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实验一 高频小信号放大器
一、 单调谐高频小信号放大器
图1.1 高频小信号放大器
1、 根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp ；
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2、 通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益A v0。
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.0544.10I O v V V A 4.325 输入波形：
输出波形：
3、 利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
4、改变信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电
压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~A v相应的图，根据图粗略计算出通频带。
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2020.33科学技术创新基于M ul t is im 13的高频电子线路实验设计与仿真徐佳(大连科技学院,辽宁大连116052)1概述随着高校教育理念不断从知识教育转变为素质教育,实验教学成为培养学生创新能力的重要途径。
传统的高频电路实验教学中存在许多的弊端,比如,学生人数多但实验场地和仪器设备数量有限;学生对实验仪器的功能不熟悉,在操作中会造成仪器损坏,干扰实验的正常进行,降低实验效率;在仿真过程中对电容电感的精度调试比较困难;随着电子技术的推陈出新,实验室原有的仪器设备不能适应新的实验教学等。
而将美国国家仪器NI 有限公司推出的M u l t is im 引入高频电路实验教学能很好的解决这些问题[1]。
基于M u l t is im 的高频电路实验设计与仿真主要是通过一台计算机和一个仿真软件完成的。
它不受时间地点的限制,随时随地都能仿真;实验环境是在虚拟条件下进行的,使用的元器件和虚拟仪器设备也不会损坏,而且仿真结果能准确、真实、形象地体现出实验的本质;由于软件可以随时更新到最新版本,其中的元器件库和虚拟仪器设备都能适应最新的仿真[2]。
所以,设计研究基于M u l t is im 的高频电路实验设计与仿真有着一定的实践指导意义。
2M ul t isim 13软件简介M u l t is im 13拥有一个非常大的虚拟元件数据库,能根据原理图仿真出一些实际实验的效果,具有丰富的仿真分析能力。
具有如下特点[3]:(1)直观的图形界面;(2)丰富的元器件:根据种类型号的不同可以分为26000多种,也可以用现有数据库中的元器件去建立封装一些新的元器件;(3)丰富的测试仪器:比如高频电路测试中常用的函数发生器、示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、波特图示仪、失真度分析仪等等;(4)详细的电路分析功能:不仅能够提供时域的分析、而且还能提供频谱特性和失真度的分析以及元器件线性和非线性的分析等;(5)强大的MCU 模块:具有很好的编程调试仿真功能;(6)完善的后处理:可以对分析的结果进行多种数学运算;(7)详细的报告;(8)兼容性好的信息转换:可以将仿真结果输出到L a b VIEW 中去,可以通过互联网共享文件,可以将输出原理图到PCB 布线等。
实验二 高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors 中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V ，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V ，用同样的设置，观察i c 的波形。
（提示：单击simulate 菜单中中analyses 选项下的transient analysis...命令，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s ，终止时间设置为0.030005s 。
在output variables 页中设置输出节点变量时选择vv3#branch 即可）（3）根据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率ω0，以及该网络的品质因数Q L 。
根据各个电压值，计算此时的导通角θc 。
（提示根据余弦值查表得出）。
srad LCw /299.61012610200116120=⨯⨯⨯==-- =Cθ87.80378.0299.61263000=⨯==Lw R Q L2、线性输出（1）要求将输入信号V1的振幅调至1.414V。
注意：此时要改基极的反向偏置电压V2=1V，使功率管工作在临界状态。
同时为了提高选频能力，修改R1=30KΩ。
（2）正确连接示波器后，单击“仿真”按钮，观察输入与输出的波形；输入端波形：输出端波形:（3）读出输出电压的值并根据电路所给的参数值，计算输出功率P0，PD，ηC；输出电压：12V ；∑==RI V I P m c cm m c 21102121 0C cc D I V P = Dc P P 0=η二、 外部特性1、调谐特性，将负载选频网络中的电容C1修改为可变电容（400pF ），在电路中的输出端加一直流电流表。
当回路谐振时，记下电流表的读数，修改可变电容百分比，使回路处于失谐状态，通过示波器观察输出波形，并记下此时电流表的读数；谐振时，C=200pF ，此时电流为：-256.371输出波形为：将电容调为90%时，此时的电流为-256.389mA 。
