Multisim在高频电子线路中的应用

张 毅，王亚芳，侯卫民，李一凡

（1.河北科技大学信息科学与工程学院，河北石家庄 050018；2.上海大学机电工程与自动化学院，上海 200072）

高频电子线路是以模拟电子线路为基础，涉及无线通信中发射和接收的诸多功能部件。近年来，电路仿真软件的涌现和功能的不断完善为高频电子线路提供了良好的平台［1－2］。Multisim 是NI公司推出的一款仿真工具，以Windows为平台，可以进行通信电子电路的仿真和设计工作，能较好地解决理论教学脱离工程实验的问题。Multisim 有丰富的元器件库和虚拟实验设备，具备完善的系统仿真模型，通过交互式SPICE 仿真，能够准确掌握电路行为，凭借一个工具链，还可以进行集成电路设计和虚拟测试。

1 基于Multisim 的电路仿真

1）电感式振荡器

振荡器是通信电子线路中较为重要的一部分内容［3］。电感反馈式振荡电路如图1所示。

电路中L1，L2和C3组成谐振回路，满足射同余异的三端式原则。测试仪器选用示波器和频率计。电路能够振荡，输出一个频率近1 MHz的正弦波，如图2所示。该信号的频率可由图2中T2－T1之值求出。

在负载R5端接入频率计可直接读出输出信号的频率，如图3所示。由此可见频率计的读数和示波器显示的结果相吻合。

图1 电感反馈式振荡电路Fig.1 Inductive feedback oscillation circuit

图2 电路输出波形Fig.2 Circuit output waveform

图3 频率计读数Fig.3 Frequency meter readings

静态工作点的设置会对振荡器的起振有所影响，因此在工程中分析静态工作点是非常重要的。静态工作点的分析结果如图4所示。

该分析结果显示Q1的基极静态电位为1.672 97V，发射极静态电位为1.023 38V，集电极静态电位为11.320 89V，与理论计算相吻合。

2）二极管峰值包络检波器

图4 静态工作点分析Fig.4 Quiescent operating point analysis

振幅解调可分为相干解调和非相干解调两大类［4－5］。包络检波不需要恢复原始载波信号，解调后的输出信号能够反映输入信号的包络。因此这种方法可适用于AM 波，不能直接用于DSB，SSB 信号的解调。其仿真电路如图5所示。

图5 二极管峰值包络检波器电路Fig.5 Diode peak envelope detector

如图5所示输入为AM 波，fc＝465kHz，F＝400Hz，Um＝1.5V，调幅指数为0.5，观察示波器仿真波形如图6所示，直观地观测到AM 波和解调波形，实现检波目的［6－7］。

图6 示波器仿真波形Fig.6 Oscilloscope simulation waveform

在二极管峰值包络检波器中存在两种失真，即惰性失真和底部切割失真。当电容C1充电和放电速度过慢，导致不能跟随包络变化时便会发生惰性失真，为了避免此类失真发生，时间常数RC须满足关系式

可见R1，C1数值越大，即放电周期越长，放电越慢，即越容易发生惰性失真。若加大R1，C1数值，那么C1的放电速度将会变慢，即会发生惰性失真，其结果如图7所示。解调输出波形已经跟不上原始信号的包络，产生了明显失真［8－9］。

图7 惰性失真波形Fig.7 Inertia distortion waveform

由于检波电路交直流负载不同可能会产生底部切割失真。为了避免此类失真，电路参数必须满足ma＜R2／（R2＋R1），可见交直流负载差别越大，越容易发生负峰切割失真［10］。如果把R2值变小，那么即会发生负峰切割失真，结果如图8所示。

图8 负峰切割失真波形Fig.8 Negative peak cutting distortion waveform

2 结 语

将Multisim 软件应用在高频电子线路过程中，可以随时进行学习并且进行实验验证。摆脱了以往过于依赖实验室的困境，若不具备实验条件则无法进行验证、分析和设计。引入Multisim 仿真软件不仅能够真正理解和掌握理论知识，还可提高分析和设计能力。

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