调频无线话筒的设计.doc

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1、吉林建筑大学电气与电子信息工程学院射频通信电路课程设计报告设计题目： 调频无线话筒的设计 专业班级： 电子信息工程121班 学生姓名： 夏雨荷 学 号： 10211134 指导教师： 杨佳 迟耀丹 设计时间： 2015.01.052015.1.16 教师评语：成绩 评阅教师 日期 目录一、设计的作用、目的1二、设计任务及要求1三、设计内容1四、总体设计方案1五、各单元电路设计55.1驻体话筒性能指标55.2 音频放大部分65.3 振荡调制部分7 5.4 倍频缓冲放大部分9 5.5 调制电路部分10六、仿真与分析11 6.1 仿真软件介绍11 6.2 Multisim的特点146.3本地振荡器仿

2、真14 6.4音频放大器仿真15 6.5倍频缓冲放大仿真166.6调制仿真17七、心得体会 19八、参考文献 20附录一（电路原理图） 21附录二（电路仿真图） 22摘要调频无线话筒它是一种通过无线电波传输声音的设备。主要原理是电路上的驻体话筒BM电子元件将自然界的声音信号转变成音频电信号，然后去调制振荡器产生的高频信号，最后高频信号通过天线发射到空中。调频信号设置在FM波段，这样就可以用收音机接收话筒所发出的声音。此次简易无线话筒的设计与实现结合了射频通信电路、高频电子线路设计、模拟电子技术等知识点的结合，然后再运用Multisim软件进行仿真和调试。关键词：无线调频话筒、电路分析、仿真一、

3、 设计的作用、目的课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次课程设计一方面通过对射频通信系统的设计，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。二、 设计任务及要求通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求：1.掌握调频发射机的工作原理及具体实现方法；2.掌握Multisim的电路系统仿真。三、设计内容设计内容：设计一个简易调频无线话筒，具体要求如下：（1）电路发射频率在80-108MHz之间，用收音机FM段接收；（2）在声音呗清晰接收的前提下，发射距离不小

4、于1m；（3）天线阻抗为75；（4）输出功率大于200mW；（5）中心频率稳定度不低于1/1000；（6）使用Multisim进行仿真。四、总体设计方案调频系统：调频定义：幅度不变，载波信号的频率随调试信号幅度变化位变化的调制方式叫着调频。就是载频的频率不是一个常数，是随调制信号而在一定范围内变化，其幅值则是一个常数。与其对应的，调幅就是载频的频率是不变的，其幅值随调制信号而变。一般干扰信号总是叠加在信号上，改变其幅值。所以调频波虽然爱到干扰后幅度上也会有变化，但在接收端可以用限幅器将信号幅度上的变化削去，所以调频波的抗干扰性极好，用收音机接收调频广播，基本上听不到杂音。使载波频率按照调制信号

5、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。载波的瞬时频率按调制信号的变化而变，但振幅不变的调制方式。载波经调频后成为调频波。用调频波传送信号可避免幅度干扰的影响而提高通信质量。广泛应用在通信、调频立体声广播和电视中。调频无线话筒总体包括音频收集，音频放大，本地振荡，倍频，调频5个部分，系统总体框图如图4.1所示：图4.1 调频无线话筒总体系统框图工作原理如下：调频无线话筒是一种可以将声音或者歌声转换成88108MHz的无线电波发射出去，距离可以达到3

6、050m，用普通调频收音机或者带收音机功能的手机就可以接收。将声音调制到高频载波上，可以用调幅的方法，也可以用调频的方法。与调幅相比，调频具有保真度好，抗干扰性强的优点，缺点是占用频带较宽。调频的方式一般用于超短波波段。话筒MIC：驻极体小话筒，灵敏度非常高，可以采集微弱的声音信号。话筒底部有两个接点，用两根粗铜丝焊牢在PCB印制电路板上。驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。驻极体话筒

7、具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。并且，外围电路中需要有相应的偏置电阻为其提供偏置。对于天线来说，只须设置一根电线（线状天线）。一般天线的长度设定为电波波长的1/2（为了在天线上产生驻波）。如果载波频率80MHz，那么波长为：式中，c是电波的速度（等于光速）。所以天线的长度为1.9m。但是，这个电路中如果接1.9m的天线的话，会发射很强的电波，有可能超出电波法所规定的范围。所以把天线的长度限制

