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1、1通信电路通信电路 课程设计报告课程设计报告课课 题题 名名 称称 选频网络设计选频网络设计 院院 系系 电气信息工程学院电气信息工程学院 专专 业业 通信工程通信工程 班班 级级 通信通信 1 1 班班 学学 号号 学学 生生 姓姓 名名 联联 系系 方方 式式 20122012 年年 1212 月月2目目 录录摘 要.31 课程设计目的.42 设计内容及要求 .42.1 内容 .42.2 要求 .42.3 软件简介 .43 选频网络理论基础.53.1 LC 并联谐振回路 .53.2 串联谐振回路 .74 设计过程 .84.1 设计方案 .84.2 电路图 .95 结论.116 心得体会.1
2、1参考文献.133摘摘 要要选频网络也即滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路，设计选频网络主要运用 Multisim 集成环境下的仿真平台设计进行仿真。在课程设计中先根据选频网络的参数构建选频网络回路，从工具箱中找所各元件，合理设置好参数并运行，其中可以通过不断的修改优化得到需要信号。最后通过对输出波形和输入波形的对比验证仿真是否成功。关键字：选频网络；Multisim41 课程设计目的课程设计目的(1)培养较为扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；(2)加深对电路器件的选型及电路形式的选择的了解；(3)提高高频电子电路基本设计能力及基本调试能力；(4)强化使用实验仪器进行电路的调试检
3、测能力；2 设计内容及要求设计内容及要求2.1 内容内容设计一个选频网络2.2要求要求设计一个选频网络（谐振频率，通频带，01fMHZ0.7239.5BWfKHZ 矩形系数小于 10）2.3软件简介软件简介Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输 入方式，具有丰富的仿真分析能力。NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借 NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工
4、业标准 SPICE 模拟器模仿电路行为。借助专业的高级 SPICE 分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与 NI LabEW 和 SignalExpress 软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量53 选频网络理论基础选频网络理论基础谐振回路在高频电路中即为选频网络，它能选出我们需要的频率分量和滤除不需要的频率量。在高频电子线路中应用的的选频网络分为两大类：第一类是由电感和电容元件组成的振荡回路（也称谐振回路） ，它又可分为单谐振回路和耦合谐振回路；第二类是由各种滤波器，如 LC 集中参数滤波器，石英晶体滤波
5、器，陶瓷滤波器和声表面波滤波等。而在无线通信过程中，通信信道数多，所占频段范围较宽，工作频率也较高。同一通信频段内，存在着许多被传送的无线电信号及噪声，而接收机只选择出所需要的信号进行放大。因此接收机中的放大器除了要有足够的增益外，还应具有选择不同频率的信号的能力，于是便产生了各种各样的选频放大器，但无论是哪一种类型的电路，它们主要由两部分组成：一部分是核心器件-放大器件，另一部分是用作选择信号的线性选频网络。3.1 LC 并联谐振回路并联谐振回路LC 并联谐振电路如图所示。其中 LC 并联谐振电路的损耗电阻 R 来代表，主要是电感的电阻消耗。下面分析它的谐振频率：当频率低时容抗大，感抗小，并
6、联电路的特性由电感支路决定；当频率高时容抗小，感抗大，并联电路的特性由电容支路决定。所以无论频率低还是高，LC 并联电路均呈现低阻抗，其端电压较低，只有处于低频和高频之间的某一个频率，LC 并联电路呈现高的阻抗，其端电压会较高。图 41LC 并联谐振电路图并联电路的导纳为：0 01( )Yj CGjBrj L6式中：222 0( )LBCrL0 0222 0( )rGrL当时，可得并联谐振回路的谐振频率为：( )0BS002 011PQ01 2fLC谐振阻抗对于谐振频率，LC 并联电路的阻抗为： 0LZRC并联谐振阻抗的模相角为：22001( ) 1()RZYQ 并联谐振阻抗的相角为:00(
7、)arctan()Q 有载品质因数：0001CRQLLgg 矩形系数：0.1 0.1 0.72 2rfKf阻抗频率特性及相频特性图：7图 32 并联回路的阻抗特性由上图可以看出，时回路谐振，回路等效为电阻，其阻值最大为0R，随着偏离阻抗值越来越小，当大于时，回路呈容抗特性，当小于00时回路呈感抗特性。03.2 串联谐振回路串联谐振回路无论频率低还是高，LC 串联电路均呈现高阻抗，LC 串联电路两端的电压极高，只有处于低频和高频之间的某一个频率，LC 串联电路会呈现比较低的阻抗，其两端的电压会较低，电路图如下：图 33 串联谐振电路图谐振时的阻抗最小： 0Zr谐振时的角频率为：001 LC串联谐
8、振电路的品质因数：0011LLQrrCRC 矩形系数：80.1 0.1 0.72 2rfKf特性阻抗：01LLCC幅频特性及相频特性如下：图 34 串联谐振电路的幅频特性及相频特性由上图可以看出：时，此时回路为纯电阻，且电路的阻值最小，回0路的电流最大，电流电压同相，当大于或小于时，回路的电流随着它们的增0加或减小而使电流减小。4 设计过程设计过程4.1设计方案设计方案高频谐振回路是高频电路中应用最为广泛的无源网络，也是构成高频放大器、振荡器以及各种滤波器的主要部件，在电路中完成阻抗变换、信号选择与滤波、相频转换及移相等功能，并可直接作为负载使用。从电路的角度来看，它总是有电感 L 和电容 C
9、 一串联和并联的形式过程回路。本设计中采用并联谐振回路：有电感和电容简单并联而成，当频率不是非常高时，并联谐振回路的应用最广。所以本实验采用并联谐振回路设计频率为 1MHz 的选频回路，具体9设计如下： 4.2 电路图电路图图 41 电路原理（1）图 42 为此时的波形：图 42 输入和输出波形可以看出输出波形和输入电流源的波形一致。输出的波形频谱图如 43 图：10图 43 波形频谱可以在大概 1M 赫兹，达到峰值，然后在两侧很快衰减为零，具有选频特性，且选频良好。谐振频率：1 LC设为 1M两个电容串联，电容,则,由已知参数得电感：122CCnF1CnF2125.33LuHC将 R 折合到
10、回路两端，则电阻为 4 千欧，由公式：RQL可以算出25.13Q (2)当改变电流源的频率为 f=100KHz 时，电路图如图 44，波形图如图 45可以看出它的幅值有了较大的衰减：图 44 改变频率后的电路原理图11图 45 改变频率后的波形5 结论结论从实验结果图可看出，输出信号所含频谱和输入信号频谱是完全相同的，且选频网络能选出谐振频率，对其他频率具有幅值上衰减的作用，当负载电阻变大时，选频性变好，但是增益变小。6 心得体会心得体会这次的设计是通过在图书馆和网上查阅资料所完成的，课程设计的任务需要综合运用“高频电子线路”的知识，通过调查研究、查阅资料与选定：设计选取电路和元器件：组装和调
11、试电路，测试指标及分析讨论，完成设计任务。通过这次课程设计中，学到了许多课本外的知识，同时发现自己的综合应用能力欠缺。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。以后，我会更加重视用软件编程，应用计算机来处理信号。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。12以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就
12、像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。总而言之，通过这次课程设计，对于 Multisim 软件的功能有了一定的了解，掌握了各个元器件的应用和电路仿真知识。通过仿真，对高频小信号谐振电路的知识有了更深刻的了解。对于谐振回路的工作原理和谐振放大器的电压放大倍数、通频
