高频电路实验讲义级文档格式.docx

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由图1-1（c）可知：

，QL=1/ω0LG∑，R∑=1/G∑

（2）谐振电压增益

（3）通频带和矩形系数

BW0.7=2Δf0.7=fo/QL，K0.1=BW0.1/BW0.7≈10

四、实验电路图

五、实验内容及步骤

1．调整晶体管的静态工作点

在不加输入信号（即ui=0），将测试点TTA1接地，调整可调电阻WA1，用万用表直流电压档（20V档）测量发射极电位，使IE=1.5mA，记下此时的UBQ，UCQ，UEQ的值。

2．使调谐放大器谐振在10.7MHz

（1）方法一，用示波器调整

①把示波器接在高频信号源的TTF1处，调WF1使高频信号源提供频率为10.7MHz、大小为Vp-p-=50mV的信号。

②把此信号接在调谐放大器的信号输入TTA1处，用示波器探头在TTA2处测试（在示波器上看到的是正弦波），调节变压器磁芯及电容CA3使示波器波形幅度最大。

（2）方法二，用扫频仪调整

将扫频仪的扫频输出接在调谐放大器的信号输入TTA1处,将扫频仪的带检波器探头接在输出端TTA2处测试,通过调节扫频仪面板上的“Y轴增益”和“输出衰减”旋扭，转动中心频率旋扭使荧光屏上出现频率特性曲线，调节变压器磁芯使调谐放大器谐振在10.7MHz。

3．测量电压增益Auo

（1）方法一，用示波器测量

用示波器测输入信号的峰峰值，记为Ui，测输出信号的峰峰值记为Uo。

用输出信号的大小和输入信号的大小之比计算电压增益。

则小信号放大的电压放大倍数为Uo/Ui。

（2）方法二，用扫频仪测量：

测量前，先要对扫频仪的Y轴放大器进行校正，即零分贝校正，调节“输出衰减”和“Y轴增益”旋扭，使屏幕上显示的方框有一定高度，记下此时的高度和“输出衰减”的读数N1dB。

然后接入被测放大器，保持Y轴增益不变，改变扫频仪的“输出衰减”旋扭，使曲线的高度和输入信号相同，记下此时的“输出衰减”的读数N2dB，则电压增益Auo：

：

Auo=（N1－N2）dB

4．测量放大器的通频带BW0.7．。

。

调“输出衰减”和“Y轴增益”，使谐振曲线在Y轴占有一定高度，调“频率偏移”旋扭,使谐振曲线在X轴占有适当格数，测出其曲线下降3dB处两对称点在X轴占有的宽度，由频标就可近似测出放大器的通频带。

