高频电子线路实验报告Word文档下载推荐.docx
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将实验相应的三部分电路进行正确级联,接入12V直流稳压电源,用示波器接于输出端口V6-3处,测量并分析记录整个调幅发射系统输出波形。
4、测试指标与测试波形:
1.LC三点式振荡器电路:
1.1、振荡器反馈系数kfu对振荡器幅值UL的影响关系:
表1-1:
测试条件:
V1=+12V、Ic1≈3mA、f0≈28MHzkfu=0.1—0.5
名称
单位
1
2
3
4
5
kfu
5C6/(CN+5C6)
1.000
07633
0.5848
0.3984
0.1996
UL
VP-P
1.40
1.35
1.26
1.12
0.96
振荡器的反馈系数kfu--UL特性结论:
随着振荡器反馈系数kfu的增大,振荡器幅值UL也在逐渐增加,但是它的增长幅度在不断减小。
分析:
当静态工作电流一定时,增大振荡器的反馈系数,振荡器的振幅也会随之增大,但是此时放大器的增益会随之减小,从而使增长幅度逐渐减小。
注:
我认为表格中反馈系数的计算公式有误,反馈系数应该是反馈点电压与输出点电压的比值,即kfu=5C6/CN,而不是5C6/(CN+5C6)。
1.2、振荡管工作电流和振荡幅度的关系:
Ic–UL
表1-2:
V1=12V、kfu≈0.4、fo≈30MHz、Ic1=0.5—6mA
数据值
项目
5BG1电流Ic(mA)
0.5
UL
0.23
0.45
1.05
1.38
1.78
1.58
fo
MHz
29.87
31.15
31.85
31.08
30.86
30.23
振荡器的Ic–UL特性结论:
在一定范围内,随着振荡管工作电流的增大,振荡幅度也随之增大,但是当工作电流超过最佳静态工作电流时,振荡幅度会随之减小。
在一定范围内,振荡管工作在欠压区,工作电流增大,振荡幅度也增大,之后,振荡管进入过压区,振荡幅度随着工作电流的增大而减小。
1.3、LC三点式振荡输出波形:
测试条件:
V1=12V、kfu≈0.4、fo≈28MHz、Ic1=3mA
LC三点式振荡输出波形
波形特点与测量值分析结论:
从图中可以看出输出波形为稳定的最大不失真正弦波,且频率为27.86MHZ。
总电路分析:
1.在LC振荡实验电路中,我们发现将开关5K1必须拨到合适的位置处,因为要满足振幅起振条件,输出频率为30MHZ的正弦信号,应该增大反馈系数kfu和电压增益,但是增大反馈系数kfu,电压增益必定减小,反之,kfu减小,虽然可以提高电压增益,但是环路增益没有提高,因此要增加环路增益,反馈系数kfu要选取合适值。
因此在本次实验中LC三点式振荡器电路中开关5K1打到5C11—100处为最佳。
2.我们发现提高三极管集电极的静态电流,可以增大跨导,从而可以增大电压增益,但是如果电流过大,就会造成回路有载品质因数过低,从而影响振荡频率的稳定性,因此在选取静态工作电流范围时一般取1~5mA.
2.三极管幅度调制电路(基极):
2.1、IC值变化对调制系数m的影响关系:
“IC--m”
表1-3测试条件:
V1=+12VUΩ=1kHz/0.1Vp-pUi=30MHz/0.1Vp-p
UΩ=1KHz/0.1VP-PUi=30MHz/0.1VP-P
Ic
mA
Usm(A)
VP-P
0.324
0.436
0.468
0.540
0.660
Usm(B)
0.072
0.212
0.304
0.400
0.524
m
%
62.6
34.6
21.0
14.9
12.2
IC值变化对调制系数m的影响的结论:
在三极管基极调幅电路中,随着三极管工作电流的增大,调制系数随之减小。
2.2、三极管幅度调制电路(基极)输出波形:
V1=+12VUΩ=1kHz/0.1Vp-pUi=30MHz/0.1Vp-pIc=3mA
结论:
由图可以看出输出波形是一个调幅信号的包络。
总电路分析:
基极的调制特性主要是指当其他条件不变时,放大器性能随基极偏置电压变化的特性,当基极偏置电压增大时,集电极电流脉冲宽度和高度均增加,从而引起工作电流Ic的增大,放大器由欠压区进入过压区,进入过压区,集电极电流脉冲宽度和高度均增加,但是凹陷也增大,结果使得工作电流Ic继续增大,但是增大的十分缓慢,调制系数也随之减小。
