高頻電子線路仿真實驗的設(shè)計與實現(xiàn)

宋澤瑞++張恒

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，人們對電子技術(shù)的需求日益增加，電子線路逐漸走進人們的視野，被廣泛應(yīng)用到社會生活的各個方面。本文通過介紹高頻電子線路仿真實驗的特點，設(shè)計了基于電路原理的通信系統(tǒng)仿真實驗和基于硬件電路的仿真實驗， 利用Matalb軟件中的SIMULINK仿真和PSPICE仿真軟件， 對模擬通信系統(tǒng)仿真實驗和發(fā)射機與接收機部分電路仿真實驗進行模擬操作。說明了仿真技術(shù)在電子技術(shù)實驗教學(xué)中的應(yīng)用方法和過程， 是對實驗課程的教學(xué)方法和教學(xué)模式改革的探索與實踐。

關(guān)鍵詞：高頻電子線路；仿真實驗；實驗教學(xué)

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0183-01

1 高頻電子線路仿真實驗的特點

顧名思義，高頻電子線路的仿真實驗與一般實驗有所不同，在具體內(nèi)容和實驗操作上更具有針對性和可操作性，不再使用傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容和試驗方法，在操作上實現(xiàn)了一定的創(chuàng)新性[1]。由于高頻電子線路實驗的順暢完成需要有較為完備的硬件電路作為輔助，而其他部分具有相對提高性的、方法較為復(fù)雜的實驗通常過程較為綜合，容易受到外界因素的約束，制約實驗的準確性[2]。所以，通過運用仿真實驗的軟件可以擴展實驗的內(nèi)容并且減少相關(guān)操作因素的制約，不受實驗時間的約束，可以進一步提高研究實驗的效率。

2 對于高頻電子線路設(shè)計的仿真實驗

人們在對高頻電子線路的研究時，過于關(guān)注對整個線路體系的認識，而忽視對個別內(nèi)容進行認知。在高頻電子線路的仿真實驗中，可以讓研究者從實驗操作的角度出發(fā)，在對通信系統(tǒng)概念有一定掌握的基礎(chǔ)上進一步了解各個單元電路之間的聯(lián)系。因此，在仿真實驗中，要注意突出電路本身的特征，才能夠更好地對所設(shè)計的方面的體系和結(jié)構(gòu)有系統(tǒng)的了解。

2.1 針對電路原理進行的通信系統(tǒng)仿真實驗

在對通信系統(tǒng)仿真實驗的設(shè)計時，很多研究者僅僅停留在了解公式的基礎(chǔ)上，而對于參數(shù)對信號變化的影響以及實驗公式之間的聯(lián)系性沒有具體的、有針對性的了解。因此，選取數(shù)學(xué)模型作為設(shè)計基礎(chǔ)進行有關(guān)通信系統(tǒng)的仿真實現(xiàn)，在實驗中可以依據(jù)每一模塊有實驗原理的特定單元電路進行建立，通過對仿真實驗的結(jié)果進行分析和梳理，可以強化人們對此的理解，達到修改仿真參數(shù)并且優(yōu)化實驗設(shè)計的目的。

2.2 Matlab軟件中的Simulink的軟件設(shè)計

Matlab中的Simulink作為一種可視化的軟件工具，其不同之處在于可以創(chuàng)建有遞接結(jié)構(gòu)的模型，使得用戶可以創(chuàng)建自己個性化的子系統(tǒng)。此外，Simulink具有不同的模塊庫，方便了不同研究領(lǐng)域的實驗設(shè)計。在高頻電子線路實驗設(shè)計中一般使用Simulink的輸入源、接收源和數(shù)學(xué)運算等功能進行軟件仿真設(shè)計。圖1為超外差接收機Matlab/Simulink仿真模型。

3 高頻電子線路仿真實驗的實現(xiàn)研究

3.1 模擬通信系統(tǒng)的仿真實驗研究

Matlab中的SMULNK工具可以實現(xiàn)數(shù)學(xué)模型到軟件模型的轉(zhuǎn)化，方便實驗進行動態(tài)仿真，這類仿真實驗突出系統(tǒng)概念，對于實驗的順利完成具有更高的操作性。相比傳統(tǒng)的不可視建模實驗，用戶可以對Matlab中的Simulink進行直接的建模，在使用過程中更加的簡單和方便，具有廣泛的通信以及自動控制功能。在仿真實驗的操作過程中，研究中還應(yīng)該充分關(guān)注系統(tǒng)的設(shè)計類型，確定仿真模型與數(shù)學(xué)模型是否一一對應(yīng)。另外，研究者在顯示界面可以通過波形的動態(tài)變化進一步分析具體發(fā)射和接收的環(huán)節(jié)。

3.2 對電路仿真實驗的Protel軟件設(shè)計

Protel軟件是當前高頻電子線路設(shè)計輔助軟件中應(yīng)用最廣泛的設(shè)計軟件之一，這款軟件區(qū)別于傳統(tǒng)的設(shè)計軟件的地方在于具有強大的印制板設(shè)計功能，可以進行電路原理圖設(shè)計。作為通用模擬程序的有序典型，Protel軟件被應(yīng)用到高頻電子線路設(shè)計的很多方面。

4 結(jié)語

為了達到高頻電子線路仿真實驗的預(yù)期效果，對于仿真實驗內(nèi)容的設(shè)計是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。研究人員要提前設(shè)計與實驗相關(guān)的內(nèi)容，并且與實驗的硬件進行結(jié)合，本文所設(shè)計的兩種仿真實驗是對仿真技術(shù)發(fā)展的進一步探索，希望可以為日后這類實驗提供一些借鑒。

參考文獻

[1]趙偉娜，馮娟.“高頻電子線路”啟發(fā)式教學(xué)方法探討[J].福建電腦，2016，（11）：91+126.

[2]黃鵬.醫(yī)療方艙電磁兼容設(shè)計與基于FEKO系統(tǒng)仿真軟件的仿真研究[D].中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院，2016.