5．测量放大器的选择性。

放大器选择性的优劣可用其谐振曲线的矩形系数K0.1表示。

用4．中的方法测出BW0.1，即可得

六、实验报告要求

1．整理好实验数据。

2.画出扫频仪的方框图及荧光屏上的频率特性曲线。

3．思考：

引起小信号谐振放大器不稳定的原因是什么？

如果实验中出现自激现象，应该怎样消除？

实验二模拟乘法器调幅和检波

1．掌握用模拟乘法器实现普通调幅波和抑制载波调幅波的方法。

2．掌握测量调幅系数的方法。

3．掌握用集成电路实现同步检波的方法。

示波器（双踪100MHz）一台，数字万用表一块，试验箱，调试工具一套。

1．振幅调制

振幅调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律变化，其它参数不变。

这是使高频载波的振幅载有传输信息的调制方式。

振幅调制分为三种方式：

普通的调幅方式抑制载波（AM）、抑制载波的双边带调制（DSB）和单边带调制（SSB）。

所得的已调信号则分别称为调幅波信号、双边带信号和单边带信号。

在单一频率信号作为调制信号时，调幅波的表达式为

uAM=UAM（t）cosωct=Ucm（1+macosΩt）cosωct

在调制过程中，将载频抑制就形成了波双边带信号，简称双边带信号。

双边带信号的表示式为：

uDSB=（1/2）maUcmcos（ωc±

Ω）t

2．同步检波

同步检波分为乘积型和叠加型两种方式。

这两种检波方式都需要接收端恢复载波的支持，恢复载波性能的好坏，直接关系到解调性能的好坏。

乘积型同步检波是直接把本地恢复载波和接收信号相乘，用低通滤波器将低频信号提取出来。

在这种检波器中，要求恢复载波和发送端的载波同频同相，如果其频率或相位有一定的偏差，将会使恢复出来的调制信号产生失真。

叠加型同步检波是将DSB或SSB信号插入恢复载波，使之成为或近似为AM信号，再利用包络检波器将调制信号恢复出来。

为了保证检波质量，对DSB信号，要求恢复载波的振幅大于输入信号的振幅；

对SSB信号，要求恢复载波的振幅远远大于输入信号的振幅。

叠加型同步检波器也要求恢复载波和接收信号载波同频同相，否则会产生失真。

如图2-1所示。

断开J12，J13，J15，J19，J110，连接好J11，J14，J16，J17，J8，组成调幅电路。

载波信号uc经高频耦合电容C14由IN11处输入，C15是高频旁路电容，使8脚接地。

调制信号uΩ经低频耦合电容C11由IN12处输入，C16是低频旁路电容，使4脚接地。

调幅信号从12脚单端输出。

器件采用双电源供电方式。

2脚和3脚接入负反馈电阻，以扩展uΩ的线性动态范围。

电阻R18、R19及R111为器件提供静态偏置电压，保证器件内各个晶体管工作在放大状态。

R14、R16及电位器W11组成平衡调节电路，改变W11可使乘法器实现抑制载波振幅调制和有载波的振幅调制。

（1）抑制载波的调幅波

在IN11处输入fc=10.7MHZ，Ucp-p=250mV的载波；

在IN12端输入fΩ=1kHz的调制信号。

先使UΩp-p为零，调节可调电阻W11，使在TT11处测试的信号u0=0。

然后逐渐增大UΩp-p，用示波器在TT11处观察抑制载波的调幅信号。

（2）普通调幅波

①在步骤

（1）的基础上调节W11，使输出信号中有载波存在，用示波器在TT11处观察有载波的振幅调制信号。

不断改变调制信号的大小，观察调幅波的变化情况，并将相应的数据填入表中。

UΩp-p

Uomax

Uomin

ma

②改变调制信号的大小，观察并记录ma=1，ma>

1时的调幅波形。

连接J22、J24、J26构成同步检波电路。

由平衡调幅部分产生的调幅波作为同步检波部分的调幅波输入信号。

（1）抑制载波的调幅波的检波

从IN21处输入10.7MHz，Ucp-p=250mV的载波，调W21使在TT21处观察的信号为0。

在IN23端输入抑制载波的调幅信号，这时从TT21处用示波器应能观察到uΩ（t）的波形，调节W21可使输出波形幅度增大，波形失真减小。

（2）普通调幅波的检波

在IN23端输入普通调幅信号，这时从TT21处用示波器观察uΩ（t）的波形。

1．在同一坐标纸上绘出调制信号、载波、普通调幅波、抑制载波调幅波以及两种已调信号检波后的输出电压的波形。

2．整理实验数据，并计算调幅系数。

（

）

实验三调频和模拟乘法器鉴频

1．掌握变容二极管调频的工作原理。

2．了解鉴频器的工作原理。

示波器（双踪100MHz）一台，高频电路实验箱一台，数字万用表一块，调试工具一套。

1．调频波的产生

调频的方法主要有直接调频法和间接调频法。

其中直接调频法最常用的是变容二极管直接调频电路。

原理图如图3所示。

变容二极管是利用半导体PN结的结电容随加在其两端的反向偏置电压的变化而变化的特性制作的。

其压控特性可表示为Cj=Cj0/（1+u/UD）γ。

为了保证变容二极管反偏，给变容二极管提供一个合适的直流反偏电压UR，若在此基础上加入调制电压uΩ（=UΩmcosΩt），则有u（t）=UR+uΩ=UR+UΩmcosΩt，变容二极管在单一频率调制信号uΩ控制下的结电容Cj的数学表达式为：

Cj=CiQ（1+mcosΩt）–γ此时等效振荡回路的谐振频率为

式中

是未加调制信号（uΩ=0）时的振荡频率，它就是调频振荡器的中心频率，即载波频率。

2．调频波的解调

调频波的解调又叫鉴频，它是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。

其鉴频原理是先将调频波经过一个线性移相网络变换成调频调相波，然后再和原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。