3.高频谐振功率放大电路:
由于,我们在课前准备的不充分,以及对实验步骤和实验要求把握得不到位,因此在实验过程中烧毁了一个电子元器件,导致电流表测得的电流一直超出量程,故以下数据没有进行测量和记录。
3.1.输入激励信号与输出信号电流/电压之间的关系,输出功率与工作效率
表1-4测试条件:
V1=V2=12V、fo=30MHz/0.5-0.8Vp-p、RL=50Ω、(Ic不得超过60mA)
级别
激励放大级器(6BG1)
末级谐振功率放大器(6BG2)
测量项目
注入信号
Ui(V6-1)
激励信号
Ubm(V6-2)
输出信号
U0(V6-3)
未级电流
IC(mA)
峰峰值VP-P
有效值V
电源输入功率PD:
Ic=mA、PD=mW
高频输出功率P0:
Uo=Vp-pRL=ΩP0=mW
电路工作效率η:
%
3.2.谐振功率放大器的负载特性:
RL--Uo
表1-5测试条件:
V1=V2=12V、fo=30MHzUbm=3—4Vp-pRL=50Ω--150Ω
RLΩ
50Ω
75Ω
100Ω
125Ω
150Ω
Uo(Vp-p)(V6-3)
Ic(mA)(V2)
结论:
分析:
在高频谐振功率放大电路实验中,我们在用万用表测试电流时,发现电流表的示数总是过大,而且直流电压源处也提示电流超过限定电流,于是我们降低输入信号的幅度,重新测试一遍后,发现还是同样的问题,刚开始我们以为是万用表问题,但是在打到蜂鸣档,短接后发现万用表是好的,再调试一会后,在老师的帮助下,我们发现原来是一个电子元器件烧坏了,之后我们分析了一下元器件烧坏的原因:
1)由于刚开始输入信号源的幅度过大,导致流过元器件的电流大于其工作的最大电流,从而使得元器件烧坏。
2)不小心触碰了其他电路上的开关,导致流过该电路元器件的电流瞬间增大,从而烧坏元器件。
3)元器件本身就已经损坏。
(概率较小)
4.调幅发射系统
结论(给出实测波形以及各单元模块接口信号参数并分析):
调幅发射系统各单元模块接口信号参数:
LC振荡电路
产生30MHZ
正弦信号
调幅电路
频率1KHZ
幅度0.1Vpp
本振信号
实验二、调幅接收系统实验
通过实验了解与掌握调幅接收系统,了解与掌握三极管混频器电路、中频放大/AGC电路、检波电路。
1、晶体管混频电路:
原理:
晶体管混频电路是将输入的高频信号(经滤波、放大)变换为频率固定的中频信号。
图中2R4为基极静态偏置电压,2C3、2B1和2R5为输出中频回路,输入30MHZ的单载波和30.455MHZ的本振信号,输出455KHZ的中频信号。
2、中频放大/AGC和检波电路:
AGC是自动增益控制电路,用来比较电压,从而压缩有用信号强度的变化范围,但不影响调制在载波上的包络变化,保证信息的不失真传输。
检波电路是将调幅信号通过检波二极管,由于检波二极管的单向导电特性,使得输出为基带低频信号,实现检波功能。
3、调幅接收系统:
中放/AGC
混频
低噪放
检波
图2调幅接收系统结构图
首先输入频率30MHz,幅度为50mV的载波信号,然后再输入频率为30.455MHz,幅度为250mV的本振信号,通过三极管混频电路进行混频,接着将信号输入中放、AGC和检波电路,最终输出频率为1KHZ的稳定的最大不失真的正弦波。
3、实验步骤:
(1)调节静态直流工作点,接入12V直流工作电压,闭合K2,调节电阻2W1,使得万用表测得的电阻2R4两端的电压为1.5V。
(2)直流工作点调好后,在信源输入端输入频率为30MHz,幅度为50mV的单载波,从本振输入端输入频率为30.455MHz,幅度250mVpp的本振信号,调节变容2C3使V2-3处输出稳定的频率为455KHz的最大不失真的正弦波。
(1)直流工作点调好后,在信源输入端输入455KHz,幅度为250mV的单载波信号,然后调节变容3C4,使V3-2处输出为稳定的最大不失真的正弦波,注意观察是否有增益,以此判断三极管3BG1是否正常工作。
(2)调节变容3C7,使V3-4处同样输出为稳定的最大不失真的正弦波,也要注意观察对于V3-2处输出信号是否有增益,以此判断三极管3BG2是否正常工作。
(3)AGC电路调试:
闭合3K2,调节选频网络中的电容3C7,在V3-4处输处稳定最大不失真的正弦波;
(4)调节电阻3W4,使得检波输出处输出频率为1KHZ的稳定的最大不失真的正弦波。
