通信（电子）电路上机实验指导书（第二版）1

1、通信（电子）电路上机实验指导书杭州电子科技大学目 录 HYPERLINK l _TOC_250004 实验一 谐振功放大计及仿真1 HYPERLINK l _TOC_250003 实验二 压控LC 电容式振荡设计真12 HYPERLINK l _TOC_250002 实验三 混频器计及真21 HYPERLINK l _TOC_250001 实验四 FM鉴频器设计仿真31 HYPERLINK l _TOC_250000 实验五调通信统设计仿真41附录OrCAD/PSPICE使用简介44 PAGE PAGE 40实验一谐振功率放大器设计及仿真一、实验目的1、了解和掌握谐振放大器的电路组成和工作原理

2、。2、了解和掌握阻抗匹配电路原理及结构。3、理解电路元件参数对谐振放大器性能指标的影响。4、熟悉电路分析软件的使用。二、实验准备1、理解选频网络的原理和性能指标（如通频带，Q 值。2、理解谐振放大器的工作原理和性能指标（如放大增益，谐波抑制度等。3、复习模拟电路知识，掌握放大器偏置电路的设计方法，能让放大器的静态工作点处于正确的状态。4、复习 LC 选频阻抗匹配网络的原理和计算方法。5、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。三、设计要求及主要指标1、工作频率在 20MHz；2、设计合理的输出匹配网络和输入匹配网络，功率放大器的输入输出阻抗为50 ；3Q2N222212V，基极采

3、用（Im 800A m 1.2W Vcemax 30V 。4、输出功率 Po 1.5W 。5、二次谐波抑制度 H2 30dBc 。6、求出在最大输出功率时信号的输入功率。7、分析最大输出功率时的电源功耗、集电极功耗、效率、功率增益及二次谐波失真。四、设计步骤（以工作频率 10MHz 为例）1、利用 PSpice 分析三极管的输出特性曲线在 PSpice 中建立建立三极管直流仿真模型，如下图 1-1 所示。V215Vdc Q11Vdc IQ2N2222001-1 直流仿真电路模型进行 V1、V2 的参数设置后，仿真结果如下图 1-2 所示。1-2 输出特性曲线1-2 Q过极限电流（Icm 800

4、mA 。2、谐振功率放大器电路的整体设计分组成，因此分为两个步骤设计外围电路。直流馈电电路Q2N2222 置方式供电123 所示。1-3 馈电电路中固有的直流电阻(设直流电阻为8上产生的压降。在集电极，L2 （一般有2 p1 对于交流信号，相当于短路状态，L2 相当于交流信号相当于开路。集电极选频网络集电极电流Q 1.5W的取值范围为VV2CC2RP 1.5WRp 123 40在本实验中选取 Rp 30 ，并联谐振电路如下图 1-4 所示。CLRCLRp对于并联谐振回路有：1-4 并联谐振电路L 1C其中 10MHzQ L152n，（选取结果不唯一。输入输出的滤波匹配电路设计由于放大器的输入输

5、出阻抗都为 50 ，因而必须引入一定的匹配网络，使之能够达到所要求的输出功率和其他一些指标，如图 1-5 所示。ZS 50ZinZZL图 1-5 输入输出匹配框图ZL 50对于输入匹配网络，为了得到最大的电源输出功率，使得处于最佳匹配状态，则有ZinZ* 50，对于输出匹配网络而言，有 R 30 。SPLLC 阻抗匹配网络有滤波和阻抗匹配的功能，电路上常有的形式有L 型、型、型等不同的组合方式。SPL输出匹配网络设计：50 30 L 互换，由下公式可有： X s 2RpRe1 QeX pRp Rs XX p中 X s p计算可得：1-6 C 260pFL 0.39uHLCZL 50Zout 3

6、01-6 输出匹配电路Q Q Q 1-7 所示（Q 值的原理）C1C1L 30CZoutZL1-7 由原理图使其中下式成立：L L1 1C1在这里选取值（结果不唯一）如下所示。1.7uH193pF最终谐振功放和输出匹配网络形成的电路原理图为图 1-8 所示。1-8 输出匹配后原理图输入匹配网络设计于基极电流为一脉冲波形（为什么？，在这里只能粗略的估计其阻抗。因此，1-9 所示。ZZsIiVinVZequS1-9 等效原理图PSpice 1-8 f 10MHz 的选取值应使三极管工作于临界状态，通过仿真观察三极管集电极输出电流波 2.5V 电源内阻Zs 50 Ii 中的基频成分 I 1则仿真后得

