使用Multisim對(duì)電磁波信號(hào)的發(fā)射和接收電路進(jìn)行虛擬仿真的詳細(xì)說(shuō)明

　　在高中課程改革的背景下，高中物理課的呈現(xiàn)方式有了較大的變化。要使課程有助于學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，了解科學(xué)的研究方法；增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力；認(rèn)識(shí)到物理學(xué)對(duì)科技進(jìn)步以及文化、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的影響。這就對(duì)高中物理老師提出了新的要求。本文結(jié)合作者的工作實(shí)際，利用電子線路設(shè)計(jì)軟件Multisim 10.0對(duì)電磁波信號(hào)的發(fā)射和接收電路進(jìn)行虛擬仿真，讓學(xué)生在高中階段就能通過(guò)電路的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)電磁波及信息化社會(huì)內(nèi)容有清晰直觀的感受。對(duì)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力有很大的幫助。通過(guò)對(duì)選定的電磁波信號(hào)發(fā)射和接收電路進(jìn)行仿真和分析，所做的研究工作以及所取得的研究進(jìn)展主要在以下幾個(gè)方面：一、對(duì)高頻電子線路進(jìn)行仿真分析。本文分三個(gè)部分介紹：第一部分為緒論，主要介紹了高中階段探究實(shí)驗(yàn)的情況和引入虛擬實(shí)驗(yàn)的必要性；第二部分為電磁波信號(hào)發(fā)射部分的電路及其仿真，主要介紹了正弦波振蕩電路、調(diào)幅電路、調(diào)頻電路和電路的仿真分析；第三部分為電磁波信號(hào)接收部分的電路及其仿真，具體分析介紹調(diào)諧放大電路、檢波電路、鑒頻電路和電路的仿真分析。二、利用仿真工具研究電子技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)和練習(xí)，掌握電磁波信號(hào)發(fā)射和接收電路的基本測(cè)量觀察技術(shù)，進(jìn)一步了解基本電子元件的技術(shù)特性，以及電子技術(shù)的實(shí)際約束對(duì)電路設(shè)計(jì)的影響；掌握元器件的基本參數(shù)特性和應(yīng)用分析方法。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果能使高中學(xué)生直接感受到電磁波的產(chǎn)生、調(diào)制和接收的過(guò)程，而又不用分析復(fù)雜的電路原理。增強(qiáng)了學(xué)生探索學(xué)習(xí)的興趣與熱情。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，部分虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)己完成設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)成功。在用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，學(xué)生能通過(guò)計(jì)算機(jī)了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備、直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，能很快觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還可以利用計(jì)算機(jī)處理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)得到結(jié)論。計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)向著科學(xué)化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展。

　　鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，加深了對(duì)電路設(shè)計(jì)與仿真的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)、獨(dú)立分析和解決問(wèn)題以及將理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。通過(guò)借助Multisim 10.0軟件對(duì)振蕩電路、調(diào)幅電路、檢波電路、調(diào)諧電路等高頻電路的主要性能指標(biāo)以及電路特性進(jìn)行仿真分析，能讓學(xué)生更清晰地看到電路及結(jié)果，更好的認(rèn)識(shí)此部分知識(shí)。

　　電路仿真軟件

　　世界上許多計(jì)算機(jī)軟件公司推出了專用于電子電路虛擬仿真的軟件，如PSpice、EWB等。本文以加拿大IIT（interactive Image Technologies）公司具有代表性的EDA軟件Multisim10.0為例，介紹高頻電路的虛擬仿真。

　　Multisim 10.0提供了一個(gè)靈活、直觀的工作界面來(lái)創(chuàng)建和定位電路。使學(xué)生幾乎不需要指導(dǎo)就可以輕易根據(jù)電路圖完成元器件的放置和連線。然后對(duì)電路進(jìn)行仿真，可以快速了解電路的功能和性能。

　　Multisim 10.0擁有龐大的元器件庫(kù)，根據(jù)分類可以方便地找到所需要的元器件，每一個(gè)元器件都有具體的符合、仿真模型和封裝，用于電路圖的建立、仿真和印刷電路板的制作。

　　Multisim 10.0提供了安捷倫儀器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字萬(wàn)用表、波特圖儀、頻譜分析儀、頻率計(jì)數(shù)器等虛擬儀器，特別是安捷倫的54622DD示波器、34401A數(shù)字萬(wàn)用表和33120A信號(hào)發(fā)生器，他們的面板與實(shí)際儀表完全相同，各旋鈕和按鍵的功能也與實(shí)際一致，使學(xué)生可以很快的掌握常用儀表的使用。

　　Multisim 10.0除了提供虛擬儀表，還提供直流工作點(diǎn)分析、交流分析、敏感度分析、傅里葉分析、失真分析等強(qiáng)大的電路分析功能，這些分析有可能在現(xiàn)實(shí)種無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

　　在無(wú)傳輸過(guò)程中，由于振蕩電路產(chǎn)生的攜帶信息的信號(hào)頻率較低，為了獲得較高的輻射效率，天線的尺寸必須與發(fā)射的信號(hào)波長(zhǎng)相比擬，天線就會(huì)因過(guò)長(zhǎng)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。若把信號(hào)加載到高頻信號(hào)上，用調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的幅度或頻率，使其振幅或頻率按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化，可以使已調(diào)信號(hào)與信道的帶通特性相匹配，就可以提高傳輸性能，以較小的發(fā)射功率與較短的天線來(lái)輻射電磁波。用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的幅度，使其振幅按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化的過(guò)程叫調(diào)幅。用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的頻率，使高頻載波的振幅不變，而瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化的過(guò)程叫調(diào)頻。