高频电子线路实验实验指导书含实验数据要点.docx
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高频电子线路实验实验指导书含实验数据要点
前言1
实验一：
LC与晶体振荡器实验2
实验二：
变容二极管调频器6
实验三：
幅度调制与解调8
实验四：
锁相环频次合成器实验11
第1页
前言
《高频电子线路》是通信和无线电技术的重要专业基础课，它波及到很多专业理论知识和实践知识。
陪伴着无线电通信的进度，高频电子技术的发展，已有百余年的历史，传统的
高频技术主要由信号发生（正弦信号发生，非正弦信号发生，波形变换、载波发生）、信号调
制（调幅、调频）、信号发送和接收（选频、变频、中频选频放大、检波、鉴频）等构成，近二、三十年来，因为视频传输技术和数字电路技术的发展，高频技术衍生出很多新式电路和器件，如：
单边带发送与接收、残留单边带发送与接收、声表面波滤波器与陶瓷滤波器的应用，数
字调频技术、锁相环与锁相式频次合成技术、移相键控技术等等。
为了配合现代“高频电子技术”教课的需要，设计了十四项实验。
此中九项属模拟电路范围，即LC与晶体振荡器，调幅与解调，非线性波形变换，函数信号发生，小信号选频放大，集成乘法器混频，通频带展宽、锁相调频与鉴频和变容二极管调频与相位鉴频：
属数字电路范围的有三项，即数字信号发生，数字锁相环与数字锁相式频次合成器，数字调频与解调；其余二项实验分别是采纳专用集成电路的电视图象中放检波和采纳专用集成电路的电视伴音中放鉴频。
在电路的设计和选择上，拥有以下特色：
一、尽量采纳原理性突出的典型电路，便于联合理论知识、进行学习和剖析。
二、载波工作频次采纳几兆赫到几十兆赫，易于制作工艺和调试。
三、采纳排列元件，集成电路及专用集成电路相联合的原则，既便于学生深入掌握电路的基本工作原理，又能实时认识现代无线电通信技术的新技术。
四、电路中采纳了变容二极管调频和声表面波滤波器以及陶瓷滤波器等固态器件，便于学生认识新式器件的性能和调测方法。
五、各个实验单元电路既自成完好系统，又便于互联成一个较大的系统进行联试、联调，以增添学习的综合性、系统性和兴趣性。
六、为了使学生较全面地掌握一些基本电路。
我们在实验电路编排上尽量介绍一些拥有
同样功能的不一样电路。
比如采纳6．5MHz调频解调的相位鉴频器和斜率鉴频器：
采纳集成电路的幅度同步检波器和二极管检波器等。
七、采纳单板整体构成形式：
三路直流电源采纳内置式的开关电源：
电路的联络或改接采纳按键切换。
实验需要外置的仪器有：
1）、0-50MHz扫频仪（如BT5-A型）
2）、40MHz（或20MHz）双踪示波器（如
3）、10MHz调频、调幅高频信号发生器
4）、10MHz频次计函数信号发生器（如
protek6504型）
（如ASl051S型）
EEl642B型）
在编写“高频电子线路实验指导书”过程中。
我们尽量采纳要点突出、简洁简要的表达方法，突出基来源理和实验过程。
因为水平有限，不免有很多不足和错误之处，请使用本指导书的师生指正。
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实验一：
LC与晶体振荡器实验
一、实验目的
1、认识电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。
2、比较静态工作点和动向工作点，认识工作点对振荡波形的影响。
3、丈量振荡器的反应系数、波段覆盖系数、频次稳固度等参数。
4、比较LC与晶体振荡器的频次稳固度。
二、实验仪器设施
高频电子线路实验箱
60M双踪示波器
频次计
三、实验原理
三点式振荡器包含电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其沟通等效电路如图1-1：
图1-1三点式振荡器
1、起振条件
（1）、相位均衡条件：
Xce和Xbe必要为同性质的电抗，Xcb必要为异性质的电抗，且它们之间知足以下关系：
（2）、幅度起振条件：
式中：
qm——晶体管的跨导，
Pu——反应系数，
Au——放大器的增益
qie——晶体管的输入电导
qoe——晶体管的输出电导
第2页
qL——晶体管的等效负载电导
Fu一般在0.1~0.5之间取值
