Multisim 在发射机维护中的应用

郑智耀

（广州海岸电台，广州 510700）

1 Multisim 仿真软件

随着我国电子技术的飞速发展，计算机技术的发展以及对电子系统设计的新的需求，Multisim 仿真软件在电路分析中的作用越来越重要。Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows 为基础的仿真工具，是一个专门用于电路原理设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，经过数个版本的升级，至今已经发展至Multisim14。Multisim 软件操作界面方便友好、形象，具有如下基本功能：一是为用户提供了丰富的电路元器件库，它包含了现实器件和虚拟器件，能满足电路设计要求；二是虚拟测量仪器仪表种类齐全，有电压表、电流表、数字万用表、功率计、双通道示波器等，能完成仿真电路参数的测量及输出波形测试；三是具有强大的分析功能，提供了静态工作点分析、交流分析、瞬态分析、RF 分析等分析功能，可帮助设计者缩短电路分析时间。

中短波发射机的维护是一项系统性的工作，维护工作者在日常维护过程中，需要熟练的掌握电路理论和维护知识，对解决实际问题非常必要。随着科技发展，Multisim 作为一款EDA（电子设计自动化）软件，给电路仿真带来了新的生机。笔者利用Multisim 软件根据电路和元器件参数对短波发射机的部分电子线路进行仿真，将理论知识与硬件操作经验结合起来，以便更准确的模拟运行状态，从而为日常维护提供依据；判断实际故障提供思路；为抽象理论的验证提供具体的方案。

2 仿真应用举例

2.1 调幅信号的仿真

对于调幅发射机来讲，信号要经过振幅调制后再发射，普通调幅信号的数学表达见式（1）。

式（1）表明，载波信号经单一信号调制后将出现三个频率分量，即载波频率分量ωt，上边频分量（ω+Ω）t，下边频分量（ω-Ω）t。已调信号是带有载波的双边带信号，无论是上边带还是下边带，都带有原调制信号的完整信息。调幅度m 指对信号进行幅度调制的载波的幅度，当0≤m≤1，调幅波的包络能正确地表现出调制信号的变化，m＞1的情况称为过调制。由于载波本身不携带信息，故从消息传送的角度看，可以只发射包含有用信息的上、下2个边带，而不发射载波。载波信号一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。因此，载波信号正常是调幅信号正常的必要条件，更是发射机正常播出的必要条件。

图1是通过multisim 软件选取MC1496集成模拟乘法器来实现调幅功能的仿真电路，调制信号为单音频信号，通过设置调制信号幅度的大小，可得仿真的已调信号输出波形如图2、图3所示。仿真结果表明，相较于设备维护人员在日常维护中借助示波器等设备来观测发射机各级输出载波的参数来判断已调信号是否正常，仿真软件构建电路简单，改变电路参数方便，电路波形展示直观，更为重要的是能够模拟发射机各级电路的工作状态，从而避免在加电状态下测试带来的安全隐患。

图1 振幅调制电路

图2 过调失真的调幅波形

图3 m=0.5时的调幅波形

2.2 故障分析判断

目前数字化全固态中波普遍应用于发射台站，具有稳定性强，电路较为复杂等特点。这就要求技术人员既要有一定的理论支撑，又需要较多的经验积累，才能做好发射机维护工作。如下说明仿真软件在维修中的作用。

故障现象1：发射机开不了机，直流电压表没有电压指示，中高压单元内有异味。不能上高压。

故障分析：当串联稳压电路上取样电路上的电阻断开，调整管基极电位为零，调整管就处于截止状态，电路就无输出，输出电压为零，无法进行加高压操作。一般电阻烧穿有以下几个因素：一是电阻的电压和电流超过电阻的额定电压值；二是工作环境无散热片或冷却装置；三是工作时间较长出现老化现象。

故障仿真：图4是串联稳压电路的电路仿真，当R1烧断等效于R1开路，双击R1在对话框中选“故障”、“开路”，再进行仿真。在图5中看到此时的输出波形不再是直流信号，此时的输出电压为零，负载无电压，电路无法正常工作，综合后端电路，便容易理解加不了高压的原因，为故障分析提供了直观性和便捷性。

图4

图5

2.3 开发设计验证

实际的电路都是来源于理论的设计。为了保证设计的可靠性，我们往往需要通过各种方法先行验证设计的可靠性。对组合逻辑电路的分析和设计是在门电路的输入、输出信号处于稳态的逻辑电平下进行的，而没有考虑门电路的传输延迟对电路工作的影响。当输入信号经过不同的路径传输到同一个门电路时，由于信号所经过的门电路的传输延迟所不同或者不同通路上门的级数不同，从而引起该门电路的输出波形出现尖峰脉冲，产生错误的输出，这一现象称为组合逻辑中的竞争冒险现象。理论上，当Y=A+A'或者Y=A·A'时，A 的变化会引起冒险。当输入变量较少时，冒险现象可以通过逻辑函数式来判定，但是多数情况下输入变量都有两个以上同时改变状态的可能或者更多的输入变量，这就难于从逻辑函数式上简单地找出所有产生竞争-冒险的情况了。为此，借助现代电子技术的发展，将multisim 用于电路仿真，能帮助我们从原理上快速准确地找到冒险现象，保证设计的可靠性。

如图6所示，输出Y=AB+A'C，通过逻辑表达式化简可知，当B=C=1时可化简为Y=A+A’，即A 的变化会引起冒险.再如图7所示，Y 的输出在A 由1变为0的时候产生了短暂的负脉冲，即发生了冒险。通过Multisim 的仿真，直观而又准确的发现了冒险的存在及引起其冒险的缘由，是一种有效的手段。

同样的，不论是模拟电路还是数字电路，甚至是高频电路，都能够在Multisim 软件中进行仿真实验，进而改进设计。

图6

图7

3 结束语

本文对短波发射机维护中的3个应用实例给予Multisim 软件仿真分析，有利于对不同电路工作状态的仿真，其仿真结果更为直观，能够增强维护人员对电子线路的理解，通过电子线路理论与电路仿真实践相结合，使维护人员处理故障时会有事半功倍的效果。