高频课设报告-采用Multisim仿真软件对高频正弦波振荡器设计洛阳理工学院计算机与信息工程系20XX届通信工程专业课程设计报告计算机与信息工程系《高频电子线路》课程设计报告专业通信工程班级xxxxxxx学号xxxxxxxxx姓名xxxxxxxx完成日期20XX年12月26日指导教师xxxxxx评语：成绩：批阅教师签名：批阅时间：第一章高频正弦波振荡器1.1任务和设计要求：1.1.1设计内容在本次课程设计中采用了Multisim仿真软对高频正弦波振荡器进行设计及绘制，并模拟仿真。
从理论上对电路进行了分析。
选择合适的预案器，设计出满足要求的高频正弦波振荡器。
1.1.2设计要求设计一个高频正弦波振荡器，要求振荡频率为5MHz,相对准确对≤2‰。
1.2高频正弦波振荡器工作原理及系统框图由LC谐振回路作反馈电路的反馈型正弦波振荡器。
其放大电路主要由晶体管或电子管构成，自振频率基本上决定于谐振回路的电感L和电容C，振荡幅度主要受制于有源电子器的非线性和电源电压的幅度。
LC振荡器因谐振回路具有很高的选择性，即使放大器工作在非线性区，振荡电压仍非常接近正弦形。
但因它的谐振元LC之值限于体积不宜过大，振荡频率不宜太低,一般为几百千赫到几百兆赫。
频率稳定度墹f/f一般为10-2～10-4量级，略优于RC振荡器，但比石英晶体振荡器要低几个数量级。
谐振元L或C 的数值调节方便，可借以改变振荡频率，因而为广播、通信、电子仪器等电子设备所广泛采用。
LC振荡器依L、C在电路中的接法不同而有调集振荡器、哈特莱振荡器、科皮兹振荡器等主要类型。
正弦波振荡器的工作原理图如下：图1系统原理框图1.3系统电路设计该高频正弦波振荡器是不需要输入信号控制就能自动地将直流电转换为特定频率和振幅的正弦交变电压（电流）的电路。
它由四部分组成：放大电路，选频网络，反馈网络和稳幅电路。
常用的正弦波振荡器有电容反馈振荡器和电感反馈振荡器两种。
后者输出功率小，频率较低；而前者可以输出大功率，频率也较高。
基于Multisim的高频电子技术仿真分析及研究Multisim是一种基于计算机仿真的电路设计和分析工具，被广泛地应用于高频电子技术的仿真和分析。
通过Multisim，可以对各种不同的电路进行仿真分析，了解电路的工作原理和性能，以及对电路进行优化设计。
本文将从Multisim的基础功能、高频电子技术的仿真分析以及Multisim在高频电子技术研究中的应用等几个方面来探讨基于Multisim的高频电子技术仿真分析及研究。
Multisim的基础功能Multisim是一款强大的电路仿真软件，能够模拟各种不同类型的电路，并提供包括直流、交流、数字、模拟等多种电路元件和仪器。
Multisim的用户界面比较友好，支持拖拽布线、元件的增添与替换等等操作，使得用户可以快速地进行电路设计与仿真分析。
高频电子技术的仿真分析在高频电子技术方面，Multisim可以帮助用户进行各类电路的仿真和分析，如滤波器、放大器、功率放大器、射频电路等，通过进行相应的仿真模拟，便可以了解电路的工作原理，优化电路性能，以及寻找出现问题的原因，从而做出优化决策。
Multisim在高频电子技术研究中的应用Multisim在高频电子技术研究中的应用非常广泛，几乎涵盖了电子技术领域的各个方面。
例如，射频电路器件的参数测试、高频数字信号处理技术的设计与仿真、液晶显示技术的研究、通信技术的模拟等等。
通过利用Multisim进行仿真分析，研究人员可以更快速地进行实验与分析，有助于掌握新兴技术并对其进行深入研究。
总结基于Multisim的高频电子技术仿真分析及研究在现实应用中得到了广泛的应用，为现代通信技术的研究与发展提供了有力的技术支持。
Multisim的强大功能以及友好的用户界面，使得它成为高频电子技术领域仿真分析的首选工具之一。
实验一 高频小信号放大器一、单调谐高频小信号放大器图1.1 高频小信号放大器1、根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp ；s rad CLw p /936.2105801020011612=⨯⨯⨯==--2、通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益A v0。
,708.356uV V I = ,544.1mV V O = ===357.0544.10I O v V V A 4.325输入波形：输出波形：3、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
4、改变信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电相应的图，压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~Av5、在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波，通过示波器观察图形，体会该电路的选频作用。
二、下图为双调谐高频小信号放大器图1.2 双调谐高频小信号放大器1、通过示波器观察输入输出波形，并计算出电压增益Av0 输入端波形：输出端波形：V1=19.512mV V0=200.912mV Av0=V0/V1=10.197 2、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
实验二高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V，用同样的设置，观察i的波形。
