超外差式接收机100MHz

Question

一、仿真设计部分设计无线调频超外差接收机，仿真软件建议采用multisim。注：（1）调频波：载波频率为100MHz；调制信号频率1KHz，幅度100mV，频偏10kHz。（2）中频频率为10.7MHz。

Answer 1

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本答案参考通义千问

设计一个无线调频超外差接收机，其核心目标是将100MHz的调频信号解调为原始的1kHz调制信号。本设计使用Multisim进行仿真，包含以下关键模块：天线输入、高频放大器、混频器、中频放大器、鉴频器、低频放大器等。

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一、系统设计概述

1. 系统功能

• 接收100MHz的调频信号（载波频率）。
• 通过超外差结构将信号下变频到10.7MHz中频。
• 解调出1kHz的音频信号（幅度100mV）。
• 最终输出清晰的音频信号。

2. 输入信号参数

• 调频波载波频率：100MHz
• 调制信号频率：1kHz
• 调制信号幅度：100mV
• 频偏：±10kHz

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二、设计流程与模块说明

1. 天线输入

• 功能：接收来自发射端的射频信号。
• 建议：使用理想电压源模拟天线输入信号（在Multisim中可用Signal Generator）。

2. 高频放大器（RF Amplifier）

• 功能：放大接收到的微弱射频信号，提高信噪比。
• 设计要点：
  • 工作频率：100MHz
  • 增益：约10dB
  • 使用晶体管或运算放大器（如LMH6629）构建。

3. 混频器（Mixer）

• 功能：将输入信号与本地振荡器（LO）信号混频，产生中频信号。
• 设计要点：
  • 本地振荡器频率 = 载波频率 + 中频频率 = 100MHz + 10.7MHz = 110.7MHz
  • 混频后输出中频信号为 10.7MHz
  • 可使用乘法器芯片（如AD835）或使用运算放大器实现。

4. 中频放大器（IF Amplifier）

• 功能：对中频信号进行放大和滤波，提高信噪比。
• 设计要点：
  • 工作频率：10.7MHz
  • 增益：约20dB
  • 使用带通滤波器（中心频率10.7MHz，带宽可设为200kHz）

5. 鉴频器（FM Demodulator）

• 功能：将中频信号中的频率变化还原为原始调制信号（1kHz音频）。
• 设计要点：
  • 可使用相位检测器（如LC电路+包络检波）或锁相环（PLL）。
  • 在Multisim中可以使用FM Demodulator模块。

6. 低频放大器（Audio Amplifier）

• 功能：放大解调后的音频信号，驱动扬声器或耳机。
• 设计要点：
  • 增益：约20dB
  • 使用运算放大器（如LM741）搭建。

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三、Multisim仿真步骤

1. 准备元件

• 信号源：Signal Generator（设置为100MHz，调制信号为1kHz，幅度100mV，频偏10kHz）
• 本地振荡器：Signal Generator（110.7MHz）
• 混频器：Multiplier 或 AD835
• 中频滤波器：Bandpass Filter（10.7MHz，带宽200kHz）
• 鉴频器：FM Demodulator
• 音频放大器：Op-Amp（如LM741）

2. 连接电路

• 将信号源连接至高频放大器。
• 高频放大器输出连接至混频器。
• 本地振荡器连接至混频器。
• 混频器输出连接至中频滤波器。
• 中频滤波器输出连接至鉴频器。
• 鉴频器输出连接至音频放大器。
• 音频放大器输出连接至示波器或扬声器。

3. 设置仿真参数

• 选择Transient Analysis进行时域仿真。
• 时间范围：1ms ~ 10ms
• 分辨率：1μs

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四、代码与仿真配置（Multisim）

1. 信号源配置（FM波）

Frequency: 100 MHz
Modulation Type: FM
Modulating Signal: 1 kHz, 100 mV
Frequency Deviation: ±10 kHz

2. 本地振荡器配置

Frequency: 110.7 MHz
Amplitude: 1 V

3. 鉴频器配置

• 选择 FM Demodulator 模块，设置中心频率为10.7MHz，带宽足够大以容纳10kHz频偏。

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五、解决方案总结（有序列表）

1. 设计调频信号源：使用Multisim的信号发生器生成100MHz的调频波，调制信号为1kHz，幅度100mV，频偏10kHz。
2. 设计本地振荡器：设置本地振荡器频率为110.7MHz，用于与输入信号混频。
3. 搭建混频器电路：将输入信号与本地振荡器信号混频，输出中频信号10.7MHz。
4. 加入中频放大器与滤波器：对中频信号进行放大和滤波，确保信号质量。
5. 使用鉴频器解调信号：将中频信号中的频率变化转换为音频信号。
6. 设计音频放大器：放大解调出的1kHz音频信号，使其能够驱动扬声器。
7. 进行仿真验证：使用Multisim的瞬态分析查看输出信号是否正确还原了原始调制信号。

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六、修改后的代码（适用于Multisim仿真）

注意：Multisim本身不支持直接编程，但可通过模块配置实现上述功能。以下是推荐的模块配置方式：

信号源配置（FM波）

• 类型：Voltage Source
• 参数：
  • Frequency: 100 MHz
  • Modulation: FM
  • Modulating Signal: 1 kHz, 100 mV
  • Frequency Deviation: 10 kHz

本地振荡器配置

• 类型：Voltage Source
• 参数：
  • Frequency: 110.7 MHz
  • Amplitude: 1 V

混频器配置

• 使用 Multiplier 模块，连接两个输入信号（FM信号和本地振荡器信号）。

中频滤波器配置

• 使用 Bandpass Filter 模块，设置中心频率为10.7 MHz，带宽为200kHz。

鉴频器配置

• 使用 FM Demodulator 模块，设置中心频率为10.7 MHz。

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七、预期结果

• 输入信号：100MHz的调频波（1kHz调制，10kHz频偏）
• 输出信号：1kHz的音频信号（幅度100mV），显示在示波器上
• 仿真验证：通过Multisim的瞬态分析确认输出信号正确还原

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如果你需要具体的Multisim文件模板或进一步的电路图设计，请告诉我，我可以为你提供更详细的指导。