基于Multisim通信電子線路設(shè)計(jì)及仿真

1、目錄摘要及關(guān)鍵詞.1第1章設(shè)計(jì)意義.2第2章AM調(diào)制原理概述.2工作電路.3工作原理.4仿真.6第3章AM解調(diào)原理概述.73.1乘積型同步檢波工作電路.83.2乘積型同步檢波工作原理.8仿真.9第4章仿真軟件Multisim簡(jiǎn)介9第5章完整電路圖.13第6章參考文獻(xiàn).14第7章總結(jié).157.1.設(shè)計(jì)電路說(shuō)明.15使用價(jià)值.15心得體會(huì).15 摘要及關(guān)鍵詞1.摘要調(diào)制和解調(diào)在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。調(diào)制可以將信號(hào)的頻譜搬移到任意位置，從而有利于信號(hào)的傳送，并且使頻譜資源得到充分利用。調(diào)制作用的實(shí)質(zhì)就是使相同頻率范圍的信號(hào)分別依托于不同頻率的載波上，接收機(jī)就可以分離出所需的頻率信號(hào)，不致互相

2、干擾。這也是在同一信道中實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用的基礎(chǔ)。所謂調(diào)制，就是用待傳輸?shù)牡皖l調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的某個(gè)參數(shù)的過(guò)程；使載波的某一個(gè)參數(shù)或某幾個(gè)參數(shù)按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化。解調(diào)則是調(diào)制的逆過(guò)程，從高頻已調(diào)信號(hào)中還原出原調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。AM的調(diào)制與解調(diào)電路應(yīng)用廣泛，在理論上包括了信號(hào)處理，模擬電子，高頻電子和通信原理等知識(shí)。本設(shè)計(jì)報(bào)告總體分為兩大部分：AM信號(hào)的解調(diào)和調(diào)制。在調(diào)制部分介紹了一種產(chǎn)生AM的方法，即用輸出的雙邊帶調(diào)輻波與載波經(jīng)過(guò)相加產(chǎn)生AM信號(hào)。在解調(diào)部分用相干解調(diào)即同步檢波方法，介紹了乘積型相干解調(diào)。在確定電路后，利用了Multisim進(jìn)行仿真來(lái)驗(yàn)證結(jié)果。2.關(guān)鍵詞：AM調(diào)制AM解調(diào)同

3、步檢波Multisim仿真第1章設(shè)計(jì)意義在現(xiàn)代通信和廣播發(fā)送系統(tǒng)中，將待發(fā)送的語(yǔ)言、音樂(lè)或圖像信號(hào)，作用于高頻等幅波，使其幅度隨之變化，成為調(diào)幅。在接受系統(tǒng)中，從經(jīng)過(guò)調(diào)幅處理后的高頻信號(hào)中，還原出原語(yǔ)言、音樂(lè)或圖像信號(hào)，稱為振幅檢波，通常簡(jiǎn)稱為檢波。在發(fā)送、接收機(jī)中，為了提高通信質(zhì)量和處理信號(hào)的方便，需要對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行頻率變換處理，但其所包含的信息不變，稱為變頻。在通信理論中，證明了調(diào)幅、檢波和變頻，都是頻譜的搬移。在通信理論中，根據(jù)調(diào)幅信號(hào)所含頻譜及其相對(duì)大小不同，可以分為普通調(diào)幅信號(hào)，雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，單邊帶調(diào)幅、殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)。通信電子線路主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容是無(wú)線電通信系統(tǒng)中發(fā)射和接收設(shè)備中

4、單元電路的形式及工作原理等。這些概念及原理對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)十分抽象，通過(guò)動(dòng)手設(shè)計(jì)及仿真可以使學(xué)生更形象的掌握調(diào)制、解調(diào)、頻譜搬移等概念，對(duì)通信過(guò)程有更深入的理解。第2章AM調(diào)制原理概述在廣播、電視、移動(dòng)通信等通信系統(tǒng)中，要發(fā)送的音頻或視頻等有用信號(hào)（也稱為調(diào)制信號(hào)）包含的頻率成分相對(duì)比較低，直接地發(fā)射和接受是不合適的。因此，產(chǎn)生一個(gè)載波信號(hào)（也稱為高頻或射頻RF信號(hào)），將頻率較低的有用信號(hào)作用在頻率較高的載波信號(hào)上，這個(gè)過(guò)程稱為調(diào)制。載波信號(hào)有三個(gè)主要特征：振幅、頻率和相位。用調(diào)制信號(hào)區(qū)改變其中特征之一即完成了調(diào)制過(guò)程。解調(diào)是與其相反的過(guò)程。若是用調(diào)制信號(hào)改變載波的振幅，稱為振幅調(diào)制。調(diào)幅電路又稱

