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-0-*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2011年秋季学期高频电子线路课程设计题目：基于Multisim的调频电子线路设计与仿真专业班级：09级通信工程(1)班姓名：汪燕学号：09250137指导教师：贾科军成绩：-1-摘要调制和解调电路是通信设备中重要组成部分。用待传输的低频信号去控制高频载波参数电路称为调制电路，解调是调制的逆过程，从高频已调信号中还原出原调制信号称为解调电路。本文设计了基于multisim的变容二极管的直接调频电路、锁相环调频电路、LC失谐的LC谐振回路解调电路、斜率鉴频器电路，通过观察调频波形与解调波形，了解FM的调制与解调原理。关键词：高频电子线路；multisim；锁相环；LC谐振鉴频器-2-目录第1章调制技术介绍.............................................................................................-3-第2章调频与解调技术介绍................................................................................-4-2.1调频基本概念.............................................................................................-4-2.2调频电路.....................................................................................................-4-2.2.1调频方法的概述................................................................................-4-2.2.2直接调频原理....................................................................................-4-2.2.3间接调频原理...................................................................................-5-2.3FM解调概述...............................................................................................-6-第3章multisim软件介绍...................................................................................-8-第4章详细设计与仿真......................................................................................-10-4.1FM调制的方案论证.................................................................................-10-4.1.1方案1变容二极管调频原理.........................................................-10-4.1.2仿真分析.........................................................................................-10-4.2方案2锁相环调频电路..........................................................................-12-4.2.1锁相环调频电路仿真分析.............................................................-12-4.3调频方案比较...........................................................................................-14-4.4FM解调的方案论证与仿真.....................................................................-14-4.5方案1单失谐回路鉴频电路仿真分析...................................................-14-4.6锁相环鉴频电路仿真分析.......................................................................-17-4.7解调方案比较............................................................................................-18-第5章课程设计总结..........................................................................................-19-参考文献................................................................................................................