7、到基极电压和电流波形为图 1-10、图 1-11 所示。1-10 基极电流电压波形图图 1-11 基极电流电压频谱图由输出波形图测量可得：Vin 1.66VI（其中 I 1表示电流的基频分量）则输入等效阻抗为：Z 1.66103 82equI 20.22因此，设计要求则应该从 82 匹配到 50 的输入阻抗。在这里我们选择型匹配网络来进行82到50的匹配(这样设计为了在面步骤中进行电路的调整)设计原理图如下图1-12所示。1-12 输入端匹配网络原理图其中实现条件为：R R 1 Q2 ，eLe1各个元件转换表达式为：XX RXRe / RLC2L1Q2R /R e1eLe1X ReRL/XC2

8、 L1Q2e1在本实验设计中， RL 82 ， Re 50 ，并假定Qe1 =3，则计算得到：C0/C1 Zequ时利用C0/C1 振功率放大器获得足够的增益。通过反复调节（此处较花费时间，最终确定：C0=100pF，C1=700pF。20mA0A2.0V0V-2.0V20mA0A2.0V0V-2.0V7.0usTime1-13 调整后的电源输出电压电流波形图整体电路仿真分析最终系统整体电路图如图 1-14 所示：L411.7uHC3 193pR3 50V2VOFF = 0L512551nhC61L11mhC7Q1Q2N2222C11L3 2C2 1.6n0R2C450260p00VAMPL

9、= 2.5 FREQ = 10meg100p700p2R1 30u1L21mh8020V1012Vd c 0图 1-14 谐振功率放大器电路图在 PSpice 中进行必要的参数设置，然后经仿真可得三极管集电极电流和电压、负载 R2 电压波形如图 1-15图 1-16 所示20V20V0V0A40V20V0V7.0us1-15 集电极电流和电压、R1 电压波形图20V20V10V0V0A20V10VSEL 0V0Hz1-16 集电极电流和电压、R2 电压频谱图1-15 1-16 0、10MHz、20MHz R2 Ico 244.066mA Vcm1 11.936V Vcm2 872.068mV

10、14.473V（在频率为 10MHz 时）10MR2VR220M对于输入的信号，可测得(在频率为 20MHz 时)Vin 2.5VIin 13.677mA由以上数据，则可求得：谐振功率放大器有直流功率为Ps VCC Ico 12 244.066 103 2.936W交流输出信号的功率为1 V14.4732P R10M 5W 5Wout250 2由于输出匹配网络为理想电容、电感组成，因此，匹配网络的插入损耗等于0，所以集电极的耗散功率为PC Ps Pout 2.936 2.095 0.841W 1.2W集电极的效率为C PoutC 2.095 100% 71.35%2.936输入信号的功率为P

11、1 V 0.5 2.513.677 103 0.017Win二次谐波失真为2 in in功率增益为H 0gR22VR210M 20 log 0.149629 39.7dBc 30dBc14.473PA 10log P 10 log 2.095 20.91dB0.017五、实验报告要求1、画出设计电路，标出各元器件数值。（仿真波形图及有用数值何验证电路设计的正确性。实验二压控LC 电容三点式振荡器设计仿真一、实验目的1、了解和掌握 LC 电容三点式振荡器电路组成和工作原理。2、了解和掌握压控振荡器电路原理。3、理解电路元件参数对性能指标的影响。4、熟悉电路分析软件的使用。二、实验准备1、学习 L

12、C 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。2、学习压控振荡器的工作原理。3、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。三、设计要求及主要指标1、采用电容三点式西勒振荡回路，实现振荡器正常起振，平稳振荡。2、实现电压控制振荡器频率变化。3、分析静态工作点，振荡回路各参数影响，变容二极管参数。4、振荡频率范围：50MHz90MHz，控制电压范围 310V。5MPSH10（650MHz50mA，可满足频率范围要求9。四、设计步骤（以频率变化范围为 75MHz110MHz 为例）1、整体电路的设计框图2-1 振荡器框图MV209 来控制振荡器频率，由于负载会对振荡电路的频率产生影响，所以

13、需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。2、LC 振荡器设计MPSH10 fT =1000MHz。振荡器的连接方式有很多，但其原理基本一致，本实验L 而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。电路图如下所示：V512VdcR412VdcR42kC3C5R19k0.1u2Q1L2 1HMPSH10C121L1D1 MV209R26kR31kC21V4 0C4 0.01u图 2-2 LC 电容三点式西勒振荡器MV209 并联，构成了西勒振荡电路形式。R1R2 为静态偏置电阻，C1C2 为反馈分压电容，C3 C1C2 联的小电容，L1C1C2C3 C4C5 为隔直电容，其中放大管基C4 C5 置电压