8、在30cm的程度。低频小信号部分只是将调制信号不失真的略作放大，直接调频发射系统中，调频振荡器的电路形式主要有晶体振荡器直接调频，电抗管调频、变容二极管调频。晶体振荡器直接调频电路的优点是提高了振荡器中心频率的稳定性；电抗管调频电路与变容二极管调频电路相比，要复杂一些。考虑到本设计任务要求中心频率的稳定性不高，用LC振荡器就可达到；另外，我们选择了电抗管调频电路。所谓电抗管，就是由一只晶体管或场效应管加上由电抗和电阻元件构成的移相网络组成。它与普通的电抗元件不同，其参量可以随调制信号而变化。电抗管的放大器件可以是电子管、晶体管或场效应晶体管；移相电路也有多种型式（如RC或RL移相网络），其作用

9、是使放大管T1的输出阻抗Ze=U0/IC具有一个电抗分量Xe，当Xe随 而变化时，即可获得调频信号。采用不同的移相电路，等效电抗Xe可以是电容性的，也可是电感性的。电抗管调频器的缺点是：振荡频率稳定度不高；频移也不能太大，阻抗 Ze通常还具有电阻分量，这个分量也随而变化，使振荡器产生寄生调幅。电抗管调频部分是一个电容三点式振荡器，其中晶体管Q2、电阻R5、电容C4组成的移相网络即为电抗管，它等效为一个电感，这个等效电感会随着调制信号的变化而发生变化，从而总的电感值发生相应变化，根据公式f = 1/ 2*(LC)-1/2可知，频率也随之变化，最终实现低频调制信号对高频载波的频率调制。这种调频器的

10、优点是电路比较简单，能获得较大的频偏；便于做成集成电路。缺点是载频不能很高，频率稳定度较低。高频放大器属于线性放大器。根据电路所需要的电压增益和选择性，来确定电路形式。一般电路形式有单调谐放大器和双调谐放大器。在对放大器选择性要求不高的场合，可以选用单调谐放大器。为提高放大器的电压增益，可以选择多级放大器级联的电路形式。要使负载天线上获得令人满意的发射功率，而且整机效率较高，应选择丙类功率放大器。末级功放的功率增益不能太高，否则电路性能不稳定，容易产生自激。因此要根据发射机各部分的作用，适当地合理分配功率增益。要使负载（天线）上获得令人满意的发射功率，而且整机效率较高，应选择丙类高频功率放大器

11、。话筒MIC采用的是驻极体小话筒灵敏度非常高，可以采集微弱的声音，同时这种话筒工作时必须要有直流的偏压才能工作，电阻R3可以提供一定的直流偏压，R3的阻值越大，话筒采集声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极，电路中D1和D2两个二极管反向并联，主要起一个双向限幅的功能，二极管的导通电压只有0.7V，如果信号电压超过0.7V就会被二极管导通分流，这样可以确保声音信号的幅度可以限制在正负0.7V之间，过强的声音信号会使三极管过调制，产生声音失真基甚至无法正常工作。无线话筒的类别，依不同的定义，可区分为许多不同的类型。1依发射使用频率而区分：（1）FM 无线话筒：俗称FM是指FM 88-1

12、08MHz国际调频广播频段。早期消费性无线话筒是利用FM收音机来接收，系统简单，成本低廉。（2）VHF无线话筒：又分为低频及高频段两类型，前者使用VHF50MHz的频段，因频率较低，使用天线长度太长，又最容易受到各种电器杂波的干扰，因此这一类型的产品，目前已经被高频段所取代而逐渐从市场上消失。后者使用VHF200MHz的频段，因频率较高，使用天线较短，甚至可以设计成隐藏式天线，方便，安全又美观，受电器的杂波干扰又大为减少，电路设计极为成熟，零件普及价格低廉，所以成为当今市场上的热门机种。2依接收方式而区分：（1）自动选讯接收无线话筒系统：由于电波舆中会产生“死角”的物理现象使接收机的声音输出，