将各个电路正确级联,分别在信源输入处和本振输入处输入频率30MHz,幅度为50mV已调波信号和频率为30.455MHz,幅度为250mV的本振信号,最终输出频率为1KHZ的稳定的最大不失真的正弦波。
3.1.晶体管混频电路:
混频管静态电流“Ic”变化对混频器中频输出信号“U2”的影响关系
表2-1测试条件:
EC1=+12V、载波信号Us=50mvUL=250mVp-pIc=0.1—3mA
电流Ic(mA)
0.0
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
中频U2(mVp-p)
568
636
596
480
400
326
272
混频增益Kuc(dB)
21.1
22.1
21.5
19.6
18.1
16.3
14.7
在工作电流较小的时候,随着静态电流的增大,输出信号有大幅度的上升,当达到最佳静态工作电流之后,随着静态电流的增大,输出信号的幅度开始下降,从而导致混频增益先上升后下降。
3.2.中频放大/AGC和检波电路:
2.1、AGC动态范围测试
表2-2V1=+12V,Uin=1mVp-p——1Vp-p/455kHz
输入信号Uin
mVp-p
10
20
50
100
200
500
1V
一中放Vo1(AGC输入)
(mV)p-p
73.6
152
640
792
1.98V
2.60V
2.72V
AGC输出Vo2
584
904
1.34V
2.44V
2.84V
AGC控制电压Vc
V
在测量AGC控制电压时,观测到V3-5处输出总是一条直线,无论调节变容3C4和3C7,实验波形仍然没有改变,因此想到最后再返回来做这个,但是直到下课也没有时间进行重新测量,还望老师谅解。
AGC动态范围测试曲线图
AGC动态范围结论
从图中可以看出在一定范围内,随着输入信号的增加,输出信号也随之增加,但是当输入信号较大时,输出信号增长速度变得十分缓慢。
AGC是自动增益控制电路,它可以利用其自身的自动反馈功能,通过比较输入和输出电压值,自动控制系统的总增益,从而减小了中频放大器的输出波动范围。
2.2、AGC输入信号峰峰值与AGC检波输出电压关系曲线图
AGC检波输出线性动态范围结论
从图中可以看出随着输入信号的增加,输出信号也随之增加,而且在一定范围内输入与输出呈线性的关系。
AGC是自动增益控制电路,通过比较输入和输出电压值,自动控制系统的总增益,从而减小输出信号的线性失真。
2.3、检波失真观测
输入信号Vin:
455KHz、10mVp-p,调制1kHz信号,调制度50%调幅信号
检波无失真输出波形实测波形选贴:
检波无失真输出波形实测波形
对角线失真输出波形实测波形选贴
对角线失真输出波形
当输入为调幅波时,过分增大
和C值,由于二极管截止期间C通过
的放电速度过慢,跟不上输入调幅包络的下降速度,输出平均电压就会产生失真。
负峰切割失真输出波形实测波形选贴
实测波形
粘贴处
由于对实验步骤把握不到位,没有合理安排好时间,未能记录负峰切割失真输出波形,还请老师谅解。
分析:
当输入调幅波电压的调制系数较大时,导致交直流负载不等,输出音频电压在其负峰值附近将被削平,出现所谓的负峰切割失真。
3.3.调幅接收系统(给出各单元模块接口信号参数并分析调幅接收系统性能):
频率30MHZ
幅度50mV
频率30.455MHZ
幅度250mV
混频电路
455KHZ
中频信号
解调检波
1KHZ
中放
/AGC
滤波功能:
虽然最后在示波器上得出了需要的波形,但是系统的滤波功能不是特别理想,因为输出波形上面有太多的毛刺,因此系统还有很大的改进之处。
实验三、调频接收系统实验
通过实验了解与掌握调频接收系统,了解与掌握小信号谐振放大电路、晶体振荡器电路、集成混频鉴相电路
2.3、小信号谐振放大电路:
小信号谐振放大器是将接收到的信号进行放大,信号由放大器的基极输入,放大后的信号由集电极输出。
图中静态工作点由1Y1,1R1和1R2经分压后决定。
通过改变1R2,可以改变Q值。
2.4、晶体振荡电路:
晶体工作在略高于Fs呈感性的频段内,用来作为三点式电路中的回路电感,相应构成的振荡电路称为并联型晶体振荡电路。
图中5B1和5C22组成谐振回路,通过电感耦合输出,5U1提供稳定的电压。
2.5、集成混频鉴相电路:
载频输入后和本振信号在MC3362P内部进行3次混频,在鉴频输出处输出稳定的正弦波。
2.6、调频接收系统:
鉴频
本振1
放大
本振2
MC3362P
图3.调频接收系统结构图
由天线接收到信号后,首先进入滤波网络,滤去杂质波,然后送入低噪声放大器进行放大,然后与本振信号进行混频,混频后再次进行滤波,滤除不需要的波段,然后进入中放AGC,经过中放后再进行一次滤波,然后进行鉴相器,经过鉴相器后放大输出信号。
1、小信号谐振放大电路:
(1)调节静态直流工作点,正确接入12V直流工作电压,闭合K1,调节电阻1W1,使得万用表测得的电阻1R3两端的电压为2V。
(2)直流工作点调好后,在输入端输入频率为30MHz,幅度为50mv的单载波,使信号到达V1-1出;
开关1K1向上拨,然后调节变容1C4和开关1K2,使示波器在V1-2处显示稳定的最大不失真的正弦波。
(3)开关1K1向下拨,然后调节变容1C10,使示波器在V1-3处显示稳定的最大不失真的正弦波。
2、晶体振荡电路:
正确接入12V直流工作电压,闭合K5B,调节变容5C22和变容5C19,使示波器在V5-4显示频率为40.7MHz的本振信号。
3、集成混频鉴相电路:
(1)正确接入12V直流工作电压,闭合K2B,在载频输入端输入频率为30MHz,幅度为50mv的单载波,输入频率为40.7MHz的本振信号,调节变容2C20值,一次混频时示波器在V2-4处显示频率为10.7MHz的稳定的最大不失真的正弦波。
(2)二次混频时示波器在V2-7处显示频率为455KHz的稳定的最大不失真的正弦波。
(3)调节变容2C20的值,输入频率为30MHz的信号,并且输入1KHz的调频信号,使示波器在鉴频输出处显示频率为1KHz的稳定的最大不失真的正弦波。
4、调频接收系统:
在小信号谐振放大器的天线输入处接入天线,闭合合适的开关,正确连接3个电路,用天线接收发出的信号,最终使示波器在鉴频输出处显示频率为1KHz的稳定的最大不失真的正弦波。
1.小信号谐振放大电路:
放大器直流工作点对Uo的影响关系
表1-1:
V1=+12V、Ic1≈0.5—4.5mA、Ui≈50mVP-Pf0≈30MHz
输入信号Ui(mVP-P)
50mVP-P
放大管电流Ic1
0.5mA
1mA
2mA
3mA
4mA
4.5mA
输出信号Uo
(VP-P)
0.424
0.720
0.976
1.02
0.776
在一定范围内,随着放大管电流的增大,输出信号幅度也随之增大,但是当工作电流超过最佳静态工作电流时,输出信号随之降低。
逐点法测量放大器的幅频特性
表1-3:
V1=+12V、Ic1≈2mA、f0=27—33MHzUi=50mVP-P
输入信号幅度
(mVP-P)
50mVP-P
输入信号
(MHz)
27
27.5
28
28.5
29
29.5
30
输出幅值
0.180
0.244
0.328
0.420
0.496
0.664
0.752
30.5
31
31.5
32
32.5
33
0.840
0.900
0.984
0.768
0.704
0.584
放大器幅频特性测试结论:
由图可看出,输出幅值和输入信号呈抛物线关系,当输入信号到31.5MHz时,输出幅值最大,输入信号频率增高或降低都会导致输出幅值降低。
当输入信号频率等于高频谐振电压放大器选频网络的频率即30MHZ时,网络匹配,此时放大器有最大放大倍数,但是我们做实验时,变换一个输入信号幅度,为了使输出波形不失真,改变了变容1C10值,导致我们测量的数据在31.5MHZ时输出幅值最大。
2.晶体振荡电路:
晶体振荡电路
实测波形粘贴处
3.集成混频鉴相电路:
集成混频鉴相电路输出波形
4.调频接收系统(给出各单元模块接口信号参数):
输出1KHZ
MC3362P
混频、鉴频电路
40.7MHZ
小信号谐振放大电路
双谐振输出30MHZ放大正弦信号
信号源发出频率为30MHZ
正弦信号
高频电子电路实验感受与建议:
感受:
刚开始接触高频电子电路实验,就觉得这实验课的时间(4个小时)太长了,但是当我们真正开始做实验的时候却发现4个小时的时间太短了,三个大实验做完整的只有最后一个实验。
我还记得第一节课老师只是让我们简单地熟悉一下各个仪器,却发现我们连基本的仪器都不会使用,或者说没有完全掌握吧。
但是通过这几次的电子电路实验,我发现我还是学到了不少东西,因为老师