14、与振荡回路分离。开环增益Tosc1C1/C2组成的反馈网路的反馈系数kfv、负载大小以及放大管静态工作点有关。其中 kfvC1C C，反馈系数太小会使12ToscQ值，而且取值过大也同样会降低Tosc，也会停振，所以应选择比较合理的反馈系数kfv，一般取值范Tosc，容易起振，但不宜过大，否则造成回路有ICQ15mA小，否则同样造成Tosc2-2 中振荡电路未接负载，可视为无穷大。根据工程估算法则，振荡器的振荡频率是由谐振回路频率所决定的谐振回路中心频率：L C C1j11其中，Cj 1 1 。根据设计要求：CC2C322max122min1 75MHz 110MHz通过计算（结果不唯一1，则

15、Cax FCn F，MV209 C VR如下图所示：图 2-3 MV209 特性图根据上图可以得到下表：表 2-1 变容二极管电压电容对照表电压V345678910电容pF30252118151311.510310VCj1030pFC 8pFC1C2C3C3取值不能过小，否则会降低Tosc，无法起振，并考虑放大管结电容的影响，最后确定各个电容值（此处需要反复调整以取得较佳取值，如下图所示：V50R412Vdc2kR19kQ1MPSH10C3C120pC5 0.1u2L12L2 1HD11MV209C4 0.01uR26kR3C2120nV410Vdc 1k100p13、缓冲器设计02-4 振荡

16、器部分电路在电容三点式振荡电路分析中有osc ，可以看到负载对振荡器LCLCC1 gig缓冲器采用共集电极电路，也即高输入阻抗低输出阻抗的射随器来实现。其电路图如下所示：R8R733kV112Vdc 0C60.01u2kQ2MPSH10R9 5000C7 0.01uR102k02-5 缓冲器部分电路4、整体电路图R52kR52kR8R7C6 0.01u22k33kV112Vd c C5R19k 010p0.1u2R60V3Q1L2 1HQ2=0=0PW = PER = 1s V1 = 0=0V2 = 1mvMPSH10C220pMPSH102C7R26k1L1 120nD1 MV2090.01

17、uR9 500R02kR31kC3 100pV410Vd c 1002-6 整体电路图V3。5、仿真分析0V0s0V0s图 2-7(a) 控制电压为 10V 时候负载上的振荡波形0V0Hz0V0s0V0s图 2-8(a) 控制电压为 3V 时候负载上的振荡波形0.8V0.6V0.4V0.2V0VV(R10:2)0.5GHzFrequency2-8(b) 3V通过改变控制电压对电路重新进行仿真等到以下结果：2-2 压控电压与频率关系控制电345678910振荡频率MHz75.8082.8088.7093.7098.10101.90105.30108.402-9 控制电压与振荡频率关系图2-2 2

18、-9 8 调节关系基本呈线性，调节范围基本满足设计要求。五、实验报告要求1、画出设计电路，标出各元器件数值。（仿真波形图及有用数值何验证电路设计的正确性。实验三混频器设计及仿真一、实验目的1、理解和掌握二极管双平衡混频器电路组成和工作原理。2、理解和掌握二极管双平衡混频器的各种性能指标。3、进一步熟悉电路分析软件。二、实验准备1、学习二极管双平衡混频器电路组成和工作原理。2、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。三、设计要求及主要指标1LO 。2、LO 本振输入电压幅度：5V，RF 输入电压幅度：0.5V。3、混频器三个端口的阻抗为 50 。4、在本实验中采用二极管环形混频器进

19、行设计，二极管采用 DIN4148。5、分析混频器的主要性能指标：混频增益、混频损耗、1dB 压缩点、 输入阻抗,互调失真等；画出输入、输出功率关系曲线。四、设计步骤（LO 2.45MHz，RF 输入2MHz 为例）1、原理分析（R（理如下图所示。VVRFVIFVLO3-1 混频器的原理框图过两个信号相乘进行频率变换，如下：(Acost)(B cos t) 1 ABcos()t)tRFLO2RFLORFLO输入的两个信号的频率分别为RF LO ，则输出混频信号的频率为RF LO（上变频）或FO （下变频，从而实现变频功能。3-2 中vRF cosRFt ，vLO cosLOt 大信号3-2 频

20、器。RS1T rr11rriD4i2RS2vRF D2i2i4 ioi3RLvLO3-2 环型混频器原理图K1 (LOt，因此在vLO 开关闭合，上下回路的方程为：vRF vLO i2 RD (i2 i3 )RL 0vRF vLO i3 RD (i3 i2 )RL 0求得：i i 2vRF232R RLD与之相应的开关函数为 K1 (LOt) ，因此一般形式为i i 2vRFK ( t)232R R1LLD同理分析可得在vLO 的负半周期间有：i i K (t )142R R1LOLD因此，通过 RL 的总电流为：i (i i ) (i i ) cost 4cost 4cost O14232R