c （提示：单击simulate菜单中中analyses选项下的transient analysis...命令，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s，终止时间设置为0.030005s。
在output variables页中设置输出节点变量时选择vv3#branch即可）（3）根据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率ω0，以及该网络的品质因数Q L 。
1、根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率3 P2、通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益Vc 1 544 V I =356.708uV, V 。
=1.544mV, A v o4.325V I 0.357实验一高频小信号放大器单调谐高频小信号放大器VcR410k0 C2 «IFCL .luF图1.1高频小信号放大器W p1 CL________ 1 ________、200 1042 580 10^ 二 2.936rad /sA J 0。
输入波形:输出波形:3、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数4、改变信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~A v相应的图,根据图粗略计算出通频带5、在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波，通过示波器观察图形，体会该电路的选频作用。
、下图为双调谐高频小信号放大器1、通过示波器观察输入输出波形，并计算出电压增益 A/0 输入端波形：1_Lvi.^12VClnhFR1 15knC2 IO11Fhill C4 它 luH 颈吓知D：-50%p 1uH -20pF; ；keyn| ■50%：-20pF \Key=CM%--:5 Q% :HF100pF2M2222AR2 LR3 G56.2kD >1liQ ^tODtiF ::::::::XSC1输出端波形:V1=19.512mV V0=200.912mV Av0=V0/V 仁10.197 2、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
Tttrie CS>3O.aoiiix 3O.OO2m 3C.OO3m 30.004111 3O.OO5ITI实验二 高频功率放大器的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V ，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析 设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V,用同样的设置，观察i c 的波形。
（提示：单击 simulate 菜单中中 analyses 选项下的 transient analysis... 命令，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影 响仿真速度。
例如设起始时间为 0.03s ，终止时间设置为 0.030005s 。
在页中设置输出节点变量时选择 vv3#branch 即可）实验2-1Transient yXiialysisr aT>li.e IT Tie-w—匚1回冈'E.dLi t ICi cw T'Bols圭Ul m N |尿距二 I |[=殴圧丨矗咕瀚话1严F 1ZkSC 口口匸 1Osciii 口 s ：匚口 IP 皀-xmu 1T r-ansient Analyst!Oscilloscope-XSC 1 Os 匚 iUcsc-ope-XSC 1LV J_ *#Wl 丨-■回、Edi t. Toois寻wi q g K宜］烁、濟、袅威丄於1 Sb 」局啦口Analysis «| Oscilloscope-XSfTr-ansie-nt Artaly-sts | Transie-riJt Art -alysis T ranstenfc Analysis 2..T,、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示: (Q1 选用元件 TransistorsSOOm3D_ODUmoutput variableslUUrtLsnnm500m -1 im. 3 叮 JJI □巴 inTri aiissieiit Ajisaly^i(3)根据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率 3 0,以及该网络的品质因数Q。
根据各个电压值，计算此时的导通角9 c。
(提示根据余弦值查表得出)。
―= 6.299rad /s200 10J2 126 10^Q L參几二0.0378丸=87.82、线性输出(1)要求将输入信号V1的振幅调至1.414V。
注意：此时要改基极的反向偏置电压V2=1V使功率管工作在临界状态。
同时为了提高选频能力，修改R仁30©。
(2)正确连接示波器后，单击“仿真”按钮，观察输入与输出的波形；输入端波形：二、 外部特性1、调谐特性，将负载选频网络中的电容 C1修改为可变电容(400pF ),在电路中的输出端加一直流电流表。
当回路谐振时，记下电流表的读数， 修改可变电容百分比，使回路处于失谐状态，通过示波器观察输出波形， 并记下此时电流表的读数；谐振时，C=200pF ，此时电流为：-256.371输出波形为：输出电压: 12 V; PD = V cc1COJP )输出端波形(3)读出输出电压的值并根据电路所给的参数值，计算输出功率P o , P D , n C ；1P 0 =~ 1 c1m V cm2将电容调为90%时，此时的电流为-256.389mA。
