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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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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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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 。
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 。
高频电子线路实验中Multisim 11软件的应用【摘要】在高频电子线路实验中引入Multisim仿真软件，将实验电路的调试方法进行仿真演示，使抽象的问题变成形象直观，取得了不错的教学效果。
【关键词】高频电子线路实验；Multisim；仿真高频电子线路实验是一门实践性很强的实验课，内容包括有小信号调谐放大器、LC振荡器、高频功率放大器、调幅检波、调频鉴频、无线收发等多个综合性设计性实验。
实验电路中的器件大部分是非线性器件，接收和发送过程中处理的均为高频信号，在实际操作过程中，由于分布参数和干扰等因素的影响，往往实际测量值和理论值相差很大，这就使得实验的分析和调试过程比其它实验更加复杂[1]。
为了使学生能够直观了解各个单元电路的工作情况及调试方法，在实验讲授过程中引入了Multisim仿真软件，对实验电路板中的各个电路进行仿真。
在讲解过程中根据调试要点修改一些元器件参数，实现动态仿真并观测到不同工作状态下的仿真结果。
这样可以让学生提前了解每次实验的实验结果，能够在自己动手实验时对实验结果的正确性进行判断，不仅可以提高学生的学习兴趣，而且提高了实验的效率。
1 Multisim 11软件介绍Multisim 11是一个专门用于电子线路设计和仿真的EDA工具软件，该软件具有丰富的元器件库，包括基本元件、集成电路等，而且大多采用了实际模型，能够确保设计和仿真结果的实用性与真实性。
它提供了信号源、数字示波器、万用表、频谱分析仪等虚拟仪器，虚拟仪器的外观和操作方法与实物基本相似，使用方便。
在电路分析功能方面，它可以完成直流工作点分析、交流分析、瞬态分析和频率分析等十几种电路分析方法。
Multisim11的界面直观，电路图的创建、仿真、分析和结果集成在一个窗口中，可以方便地进行电路的设计与仿真[2]。
2 应用实例在高频电子线路实验教学过程中，高频谐振功率放大器是重要的组成部分，对于初入门的学习者来说其实际电路是较难调试的电路之一。
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 。
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）。
s rad LCw /299.61012610200116120=⨯⨯⨯==--=C θ87.82、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R1=30K Ω。
（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：0378.0299.61263000=⨯==L w R Q L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 0，P D ，ηC ； 输出电压：12V ；∑==R I V I P m c cm m c 21102121 0C cc D I V P = D c 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。
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R1=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R1(百分比) 50% 70% 30%8.443V 8.131V 8.159VU（1当电位器的百分比为30%时，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R1=30KΩ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V1(V) 0.7 1.06 0.512.678uA 18.185uA 8.842uAIc01、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Analysis Parameters标签页中的Fundamental frequency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一、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3.1 电感三端式振荡不足：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：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3.3 克拉泼振荡器R210kΩR31kΩR468kΩKey=A 40%L1500nHL222uHC1470pFC21nFC320pFC410nFC510nF C610nFL3100uH V112 VQ12N2222AR5560Ω7R15.1kΩ416530XSC1A BExt T rig++__+_820（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R210kΩR31kΩR468kΩKey=A 50%L1500nHL222uHC1470pFC21nFC320pFC410nFC510nF C610nFL3100uH V112 VQ12N2222AR5560Ω7R15.1kΩ416530XSC1A BExt Trig++__+_2C7100pF Key=A50%8希勒振荡器输出波形：二、晶体振荡器（a）(b)3.4 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，则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。
实验四调制一、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maVmax=100.946mV Vmin=89.606mVMa=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)=(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ma ；Ma=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)=(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；（2）将电路中的V4去掉，R1=30Ω，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vv3#branch即可）工作在过电压状态电流波形：4）基极调幅电路图4.4 基极调幅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；（2）将电路中的V4去掉，R1=30Ω，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。
二、DSB调制1）二极管平衡调制图4.5 二极管平衡调制DSB电路（1）通过示波器观察波形（2）与图4.1比较电路的变化；从理论上分析该电路实现DSB调制的原理；在传输前将无用的载波分量抑制掉，仅发送上，下两个边频带从而在不影响传输信息的情况下，节省发射功率，实现DSB调制。
2）乘法器调制图4.6 乘法器调制DSB电路（1）通过示波器观察波形（2）与图4.1比较电路的变化；从理论上分析该电路实现DSB调制的原理；思考：（1）下图是二极管调制电路，与图4.1比较，这两个电路的区别，从理论上分图4.7析该电路实现的是AM调制还是DSB调制？答：在V1=V2大于0时，D1工作在导通状态，D2处于截止状态，V1=V2小于0时，D2工作在导通状态，D1处于截止状态，V3为大信号，V1=V2为小信号，该电路实现的是DSB调制。
实验五检波一、包络检波器1、二极管峰值包络检波器电路图5.1 二极管包络检波电路（1）通过示波器观察输入输出的波形输入波形：输出波形：输入输出在同一窗体中显示：（2）修改检波电路中的C1=0.5μF，R1=500KΩ，再观察输入输出波形的变化，说明这种变化的原因；输入波形:输出波形：输入输出在同一窗体中显示：原因：由于C R L =放τ过大，导致时间常数太大，在一段时间内输入信号电压总是低于电容C 上的电压，二极管始终处于截止状态，输出电压不受输入信号的控制，而是取决于放电，产生了惰性失真。