21、 RRF LOLOLD由上可得，双平衡混频器的输出电流中仅包括 RF （p 为奇数）的组合频率分量，而抵消了LO RF p 为偶数的众多组合频率分量。2、整体电路设计与仿真分析3-3 PSpice RF、信号的参数（注意变压器的参数设置4 所示。3-3 整体电路图图 3-4 R2 的输出电压( vIF )波形进行 FFT 变换后，得 R2 两端的电压( vIF )的频谱波形如图 3-5 所示。图 3-5 R2 两端电压vIF 的频谱图 RF ( p 为奇数) 的组合频率分量（zzzzz 等等，与理论分析一致，其中，0.45MHz 为差频输出信号（即为本实验所要求的输出IF 中频信号)，4.45

22、MHz 为和频输出信号。同时可以仿真得到 RF 信号的输入电压vin 、电流iin 波形如图 3-6，图 3-7 所示。3-6 RF 信号的电压波形3-7 RF 信号电流波形图观察图 3-6 和图 3-7 波形图，对于输入电压vin 和电流iin 基本上为正弦波形， 由两图我们可以得到输入电压vin 、电流iin 的幅值Vin 、 Iin 分别为：Vin 247.2mVIin 4.90mA由图 3-5 可以得到输出的中频（0.45MHz）的幅度为：VIF 151.3mV因此，通过以上数据求出混频器的混频增益为：CA 20 logC 20 log 151.3 4.26dB247.2输出的中频功率

23、为RF 信号的输入功率为：21 IF 0.2289mW 2 1 P 1 V I 0.6056mWin2 in in所以有混频器的混频损耗为：CL 10og C 10log 0.6056 4.23dB 0.2289对于 RF 输入端可得到输入阻抗为：Rin 247.2 50.5 4.901dB RF （电压IF 功RF RF 1dB 1dB RF IF 线。RF 信号的电压为 IF 的电压频3-8 所示。3-8 IF 3-8 IF 的电压值为：VIF 30.1mVRF 端输入的电压vin 和电流iin 波形如下图 3-9、图 3-10 所示。3-9 输入电压波形图图 3-10 输入电流iin 波

24、形图由图 3-9 和图 3-10 可得输入电压电流幅值分别为：48.6mVIin 986.0uA同理，对于不同的的电压值，可得到相应的Iin 以及输出值，如3-1 所示。3-1 输入输出电压及电流值VRF (V)Vin (mV) / Iin (mA)VIF (mV)VRF (V)Vin (mV) / Iin (mA)VIF (mV)0.148.6/0.9930.11.3649.6/12.81395.10.3151.0/2.9490.51.4685.7/14.20421.30.4200.3/3.88120.91.5709.9/15.71444.10.5247.2/4.90151.31.6725.

25、9/17.54462.40.6302.3/5.90181.52.0761.4/25.05511.30.8399.9/7.87243.62.5782.9/34.42542.91.0497.2/9.79304.43.0796.1/44.40561.21.1544.6/10.55334.93.5810.4/53.64573.11.2604.2/11.75365.15.0842.1/83.3596.1对于输出中频（IF）功率，有计算公式1 1 IF 2 （RF）功率，有计算公式P 1 V Iin2 in in将其功率转化为 dBm 的表达式有dBm 10 log P(mW)1mW通过以上表中的数据以及

26、计算公式，在 MATLAB 中编写程序仿真可画出波形图，程序如下所示。函数一：functiony=fun1(vin,Iin)y=(1/2)*vin*Iin;函数二：functiony=fun2(vif)y=(1/100)*vif2;clear all; clc;data1=0.0486,0.151,0.2003,0.2472,0.3023,0.3999,0.4972,0. 5446,0.6042,0.6496,0.6857,0.7099,0.7259,0.7614,0.7829,0.7961,0.8104,0.8421; %Vin (mV) 的取值data2=0.99,2.94,3.88,4.