波形图如下:2、负载特性，将负载R1改为电位器（60k）,在输出端并联一万用表。
根据原理中电路图知道，当R仁30k单击仿真，记下读数U01，修改电位器的百分比为70%重新仿真，记下电压表的读数U02修改电位器的百分比为30%重新仿真，记下电压表的读数U03,R1（百分比）50%70%30%U b8.443V8.131V8.159V（1）比较三个数据，说明当前电路各处于什么工作状态？当电位器的百分比为30%寸，通过瞬态分析方法，观察ic的波形。
3、振幅特性，在原理图中的输出端修改R仁30©并连接上一直流电流表。
将原理图中的输入信号振幅分别修改为1.06V，0.5V，并记下两次的电流表白 __ V1(V)0.7 1.060.5I c012.678uA18.185uA8.842uA1、倍频特性，将原理图中的信号源频率改为500KHz谐振网络元件参数不变，使电路成为2倍频器，观察并记录输入与输出波形，并与第2个实验结果比较，说明什么问题？通过傅里叶分析，观察结果。
（提示：在单击Simulate菜单中中Analyses选项下的Fourier Analysis... 命令，在弹出的对话框中设置。
在An alysis Parameters 标签页中的Fun dame ntal freque ncy 中设置基波频率与信号源频率相同，Number Of Harmonics中设置包括基波在内的谐波总数，Stop time for sampling 中设置停止取样时间，通常为毫秒级。
在Output variables页中设置输出节点变量）和第二个实验相比，输出波形产生了一定程度的失真。
傅里叶分析图:实验三正弦波振荡器、正反馈LC振荡器1）电感三端式振荡器通过示波器观察其输出波形，并说明该电路的不足不足：振荡器的输出功率很低，输出信号是非常微小的值，未达到振幅起振条件。
2)电容三端式振荡器(a ) (b )3.2 电容三端式振荡器(1) 分别画出(a ) (b )的交流等效图，计算其反馈系数(2) 通过示波器观察输出波形，与电感三端式振荡器比较 电路(a )的输出波形：11P.130110,»2 EChflL1O.OltiHQ1■*CL lR3 £0nF>2kDZID.OLuT电路（b）的输出波形:比较：电容三点式反馈电压中高次谐波分量很小，因而输出波形好，接近正弦波，电感三点式反馈电压中高次谐波分量较多，输出波形差。
3)克拉泼振荡器—*----------------------丄口 丄閃"n470pF~r 20pF丄少 nl n -lt>OQpF 沁嗣L C 4TO. OluFC5 0. 01 uFVI12 VR440%3.3克拉泼振荡器C6 ±10 nFR210k Q[L3>100uH ■ 7R5 560QC4 丄 10nFV1 12 VQ12N2222AL olR3你 C1 丄 470pFC2-J- 1nF(1)通过示波器观察输出(2)在该电路的基础上，将其修改为西勒振荡器，并通过示波器观察波形希勒振荡器输出波形:、晶体振荡器II ^12K-t? = ASJkClC3T卜20D FC5丄翱如Fci_-470CpT43.4 晶体振荡器(1) (a) (b)分别是什么形式的振荡器？(a)是并联型型晶体振荡器，(b)是串联型单管晶体振荡器电路(2) 通过示波器观察波形，电路的振荡频率是多少？电路波形图如下：由图可得T=2.339ms，贝U f=1/T=427.5Hz整体趋势部分趋势1) 振荡器的电路特点？电路组成？答：并联型晶体振荡器中晶体起等效电感的作用，它和其他电抗元件组成决定频率的并联谐振回路与晶体管相连，工作原理和三点式振荡器相同，只是把其中一个电感元件换成晶体。
串联型晶体振荡器中晶体以低阻抗接入电路，晶体相当于高选择性的短路线，通常将石英晶体接在正反馈支路中，利用其串联谐振时等效为短路元件的特性，电路反馈作用最强，满足起振条件。
2) 并联型和串联型晶体振荡器中的晶体分别起什么作用？在并联型晶体振荡器中晶体起等效电感的作用，和其他电抗元件组成决定频率的并联谐振回路与晶体相连。
在串联型晶体振荡器中，晶体起到控制频率的作用。
一、AM 调制1、低电平调制 1) 二极管平衡调制电路图4.1 二极管平衡调制AM 电路(1) 观察电路的特点，V1, V2中哪一个是载波，哪一个是调制信号?V1是载波信号，V2是调制信号 (2) 通过示波器观察电路波形，并计算电路的调幅系数 m a ；实验四调制C1亠_1>1DZVmax=100.946mV Vmi n=89.606mVMa=(Vmax-Vmi n)/(Vmax+Vmi n)=(100.946-89.606”(100.946+89.606)=0.059 2) 模拟乘法器调制电路图4.2模拟乘法器调制AM电路(1)通过示波器观察电路波形，并计算电路的调幅系数m；Ma=(Vmax-Vmi n)/(Vmax+Vmi n)=(2.874-0.494)/(2.874+0.494)=0.706(2)乘法器原则上只能实现 DSB 调制，该电路为什么可以实现 AM 调制? 答：因为该电路将一个直流电源与交流电源串联，之后又与另一个交流 电源并联，所以它可以实现 AM3) 集电极调幅电路图4.3 集电极调幅AM 电路(1)通过示波器观察电路波形，并计算电路的调幅系数 ma>1lOkfi(2)将电路中的V4去掉，R1=30Q，再通过示波器观察输出波形，通过瞬态分析，观察集电极电流波形说明此时电路是什么工作状态？(注意：在设置输出变量时，选择v v3#b r a n c h即可)工作在过电压状态电流波形:4)基极调幅电路(1)通过示波器观察电路波形，并计算电路的调幅系数maL1 126uH(2)将电路中的V4去掉，R1=30Q，再通过示波器观察输出波形，并通过瞬态分析，观察集电极电流波形说明此时电路是什么工作状态？瞬态分析结果:电压不停的在放大饱和截止区循环。