13、产生断断续续或不稳定的缺点，为了解决这种缺陷，专业用的机种必须采用双天线及双调谐器的“自动选讯接收”方式来改善。（2） 非自动选讯无线话筒系统：由于上述机型的电路设计复杂精密，装配较难，成本较高，一般低价的机型就没有采用自动选讯的设计，所以也无法消除无线话筒在使用中产生声音中断的缺点。这种机种当然不能符合专业场合使用的基本要求。3依振荡方式而区分：（1）石英锁定机种：以石英振荡器产生发射与接收精确稳定的固定频率，电路简单，成本低廉，是当今无线话筒的标准电路设计。这种类型的话筒及接收机只固定单一个频率配对使用，无法改变或调整使用频率。 （2）相位锁定频率合成机种：为了避免无线话筒在使用中遇到其他

14、讯号的干扰而无法使用，或为了同时使用多支话筒的场合，需要随时方便又快速的改变频道，来达到这种功能的要求。4依接收机频道数而区分：（1）单频道机种：在一个接收机的机箱内只装配一个频道的非自动选讯或自动选讯接收机。后者因使用简单，特性稳定，是适合专业场合多频道同时使用，避免讯号干扰的最佳机种。（2）双频道机种：在一个接收机的机箱内，装配两个频道的非自动选讯或自动选讯接收机，充分利用机箱的空间，降低成本。后者因为机构及电路复杂，内部互相干扰的处理及天线混合匹配不易，只有少数在生产专业机种的厂商才有的机型。（3）多频道机种：在一个接收机的机箱内，装配四个频道以上的接收机，大都采用模组化接收模组的机构设

15、计。主要适用于装架式专业机种的使用场合。五、各单元电路设计 5.1 驻极体话筒各项性能指标的参数主要有以下几项：（1）工作电压（UDS）。这是指驻极体话筒正常工作时，所必须施加在话筒两端的最小直流工作电压。该参数视型号不同而有所不同，即使是同一种型号也有较大的离散性，通常厂家给出的典型值有1.5V、3V和4.5V这3种。（2）工作电流（IDS）。这是指驻极体话筒静态时所通过的直流电流，它实际上就是内部场效应管的静态电流。和工作电压类似，工作电流的离散性也较大，通常在0.11mA。（3）最大工作电压（UMDS）。这是指驻极体话筒内部场效应管漏、源极两端所能够承受的最大直流电压。超过该极限电压时，

16、场效应管就会被击穿损坏。（4）灵敏度。这是指话筒在一定的外部声压作用下所能产生音频信号电压的大小，其单位通常用mV/Pa（毫伏/帕）或dB（0dB=1000mV /Pa）。一般驻极体话筒的灵敏度多在0.510mV/Pa或-66-40dB范围内。话筒灵敏度越高，在相同大小的声音下所输出的音频信号幅度也越大。（5）频率响应。也称频率特性，是指话筒的灵敏度随声音频率变化而变化的特性，常用曲线来表示。一般说来，当声音频率超出厂家给出的上、下限频率时，话筒的灵敏度会明显下降。驻极体话筒的频率响应一般较为平坦，其普通产品频率响应较好（即灵敏度比较均衡）的范围在100Hz10kHz，质量较好的话筒为 40H

17、z15kHz，优质话筒可达20Hz20kHz。（6）输出阻抗。这是指话筒在一定的频率（1kHz）下输出端所具有的交流阻抗。驻极体话筒经过内部场效应管的阻抗变换，其输出阻抗一般小于3k。（7）固有噪声。这是指在没有外界声音时话筒所输出的噪声信号电压。话筒的固有噪声越大，工作时输出信号中混有的噪声就越大。一般驻极体话筒的固有噪声都很小，为微伏级电压。（8）指向性。也叫方向性，是指话筒灵敏度随声波入射方向变化而变化的特性。话筒的指向性分单向性、双向性和全向性3种。单向性话筒的正面对声波的灵敏度明显高于其他方向，并且根据指向特性曲线形状，可细分为心形、超心形和超指向形3种；双向性话筒在前、后方向的灵敏