27、90,5.90,7.87,9.79,10.55,11.75,12.81,14.20,15.71,17.54,25.05,34.42,44.40,53.64,83.30;Iin (mA的取值data3=30.1,90.5,120.9,151.3,181.5,243.6,304.4,334.9,365.1,395.1,421.3,444.1,462.4,511.3,542.9,561.2,573.1,596.1;%VIF (mV)的取值res1=zeros(1,length(data1); res2=zeros(1,length(data1);for i=1:length(data1) res1(

28、i)=fun1(data1(i),data2(i); res2(i)=fun2(data3(i);endres1 res2=res2*10(-3)res1=10*log10(res1) res2=10*log10(res2) plot(res1,res2); grid on;set(gca,ytick,-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 45 6 7 8 9 10)set(gca,xtick,-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 45 6 7 8 9 10)xlabel(Pin(dBm);ylabel(Pif(d

29、Bm);通过MATLAB仿真我们可以得到输入、输出功率(dBm)的关系图，如图3-11 所示。图 3-11 输入输出功率关系图由上图可得，当输入功率超过一定值后，输入输出曲线就偏离了线性特征， 由图(dBm 8.7dBm (dBm 3.7dBm ，同时根0dBm时的中频输出功率值G(0dBm 4.2dBm ：因为理论计算有PIF,1dB (dBm) G(0dBm) 1 Pin,1dB (dBm)dBm 8.7dBm dBm 3.7dBm G(0dBm 4.2dBm 代入上式，等式基本成立，因此，验证了估计结果。对于混频器的互调失真，在本实验中只定性的分析当混频器输入端同时作用的两个频率不同的信

30、号时，输出端的频谱与单信号输入时频谱的区别。在RF输入端加入两个信号源，选取两个信号的频率在2MHz左右，在这里分别选取 f1 1.9MHz ， f2 2.1MHz ，为了便于观察输出波形，其电压幅度为取VRF 2V 。通过PSpice仿真，我们可以得到输出端 R2 上的电压频谱图，如图3-12所示。图3-12 输出电压频谱图随着输入电压的增大，输出的谐波分量也会增大。fRF 2MHz, fLO 2.45MHz, fIF 0.45MHz 镜像频率为 fK fRF 2 fIF 2.9MHz 。在RFfRF 2MHz fK 2.9MHz ， 两个信号的电压幅度都选取3-13所示。图 3-13 R2

31、 输出电压频谱图3-8 3-13 3-12 fIF 0.45MHz输出电压幅度有明显的增大，这是应为镜像频率通过混频器后，同样产生了0.45MHz RF 输入端都会加一个镜像抑制滤波器，滤除镜像频率。五、实验报告要求1、画出设计电路，标出各元器件数值。（仿真波形图及有用数值何验证电路设计的正确性。实验四FM 鉴频器的设计与仿真一、实验目的1、理解和掌握双失谐回路斜率鉴频器的电路组成和工作原理。2、理解和掌握包络检波器的电路组成和设计方法。3、掌握差分输出转化为单端输出的设计方法。二、实验准备1、学习双失谐回路斜率鉴频器的电路组成和工作原理。、学习包络检波器的电路组成和设计方法。、复习差分放大器

32、的工作原理及设计方法。4、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。三、设计要求及主要指标1、采用二极管完成一个鉴频器的设计。2、设计 FM-AM 变换电路。3、输入调频波，观测鉴频器的输入、输出波形。4、完成双端输出到单端输出的转换。5、载波频率0 2MHz ；载波信号的电压幅度Vm 4V ；调制信号频率 50KHz ；调频指数mf 10 ；四、设计步骤（以载波频率为 1MHz，调制频率为 30KHz为例）1、原理分析（1）调频波的数学表达式设调制信号为v (t) Vm cos t ，载波信号为v(t) Vm cos0t ，则调频波的表达式为。v(t) V cos t kfVm

33、sin t Vt sin t)FMm 0m0f其中kf 为比例常数， mf 为调频指数，最大的频偏为m kfVm 。（2）调频波解调电路（鉴频器）选择调频4-1 所示。4-1 鉴频器的实现框图对于频率4-2 示。vFMD1(t) L(t) L1f01C01RCf02L3 C02RCv0(t) D24-2 电路原理图f01 f02 f01 f02 的匹配恰当，两回路幅频特性曲线中的f0 4-3 所示。 ff f02f0f01f02f0f01f4-3 鉴频特性曲线图f01 f0 f0 f02 扩大合成曲线的线性区域 f f FM信号的最大频偏在鉴频特性曲线的线性区域，即 f（3）包络检波器 fm

34、。检波电路是为将调频-调幅波检波，解调出原调制信号的二极管包络检波器， 二极管包络检波器是利用二极管的单向导电性和检波器的负载的充放电过程实RC 元件的的取值原则应满足下面几个条件。时间常数 RC 应满足 RC 10，即低通滤波器的时间常数应远远大于载波RC 1max，即低通滤波器的时间常数小于调制信号周期。在工程上，当调幅指数比较小时，一般应用上满足max RC 0.75 。2、PSpice 中 FM 信号源的选取在本实验中，直接选取元件库中的 FM 信号源。在 PSpice 的 Source 库中的VSFFMVOFF：直流基准电压，现在设为 0V； ：幅度电压，现在设置为 4V； FC：载