2、电容三点式振荡器
（1）、电容反应三点式电路——考毕兹振荡器
图1-2是基本的三点式电路，其弊端是晶体管的输入电容Ci和输出电容Co对频
率稳固度的影响较大，且频次不行调。
（a）、考毕兹振荡器（b）、沟通等效电路
图1-2考毕兹振荡器
（2）、串连改良型电容反应三点式电路——克拉泼振荡器
电路如图1-3所示，其特色是在L支路中串入——个可调的小电容C3，并加大Cl和C2的容量，振荡频次主要由C3和L决定。
C1和C2主要起电容分压反应作用，进而大
大减小了Ci和Co对频次稳固度的影响，且使频次可调。
（a）、克拉泼振荡器（b）、沟通等效电路
图1-3、克拉泼振荡器
（3）、并联改良型电容反应三点式电路——西勒振荡器
（a）、西勒振荡器（b）、沟通等效电路
图1-4、西勒振荡器
第3页
电路如图1-4所示，它是在串连改良型的基础上，在L1两头并联一个小电容C4，调
节C4可改变振荡频次。
西勒电路的长处是进一步提升电路的稳固性，振荡频次能够做得较高，该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设施中获取特别宽泛的应用。
本实验箱所供给的LC振荡器就是西勒振荡器。
3、晶体振荡器
本实验箱供给的晶体振荡器电路为并联晶振b-c型电路，又称皮尔斯电路，其沟通等效电路如图1-5所示。
图1-5皮尔斯振荡器
四、实验内容指导
开启实验箱，在实验板上找到与本次实验内容有关的单元电路，并比较实验原理图，认清各个元器件的地点与作用，特别是要学会怎样使用“短路帽”来切换电路的构造形式。
作为第一次接触本实验箱，特对本次实验的详细线路作以下剖析；
电阻R101~R106为三极管BG101供给直流偏置工作点，电感L101既为集电极供给直流通路，又可防备沟通输出对地短路，在电阻R105上可生成交、直流负反应，以稳固交、直流工作点。
用“短路帽”短接切换开关
K101、K102、K103的1和2接点（此后简称“短接Kxxx╳-╳”）
便成为LC西勒振荡电路，改变C107可改变反应系数，短接
K101、K102、K103
，并去除电
2-3
容C107后，便成为晶体振荡电路，电容
C106起耦合作用，R111为阻尼电阻，用于降低晶体等
效电感的Q值，以改良振荡波形。
在调整
LC振荡电路静态工作点时，应短接电感
L102（即
短接K104
）。
三极管
BG
102等构成射极跟从电路，供给低阻抗输出。
本实验中
LC振荡器
2-3
的输出频次约为1.5MHz，晶体振荡器的输出频次为
6MHz，调理电阻R110，可调理输出的幅
度。
经过以上的剖析后，可进入实验操作。
接通沟通电源，而后按下实验板上的
+12V总电
源开关K1和实验单元的电源开关K100，电源指示发光二极管
D4和D101点亮。
（一）、调整和丈量西勒振荡器的静态工作点：
107处插入1000p
、构成
101
102
103
104
1-2，并在C
1
LC西勒振荡器：
短接K1-2、K
1-2、K
1-2、K
的电容器，这样就构成了
LC西勒振荡器电路。
用示波器在测试点
TP102观察LC振荡器的输
出波形。
2、调整静态工作点：
短接K1042-3（即短接电感L102），使振荡器停振，而后调整精细可
调电阻R101使三极管BG101
的发射极对地直流电压Ueq
（此处用
DC
档丈量）。
=0.5V
3、丈量发射极电压：
短接K1041-2，使西勒振荡器恢复工作，丈量
BG102的发射极电压
Ue并记录。
1.85V
110值，使LC振荡器的输出（TP102）幅度
、调整振荡器的输出：
调理精细可调电阻
R
4
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VLo为1.2VP-P；调理电容C110，使LC振荡器的输出（TP102）频次f0
为1.5MHz。
（二）、察看反应系数Kfu对振荡电压的影响：
依据振荡器原理可知，反应系数Kfu106
/C
107。
按下表改变电容C107的值，在TP102处测
量振荡器的输出幅度VL（保持Ueq
=C
），记录相应的数据，并绘制
L
=f
（
C
）曲线。
=0.5V
V
C107（pf）
220
330
560
1000
2000
3300
VL（p-p）
0.52
