1、畢業(yè)設(shè)計題 目： 基于Multisim的相位鑒頻電路的 仿真分析學(xué)生姓名： * 學(xué)生學(xué)號： * 系 別： 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 屆 別： 2014屆 指導(dǎo)教師： * 電氣信息工程學(xué)院制2013年5月摘要鑒頻是調(diào)頻的逆過程，廣泛采用的鑒頻電路是相位鑒頻器。其鑒頻原理是：先將調(diào)頻波經(jīng)過一個線性移相網(wǎng)絡(luò)變換成調(diào)頻調(diào)相波，然后再與原調(diào)頻波一起加到一個相位檢波器進行鑒頻。因此實現(xiàn)鑒頻的核心部件是相位檢波器。 相位檢波又分為疊加型相位檢波和乘積型相位檢波，利用模擬乘法器的相乘原理可實現(xiàn)乘積型相位檢波。調(diào)頻波的特點是振幅保持不變,而瞬時頻率隨調(diào)制信號的大小線形變化，調(diào)制信號代表所要傳送的信息

2、，我們在分析或?qū)嶒灂r，常以低頻正弦波為代表。鑒頻的目的就是從調(diào)頻波中檢出低頻調(diào)制信號，即完成頻率電壓的變換作用。能完成這種作用的電路被稱為鑒頻器。相位鑒頻器是利用雙耦合回路的相位-頻率特性將調(diào)頻波變成調(diào)幅調(diào)頻波,通過振幅檢波器實現(xiàn)鑒頻的一種鑒頻器。它常用于頻偏在幾百KHz以下的調(diào)頻無線接收設(shè)備中。常用的相位鑒頻器根據(jù)其耦合方式可分為互感耦合和電容耦合兩種鑒頻器。調(diào)相波的解調(diào)電路,是從調(diào)相波中取出原調(diào)制信號,即輸出電壓與輸入信號的瞬時相位偏移成正比,又稱為鑒相器。對于調(diào)頻波的解調(diào)電路來說,是從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號,即輸出電壓與輸入信號的瞬時頻率偏移成正比,又稱為鑒頻器。與調(diào)幅接收機一樣，調(diào)頻接

3、收機的組成也大多采用超外差式的。在超外差式的調(diào)頻接收機中，鑒頻通常在中頻頻率上進行。在調(diào)頻信號的產(chǎn)生、傳輸和通過調(diào)頻接收機前端電路的過程中，不可避免地引入干擾和噪聲，它們對FM信號的影響，主要表現(xiàn)為調(diào)頻信號出現(xiàn)了不希望有的寄生調(diào)幅和寄生調(diào)頻。要消除由寄生調(diào)幅所引起的鑒頻器的輸出噪聲，通常在末級中放和鑒頻器之間設(shè)置限幅器。就功能而言，鑒頻器是將輸入調(diào)頻波進行特定的波形變換，使變換后的波形包含反映瞬時頻率變化的平均分量，然后通過低通濾波器取出所需解調(diào)電壓。一、 設(shè)計目的通過高頻電子線路課程設(shè)計，使學(xué)生加強對高頻電子技術(shù)電路的理解，學(xué)會查尋資料、方案比較，以及設(shè)計計算等環(huán)節(jié)。進一步提高分析解決實際問

4、題的能力，創(chuàng)造一個動腦動手、獨立開展電路實驗的機會，鍛煉分析、解決高頻電子電路問題的實際本領(lǐng)，真正實現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過典型電路的設(shè)計與制作，加深對基本原理的了解，增強學(xué)生的實踐能力。二、設(shè)計要求 （1） 載波頻率：1MHz（2）調(diào)制信號：35kHz（3）電源電壓：直流12V（4）內(nèi)容和要求 各單元電路如：輸入回路、變頻級、中放級、檢波級、低放級、功率輸出級。和AGC電路的設(shè)計與參數(shù)的計算組成，掌握串、并聯(lián)諧振回路級耦合回路的測量方法。解調(diào)的基本原理，測試與測量的方法。利用Multisim開發(fā)軟件完成電路設(shè)計及仿真。通過實際電路方案的分析比較，設(shè)計計算元件選取安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步

5、掌握簡單實用電路的分析方法和工程設(shè)計方法。掌握常用儀表的正確使用方法，學(xué)會簡單電路 的實驗調(diào)試和指標(biāo)的測試方法。了解與課程有關(guān)的電子電路以及元器件工程技術(shù)規(guī)范，能按課程設(shè)計任務(wù)書的技術(shù)要求，編寫設(shè)計說明，能正確反映設(shè)計和實驗成果，能正確繪制電路圖。三、 相位鑒頻設(shè)計1、鑒頻電路從調(diào)頻波中檢出原來調(diào)制信號的過程稱為調(diào)頻波的解調(diào),又叫鑒頻。實現(xiàn)鑒頻的電路稱為鑒頻器,也叫頻率檢波器。鑒頻器使輸出電壓和輸入信號頻率相對應(yīng)的電路。用于調(diào)頻信號的解調(diào)，常見的有斜率鑒頻器、相位鑒頻器、比例鑒頻器等，對這類電路的要求主要是非線性失真小，噪聲門限低。角調(diào)波的解調(diào)就是從角調(diào)波中恢復(fù)出原調(diào)制信號的過程。相位檢波器(