35、波信号频率，设置为 1MHz； MOD： 调 制 系 数 ， 设 置 为 10； FM30KHz；信号源的内阻为 R1 20 。3、双失谐回路斜率鉴频器元件参数选取对于两个谐振回路参数设置两个谐振回路分别谐振于 f01 、 f02 ，调频波（FM）的最大频偏可以求得为fm mf 3010 300KHz因为要求 f fm ，则有 f 300KHz ，为了计算方便，我们选取 f 500KHz 。从而可得f01 f0 f 1.5MHzf02 f f 0.5MHz L 1 L 5uH L 1 计算可得：检波电路参数设置232 1CC1 2.25nFC2 20.26nFf0 30KHz R ，对于电容值

36、的选取应满足上述条件。由max RC 0.75 计算可得C 25nF ，当选取C 20nF 时，计算可得到满足1oRC 1max( RC 2 105 s )R C 20nF4、FM 解调部分电路图KK1KK_LinearCOUPLING = 1L1 = l1 L2 = l2D1V1VOFF = 0VAMPL = 4FC = 1meg MOD = 10 FM = 30kR4 161L4 10uHR5 501D1N41481D1N4148L25uHC1 2.25nR21kC3215uH L3C220.26nR31kC42D2L1 10uH22D1N41480KK2KK_LinearCOUPLING

37、 = 1L1 = l4 L2 = l3图 4-4 FM 解调部分电路图FM L1L4 R4R5 谐振回路有载品质因子计算公式：L CRL由于两个回路中电感量一样，因此要求上下两个回路的电阻阻值应满足C2 C1RC2 C1R4Q 整确定如图中所示阻值。仿真可得到信号源 V1 的波形如图 4-5 所示。-4.0VTime4-5 调频波波形图通过两个失谐的谐振回路后，将会转化为 AM-FM 信号，仿真结果如图 4-6-3.0V30us图 4-6 AM-FM 信号波形AM-FM AM-FM 信号包络4-7 0V-800mV30us图 4-7 解调输出波形图14-7 30KHz 30KHz50KHz R

38、C 1因为 RC 的低通滤波器的截止频率为fc RC ， fc 50kHz ，我们选取R ，则计算可得电容值为C 3.2nF最终形成到仿真原理图如图 4-8 所示。KK1KK_LinearCOUPLING = 1L1 = l1 L2 = l2D1R6V1VOFF = 0VAMPL = 4FC = 1meg MOD = 10 FM = 30kR4 161L4 10uHR5 501D1N41481D1N4148L25uH1kV+C1 2.25nR21kC320nC5 3.2n21R31kC420n 05uH L3C2 20.26n2D2C6 3.2nR7D1N41481kV-220KK2KK_Li

39、nearCOUPLING = 1L1 = l4 L2 = l34-8 FM 解调部分电路图通过仿真可得到输出的波形图如图 4-9 所示。0V-600mV30usV(R6:2,C6:1)40us50us60us70us80us90us4-9 经过低通滤波器后的解调波形5、差分输出转化为单端输出大器进行转换。T（e P ，来设计差动放大器（注意：TL084 为双电压供电。关于差动放大器，主要是将4-10 所示。4-10 差动放大器构成在图 4-10 中，选取 R=1K ，R=2K ，则有输入与输出的关系为：v R (v v ) 2(v v )oR将变换网络加入到设计电路中，可以得到最终的仿真电路原

40、理图如图 4-11所示。KK1KK_LinearCOUPLING = 1 L1 = l1L2 = l21D1N41481D1N41481k1kL25uHC1R2C32.25n1k20nC5 3.2nR92k5VdcU1A3 +2 0OUT 112 -TL084V35uH L3C2 20.26nR3C41k20n 0C65Vdc2D2R73.2nR10R11R6R8V20VOFF = 0VAMPL = 4FC = 1meg MOD = 10 FM = 30kR5 50R4 16V111L4 10uH220R4 16V111L4 10uH220114V-V+01k1k2kD1N4148KK2KK_

41、LinearCOUPLING = 1 L1 = l4L2 = l3图 4-11 系统整体电路图0V0V-600mV30us4-12 运放输出电压波形由图 4-12 可知通过差分运算放大电路，可以将差分输出转化为单端输出，并且比较图 4-9 与图 4-12，可以看到，输出电压幅度增加 2 倍，与实际相吻合。五、实验报告要求1、画出设计电路，标出各元器件数值。（仿真波形图及有用数值何验证电路设计的正确性。实验五 调幅通信系统设计与仿真一、实验目的、理解和掌握调幅通信系统的概念和实现原理。、理解各单元电路的仿真模型电路和实现方法。3、掌握电容三点式振荡器和大信号包络检波电路的仿真参数设计和实现方法。

