Multisim10在高频电路实验教学中的应用

摘要：介绍电路设计与仿真软件Multisim 10 的功能特点， 并通过混频器单元电路仿真分析， 介绍了Multisim 10在高频电路实验教学中的应用。

关键词：Multisim10 混频电路 仿真

引言

随着电子技术和计算机技术的飞速发展， 计算机辅助分析与仿真技术为高频电路功能的验证与分析开辟了一条方便、高效的途径。电子设计自动化技术，即EDA 技术使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动生成。本文介绍仿真软件Multisim10的主要功能特点， 结合典型高频电路单元电路实例阐述Multisim 10 在高频电路实验教学具体应用。

1、Multisim 10 的主要功能和特点

Multisim10是一个专门用于电子电路仿真和设计的EDA 软件。它丰富的元件库中提供了大量个组件， 且大多数采用实际模型，确保了仿真和设计结果的真实性和实用性； 它提供了包括信号源，示波器、频谱分析仪、网络分析仪等多达十余种的虚拟仪器， 且虚拟仪器的外形和操作方法与实际仪器相似；它具有完备的分析手段， 如直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频分析等多种分析手段，能够满足一般电子电路的分析设计要求； 它界面形象直观、简单易用， 电路的原理图建立、仿真、分析和结果显示和输出均在同一环境中完成；它采用开放式的库管理模式， 能自动的由技术参数生成模拟和数字组件模型， 这对新器件的补充十分有利； 它的综合模拟SPICE、VHDL和Verilog 功能和PCB 设计功能； 它既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真， 也可进行数模混合仿真， 还具有射频（RF） 电路的仿真功能。

2、混频器电路的仿真分析

混频器是通信机的重要组成部件。在发射机中用上变频，它将已调制的中频信号搬移到高频段。接收机为下变频，接收到的高频调制射频信号搬移到中频上。接收机的混频器位于调谐放大器之后，将调谐放大器输出的高频调制信号通过与本振信号相乘变换为中频信号。 混频器的框图如下：

完成混频器的测试及性能分析。首先multisim10中建立一个如图2 所示的混频器电路，本振信号由射极注入，中频输出中心频率为6.5Mhz。高频调制信号中心频率为11.23Mhz，电源电压U=6V。

2.1直流分析

点击simulate菜单中Analyses项，选择DC Operating Point命令，在弹出对话框中选择要分析的节点。如入图1所示。选择三极管的节点1（发射极）、2（基极）、8（集电极），执行simulate命令，测试直流工作点如图2所示：

混频器静态工作点的设置极为重要。要保证三极管在大信号输入下能够进入非线性工作状态。静态工作电流IEQ不能太大，否则非线性作用消失，混频增益大大降低，但是也不能太小。一般选择在0.2mv～0.5mv之间。仿真时细致调整，作为实际电路设计时的一个重要参考。

2.2仿真频谱分析

高频调制信号：载波频率：11.23Mhz；调制信号10k，调制度50%。载波幅度100mv；

本振信号：17.73Mhz，幅度600mv。

双击频谱分析仪开启如图4 中的各频谱分析仪面板进行设定和观察。在频谱分析的过程中对Frequency 区域和Resolution Frequency 区域进行设定后必需点击Enter 才能修改成功。数据的获得可利用游标读取其每点的数据并显示在面板右侧下部的数字显示区域，如图3 中的各频谱图，可以看出：混频电路将输入已调信号的频谱从11.23Mhz搬移到6.5Mhz的位置上。

从图3（a）中可以知道，观察混频后信号频谱时选择的频率范围为包括11.23Mhz和17.73Mhz这2个频率点；这样我们就不知道混频输出是否混入了高频调制信号和本振信号。因此选择观察频率范围0～20Mhz重新观察混频输出后的频谱。

混频后的信号不仅含有6.5Mhz中频信号，本振信号和高频调制信号也泄露到了中频端，在实际电路中可以采用中周或三端陶瓷滤波器作为带通滤波器。

3结束语

用仿真软件Multisim10 对三极管混频电路做了仿真，从频谱变化的角度分析了该电路，结果显示与实际电路基本相同，说明Multisim10仿真软件能用于高频电路仿真。能弥补传统高频电路实验教学模式的不足，能更好地帮助学生理解掌握其基本知识。但是这些虚拟器件与实际的硬件仪器相比，在真实性方面还有一定的差距，因此用multisim10进行高频电路仿真设计和分析后，必须再结合硬件仪器，加强学生们的实际操作能力，使学生更加深入地了解实验内容，提高实验教学的效果。

参考文献：

[1]王冠华，MULTISIM10电路设计及应用【M】，国防工业出版社，2008-6

[2]于海勋，郑长明，高频电路实验与仿真【M】科学出版社，2005-8