6、鑒相器)：調(diào)相波的解調(diào)電路稱為相位檢波器或鑒相器。2、鑒頻器的主要參數(shù)(1) 鑒頻特性(曲線)：是指鑒頻器的輸出電壓u0與輸入電壓瞬時頻率f 或頻偏f 之間的關(guān)系曲線。理想鑒頻特性曲線應(yīng)是一條直線，但實際上往往有彎曲，呈S形，如下圖所示。（2）鑒頻器的主要參數(shù)1）鑒頻器的中心頻率f0 鑒頻器的中心頻率f0對應(yīng)于鑒頻特性曲線原點處的頻率。通常，由于鑒頻器中心與中頻頻率相同。 2）鑒頻帶寬Bm 鑒頻帶寬Bm:是指鑒頻器能夠不失真地解調(diào)所允許輸入信號頻率變化的最大范圍。3）鑒頻器的線性度 鑒頻器的線性度：是指鑒頻特性曲線在鑒頻帶寬內(nèi)的線性特性。4）鑒頻跨導(dǎo)SD 鑒頻跨導(dǎo)SD :是指鑒頻器在載頻處的斜

7、率，它表示單位頻偏所能產(chǎn)生的解調(diào)輸出電壓。鑒頻跨導(dǎo)又叫做鑒頻靈敏度。用公式表示為： 跨導(dǎo)也可以理解為將輸入頻率轉(zhuǎn)換為輸出電壓的能力或效率，因此又稱為鑒頻效率3、鑒頻方法 （1） 直接鑒頻法：是直接從調(diào)頻信號的頻率中提取原來調(diào)制信號的方法。主要有脈沖計數(shù)鑒頻法。 （2） 間接鑒頻法：就是先對調(diào)頻信號進行變換或處理，再從變換后的信號中提取原調(diào)制信 號的鑒頻方法。又可分為振幅鑒頻法、相位鑒頻法兩大類。4、二極管包絡(luò)檢波器的原理分析將調(diào)頻、調(diào)幅波檢波，解調(diào)出原調(diào)制信號的為二極管包絡(luò)檢波器，電路圖如下圖所示。二極管包絡(luò)檢波器是利用二極管的單向?qū)щ娦院蜋z波器的負(fù)載的充放電過程實現(xiàn)檢波，所以時間常數(shù)的選擇很

8、重要，時間常數(shù)過大會產(chǎn)生惰性失真；常數(shù)太小，高頻分量會濾不干凈。綜合考慮要求滿足：式中。為調(diào)制度，為載波頻率，為調(diào)制信號角頻率的最大值。二極管包絡(luò)檢波電路此電路中檢波器用于大信號狀態(tài)，輸入信號電壓要大于0.5V，通常在1V左右。檢波過程就是信號源通過二極管給電容充電與電容對電阻放電的交替重復(fù)過程圖中回路B和C的連接點與檢波電容中點一起接地，由于接地點的改變，輸出信號從檢波電阻的中點輸出，此時不再由兩檢波器輸出電壓之差決定，而由兩檢波器電流和之差決定，為了得到電流之差，所以圖中把下面的二極管反接過來，這也為空載時構(gòu)成了檢波直流通路。5、相位鑒頻電路相位鑒頻器將輸入的調(diào)頻波UFM做變換，變換成調(diào)相

9、調(diào)頻波UPM/FM,在與調(diào)頻波UFM疊加，在電路參數(shù)與信號參數(shù)匹配的情況下，得到幅度與調(diào)制信號呈線性關(guān)系的調(diào)幅調(diào)相調(diào)頻波，最后經(jīng)包絡(luò)檢波，解調(diào)出調(diào)制信號。鑒相器是用來比較兩個同頻輸入電壓U1（t） 和U2(t) 的相位，而輸出電壓 U0(t) 是兩個輸入電壓相位差的函數(shù)， 即 鑒相器的實現(xiàn)方法： 乘積型鑒相器 疊加型鑒相器 互感耦合相位鑒頻器電路圖：電路結(jié)構(gòu)和基本原理由二個部分組成： 移相網(wǎng)絡(luò)：互感為M的初、次級雙調(diào)諧耦合回路組成的移相網(wǎng)絡(luò)。FM波U1經(jīng)移相 網(wǎng)絡(luò)生成FM-PM波U2，并使|U1|=|U2|.另外，U1經(jīng)耦合電容C0在扼流圈L3上產(chǎn)生的電壓.U3=U1， 平衡式鑒相器：上下檢波