-20--3-第1章调制技术介绍《通信电子线路》主要的学习内容是无线电通信系统中发射和接收设备中单元电路的形式及工作原理等。在无线电发射机中，需要发射的低频调制信号（如由语音信号转换而来的电信号）都要经过调制才能发送传输。所谓调制是指用低频调制信号去改变高频振荡波，使其随低频调制信号的变化规律（幅度、频率或相位）相应变化的过程。由这些经过调制后的已调波携带低频信号的信息到空间进行传输，完成信号的发射。从频谱的角度来看，调制是将低频调制信号的频谱从低频端搬到高频端的过程。而在无线电接收机中，从接收到的已调波信号中恢复出原低频调制信号的过程称之为解调。从频谱的角度来看，解调则是将信号的频谱从高频端搬回到低频端的过程。上述提到的载波、已调波、调制（包括调幅、调频、调相）和解调等概念很抽象枯燥，学生感到不好理解，犹如在听“天书”。学生若对概念理解不好，则难以掌握无线电通信的基本原理，对通信系统的信号流程也难以理解，学习目的无法实现。使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。Multisim是一个能进行电路原理设计、对电路功能进行测试分析的仿真软件。Multisim的功能更强大，更适合于对模拟电路、数字电路和通信电路等的仿真与测试。它的元器件库提供数千种电路元器件供仿真选用，提供的虚拟测试仪器仪表种类齐全，还有较为详细的电路分析功能，仿真速度更快。它将实验过程中创建的电路原理图、使用到的仪器、电路测试分析后结果的显示图表等全部集成到同一个电路窗口中，具有直观、方便、实用和安全的优点。-4-第2章调频与解调技术介绍2.1调频基本概念调制信号（低频信号）去控制载波信号的幅度而实现的调制称为调幅；同样，若用调制信号去控制载波的频率或相位而实现的调制分别称为调频或调相。由于调频或调相两种调制都改变了载波的瞬时相位，通称角度调制。在模拟调制中，调频具有较为优越的性能，因此，调频技术广泛应用于立体声广播、电视伴音、无线麦克风、微波传输及卫星通信。同样，完整的调频通信系统也由发射机与接收机两部分组成，与调幅通信系统比较，除了调制与解调的原理方法不同外，其他部分如超外差变频接收技术、中频放大电路等基本相同。2.2调频电路2.2.1调频方法的概述因为频率调制不是频谱线性搬移过程，它的电路就不能采用乘法器和线性滤波器来构成，而必须根据调频波的特点，提出具体实现的方法。对于调频电路的性能指标，一般有以下几方面的要求：1．线性的调制特性。即已调波的瞬时频率变化与调制信号成线性关系。2具有较高的调制灵敏度。即单位调制电压所产生的振荡频率偏移要大。3.最大频率偏移与调制信号频率无关。4.未调制的载波频率（即已调波的中心频率）应具有一定的频率稳定度。5.无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。实现调频的方法分为直接调频和间接调频两大类2.2.2直接调频原理直接调频的基本原理是利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其反映调制信号变化规律。要用调制信号去控制载波振荡器的振荡频率，就是用调制信号去控制决定载波振荡器振荡频率的元件或电路的参数，从而使载波振荡器的瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变，就能够实现直接调频。1．改变振荡回路的元件参数实现调频在LC振荡器中，决定振荡频率的主要元件是LC振荡回路的电感L和电容C。在RC振荡器中，决定振荡频率的主要元件是电阻和电容。因而，根据调频的特点，用调制信号去控制电感、电容或电阻的数值就能实现调频。-5-调频电路中常用的可控电容元件有变容二极管和电抗管电路。常用的可控电感元件是具有铁氧体磁芯的电感线圈或电抗管电路，而可控电阻元件有二极管和场效应管。2．控制振荡器的工作状态实现调频在微波发射机中，常用速调管振荡器作为载波振荡器，其振荡频率受控于加在管子发射极上的发射极电压。因此，只需将调制信号加至发射极即可实现调频。若载波是由多谐振荡器产生的方波，则可用调制信号控制积分电容的充放电电流，从而控制其振荡频率。2.2.3间接调频原理调频波的数学表示式，在调制信号为uΩ(t)时，为uFM(t)=Ucmcos[ωct+kf]（2-1）可见调频波的相位偏移为kf，与调制信号uΩ(t)的积分成正比。若将调制信号先通过积分器得，然后再通过调相器进行即可得到调制信号为的调相波，即u(t)=Ucmcos[ωct+kP]（2-2）因此，调频可以通过调相间接实现。通常将这样的调频方式称为间接调频，其原理方框图如图2-1所示。这样的调频方式采用频率稳定度很高的振荡器(例如石英晶体振荡器)作为载波振荡器，然后在它的后级进行调相，得到的调频波的中心频率稳定度很高。图2-1间接调频原理方框图-6-2.3FM解调概述从调频波中检出原来调制信号的过程称为调频波的解调,又叫鉴频。实现鉴频的电路称为鉴频器,也叫频率检波器。鉴频器使输出电压和输入信号频率相对应的电路。用于调频信号的解调，常见的有斜率鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频器等，对这类电路的要求主要是非线性失真小，噪声门限低。斜率鉴频器原理电路图如图2-3(a)，鉴频特性曲线如图2-2。其中，晶体管和LC回路实质上是一个调谐放大器，但回路的谐振频率f0与已调频信号的中心频率fc是失谐的。一旦已调频信号的瞬时频率发生变化,放大器就输出一个与之相对应的调幅-调频波(图2-3（b））。经二极管检波处理，即可在负载RL上得到与原调制信号变化规律相同的输出。斜率鉴频器的电路比较简单，但回路失谐时其谐振特性曲线不是直线，因而鉴频特性的线性较差。-7-图2-3斜率鉴频器原理图-8-第3章multisim软件介绍随着电子技术和计算机技术的发展，电子产品已与计算机紧密相连，电子产品的智能化日益完善，电路的集成度越来越高，而产品的更新周期却越来越短。Multisim10是加拿大InteractiveImageTechnologies公司2001年推出的Multisi