摘 要：针对高频调谐放大电路参数不易调节的问题，利用Multisim12仿真软件可方便地对高频小号放大电路进行仿真。在理论分析的基础上，使用虚拟仪器仪表对电路参数进行灵活的动态测量，对电路的电压增益、频谱特性等进行有效分析。通过改变输入信号和谐振回路的参数可获得既定的信号放大效果。实验结果表明，利用Multisim12对高频电子线路进行设计、分析，均取得较好的效果。
关键词：Multisim12；高频电路；谐振放大器；仿真
引言
高频调谐放大器广泛应用于通信和其他电子设备中[1-2]，主要功能是从众多的微弱信号中选出有用信号进行放大，工作频率一般从几兆到几百兆赫兹之间。在无线通信中，接收到的信号一般是毫伏级的微弱信号，在传统的电路实验中，由于元器件内部噪声和电子工艺造成的影响，测试结果容易受到干扰[3-4]。随着仿真技术的快速发展，如今的各种仿真软件已经被广泛应用于电路设计中，从模拟电路到数字电路、从分立元件到集成电路，都能够进行实时动态的仿真分析，极大地提高了电路设计的质量和效率。文章利用仿真软件multisim12来设计调谐放大电路，并分析电路的相关参数。
1 Multisim12软件的功能介绍
Multisim12是一款功能齐全，设计效果可靠的电路虚拟仿真软件，拥有电路设计中常用的元器件、仪器仪表，如有模拟电路设计常用的电容、电阻、电感、二极管和三极管等；也有数字电路常用的触发器、逻辑集成芯片，如74系列、OP系列集成运放、MCU等集成芯片；还有常用的仪器仪表，如万用表、示波器、频谱分析仪、字发生器、逻辑转换器、失真分析仪等；此外，Multisim12还有实验室没有的测量工具，如AC分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析等[5-6]，这些功能都能很好地协助开发人员设计电路，提高开发效率。
2 高频调谐放大电路的仿真分析
2.1 LC选频放大电路的原理
LC选频放大电路是由电容和电感线圈构成闭合回路组成的，对一定范围频率的信号增益较大，而对其他频率信号起到抑制的作用，谐振电路的中心频率为：
2.2 原理图的建立
高频调谐放大电路可对微弱混频信号进行放大，对特定范围频率的信号放大效果明显，因此也常用在无线通信系统的接收端的初级部分。为了确保三极管不进入截止区，要求三极管工作在甲类状态，电路原理图如图1所示。
图1中，电源电压为5V，通过R1和R2进行直流分压，给三极管的基极提供偏置电压。要满足中心频率的要求，可通过式（1）计算出谐振回路L和C的值，此电路取L2=2.2uH，C3=100pF，反馈电阻R3=1k？赘。
2.3 输出波形
对图1进行仿真测试，用虚拟示波器观察输入与输出波形如图2所示。从图中可看出，当输入为固定的信号，幅度U=20mV，频率fs=10.7MHz，信号经过谐振放大之后，输出信号没有出现失真现象。此时，输出波形如图2所示，输出幅度达最大值，输入与输出信号的相位相反。
2.4 频率特性曲线测试
由于在通信系统中，信号并非为单一频率，而是占有一定频带的信号，当所有信号经过谐振回路时，由于幅频特性曲线的不均匀性，对不同频率的信号增益和延迟不相同，从而产生的相位差也不相同，使得输出电压不可避免地产生失真，为了限制谐振回路频率失真的大小而引入了通频带[7]。
先打开仿真按钮，使用虚拟频谱仪测试电路的幅频特性和相频特性，观察电路的信号增益、带宽等参数。调出虚拟频谱仪的幅频特性曲线如图3所示，移动屏幕左边的读数针到增益最大处，此时谐振频率为10.7MHz，增益为32.3dB。按照通频带计算公式，向两边下降3dB，也就是谐振放大器的电压增益从最大值向两边下降0.707倍，所对应的上截止频率fH=11.87MHz，下截止频率fL=9.52MHz，从上面数据中可测得谐振回路的带宽=2.35MHz。
相频特性反映输出信号与输入信号相位之间的关系，不同频率的信号相位差是不相同的。在通频带内，信号的相频特性可认为是线性关系，文章的输入频率为单一频率，在中心频率处相位相差为175.6°，如图4所示。而在实物电路的测试当中，元器件对信号的延迟是不能忽略的，输入输出信号相位差一般不等于180°。
3 结束语
本实验是利用Multisim12设计调谐放大电路，能很好地测量电路的各个参数，解决了实物电路中由于仪器的损坏、电路故障等使得实验难以进行的问题。通过对调节静态工作点和谐振回路的参数，就能轻松测得电路新的幅频和相频特性。Multisim12功能强大，测量仪器齐全，对提高电路设计效率起到重要的作用。
参考文献
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[7]曹帅，张清枝.调谐放大器通频带的计算及应用[J].电测与仪表，2015，12：118-121.
作者简介：韦涛（1984-），男，硕士研究生，研究方向：模式识别、无线通信。