选频网络的设计.doc

通信电路课程设计报告课 题 名 称 选频网络设计 院 系 电气信息工程学院 专 业 通信工程 班 级 通信1班 学 号学 生 姓 名 联 系 方 式 2012年 12 月目 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11参考文献13摘 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；Multisim1 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测能力；2设计内容及要求2.1内容设计一个选频网络2.2要求设计一个选频网络（谐振频率，通频带，矩形系数小于10）2.3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3 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：式中：当时，可得并联谐振回路的谐振频率为：谐振阻抗对于谐振频率，LC并联电路的阻抗为： 并联谐振阻抗的模相角为：并联谐振阻抗的相角为:有载品质因数：矩形系数：阻抗频率特性及相频特性图：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R，随着偏离阻抗值越来越小，当大于时，回路呈容抗特性，当小于时回路呈感抗特性。3.2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： 谐振时的角频率为：串联谐振电路的品质因数：矩形系数：特性阻抗：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加或减小而使电流减小。4设计过程4.1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，具体设计如下： 4.2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：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：设为1M两个电容串联，电容,则,由已知参数得电感：将R折合到回路两端，则电阻为4千欧，由公式：可以算出 (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图45改变频率后的波形5 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。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、通频带及矩形系数有了充分的认识。但学海无涯，我们还有更多的知识要学习，只有坚持努力，才会收获更多。 参考文献1 谢自美.电子线路设计实验测试第三版. 华中科技大学出版社2 杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计. 哈尔滨工程大学出版社 3 何中庸高频电路