因此实现鉴频的核心部件是相位检波器。

相位检波器又分为叠加型相位检波器和乘积型相位检波器，利用模拟乘法器的相乘原理可实现乘积型相位检波。

其基本原理是在乘法器的一个输入端输入调频波uFM（t），设其表达式为uFM（t）=uccos（ωct+mfsinΩt）。

式中mf为调频系数。

另一输入端输入经线性移相网络移相后的调频调相波

，设其表达式为

=U/smcos｛ωct+mfsinΩt+［

］｝=

sin［ωct+mfsinΩt+

］

式中，

——移相网络的相频特性。

这时乘法器的输出uo（t）为

uo（t）=Kus（t）

=

Kusm

sin［2（ωct+mfsinΩt）+

）+

式中，第一项为高频分量，可以被低通滤波器滤掉。

第二项是所需要的频率分量，只要线性移相网络的相频特性

在调频波的频率变化范围内是线性的，当

|≤0.4rad，sin

≈

因此鉴频器的输出电压uo（t）的变化规律和调频波瞬时频率的变化规律相同，从而实现了相位鉴频。

所以相位鉴频器的线性鉴频范围受到移相网络相频特性的线性范围的限制。

如图3-2所示。

振荡器Q81使用3DG12C,变容管使用Bb910,Q82为隔离缓冲级。

由R81、R82、

W81和R83组成变容二极管的直流偏置电路，由L84、C87、C88、C89、C85和振荡管组成LC调制电路。

1．振荡器的调整

（1）连接J82、J84组成LC调频电路。

（2）接通电源调节W81，在变容二极管D81负端用万用表测试电压，使变容二极管的反向偏压为2.5V。

（3）用示波器和频率计在TT82处观察振荡波形，调节L84，使振荡频率为10.7MHz。

2．变容二极管静态调制特性的测量

调节W81，改变变容二极管两端的直流偏置电压，用频率计测量振荡频率，并填入表中。

UD（V）

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

f0（MHz）

3．观察调频波形

（1）从IN81处输入1KHZ的正弦信号作为调制信号，信号大小由零慢慢增大，用示波器在TT82处观察振荡波形变化，此时能观测到一条正弦带。

如果用方波调制则在示波器上可看到两条正弦波，这两条正弦波之间的相差随调制信号大小而变。

（2）用高频信号源和低频信号源产生中心频率为10.7MHz的调频波。

并和变容二极管构成的调频波进行比较。

4．模拟乘法器构成鉴频器

如图3-3所示。

连接J21、J23、J25，由模拟乘法器构成鉴频器。

从IN22处输入调频波，用示波器在TT21处观察低频调制信号。

如果信号失真，可以调节电容C21。

1．绘出实验中观察到的波形。

2．整理LC调频所测的数据。

说明调频波的频率和变容二极管两端电压的关系。

图3-2调频波产生实验电路

实验四小功率调频发射机和接收机设计

1．掌握调频发射机整机电路的设计和调试方法，以及调试中常见故障的分析和处理。

2．掌握调频接收机电路的构成和调试方法。

3．学会如何将各种单元电路组合起来完成工程实际要求的整机电路设计。

示波器（双踪100MHz）一台，数字万用表一块，调试工具一套。

1．调频发射机

调频系统和调幅系统相比，由于高频振荡器输出的振幅不变，因而具有较强的抗干扰能力和较高的效率。

所以在无线通信、广播电视、遥控遥测等方面获得广泛使用。

图4-1为调频发射系统的基本组成框图。

2．调频接收机

如图4-2是超外差调频接收机的组成方框图。

天线接收到的高频信号，经输入调谐回路选频为f1，再经高频放大级放大进入混频级。

本机振荡器输出的另一高频信号f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。

混频级的输出接调谐回路选出中频信号（f2-f1），再经中频放大器放大，获得足够高的增益，然后经鉴频器解调出低频调制信号，由低频功放级放大。

由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。

调频发射机电路图如图4-3所示，调频接收机电路图如图4-4所示。

发射电路图中的QE1和QE2组成高频谐振功率放大器，激励级为甲类功放，功放级为丙类功放。

接收电路图中的QA1和外围元件组成输入回路及高放电路，集成电路（MC3361）实现混频，中放，鉴频，低频功放。

由天线接收的高频信号经LA1、CCA1、CA1组成的选频回路，选取10.7MHz的有用信号，经QA1放大由CA3,TA1组成的选频回路进一步滤除无用信号，将有用信号经TA1、CB1耦合进入MC3361的16脚，和本振信号10.245MHZ（1、2脚外挂晶振，电容和内部振荡单元产生）混频，产生差频455KHz从3脚输出。

