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浅谈混频器教学中应用EWB软件

陈正烈

重庆工贸职业技术学院,重庆涪陵,408000

摘要: 结合本人在《高频电子技术》教学中的实践和体会,浅谈EWB软件在混频器教学中的应用。
关键词: 高频电子技术;混频器;EWB软件;仿真教学
DOI:10.12721/ccn.2023.157045
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《高频电子技术》是应用电子技术等相关专业的一门重要的专业基础课,课程内容抽象,理论性强,难于掌握。本文就利用EWB软件进行高频电子技术混频器部分辅助教学进行浅谈。

1在混频器理论教学中应用EWB软件简介

1.1 EWB软件简介

EWB(Electronic Workbench),是Interactive Image Technologies公司推出的一款专门用于电子电路仿真的虚拟工作平台软件。EWB工作平台的主要特点有:1)它具有界面直观,易学易懂。EWB软件中用到的元器件和仪器仪表与实际的元器件和仪器外形相近。2)元器件库丰富和灵活。EWB软件中在提供了数千种电子元器件的基础上,还提供了元器件的特性参数,设计者可以随时进行修改和调整,还可以自己制作需要的元器件。3)仪器仪表库种类齐全和易操作。EWB的仪器库中提供万用表、示波器、信号源、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等虚拟仪器仪表。而这些仪器仪表的操作方法,通过教师讲解,学生很容易理解和掌握。

采用EWB仿真软件,在理论教学时作为辅助手段,对电路进行仿真,将电路的波形生动形象地展示给学生。可以灵活变更电路及参数,学生能够更清楚地明白调幅电路的工作原理,提高学习热情,激发学习兴趣。

1.2混频器理论教学

混频器理论教学分三步进行。

第一步让学生明确混频器概念

混频(变频),是一种频率变换过程,它将信号的频谱从某一位置移到另一位置上,在频率变换过程中,调制类型(如调幅、调频等)和调制参数(如调制频率、调制指数等)均不改变。

 因此混频器由非线性器件、本地振荡器(本机振荡器)、带通滤波器(中频滤波器)等组成。如果非线性器件和本地振荡器是由一个器件产生,则称为变频器。如果本振信号是由另外单独的电路产生,则称为混频器。 

第二步绘制混频电路的组成框图并分析,

根据混频器由非线性器件、本地振荡器(本机振荡器)、带通滤波器(中频滤波器)等组成,绘制组成框图,如图1。

图片1.png图1  混频电路的组成框图

第三步应用EWB软件辅助。

为了提高学生学习兴趣,这时我们采用EWB软件根据混频电路的组成框图构建采用模拟乘法器组成的混频电路,如图2。

 图片2.png

图2  模拟乘法器混频电路

合理设置调幅信号的强度、载波、调幅度等参数,本振信号的频率、幅度等参数,以及合理设置模拟乘法器、中频滤波器(带通滤波器)的参数,用示波器观察输入波形和输出波形,如图3。让学生进行比较输入波形和输出波形,加深混频器概念。进一步明白工作原理、过程,以及电路组成,增强了理论教学效率效果。

图片3.png

图3混频电路输入调幅波及输出波形

2在混频器实践教学中应用EWB软件

我们把《高频电子技术》实践教学分为仿真实训和实际电路组装、观测调试实训。仿真实训是本课程实践教学的有益补充。

EWB仿真实训中,在电路分析时,可进行直流工作点分析、交流频率分析、瞬态分析、傅立叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、零-极点分析、传递函数分析、直流和交流灵敏度分析、最坏情况分析等。

混频电路EWB仿真实训,我们主要用了交流频率分析、瞬态分析、傅立叶分析。

混频电路频率特性分析和带宽测试。利用交流频率分析可以分析混频电路的频率特性,测试混频电路的带宽。当然,也可用波特仪进行分析。

混频电路频谱分析。利用傅立叶分析,可以分析可以分析混频器电路中选定节点信号的频率成分及幅度相位情况,即信号的频谱。例如分析输入信号、载波、混频后输出信号的频谱。

混频电路波形测试。利用瞬态分析,可以分析混频电路中选定节点在整个显示周期中每一时刻的电压波形。当然也可以通过示波器观测选定点的电压波形。但采用瞬态分析方法,可以通过设置,更仔细地观察到波形起始部分的变化情况。

为了提高效果,具有针对性,我们自己编了一本仿真实训书《高频电子技术EWB仿真实训》。学生根据要求构建电路,测试参数和波形。学生可以对电路以及参数灵活进行变更,更清楚地掌握电路的工作原理以及参数设计,从而激发学生对电路分析与设计的兴趣。

以上是我们在《高频电子技术》混频器部分教学中对EWB仿真软件的粗浅应用,在今后的教学中进一步开发提高,达到更好的教学效果。

参考文献

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