42、二、实验准备1、复习理论教材中关于振幅调制和解调的章节内容，理解振幅调制、解调、混频的电路模型。2、熟悉 PSpice/ORCAD 软件中 ABM 库各相关器件的行为模型。三、实验电路和原理（载波放大5-1 组成。E低频放大器振幅调制器高频放大器E低频放大器振幅调制器高频放大器D高频功放载波振荡器微音器低频放大器检波器中频放大器混频器高频放大器FHIJ低频放大器检波器中频放大器混频器高频放大器G本地振荡器 PAGE 1 调幅通信系统中的发射机和接收机组成框图（检波二极管或肖特基二极管峰值包络检波器，也可采用乘法器实现同步检波。四、实验内容及要求1、各单元电路实现要求ABM 库中的器件模型实现普

43、通调幅(AM)通信系统的功能；载波振荡器用改进型的电容三点式振荡器实现，原理电路和元件参数参2.4 ABM库中的元件模型；振幅调制采用基于模拟相乘器的低电平调幅方案，混频器采用模拟相乘ABM库中的乘法器模型；465kHz和元件参数需要自行设计（1节内容；检波器采用二极管峰值包络检波电路，具体电路可参考理论教材或实验3.2节内容，需自行设计；ABM参数。2、主要技术指标载波频率：fc=6MHz；F =1kHz； 中频频率：fI=465kHz；3、实验内容(1)根据要求设计载波振荡器、中频放大器、二极管峰值包络检波器电路； (2)画出完整的系统电路(模型)图并标出各元件参数；AJ EJ FH（时可

44、使用PSpice 。五、预习要求1、设计载波振荡器、中频放大器和二极管峰值包络检波器电路；2、画出完整的系统电路图，写出预习报告。六、实验报告要求1给出主要计算步骤和公式；2、画出调幅通信系统的电路（模型）图；3、分析各点的波形，给出理论依据；4、比较 F 点和 H 点的频谱图，分析两者的频谱结构并总结规律；5、比较 E 点和 J 点的时域波形，找出两者的差异并分析原因。七、实验思考题1、系统框图中哪些地方需要滤波器，说明各个滤波器的功能。分析滤波器参数变化对调幅通信系统性能可能产生的影响；2DSB 变？简要说明原因。附录 OrCAD/PSPICE 使用简介概述随着计算机技术的迅速发展。计算机

45、辅助设计（CAD：Computer Aided OrCAD公司与开发PSpice（Personal Computer 软件的MicroSimOrCAD软件包和PSpice软件也随之集成在一起，构成了一个在微机上运行的电子CADOrCAD/PSpice软件系统及其功能简介软件系统组成及功能OrCAD 软 件 系 统 包 括四大 部分： OrCAD/capture ， OrCAD/PSpice ，OrCAD/Layout和OrCAD/Express。各部分软件的主要功能如下：OrCAD/Capture：这是一个电路原理图设计软件，它可生成各类模拟电路、数字电路和数/模混合电路。Capture生成的

46、电路原理图中的模拟电路、数字电路、以及数/模混合电路进行仿真，针对不同输OrCAD/Layout：这是一个印刷电路版图设计软件，它可以将Capture 路版图（PCB）。OrCAD/Express：这是一个逻辑仿真软件，它可对由Capture生成的数字电路进行从门级模拟，一直到VHDL综合和仿真。针对通信（电子）电路上机实验课程要求，在这里只介绍OrCAD/Capture和OrCAD/PSpice这两种软件的最基本用法。OrCAD/Capture是一种能以人机交互图形编辑方式在屏幕上绘制电路原理不但可以与PSpice A/DPLD设计和PCB设计的基础。附图1所示为Capture与其它配套软件

47、的关系。Pspice A/DPspice A/D电路模拟逻辑模拟Pspice/Optimizer模拟电路优化设计数/模混合模拟模型参数库OrCAD/Capture (电原理图生成)OrCAD/ModelEd (模型参数提取)Pspice/Probe信号波形显示分析OrCAD/StmEd(激励信号编辑器)1 PSpice A/D 的配套功能软件OrCAD/PSpice A/D是一种模、数混合电路的仿真软件，它具有下列功能：直流、交流和瞬态分析。可以针对不同输入信号的输出结果进行测试。变时，电路的状态有何不同。数字最坏定时状态分析（Digitalworst-casetiminganalysis）。