10、器的輸入端高頻電壓為：ud1=u1+1/2u2 ud2=u1-1/2u2兩個檢波器的輸出電壓為 uo=uo1-uo2 鑒頻特性曲線四、鑒頻電路的仿真1、Multisim 10仿真軟件的介紹隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品已與計算機緊密相連，電子產(chǎn)品的智能化日益完善，電路的集成度越來越高，而產(chǎn)品的更新周期卻越來越短。 Multisim 10是加拿大 Interactive Image Technologies公司 2001 年推出的 Multisim 最新版本。可以設(shè)計、測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接口電路等?？梢詫Ρ环抡娴碾娐分械脑骷O(shè)

11、置各種故障，如開路、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，為用戶提供元器件模型的擴充和技術(shù) ；虛擬測試儀器儀表種類齊全，其操作方法與實際儀器十分相似 ；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)計的要求 ；提供了多種輸入輸出接口，Multisim2001 可以與國內(nèi)外流行的印刷電路板設(shè)計自動化軟件Protel及電路仿真軟件Pspice之間的文件接口，也能通過Windows

12、 電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進行編輯排版，同時還支持VHDL和Verilog HDL語言的電路仿真與設(shè)計。Multisim 10 把所有的元件分成13類庫，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。 Multisim 10提供了18種儀表，儀表工具欄通常位于電路窗口的右邊，也可以用鼠標(biāo)將其拖至菜單的下方，呈水平狀。Multisim 10具有以下特點: (1)Multisim 10是一個電路原理設(shè)計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。其元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供實驗選用，同時也可以新建或擴充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到，因此可以很方便地在工程

13、設(shè)計中使用。 (2)Multisim 10 的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實驗用的通用儀器，如萬用表、信號發(fā)生器、雙通道示波器、直流電源；還有一般實驗室少有或沒有的儀器，如波特圖示儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真度測量儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。 (3) Multisim 10 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、電路零極點分析、交直流靈敏度分析等，以幫助設(shè)計人員分析電路的性能。(4) Multisim10.0可以設(shè)計、測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、

14、射頻電路及部分微機接口電路等?？梢詫Ρ环抡娴碾娐分械脑骷O(shè)置各種故障，如開路、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。在進行仿真的過程中還可以存儲測試點的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)。Multisim10是一個電路原理設(shè)計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。它用軟件的方法模擬電子線路元器件和儀器儀表，實現(xiàn)了“軟件即元器件”和“軟件即儀器”。 Multisim10是一個電路原理設(shè)計、電路功能測試的虛擬仿真軟件，該軟件為電子工程師提供了一個電路設(shè)計與仿真平臺，不僅與國際著名的模擬電路仿真軟件spice兼容，而且具有較強的

15、 VHDL和 Verilog設(shè)計與仿真功能。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；它豐富的元件庫中提供了超過16000個組件，全部采用世紀(jì)模型，確保了仿真結(jié)果的真實性和實用性；它采用開放式的庫管理模式，能自動地生成模擬和數(shù)字組件模型，這對新器件的補充十分有利。multisim10.0的虛擬測試儀器種類齊全，有一般實驗用的通用儀器，如萬用表、信號發(fā)生器、雙通道示波器、直流、交流電源；還有一般實驗室少有或沒有的儀器，如波特圖示儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真度測試儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。Multisim10.0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)

16、分析、時域和頻域分析、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、電路零極點分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計人員分析電路的性能。Multisim10.0 可以設(shè)計、測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、射頻電路及微機接口電路等；可以對被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障，如開路、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。在進行仿真的同時，軟件還可以存儲測試點的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。2、相位鑒頻電路仿真實現(xiàn)相位鑒頻電路仿真電路圖：相位鑒頻仿真結(jié)果：相位

17、鑒頻電路波形相位鑒頻電路輸出波形五、設(shè)計總結(jié)課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。 此次課程設(shè)計主要針對信號接收電路提出自己的設(shè)計方案，并利用仿真軟件來實現(xiàn)自己的設(shè)計電路圖。設(shè)計中用到了高頻小信號電路，混頻電路，晶體振蕩電路，鑒頻電路等在高頻電子線路課程中學(xué)到的知識。由于對所學(xué)電路不熟悉，導(dǎo)致在設(shè)計的過程中無法畫出正確的電路圖，算不出電路中元器件的參數(shù)，使得在設(shè)計過程中繞了許多彎路，做了許多的無用功。設(shè)計過程中查閱了大量的有關(guān)高頻電子線路設(shè)計的書籍，鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合的必要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟跟平時的理論還是存在著很大的差異，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自