Multisim仿真软件上FM音频发射器
摘 要
要制作一个FM音频发射器，先是要构建一个合理的FM音频振荡电路，然后在Multisim仿真软件上完整地画出电路图，再对其进行仿真。仿真前，先要用Multisim软件对各个元器件参数进行调整，目的是使该振荡电路的振荡频率落在11MHZ到12MHZ之间，即本次的电路设计所需的振荡频率范围。完成电路仿真之后，需要购买元器件，进行安装和焊接，才能完成一个简易的FM音频发射器，并用示波器对实物进行测试，验证是否与仿真数据相符合。本次研究的主要内容是对音频电路在Multisim软件上进行的仿真测试。实际电路还待进一步完善。
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关键字:音频发射器Multisim仿真
目 录
引言 1
1课题来源 1
2软件选择 1
第1章 FM的概念与基本性能指标 2
1.1 FM的基本概念 2
1.2调频波的性能指标 6
第2章 FM的实现电路 8
2.1调频波中载波的产生 8
2.1.1.几种产生载波信号的正弦波振荡器 8
2.1.2由西勒正弦波振荡电路产生载波 9
2.2调频波的生成 10
2.2.1.调频波的生成电路 10
2.2.2本次设计中测量的性能参数 11
第3章 Multisim上电路设计的基本步骤 13
3.1 电路图的基本设计 13
3.2 在Multisim上电路图的设计过程 13
3.2.2在Multisim上构建元器件 13
3.2.2在Multisim上连接各元器件 16
第4章 FM电路的仿真和结果 19
4.1 静态调制特性的仿真 19
4.2 动态调制特性的仿真 21
4.3调制信号频率与频偏的关系 22
4.4 结论 23
总结 24
参考文献 25
致谢 26
引言
1课题来源
在当今社会的通信信息系统当中，高频电子线路扮演着基石的角色，在社会生活中的方方面面都会用到它。在数字电路的飞速发展过程中，人们对高频电路的理论研究和实践非但没有有所削减，反而是对其提出了更高的要求。电子技术正在飞速地发展，新的电路、新的器件不断涌现出来，而如今的条件却已无法满足一些实验的开设，实验的手段仍然停滞在传统的中型和中小型集成电路的安装、焊接和调试阶段，这大大影响了电子线路实验的实验效果。与国外先进国家相比, 目前国内实践环节还是相对较落后，以验证型为主，不具有创新性。
2软件选择
Multisim在目前所使用到的计算机设计与仿真软件当中，属于一款功能强大、最容易推广的工具软件，它有着先进的高频(RF)仿真和设计功能，把这个软件应用到FM音频电路的制作中，能够起到很好的帮助。Multisim不但操作方便，而且功能强大，可以很好的把电子电路的仿真实现在电脑屏幕上。所以本次设计的主要应用软件是Multisim。
第1章 FM的概念与基本性能指标
1.1 FM的基本概念
1）定义
FM的英文全称是frequency modulation，它指的是载波的瞬时频率在受调制信号变化的控制后，做周期性的变化。变化的大小与调制信号的强度成线性关系，变化的周期由调制信号的周期所决定。和AM相比较，FM的主要优点是抗干扰性强。
2）调频波的数学表达式
设调制信号为 ，载波振荡（电压或电流）为
（1.1）
根据定义，调频时载波的瞬时频率 随 成线性变化，即
（1.2）
式中， 是未调制时的载波中心频率； 是瞬时频率相对于 的偏移，叫做瞬时频率偏移。频移以 表示，即
（1.3）
的最大值叫做最大频移，以 表示，即
（1.4）
在上式中， 是一个比例常数。它表示的是单位调制信号所引起的频移，它的单位是rad/s.V。
根据瞬时频率与瞬时相位之间的关系，成微分，可以由此求出调频波的瞬时相位为
= （1.5）
将式（1.5）代人式（1.1）中，得
（1.6）
这就是由 调制的调频波所得出的一个数学表达式。
对于调频波，式（1.5）右边的第二项则表示调频波的相移，以 表示，即
（1.7）
的最大值是调频波的调制的指数，以 来表示。
如果调制信号为 ，没有调制时的载波频率为 ，那么根据式(1.6) 可以得到调频波的数学表达式为
（1.8）
从式中可知，调频波的调制指数为
（1.9）
调频波的最大频移为
（1.10）
根据如上所述的条件可知，调频波的最大频移 与调制频率 是没有关系的，也就是说调频波的频谱宽度对于不同的 基本上是保持不变的。
综上所述，调频波中存在三个有关频率的概念：
（一）是未调制时的中心载波频率 ；
（二）是最大频移 ,它表示在调制信号变化的时候,瞬时频率偏移中心频率所达到的最大值；
（三）是调制信号频率F,它其实表示的意思是瞬时频率在它的最大值 + 和它的最小值 - 之间每秒钟往返摆动的次数的多少。
3）调频波的波形
调频电路模型如图1.1
图1.1调频电路模型
调制信号的波形、载波的波形和调频波的波形如下图所示：
图1.2调制信号、载波和调频波的波形图
4) 调频波的频谱图和频谱宽度
为简单计，令 =1将式(1.8)展开，得
- (1.11)
式中
= (1.12)
和
(1.13)
这里的n取的是正整数。
将式（1.12）和式（1.13）代人式（1.11），得
载频
+ 第一对边频
+ 第二对边频
+
+ (1.14)
从上式我们可以看出，载波分量上、下各有无数个边频分量，它们与载波分量相隔的数量都是调制频率的整数倍，当调制指数 越大时，载波分量所具有的较大振幅的边频分量就会越多。
频谱宽度BW可由下列近似公式求出：
(1.15)
由于
因此，式（4.10）也可以写成
（1.16）
根据 的不同，调频调制可分为宽带和窄带两种
在宽带调制中， >>F，亦即 >>1，因此
（1.17）
在窄带调制中， <1，因此
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