调频通信系统论文简介

基于Multisim的调频通信系统仿真通信工程09250113姬晓义指导教师何继爱副教授摘要调频通信系统设计中系统的介绍了发射系统和接收系统设计方案，特别是发射系统和接收系统的基本功能，频率选择，功放等，最后定性、定量分析这些电路性能。设计电路包括了发射系统和接收系统中的变容二极管直接调频、射极跟随器，放大器、高频小信号放大器、本振电路、混频电路、功放电路、鉴频器、低频放大器，并利用Multisim仿真软件将各个电路模块进行仿真。最后，把各个电路进行级联，并进行修改，修改之后，逐级进行调试仿真，得出最终仿真结果图。关键词：调频；发射系统；接收系统；Multisim仿真AbstractDesignofFMcommunicationsystemintroducedthesystemofemissionandreceivingsystemdesignscheme,Especiallythebasicfunctionofemissionandreceivingsystem,frequencyselection,Poweramplifier,Thecircuitperformanceanalysisandqualitative,quantitative.ThecircuitincludesaemissionsystemandreceivingsysteminVaractordiodedirectFM,emitterfollower,amplifier,Highfrequencysmallsignalamplifier,Theoscillatorcircuit,mixercircuit,Thepoweramplifiercircuit,frequencydetectorandlow-frequencyamplifier.EachcircuitissimulatedwithMultisimsimulationsoftware,Finally,allthecircuitsarecascaded,Andmodify,Afterthemodification,Stepdebuggingsimulation,Thefinalsimulationresultsfigure.Keywords:frequencymodulation;emissionsystem;receivingsystem;multisimemulation一、引言：此次设计主要是利用Multisim仿真软件来仿真调频通信系统中各个单元电路图以及整机电路的调试仿真图，要求有较熟的高频电子线路知识，设计单元电路的能力，还有能熟练操作Multisim仿真软件等。不同的无线通信系统，其设备组成和复杂度虽然有较大的差别，但它们的组成基本不变，所以核心就是单元小电路的设计仿真与总电路的调试仿真。二、发射系统电路设计与仿真实现：发射系统设计方案采用传统的设计方案，电路由频振荡级,缓冲级,功放输出级三及电路组成。这种方法能够实现快速频率变换，具有较低的相位噪声以及最高的工作频率段。发射系统电路设计由三部分来实现：（一）频率振荡级由于中心频率是固定的，可考虑采用频率稳定度较高的克拉泼振荡电路，调频方式是变容二极管直接调频电路。（二）缓冲级因为功放级输出信号比较大，工作状态的变化会影响到振荡器的稳定性，或波形失真或输出电压减小。为避免相互影响，通常在中间添加缓冲隔离级。将振荡级与功放级隔离，以减小功放级对振荡级的影响。（三）功放输出级为了获得较大的功率增益和较高的集电极效率，该级可采用丙类功率放大器，输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤波。其优点是能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率段。高频振荡级主要是产生频率稳定、中心频率符合指标要求的正弦波信号，且频率经常受到外加音频信号电压变化；缓冲级主要是对调频振荡信号进行跟踪，并提供末级所需的激励功率，同时还对前后级起有一定的隔离作用，以避免级功放的工作状态变化而影响振荡级的频率稳定度；功放级的作用是确保高效率输出足够大的高频功率，并将调制信号发射出去。总体电路图图1.发射系统整机仿真电路图1.变容二极管调频这次设计根据上述原理所采用的振荡变容二极管调频电路，其中V1为输入信号，C5为高频滤波电容L1给输入信号提供通路，R6、R8为变容二极管偏置电阻。图2.变容二极管调频仿真图2.功率放大器从缓冲级输出的信号接入电容C1，示波器接法如图1所示：A通道是输出放大后的仿真信号，B通道接缓冲级输出的信号，即接C1前面。运行仿真，如果参数设置正确，仿真结果图如下所示：图3.功率放大器仿真图三、接收系统电路设计与仿真实现:通信电子电路在实际生活中的应用十分广泛，接受设备也有很广泛的应用。特别在窄带调频通信设备中，为了获得良好的频道选择功能，使其具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真小、噪声小等优点大都采用混频超外差接收方案。调频接收机的各单元电路：高频放大、混频、本振电路、中频放大、鉴频及低频功放级。总体电路图图4.接收系统整机仿真电路图1.高频放大电路高频放大器是用来放大高频小信号的器件，在接收机中，高频放大器所放大的对象是已调信号，它除载频信号外还有边频分量。根据高频放大器的对象是载频信号，通常都采用高频功率管做放大器，并用并联谐振回路作为负载。图5.高频放大电路仿真图2.混频器混频又称变频，是一种频谱的线性迁移过程，它是使信号的频率由一个量值变换为另一个量值的过程，变换后，信号的频谱结构不会发生变化，具有这种功能的电路称为变频器。一般用混频器产生中频信号，混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混合，混合的频率等于中频时，信号可以通过中频放大器，被放大以后，进行峰值检波。图6.混频之前高频放大以及本地振荡波形图7.混频后波形3．鉴频电路因为调频波振幅恒定，所以无法直接用包络检波器解调。由于二极管峰值包络检波器线路简单、性能好，能够将等幅的调频信号变换成振幅也随瞬时频率变化、既调频又调幅的FM-AM波，也就可以通过包络检波器解调此信号。图8.检波仿真结果通道A是中频放大后的输入信号，通道B是检剑波后的输出信号。四、分析与结果在整机级联时，由于受到分布参数和各种耦合与干扰因素的影响，其稳定程度比起低频电路来说要差，因此调试工作比较复杂，特别是整机的调试，需要细致耐心，前后级要多次反复调整，直到满足技术指标为止。切记不要急躁，要有耐心，更不能盲目地更改参数，否则会比较麻烦，更得不到预期的结果。如果所设计的每个单元电路参数正确，并能够仿真出正确的仿真图前提下，两个总机电路图级联正确，且能够在级联的情况下，总机电路顺利调试仿真出结果，则总计电路末级仿真结果为该机最终的结果。参考文献[1]熊伟，候传教.Multisim7电路设计及仿真应用[M].清华大学出版社，2005年.[2]曾兴雯，刘乃安.高频电路原理与分析[M].西安电子科技大学出版社.[3]朱彩莲.Multisim电子电路仿真教程[M].西安电子科技大学出版社.[4]谢自美.电子线路设计实验测试第三版[M]..华中科技大学，2005年9月.[5]许晓华，何春华.Multisim10计算机仿真及应用[M].清华大学出版社，2011年.[6]黄永定.电子线路实验与课程设计[M].北京：机械工业出版社，2005.[7]刘泉.通信电子线路[M].武汉理工大学出版社.[8]曹才开.高频电子线路原理与实践[M].中南大学出版社，2010年.[15]NebotE,Durrant-WhyteH.Initialcalibrationandalignmentoflow-costinertialnavigationunitsforlandvehicleapplications[J].JournalofRoboticSystems,1999,16（2):81-92.[16]WEIXun-kai,LIYing-hong,ZHANGPu,etal.Analysisandapplicationsoftimeseriesforecastingmodelviasupportvectormachines[J].SystemsEngineeringandElectronics,2005,27(3):529-532.