18、度均高于其他方向；全向性话筒对来自四面八方的声波都有基本相同的灵敏度。常用的机装型驻极体话筒绝大多数是全向性话筒。5.2 本地振荡电路对于普通信号其频率稳定度一般要求在10-4和10-5之间，而克拉泼电路的频稳度大体在10-4和10-5之间，满足设计要求，而且电路比较简单，容易分析，因此主振器选取克拉泼电路。R1 、 R2 、 R3 、 R4是三极管的直流偏置电阻，使三极管获得正常的工作点，工作于放大区， C4是基极旁路电容，目的是使三极管基极获得交流地电位，组成高频共基极放大器。电路的相位条件自然满足“射同它异”原则；幅度条件是需保证共基极放大器的闭环功率增益大于 OdB ，按照这样的依据去

19、计算回路器件值就可以确保电路能够起振。 C1、C2 、C3 、L1 的器件值决定了振荡回路的工作频率。根据交流等效原则，可以知道这是一个电容反馈三点式振荡器。 C2 与C1 的容抗比值决定了电路的电压反馈系数，调整它们的比例可以改变振荡幅度。在回路中多了一个与电感 L1 相串联的电容器 C3 ，通过调整 C3 ，可以连续改变振荡频率。晶体管3DG12B，其参数为Icm300mA, fT200MHz, V(BR)CEO45V,Pcm=0.7W,已知条件：Vcc=12V，fc=10MHz，选择的晶体管型号是3DG12B，其放大倍数=50，ICQ=3mA，VCEQ=6V,VEQ=0.2VCC.依据电

20、路计算： 取L3=25H,则C3=10pF,反馈系数kf取0.2，kf=C1/C2=0.2,取C1=80pF,C2=400pF，振荡器电路图如图5.1所示图5.1 振荡器电路原理图5.3音频放大器音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号音量和功率级都要理想如实、有效且失真低。音频范围为约20Hz 20kHz，因此放大器在此范围内必须有良好的频率响应(驱动频带受限的扬声器时要小一些，如低音喇叭或高音喇叭)。本设计中音频放大器部分采用的是三极管放大，运用两只三极管连接构成放大，放大倍数等于两只三极管分别放大的放大系数的总和。以NPN型硅三极管为例，我们把从基极B流至发射极E

21、的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话)，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的倍，即电流变化被放大了倍，所以我们把叫做三极管的放大倍数(一般远大于1，例如几十，几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个

22、电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因：首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管)，基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管，常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时，基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流(叫做偏置电流，上

23、图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻)，那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了)。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小;当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc，其

24、中U为电源电压)，集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*Ic。进入饱和状态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时，三极管集电极电流为0(这叫做三极管截止)，相当于开关断开;当基极电流很大，以至于三极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，集电极电流为0，灯泡灭。如果基极电流比较

25、大时(大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数)，三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加，那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前)。但是在实际使用中要注意，在开关电路中，饱和状态若在深度饱和时会影响其开关速度，饱和电路在基极电流乘放大倍数等于或稍大于集电极电流时是浅度饱和，远大于集电极电流时是深度饱和。因此我们只需要控制其工作在浅度饱和工作状态就可以提高其转换速度。对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反，因此发射极上面那个箭头方向

26、也反了过来变成朝里的了。音频放大电路原理图如图5.2所示：图5.2 音频放大器电路原理图5.4 倍频缓冲电路采用倍频器以下优点：发射机的主振频率可以降低，这对稳频是有利的。因为振荡器的频率越高，频率稳定度就越低。一般主振频率不宜超过5MHz。因此，发射频率高于5MHz的发射机，一般宜采用倍频器。在采用石英晶体稳频时，振荡频率越高，石英晶体越薄，越易震碎。一般来说，最薄的石英晶体的固有振荡频率限制在20MHz以下。超过这一频率，就宜在石英振荡器后面采用倍频器。如果中间级既可以工作在放大状态，也可以工作于倍频状态，那么就可以在不扩展主振波段的的情况下，扩展发射机的波段。这对稳频是有利的，因为振荡波

27、段越窄，频率稳定度就越高。倍频器的输入与输出不同，因而减弱了寄生耦合，使发射机的工作稳定性提高。如果是高频或调相发射机，则可采用倍频器来加大频移或相移，亦即加深调制度。在超高频段难以获得足够的功率，可采用参量倍频器将频率较低、功率较大的信号转变为频率较高、功率亦较大的输出信号。倍频器按其工作原理可分为三类。一类是和丙类放大器电流脉冲中的谐波经选频回路获得倍频。 第二类是利用模拟乘法器实现倍频。第三类是利用 PN结电容的非线性变化,得到输入信号频率的谐波,经选频回路获得倍频,称为参量倍频器。当工作频率为几十MHz时,主要采用三极管丙类倍频器,而当工作 频率高于1000MHz时,主要采用变容二极管

