高频课程设计---基于Multisim的高频电子线路设计与仿真

高频电子线路课程设计

题目：基于Multisim的高频电子线路设计与仿真

中文摘要

本接收系统，以模拟乘法器为核心，接收部分由本机振荡，混频电路，晶体振荡电路，小信号放大，鉴频电路等模块组成。在设计过程中，采用模块化的设计方法，并使用了EDA 工具软件，在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取，提高了设计效率。方案的优点是电路简单、器件易得、大大提高了电路的可行性。

关键词: 调频接收机；鉴频电路；仿真

目录

第一章概述 (1)

第二章窄带调频接收机原理介绍 (2)

2.1 接收系统原理框图 (2)

2.2 高频小信号放大电路 (3)

2.3 混频电路 (3)

2.4 晶体振荡器电路 (4)

2.5 鉴频电路 (4)

第三章设计要求 (5)

3.1 目的及意义 (5)

3.2主要技术指标和要求 (6)

3.3 内容和要求 (6)

第四章开发平台简介 (8)

第五章详细设计及仿真 (10)

5.1 高频小信号放大器电路设计及仿真 (10)

5.2 混频电路设计及仿真 (11)

5.3 晶体振荡电路设计及仿真 (12)

5.4 鉴频电路设计及仿真 (12)

总结 (16)

参考文献 (17)

第一章概述

随着社会经济的迅速发展和科学技术的全面进步，计算机事业的飞速发展，以计算机与通信技术为基础的信息系统正处于蓬勃发展的时期。随着经济文化水平的显著提高，人们对生活质量及工作软件的要求也越来越高。在当今电子设计领域，EDA设计和仿真是一个十分重要的设计环节。在众多的EDA设计和仿真软件中，EWB软件以其强大的仿真设计应用功能，在各高校电信类专业电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的应用。EWB软件及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力，更新设计理念有较大的好处。

EWB（电子工作平台）软件，最突出的特点是用户界面友好，各类器件和集成芯片丰富，尤其是其直观的虚拟仪表是EWB软件的一大特色。它采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。EWB软件所包含的虚拟仪表有：示波器，万用表，函数发生器，波特图图示仪，失真度分析仪，频谱分析仪，逻辑分析仪，网络分析仪等。

本次课程设计主要是利用EWB软件来设计和仿真信号调频接收机系统电路。

第二章窄带调频接收机原理介绍

2.1 接收系统原理框图

无线通信(或称无线电通信)的类型很多，可以根据传输方法、频率范围、用途等分类。不同的无线通信系统，其设备组成和复杂度虽然有较大差异，但它们的基本组成不变，图2-1是无线通信系统基本组成的方框图。

图2-1 无线电通信系统基本组成框图

图中虚线以下部分为接收设备（收信机）, 天线及天线开关为收发共用设备。信道为自由空间。

接收机由调谐电路、变频器、中频放大器、检波器、音频放大器等部分电路组成。

调谐电路是将空中众多的电磁波中选出我们所需要的电台。

变频器是将天线接收到的电磁波和本机振荡信号混合后产生一个中频信号，然后送入中频放大器进行放大。

鉴频器是将放大后的中频信号将声音信号从电磁波中分离出来，也叫解调，是调制的反过程。音频信号经过音频放大器放大后通过喇叭发出声音。

由上面的例子可以看出接收机电路的基本内容应该包括：

（1）高频小信号放大电路

（2）混频电路

（3）晶体振荡器电路

（4）鉴频电路

2.2 高频小信号放大电路

高频小信号谐振放大器的功用就是放大各种无线电设备中的高频小信号。高频小信号谐振放大电路主要用于接收机的高频放大器和中频放大器中，功用就是放大各种无线电设备中的高频小信号。

高频小信号调谐放大器的电路由晶体管和LC 谐振回路组成。

晶体管工作在线性区，可看成线性元件，可用有源四端网络参数微变等效电路来分析。

图2-2 高频小信号放大电路 2.3 混频电路

混频，又称变频，也是一种频谱的线性搬移过程，它是使信号的频率由一个量值变换为另一个量值的过程，但在变换后，信号的频谱结构不变。具有这种功能的电路称为变频器（或混频器）。

图2-3 混频器 设输入已调波信号： 本振信号： 那么两信号的乘积项为： 则经带通滤波器的输出为： 如果带通滤波器的中心频率为 ()

c L I ωωω-= 带宽 m ax

2Ω=B u c (f c ) u L (f L )

u I (f I )

混频器

R L 2L 3C 14V R b1R b2C b R e C e (a )5

[]t

t U u c c c ωcos cos Ω=t

U u L L L ωcos =[]

[]t t t U U t t t U U u c L c L L c L c L c I )cos()cos(cos 2

1cos cos cos ωωωωωω-++Ω=Ω=t t U U u c L L c I ωω)cos(cos 2

1-Ω=

一般用混频器产生中频信号，混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混频，当混频的频率等于中频时，信号可以通过中频放大器，被放大后，进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器进行放大，然后显示出来。由于本振电路的振荡频率随着时间变化，因此频谱分析仪在不同的时间接收的频率是不同的。

模拟乘法器能够完成两个信号的相乘，在其输出中都会出现混频所要求的的差额()L C ωω-，然后利用滤波器取出该频率分量，即完成了混频。

2.4 晶体振荡器电路

石英晶体振荡器是利用石英晶体谐振器做滤波元件构成的振荡器，其振荡频率有石英晶体谐振器决定。与LC 谐振回路相比，石英晶体谐振器具有很高的标准性和极高的品质因数，因此石英晶体振荡器具有很高的频率稳定度，采用高精度和稳频措施后，石英晶体振荡器可以达到410---910-的频率稳定度。在仪器、通信设备中都有广泛的应用。石英晶体振荡器具有较高的频率稳定度。

图2-4 石英晶体等效电路

2.5 鉴频电路

从调频波中"检出"原来调制信号的过程称为调频波的解调,又叫鉴频。实现鉴频的电路称为鉴频器,也叫频率检波器。

鉴频器使输出电压和输入信号频率相对应的电路。用于调频信号的解调，常见的有斜率鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频器等，对这类电路的要求主要是非线性失真小，噪声门限低。

C o C g C o C g5 C g3

C g

L g L g3 L g5

L g R g