经陶瓷滤波器后又从5脚进入MC3361放大，8脚外挂鉴频电路最后从9脚输出调制信号。

1．按下开关KA1、KB1，调试好小信号调谐放大单元电路（参见实验一）。

2．调试好高频功率放大单元电路。

（1）调WE1，使QE1的VE＝2.2V。

（2）连接JE2，3，4，5，使功放负载为50Ω。

（3）从INE1输入10.7MHz载波信号，信号大小从零开始增加，使UPP=250mV，用示波器在TTE1处观察波形，调TE1、TE2使输出波形不失真且最大。

3．连接好发射和接收电路。

连接好接收电路中的JA1、JB1在ANTE1和ANTA1处分别连一导线作为发射和接收天线。

4．调高频信号发生器的WE1使功放电路的INE1处输入10.7MHz，UPP=200mV的载波信号（未加调制信号），用示波器在接受电路的TTB2处观察有无455KHz的信号。

当TTB2处有455kHz的信号输出时，说明调频单元的工作频率在10.7MHz附近。

5．使低频信号发生器输出fΩ=1kHz，UΩp-p=800mV左右的调制信号。

6．高频信号发生器的JE2、JE3，JE4通，产生调频波，输入功放并发射。

7．用示波器在接受电路TTB1处可观测到输出的解调波。

8．当从TTB1处观察鉴频输出信号，此时如果波形失真可以微调LB1和微调L84。

注意观察鉴频信号频率和调制信号频率是否一致，幅度大小和调制频偏的关系（调制频率可以通过改变调制信号大小来改变）。

如果TTB1处的信号失真，一般要考虑是否调制信号幅度过大以及变容二极管调频产生的调频信号的中心频率偏离10.7MHz太远。

画出调频发射机和接收机的组成方框图，并简述各部分的工作原理。

图4-3调频发射机实验电图

实验五晶体管超外差收音机的安装和焊接

1．了解三极管混频器的工作原理。

2．熟悉振荡器、调谐放大器及检波器的工作原理。

3．初步了解超外差收音机的工作原理。

4．通过对收音机的安装，了解电子产品的装配过程，培养动手能力及严谨的科学作风。

二、实验原理

超外差收音机的组成方框图如图所示。

超外差收音机由混频器、本机振荡器、中频放大器、检波器、音频放大器（推动、功放）及电源等部分组成。

其特点是：

利用收音机中本机振荡器产生的高频信号和天线接收进来的高频调幅信号差拍，产生新的中频调幅信号，然后经中频放大器放大。

由于中频放大器的频率固定（我国采用465kHz），其增益可以做的较高，又易于调整。

所以超外差收音机的灵敏度较高，选择性也较好。

1．输入回路

为串联谐振电路。

当回路和载频为f1的感应电势e1谐振时，回路对e1是最小阻抗。

e1在回路中产生的电流最大，信号电压也最大，其它信号则被抑制。

2．混频器

混频器的作用是将载频为fc（高频）的调幅波不失真地变换为载频为fI（固定中频）的已调波信号，而保持原调制规律（即信号的相对频谱分布不变）。

因此，混频器也是频谱的线性搬移电路，它将信号频谱从载频为fc的频率上线性搬移到中频fI上。

混频器是一个三端口的网络。

它有两个输入信号，即频率为fc的输入信号ui和频率为fL的本振信号uL，输出的中频信号为uI，频率是fc和fL的和或差，称为中频fI。

中频信号uI的波形和输入信号ui的包络形状相同，只是其中的载波频率不同（内部波形疏密程度不同），如图5-1所示。

如在广播接收机中，混频器将中心频率为535~1605kHz的已调波信号变换为中心频率为465kHz的固定中频已调波信号。

混频器在一些发射设备，中短波接收机和测量仪器中被广泛采用。

在919型收音机中，第一级电路就是一个混频器。

它既是一个放大器又是一个振荡器，从电路结构看，它是两者的合成，如图5-2所示。

对输入信号ui，晶体管BG1是共射电路。

对本振信号uL，BG1是共基电路。

本振信号uL由发射极注入。

ui和uL都加至BG1的发射结，利用其非线性特性，可得fc、fL、2fc、2fL、fL+fc、fL-fc……。