28、、阶跃二极管构成的参量倍频器。乘法器构成的倍频器主要受乘法器的上限工作频率的限制。本次设计的3倍频器电路是一种主要采用丙类功率放大器的晶体管倍频器，即丙类倍频器。其原理图如图5.3所示。图5.3 倍频器电路原理图5.5 调制电路调制电路采用的是锁相环频率调制。高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频

29、滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在 低频电子线路（纪静波著）书中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180；丙类放大器电流的流通角则小于180。乙类和丙类都适用于大功率工作。但丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的

30、电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。调制电路原理图如图5.4所示。图5.4 锁相环频率调制电路原理图表5.1 元件清单元件名称大小数量备注NPN三极管（2N2222A）4电阻1k50k不等20瓷片电容22pF20电感0.531uH5CD40601MC14961变压器1直流电源12V2六、仿真与分析6.1仿真软件介绍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

31、件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。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

32、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。对电路进行仿真运行，通过对运行结果的分析，判断设计是否正确合理，是EDA软件的一项主要功能。为此，Multisim为用户提供了类型丰富的虚拟仪器，可以从Design工具栏，或用菜单命令。EDA（就是“Electronic Design Automation”的缩写）技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子

33、产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机的主要技术手段。美国NI公司（美国国家仪器公司）的Multisim 9软件就是这方面很好的一个工具。而且Multisim 9计算机仿真与虚拟仪器技术（也是美国

34、NI公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。EDA软件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的准确性都直接决定了该EDA软件的质量和易用性。Multisim为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件。Multisim以库的

35、形式管理元器件，通过菜单Tools/ Database Management打开Database Management（数据库管理）窗口（如下图所示），对元器件库进行管理。在Database Management窗口中的Daltabase列表中有两个数据库：Multisim Master和User。其中Multisim Master库中存放的是软件为用户提供的元器件，User是为用户自建元器件准备的数据库。用户对Multisim Master数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。当选中Multisim Master时，窗口中对库的编辑按钮全部失效而变成灰色，如下图所示。但用户可以通过这个对话窗

36、口中的Button in Toolbar显示框，查找库中不同类别器件在工具栏中的表示方法。据此用户可以通过选择User数据库，进而对自建元器件进行编辑管理。在Multisim Master中有实际元器件和虚拟元器件，它们之间根本差别在于：一种是与实际元器件的型号、参数值以及封装都相对应的元器件，在设计中选用此类器件，不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性，还可以直接将设计导出到Ultiboard中进行PCB的设计。另一种器件的参数值是该类器件的典型值，不与实际器件对应，用户可以根据需要改变器件模型的参数值，只能用于仿真，这类器件称为虚拟器件。它们在工具栏和对话窗口中的表示方法也不同。在元器

37、件工具栏中，虽然代表虚拟器件的按钮的图标与该类实际器件的图标形状相同，但虚拟器件的按钮有底色，而实际器件没有。NI Multisim软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。作为 Windows 下运行的个人桌面电子设计工具，NI Multisim 是一个完整的集成化设计环境。NI Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。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

38、拟数据的实现建模测量。对电路进行仿真运行，通过对运行结果的分析，判断设计是否正确合理，是EDA软件的一项主要功能。学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。NI Multisim软件绝对是电子学教学的首选软件工具。6.2 Multisim的特点：1 通过交互式SPICE仿真，迅速了解电路行为2 借助高级电路分析，理解基本设计特征3 通过一个工具链，无缝地集成电路设计和虚拟测试4 通过改进、整合设计流程，减少建模错误并缩短上市时间5 Multisim是一个电路原理设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。其元器件库提供数千种电路元器件