0.78
1.16
1.2
0.80
0.44
VL
1
0
500
1000
1500
2000
2500
C（pf）
（三）、丈量振荡电压VL与振荡频次f之间的关系曲线，计算振荡器波段覆盖
fmax/fmin：
在C107处插入随意一个电容，改变C110值，在测试点TP102察看VL随f的变化规律，并找出振荡器的最高频次fmax和最低频次fmin，并计算覆盖系数，数据均填入下表并绘制相应的曲线。
fmin
按次序随意取值
fmax
f（KHz）
1426
1473
1500
1510
1530
1616
VL（p-p）
1.20
1.22
1.22
1.20
1.26
1.26
C107=
1000pf
fmax=
1616
和fmin=
1426
，fmax/f
min=
VL
2.00
1.90
1.80
f（MHZ）
五、实验报告要求
1、给出实验目的、实验原理、实验步骤和实验数据；
2、画出振荡波形；
3、依据实验数据在座标纸上绘制V—f曲线；
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实验二：
变容二极管调频器
一、实验目的
1、认识变容二极管调频器的电路构造与电路工作原理。
2、掌握调频器的调制特征及其丈量方法。
二、实验仪器设施
高频电子线路实验箱
60M双踪示波器
频次计
三、实验原理
变容二极管直接调频电路：
变容二极管其实是一个电压控制的可变电容元件。
当外加反向偏置电压变化时，变容二极管PN结的结电容会随之改变，其变化规律如图2-1所示。
图1变容二极管的Cj~u曲线
变容二极管的结电容Q与电容二极管加的反向偏置电压之间的关系能够用下式来表示：
式中，Uφ为PN结的势垒电位差（硅管约0．7V，锗管约为0．2~0．3V）：
Co为未加外电压时的耗尽层电容值；u为变容二极管两头所加的反向偏置电压；γ为变容二极管结电容变化指数，它与PN结渗杂状况有关，往常γ=1／2～1／3。
采纳特别工艺制成的变容二极管γ值可达1~5。
直接调频的基来源理是用调制信号直接控制振荡回路的参数，使振荡器的输出频次随调制信号的变化规律呈线性改变，以生成调频信号的目的。
若载波信号是由LC自激振荡器产生，则振荡频次主要由振荡回路的电感和电容元件决定。
因此，只需用调制信号去控制振荡电容，就能达到控制振荡频次的目的。
若在LC振荡回路上并联一个变容二极管，如图2-2所示，并用调制信号电压来控制变容二极管的电容值，则振荡器的输出频次将随调制信号的变化而改变，进而实现了直接调频的目的。
第6页
图2直接调频表示图
四、实验内容指导
1、电路的调整
（1）将切换开关K401的1、2接点短接（左侧），调理精细可调电位器W401使变容二极
管D401的负极（左侧引脚）对地电压直流电压为+2V（用示波器DC档丈量）；
（2）用示波器察看振荡器输出（TP402）的波形；
（3）用示波器丈量R407上端对地的电压（此处为脉动直流，注意用示波器DC档丈量其
直流重量），调理精细可调电位器R404使R407上端对地的直流重量电压为1.7V；而后将示波器连结到振荡器输出TP402，调理L402使振荡器输出频次（TP402）为6.5MHz；5.89MHz
（4）调理精细可调电位器W402使振荡器输出（TP402）波形峰-峰值Vp-p大于1V。
2、变容二极管静态调制特征的丈量
（1）在输入端J401无信号输入时，调理精细可调电位器W401使变容二极管D401的负极对
地电压在0.5~5V范围内变化，用频次计丈量在电容C404（100p）并接与不并接两种状态下输出的频次（TP402）值并填入下表：
（K401接1-2为不并接，K401接2-3为并接）
表一：
偏置电压（V）
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
f0
不并C404
5.65
5.74
5.81
5.89
5.96
6.06
6.18
6.36
6.43
6.44
（MHz）
并C404
5.76
5.88
6.02
6.13
6.24
6.37
6.56
6.75
6.82
6.83
（2）在同一坐标系中画出两条特征曲线，并说明曲线斜率受哪些要素影响。
变容二极管调制特征曲线
曲线斜率受哪些要素影响？
五、实验报告要求