利用BG1集电极所接的LC并联谐振电路选出中频信号fI=fL-fc。

VT1完成本振，变频和选择中频的任务。

3．中频放大器

中频放大器为单调谐放大器。

它放大的对象是经过变频以后的465kHz中频信号，然后将放大的中频信号送到检波器。

中频放大器的集电极负载中周的作用有两个。

一是起选择作用，以增加整机的选择性；

二是起耦合作用。

因晶体管的输入阻抗低，输出阻抗高，中周担负重要的阻抗匹配任务。

中周的线圈采用部分接入集电极回路，是因晶体管的输出阻抗远比LC回路谐振阻抗低，若直接接入，调谐回路的Q值降低，使选择性变坏。

中放级常加有音量自动控制电路。

利用检波输出的直流成分，加到中放管的基极，控制它的基极偏流（工作点的大小直接和增益有关），从而改变其增益大小的。

控制过程如下：

UB2↑→UB3↑→IC3↑→UC3↓→UB2↓

4．检波级

BG3处于微导通状态，对中频信号来说是工作在共集电极检波方式，检波后的信号由发射极输出。

该级的输入阻抗很高，提高了中周T2的Q值，也提高了整机的灵敏度和选择性，检波效率大大高于二极管检波电路，弥补了只有一级中放的不足。

其工作原理为：

调幅波uI（t）的第一个正半周到来时，BG3导通（发射结电阻为几十到一百欧姆），并对C223充电，τ充＝rbeC。

当uI（t）减小到低于C223上的电压时，BG3截止，C223放电，τ放＝（R560+R5K）C。

放电很慢，稍有放电，调幅波第二个正半周又来，又对C223充电，又放电……。

由于发射结的导通电阻远小于放电回路的电阻，所以充电较快而放电较慢，输出电压uo（t）就会随uI（t）的包络线而变化，从而在BG3的发射极得到音频信号，如图5-1所示。

5．低频电压放大器

BG4作低放，其作用是供给功放级足够的推动功率。

6．频功率放大器

BG5和BG6为变压器耦合推挽功率放大，以达到规定的功率输出，去推动喇叭发音。

三、实验内容

1．要求

（1）对照电路原理图，看懂印刷线路图。

（2）了解图上的符号，并和实物对照。

（3）根据技术指标测试各元器件的主要参数。

（4）认真细致地安装和焊接。

2．步骤

（1）清点元器件。

按材料清单清点全套零件，注意不可丢失，磁棒防止碰和摔，喇叭不要损坏，线圈头不要剪短，中周磁芯不要去调。

清理完毕，自己保管。

（2）检测元器件。

①用万用表检测电阻和电容

电位器：

分别检测开关，固定端和滑动端。

电容：

对于小电容（0.1μF以下）：

可测短路，断路，漏电故障；

对于大电容（0.1μF以上）：

除可测短路和漏电外，还可估测电容量，电解电容需注意极性。

方法：

先将电容器两端短接放电；

用表针接触电容两端，表针将发生摆动，容量越大摆动角度越大，回摆越接近出发点，电容质量越好（漏电越小）。

②变压器检测

方法是测绕组电阻及绕组间绝缘电阻。

③二极管检测

用指针表检测：

指针表中，黑表笔为内部电池正极，红表笔为内部电池负极，测其正反向电阻确定其正负极。

数字表检测：

用二极管档，测的是二极管的电压降，正向压降约为0.7V（硅管），反向显示“1―――”。

④三极管检测

直接插入三极管测量孔，（指针表、数字表均可，功能选hfe档）读取hfe值。

E、C正确时放大倍数大（几十至几百），E、C错误时放大倍数小。

（3）安装元器件。

①安装振荡线圈OSC，中周T1，中周要求按到底，外壳固定支脚要焊上，注意安装顺序：

OSC（黑色），T1（白色）。

②安装T6（红色）

③安装R，其高度不应高于中周高度，色环方向保持一致。

④安装C，注意电解电容极性。

⑤安装晶体管，三极管的型号要按图示安装，极性不可错。

（4）焊接

可以安装一部分元件，经查无误可进行焊接。

不可勾焊，连焊，虚焊，注意锡量要适中，焊接时间适当，以保证焊接质量。

（5）整机组装

安装T2（白、黄、兰色），T5（兰色），电位器、双联、磁棒架。

焊接天线线圈ANT，注意抽头两侧电阻值