选频网络的设计.docx
- 文档编号:12354462
- 上传时间:2023-04-18
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:232.29KB
选频网络的设计.docx
《选频网络的设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《选频网络的设计.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
选频网络的设计
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
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;Multisim
1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。
NIMultisim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NIMultisim,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NILabⅥEW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。
3.1LC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4–1LC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3–2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3–3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3–4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4–1电路原理
(1)图4–2为此时的波形:
图4–2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4–3图:
图4–3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4–4,波形图如图4–5可以看出它的幅值有了较大的衰减:
图4–4改变频率后的电路原理图
图4–5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《高频电路设计与制作》.科学出版社
[4]张肃文.《高频电子线路》第三版.高教出版社
[5]曾兴雯陈健刘乃安.《高频电子线路辅导》.西安电子科大出版
[6]阳昌汉.《高频电子线路》,背景:
高等教育出版社
[7]《Mutisim10》原理图仿真,背景:
电子工业出版社
[8]林春方.《高频电子线路》.电子工业出版社
[9]江力.《高频电子线路》.机械工业出版社
[10]李福勤,杨建平.《高频电子线路》.北京大学出版社
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 网络 设计