39、供仿真选用，同时也可以新建或扩充没有的元器件库，并且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到，所以Multisim很容易用到工程中去。6 Multisim的虚拟测试仪器表种类齐全，把所有的元件分成13类库再加上放置分层模块、总线、登录网站等共同组成元件的工具栏。有一般实验室用的通用仪器，如万用表、信号发生器、示波器、直流电源；还有实验室很少有或没有的仪器，如波特图示仪、数字信号发生器、逻辑转换器、失真度测量仪、频谱分析仪和网络分析仪等。6.3 本地振荡器仿真本地振荡器的仿真电路如图6.1所示：图6.1 振荡器仿真电路图振荡器电路仿真图形如图6.2所示：图6.2 主振器仿真波形由仿

40、真可以看出，本振荡器使用三极管电容电阻电感组成的希勒振荡电路，输出波形为10MHz频率的振荡波形，达到振荡的效果。6.4音频放大器仿真音频放大器仿真电路如图6.3所示：图6.3 音频放大器仿真电路 音频放大器仿真波形6.4所示：图6.4音频放大器仿真波形下面的为话筒输入波形，灵敏度为100mV/div，上面的为音频放大输出波形，2V/div。可见，在保证输出波形不失真的情况下，两个三极管起到了放大作用。6.5倍频器仿真 倍频器仿真电路如6.5所示：图6.5倍频器仿真电路图6.6倍频器电路仿真波形由图形可分析知，输入信号为4MHz,输出信号频率为12MHZ,达到了3倍频的设计参数要求，输出图形没

41、有较明显的失真，基本满足了设计要求。6.6 调制仿真 调制仿真电路图如图6.7所示：图6.7锁相环频率调制仿真电路图6.8 调制仿真波形由图6.8调制仿真波形所示，最终的输出波形为中间频率相间的那种波形输出。所有模块电路的仿真完毕，经过仿真可以看出，本电路达到的设计的基本要求。七、心得体会本次射频通信电路课程设计，是利用Multisim仿真软件设计了一个简易调频无线话筒。整个无线调频话筒由语音收集、音频放大、本地振荡、倍频缓冲放大以及频率调制5部分组成。在本次两周的课程设计中，我们首先对题目进行的很深入的研究，查找相关书籍，使更加多的去了解这个课程设计所要求的内容，然后再去完成。我第一天查阅课

42、本以及网上资料，知道了调频无线话筒由哪些部分组成，然后在查阅每个部分的电路组成以及原理，然后进行Multisim仿真，等把每个部分的电路原理弄清楚以及把仿真波形都调出来之后再进行全部总结，最后在撰写报告内容。在设计各个环节中都遇到了很多问题：首先，参数的选定很难，课堂上基本上是分析电路的原理功能和计算电路的性能指标，很少亲自选定器件的参数，从资料或网上得到的数据很多都有问题；必须经过修正和调试才能确定出器件的参数，只有正确的参数，才能够设计出我们所想要的输出结果，参数的正确性可以说决定着设计成功关键。其次，有些时候理论上符合要求的电路，仿真后却得不到相应的结果，尤其是整机联接的时候出现了更多问

43、题，也花费了很多时间其实差不多一半的时间都在进行整机调试和修正，比如音频放大级与倍频缓冲级连接调节时缓冲级输出电压明显减小并且波形失真严重，开始的时候音频放大级甚至起振不起来，还有就是调幅失真，问题更加复杂。当然也正是由于问题的出现，我才学到了更多的知识，以及设计的技巧，对Multisim软件的应用也更加熟练了。两周的课程设计结束了，这学期的课程也结束了，大学的课程也结束了，在此特别感谢杨老师、迟老师对我们的辅导和关心，相信我们在今后的学习中一定会更加的努力，谢谢。八、参考文献1.刘泉主编 通信电子线路 武汉理工大学出版社 20022.方维，高荔主编 电路与电子学基础 科学出版社 20043.周南生，张文敏编 晶体管电路设计 科学出版社 20044.李祥臣，卢留生编 模拟电子技术教程 北京清华大学出版社20055.康华光，陈大钦编 电子技术基础-模拟部分 华中理工大学出版社 20046.李永平，董欣，刘媛编 电路设计与实现 国防工业出版社 20057.方厚辉，谢胜暑编 电子技术 中国水利水电出版社 20058.徐晓光主编 电子技术 机械工业出版社 2004附录一（电路原理图）附录二（仿真电路图）