5、幅度調(diào)制電路，指能使高頻載波信號(hào)的幅度隨調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化的調(diào)制電路。幅度調(diào)制電路有多種電路形式。本次設(shè)計(jì)采用高頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生載波，它和調(diào)制信號(hào)經(jīng)乘法器后輸出抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。2.1.工作電路D3一一wDIODEVIRTUALV14DIODEVIRTUALJR2ikn_LL圖1）工作電路2.2工作原理雙邊帶調(diào)幅：將調(diào)幅波中的載頻分量抑制掉，僅將上、下邊帶向外發(fā)送。又稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅。該電路是用產(chǎn)生的DSB雙邊帶信號(hào)與載波信號(hào)相加之后產(chǎn)生AM調(diào)幅波。其中D1和D2，D3和D4兩組二極管上的調(diào)制信號(hào)是以互為反相的形式加入的，D3和D4是反接于電路中的。當(dāng)載波振幅遠(yuǎn)大于調(diào)制信號(hào)振幅

6、時(shí)，即Ucm化m，二極管實(shí)際工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，其通斷受載波的瞬時(shí)電壓正負(fù)極性控制。輸入信號(hào)為調(diào)制信號(hào)u=UCOSQt和載波信號(hào)U=UCOSot。當(dāng)載波信Qcmccmc號(hào)u為正半周時(shí)，二極管D1和D2導(dǎo)通，反之截至。當(dāng)載波信號(hào)c為負(fù)半周時(shí)，二極管D3和D4導(dǎo)通，反之截至。輸出u=-gRUcos(oQ)t+cos(o+Q)t，載波為15V功率為0兀LlQmCC15KHz。此種調(diào)制器的重要優(yōu)點(diǎn)就是有效的抑制了載波，為了保證輸出信號(hào)的質(zhì)量，必須十分注意原件性能和安裝方面的平衡與對(duì)稱問(wèn)題。DSB沒(méi)有載波，因此將此產(chǎn)生的DSB信號(hào)與載波通過(guò)運(yùn)算放大器組成的加法電路即可產(chǎn)生AM調(diào)幅波。加法電路中利用運(yùn)算放大器

7、“虛斷”性質(zhì)，列出KCL方程US!+US2+你=0整理得u=RRR0123(Ru+Ru)其中u為輸出信號(hào)，u和u為輸入信號(hào)，R和RS1RS20S1S2112R為300。2門A(a)%(b)15kHz+S：800niyrmsEkITrigA0圖6)乘積型同步檢波電路3.2乘積型同步檢波工作原理乘積型同步檢波是直接把本地恢復(fù)載波與接收信號(hào)相乘，用低通濾波器將低頻信號(hào)提取出來(lái)。在這種檢波器中，要求恢復(fù)載波與發(fā)端的載波同頻同相。如果其頻率或相位有一定的偏差將會(huì)使恢復(fù)出來(lái)的調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生失真。輸入信號(hào)為u(t),同步信號(hào)為u(t)，輸入信號(hào)與同步信號(hào)相sr乘再通過(guò)低通濾波器。要求加入的載波信號(hào)與被解調(diào)信號(hào)

8、同頻同相，且幅度足夠大即大于被解調(diào)信號(hào)的幅度。同步檢波原理可以理解為還原成一般調(diào)幅信號(hào)之后進(jìn)行檢波。u+u=Ucostcos3t+UCOS3t=U(1+mcosqt)cost=uBMsQsssssAM經(jīng)低通濾波器輸出為u(t)=1UUCOSQt解調(diào)出低頻調(diào)制信號(hào)02smrmu(t)。用RC比例積分濾波器，其傳遞函數(shù)為QF(S)=U(s)cU(s)d1+ST21+S(T+T)12t=RC。223.3仿真軸間1Z153ms17.153ms0.000.5-ililA-7.627-7.627V0.000yT2-T1融發(fā)Et.Trigger時(shí)間軸比例20us/Div勺位置-通道嚴(yán)一比例Isw通道B比例|

9、500mV/Div類型匡強(qiáng)陲重送J.：圖7)檢波出信號(hào)第4章仿真軟件Multisim簡(jiǎn)介Multisim11.0是加拿大InteractiveImageTechnologies公司2010年推出的Multisim最新版本?？梢栽O(shè)計(jì)、測(cè)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?？梢詫?duì)被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障，如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路。它有豐富的元件庫(kù)，為用戶提供元器件模型的擴(kuò)充和技術(shù)；虛擬測(cè)試儀器儀表種類齊全，其操作方法與實(shí)際儀器十分相似；具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和

10、頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等18種電路分析方法，基本上能滿足一般電子電路的分析設(shè)計(jì)的要求；提供了多種輸入輸出接口，Multisim2001可以與國(guó)內(nèi)外流行的印刷電路板設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件Protel及電路仿真軟件Pspice之間的文件接口，也能通過(guò)Windows電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進(jìn)行編輯排版，同時(shí)還支持VHDL和VerilogHDL語(yǔ)言的電路仿真與設(shè)計(jì)。Multisim11.0把所有的元件分成13類庫(kù)，再加上放置分層模塊、總線、登錄網(wǎng)站共同組成元件工具欄。Multisim11.0提供了18種儀表，儀表工具欄通常位

