基于Multisim 2001的通信電子電路仿真

安長俊，郭振民

（江海職業(yè)技術學院，江蘇 揚州 225101）

1 引言

Multisim 2001是EDA（電子設計自動化）中一個完整的電子電路設計與仿真分析工具軟件，以Windows為基礎，是 EWB（Electronic Workbench.電子工作平臺）的升級版。具有界面形象直觀、操作方便、分析功能強大、易學易用等突出特點，得到廣泛的應用。

Multisim用軟件的方法虛擬電子和電工元器件以及電工和電子儀器儀表，利用這些虛擬器件和虛擬儀器，就能實現(xiàn)在傳統(tǒng)實驗室中才能完成的實驗。也就是說，只要有計算機，并且安裝了Multisim 2001軟件就可以實現(xiàn)足不出戶做實驗。因此，擁有一臺計算機和Multisim軟件就相當于擁有一個功能強大的電子實驗室。其特點是：以軟件代替硬件，以仿真模擬實做，達到了與實裝實驗室同樣的教學效果，顯著地提高了設計與學習效率，同時也彌補了學院通信技術實驗實訓室硬件條件的不足，彰顯出仿真軟件的強大生命力。

結合通信電子電路課程的教學需要，根據(jù)課程的主要內容，開發(fā)了“并聯(lián)回路諧振特性分析”等十個實驗。撥動鼠標，通過一個個仿真實驗，使抽象深奧的理論變得直觀形象，使許多復雜問題變得一目了然。有利于學生理解概念、領會知識、掌握技能，大大降低了學習難度，調動了學生學習的積極性。極大地提高了課程教學效果。同時，學生利用Multisim軟件，自己設計和分析電路，必將提高學生的自學能力和勇于探索的創(chuàng)新精神，有力地促進高素質技能型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

2 Multisim 2001用于通信電子電路課程的實驗教學

對通信電子電路的仿真，傳統(tǒng)的做法是建立實際電路或用購買的實驗箱，利用各種儀器進行測試、計算和性能分析。這種方法往往受實驗儀器精度的制約，影響實驗的準確性，還常由于電路搭接時的種種問題引起性能改變。Multisim 2001是當今全球著名的電路仿真標準工具之一，利用它進行通信電子電路的仿真實驗，不僅可以大大擴展高頻電路實驗的種類。而且由于它輸入信號的幅度、頻率和相位都可以控制到精確數(shù)值，實驗效率可以大大提高，用數(shù)字儀器儀表測量，提高了實驗精確度，同時具有分析與設計電路的強大功能。因此，利用其對通信電子電路進行仿真分析，不僅方便、經(jīng)濟，而且省時、高效，具有很高的實用價值。

Multisim 2001在通信電子電路實驗教學中能完成驗證性、綜合性和設計性3種實踐。

①驗證性實驗，相比實做，大大提高了可做實驗的數(shù)目，并可明顯提高實驗效率；

②綜合性實驗，可以給出隱含故障的實驗項目，根據(jù)原理和現(xiàn)象來判斷分析和加以排除；這類實驗在原有的實驗設備中很難實現(xiàn)，必須采用專用設備，而用軟件模擬卻輕而易舉；

③設計性實驗，可根據(jù)設計課題設計原理圖，并進行仿真，最后輸出各參數(shù)的分析報告及PCB線路版圖。該方法適合通信電子電路的開發(fā)設計。

3 Multisim 2001用于通信電子電路課程的理論分析

在通信電子電路分析與設計過程中，經(jīng)常要對輸入/輸出信號進行波形、頻譜分析等。下面就以通信電子電路電路中幾個典型電路——并聯(lián)諧振回路、普通調幅電路為例，分別對這些仿真電路工作原理進行理論分析和功能驗證。并闡明如何利用Multisim 2001的仿真分析法及仿真儀器對通信電路進行仿真分析與測試。

3.1 利用Multisim 2001對并聯(lián)諧振回路的仿真分析

圖1 并聯(lián)回路諧振特性

如圖1所示為教材中常見并聯(lián)諧振回路的電路模型，書面分析時需進行繁瑣的計算和分析。但是學生并不能直接觀察諧振特性、輸出波形特征以及元器件參數(shù)變化對電路輸出的影響。經(jīng)過Multisim 2001仿真后，回路的諧振過程、輸出結果和特性便能一目了然的呈現(xiàn)在學生面前。

分析計算如下：

輸出電壓U0=IS×RP=128V

通過以上分析，可見計算過程非常繁瑣、枯燥乏味。經(jīng)過Multisim2001仿真后，可通過自帶的虛擬示波器觀察輸出波形，如圖2所示，以及通過虛擬數(shù)字萬用表觀察輸出電壓，如圖3所示。

圖2 并聯(lián)諧振回路的輸出波形

圖3 輸出電壓

由圖2和圖3可知，其回路諧振頻率讀出值與計算值相接近，仿真結果正確，其它參數(shù)由仿真結果也很容易得出，但比手工計算更簡便、直觀、迅速。

3.2 利用Multisim2001對普通調幅電路的仿真分析

普通調幅電路，如圖4所示，是通信設備中發(fā)信機的重要組成部分，也是《通信電子電路》課程中的重點部分。其理論性強、波形繪制復雜、書面分析困難等，成為了本課程中的難點。但是利用Multisim2001仿真后，可以鮮明而又直觀地觀察到其輸入/輸出信號的波形對比及其幅度變化規(guī)律。

圖4 普通調幅電路

通過Multisim 2001提供的示波器，可以清晰地觀察到同步的輸入和輸出波形，如圖5所示，并且將其對比，了解到輸出調幅信號的振幅變化與低頻調制信號振幅的關系。同時當改變直流電壓源U0時，也可以直觀的觀察到普通調幅電路的過調幅現(xiàn)象，如圖6所示。

圖5 普通調幅電路的輸入和輸出波形

圖6 過調幅時的輸入輸出波形

由此可知，Multisim2001強大的通信電子電路設計、分析和仿真能力是其它通用電子仿真工具難以比擬的。仿真的目的首先在于加深對理論知識的理解，其次可以提高實踐能力以及通信電子電路設計的硬件驗證。

4 結束語

Multisim 2001軟件是一個實用的電子電路仿真軟件，不受實驗場所及設備的限制。其豐富的元件庫以及多達十余種的虛擬儀表，強大的仿真和設計功能，能迅速準確地對通信電子電路進行仿真分析和設計。不僅能幫助學生加深對信號波形和頻譜的理解，而且能提高學生對信號波形和頻譜的觀察分析能力。為通信電子電路的功能驗證及性能分析提供了一套全新的、經(jīng)濟可靠的方法。

用Multisim 2001進行通信電子電路虛擬實驗非常方便、現(xiàn)象直觀、結果精確、圖像精彩。利用此仿真軟件可以將抽象的不易理解的理論變成感性的容易接受的數(shù)字和圖像，所以將它作為實驗教學的一種很好的輔助手段，可使理論與實踐得以密切結合，激發(fā)學生實驗興趣，提高教學質量。

［1］高吉祥.高頻電子線路.第2版.北京:電子工業(yè)出版社,2007.

［2］張肅文.高頻電子線路.第3版.北京:高等教育出版社,1993.

［3］蔣卓勤.MULTISIM2001及其在電子設計中的應用.西安:西安電子科技大學出版社,2003.