。低頻調(diào)制信號(hào) v1（u（t） ）加到 x 輸入端口，仿真運(yùn)行圖 3-5-2 電路，可得輸出電壓波形如圖 3-5-2（b）