48、可用于分析慢信号和快信号混合传输时的“定时问题”。利用 Orcad/PSpice 进行电路设计过程如附图 2 所示：PSpiceA/D电路特性分析功能以下对我们实验中所要用到的 PSpice A/D 的分析功能进行简要介绍： 一、直流分析（DC Analysis）直流分析包括电路的静态工作点分析；直流小信号传递函数值分析；直流扫描分析；直流灵敏度分析。静态工作点分析（Biaspointdetail）在进行静态工作点分析时，电路中的电容全部开路，电感全部短路，分析结果包括电路中每个节点的电压值（相对参考点）和电流值，以及在此工作点下有源器件的模型参数。No电路图生成（OrCAD/Capture）

49、电路特性分析要求设置（Profile）No电路图生成（OrCAD/Capture）电路特性分析要求设置（Profile）电路模拟（Pspice A/D）模拟结果分析显示（Pspice/Probe）新建设计项目（新建设计项目（Project）优化设计设计结果输出设计满足要求？Yes优化设计设计结果输出设计满足要求？Yes隔直电容。直流扫描分析（DCSweep）数或通用参数（用户可以自己定义）。直流灵敏度（DCSensitivity）在直流小信号输入条件下，定量分析和比较电路特性对每个电路元器件参数的敏感程度。灵敏度分析结果以归一化的灵敏度值和相对灵敏度形式给出。二、交流分析（AC Analysi

50、s）包括交流扫描和噪声分析。在交流分析中，程序首先计算电路的静态工作点，确定电路中所有非线性器件的交流小信号模型参量，然后根据用户所指定的频率范围对电路进行仿真分析。交流扫描（ACSweep）在工作点确定条件下，对电路在一定频率范围内作小信号分析，获得传递函数（例如电压增益、幅频和相频曲线等）。噪声分析（Noise）由此可以分析每个确定频率点的以下结果：每一噪声源对输出噪声的影响；输出端噪声的均方值；三、瞬态和傅里叶分析瞬态分析（Transient）瞬态分析属于时域分析，利用它可以分析电路中的电压、电流或数字状态随时间的变化。傅里叶分析（Fourier）傅里叶分析属于频域分析。在输入正弦信号条

51、件下，得出系统输出信号中的直流分量、各次谐波分量、以及非线性谐波失真系数等。另外还有元器件参量分析、温度分析以及蒙特卡罗分析和最坏情况分析等， 不作本实验课的要求，因此不在这里介绍。元器件类型及表示PSpice A/D 支持的常用元器件类型如下：基本无源元件，如电阻、电容、电感、互感、传输线等；MOS 场效型管、GaAs 场效型管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)；独立电压源和独立电流源；各种受控电压源、电流源及受控开关；RAM等；常用的单元电路，如运算放大器。1 元器件字母代号对应表字母代号元器件类别字母代号元器件类别BGaAs 场效应管N数字输入C电容O数字输出D二极管Q双极晶体管E受电压控制

52、的电压源R电阻F受电流控制的电流源S电压控制开关G受电压控制的电流源T传输线H受电流控制的电压源U数字电路单元I独立电流源U STIM数字电路激励信号源J（JFET）V独立电压源K（磁芯W电流控制开关L电感X子电路MMOS场效 应 晶体管(MOSFET)Z绝缘栅双 极场 效 应 管（IGBT）常用的元器件符号库如下： 一、商品化的元器件库以元器件类型为库文件名TTL74 CMOS4000 表示运放。如：SIMENS，MOTOR。二、常用非商品元器件库ANALOG库：模拟电路中的各种无源元件,如电阻、电容、电感等；BREAKOUT库：PSpice对电路作统计分析时用；SOURCE库：PSpice

53、SOURCESTIMStmED SORCESTIM 库中调用；SPECIAL殊处理时要用到的符号；M le 主菜单命令放置电源符号（、接地符号（、电连接标识符（ae 、分层电路中的框图端口（iril Pt、图纸标题（itlelo）涉及到该库。2 数值单位符号表示符号比例因子F10-15P10-12N10-9U10-6MIL25.4x10-6M10-3K10+3MEG10+6G10+9T10+12利用Capture软件输入电路原理图新工程创建Capture是OrCAD软件中的电路输入软件，利用它可以通过电路图和HDL语绍Capture软件的使用方法。一、启动 Capture CIS：3 Capture 软件二、新建设计项目，通过选择 File/New/Project 进入：4 新建工程三、选择 Project 类型时必须选 Analog or Mixed-signal Ciucuit，否则无法进行PSpice 仿真分析，并确定文件名和存盘路径：5 新建工程对话框四、选择必要的元器件库（以后也可添加，添加完成之后下次启动无需再次添加：附图 6 元器件库添加对话框五、选完成进入设计窗口：7 Capture 图文窗口及