11、于電路窗口的右邊，也可以用鼠標(biāo)將其拖至菜單的下方，呈水平狀。Multisim10具有以下特點(diǎn):Multisim11.0是一個(gè)電路原理設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件。其元器件庫(kù)提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，同時(shí)也可以新建或擴(kuò)充已有的元器件庫(kù)，而且建庫(kù)所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到，因此可以很方便地在工程設(shè)計(jì)中使用。Multisim11.0的虛擬測(cè)試儀器儀表種類齊全，有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器，如萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、雙通道示波器、直流電源；還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或沒(méi)有的儀器，如波特圖示儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真度測(cè)量?jī)x、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。Multisim

12、11.0具有較詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等，以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。Multisim11.0可以設(shè)計(jì)、測(cè)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?？梢詫?duì)被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障，如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真的過(guò)程中還可以存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)。Multisim11.0是一個(gè)電

13、路原理設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件。它用軟件的方法模擬電子線路元器件和儀器儀表，實(shí)現(xiàn)了“軟件即元器件”和“軟件即儀器”。MultisimlO是一個(gè)電路原理設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件，該軟件為電子工程師提供了一個(gè)電路設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，不僅與國(guó)際著名的模擬電路仿真軟件spice兼容，而且具有較強(qiáng)的VHDL和Verilog設(shè)計(jì)與仿真功能。它具有界面形象、直觀易懂、采用圖形方式創(chuàng)建電路的特點(diǎn)；它豐富的元件庫(kù)中提供了超過(guò)16000個(gè)組件，全部采用世紀(jì)模型，確保了仿真結(jié)果的真實(shí)性和實(shí)用性；它采用開(kāi)放式的庫(kù)管理模式，能自動(dòng)地生成模擬和數(shù)字組件模型，這對(duì)新器件的補(bǔ)充十分有利。multisiml0.0的

14、虛擬測(cè)試儀器種類齊全，有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器，如萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、雙通道示波器、直流、交流電源；還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或沒(méi)有的儀器，如波特圖示儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真度測(cè)試儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。Multisimll.0具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。MultiSim（電子工作平臺(tái)）軟件，是一種在電子技術(shù)界廣為應(yīng)用的優(yōu)秀計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)軟件，被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)里的電子實(shí)驗(yàn)室”。其特點(diǎn)是圖形界

15、面易操作，易學(xué)、易用，快捷方便、真實(shí)、準(zhǔn)確。使用MultiSim可實(shí)現(xiàn)大部分硬件電路實(shí)驗(yàn)的功能。最突出的特點(diǎn)是用戶界面友好，各類器件和集成芯片豐富，尤其是其直觀的虛擬儀表是MultiSim軟件的一大特色。它采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測(cè)試儀器均可直接從屏幕上選取。Multisim11.0可以設(shè)計(jì)、測(cè)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、射頻電路及微機(jī)接口電路等；可以對(duì)被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障，如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真的同時(shí)，軟件還可以存

16、儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和數(shù)據(jù)。第5章完整電路圖用DSB信號(hào)與載波相加產(chǎn)生AM波，解調(diào)用AM波與載波相乘再經(jīng)過(guò)低通濾波器。丄R3Wv300UPAMFSTJ/IRTIJALR4soonR5-WlsoonLD2DIODEVIRTUALD3DIODEVIRTUALV1200mVpk1kHz200mVpk1kHz0 xsciD1DIODEVIRTUALtz_u2kR1L丄一一U15Vrms15kHzCT圖8）總電路圖第6章參考文獻(xiàn)樊昌信曹麗娜編著通信原理（第6版）北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.5于海勛鄭長(zhǎng)明編著高頻電路實(shí)驗(yàn)與仿真北京：科

17、學(xué)出版社，2005于洪珍編著通信電子線路北京：電子工業(yè)出版社，2002.84侯麗敏編著通信電子線路北京：清華大學(xué)出版社，2008.12劉貴棟主編電子電路的Multisim仿真實(shí)踐哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007,9第7章總結(jié)7.1.設(shè)計(jì)電路說(shuō)明調(diào)幅電路又稱幅度調(diào)制電路，是指能使高頻載波信號(hào)的幅度隨調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化的調(diào)制電路。幅度調(diào)制電路有多種電路型式，例如用輸出抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波與載波相加即可形成AM波，也可以用調(diào)制信號(hào)與載波相乘產(chǎn)生AM波。在此設(shè)計(jì)中采用了相干解調(diào)即同步檢波法。乘積型同步檢波用AM信號(hào)與載波相乘再通過(guò)低通濾波器。使用價(jià)值A(chǔ)M調(diào)幅與解調(diào)波廣泛應(yīng)用于各大廣播等形式的信息傳輸通道，因其原理簡(jiǎn)潔，構(gòu)造簡(jiǎn)便，廣泛應(yīng)用于生活。比如在我們所