1、给出实验目的、实验原理、实验步骤和实验数据；
2、画出振荡波形；
3、依据实验数据在座标纸上绘制V—f曲线；
第7页
实验三：
幅度调制与解调
一、实验目的
1、加深理解幅度调制与检波原理。
2、掌握用集成模拟乘法器构成调幅与检波电路的方法。
3、认识二极管包络检波的主要指标、检波效率及波形失真。
二、实验预习要求
1、复习《高频电子线路》中有关调幅与检波的内容；
2、阅读本实验的内容，熟习实验的步骤；
三、实验原理和电路说明
1、调幅与检波原理简述：
调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的振幅呈调制信号的规律变化：
而检波则是从调幅波中拿出低频信号。
振幅调制信号按其不一样频谱构造
分为一般调幅（AM）信号，克制载波的双边带调制（DSB）信号，克制载波和一个边带的单边带调制信号。
把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上（比如晶体二极管和晶体三极管），经过非线性变换电路，就能够产生新的频次成分，再利用必定带宽的谐振回路选出所需的频
率成分便可实现调幅。
2、集成四象限模拟乘法器MCl496简介：
本器件的典型应用包含乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频
动向增益控制等。
它有两个输入端Vx、Vy和一个输出端Vo。
一个理想乘法器的输出为Vo=KVxVy，而实质输出存在着各样偏差，其输出的关系为：
Vo=K（Vx+Vxos）（Vy+Vyos）+Vzox。
为了获取好的精度，一定除去Vxos、Vyos与Vzox三项失调电压。
集成模拟乘法
器MC1496是当前常用的均衡调制／解调器，内部电路含有8个有源晶体管。
本实验箱
MCl496的内部原理图和管脚功能如图3-1所示：
图3-1集成模拟乘法器MC1496电路原理图
MCl496各引脚功能以下：
第8页
（1）、SIG+
信号输入正端
（2）、GADJ
增益调理端
（3）、GADJ
增益调理端
（4）、SIG-
信号输入负端
（5）、BIAS
偏置端
（6）、OUT+
正电流输出端
（7）、空脚
（8）、CAR+
载波信号输入正端
（9）、空脚
（10）、CAR-
载波信号输入负端
（11）、空脚
（12）、OUT-
负电流输出端
（13）、空脚
（14）、V-
负电源
3、实质线路剖析
U501是幅度调制乘法器，音频信号和载波分别从
J50l和J502输入到乘法器的两个
输入端，K501和K503可分别将两路输入对地短路，以便对乘法器进行输入失调凋落。
W501
可控制调幅波的调制度，
K502断开时，可察看均衡调幅波，R502为增益调理电阻，R509和
R504分别为乘法器的负载电阻，C509对输出负端进行沟通旁路。
C504为调幅波输出耦合电
容，BG50l接成低阻抗输出的射级跟从器。
U502是幅度解调乘法器，调幅波和载波分别从
J504和J505输入，K504和K505可分别
将两路输入对地短路，以便对乘法器进行输入失调调零。
R511、R517、R513和C512作用与
上图同样。
D503是检波二极管，R522和C521、C522滤去剩余的高频重量，R523和R524是可调检波直流负载，C523、R525、R526是可调检波沟通负载，改变R524和R526可试验负载对检波效率和波形的影响。
U503对输入的调幅波进行幅度放大。
四、实验仪器
1、TKGP-1高频电子线路实验箱；
2、高频信号发生器；
3、双踪示波器。
五、实验内容与步骤
1、在实验箱上找到本次实验所用的单元电路，熟习元器件的地点和实质电路的布局，
而后按下+12V，-12V总电源开关K1，K3，函数信号发生实验单元电源开关K700，本实验单
元电源开关K500，与此相对应的发光二极管点亮。
2、幅度调制实验需要加音频信号VL和高频信号VH。
VL由实验箱上的“函数信号发生实验”模块产生，调理输出为0．2Vp-p、1KHz的正弦波信号；VH由外接的信号发生器产
生，调理输出为0．4Vp-p、100KHz的正弦波信号。
第9页
高频载波信号音频信号波形
3、幅度调制：
将音频信号和载波信号输入到乘法器的两个输入端：
音频信号通太短线输
入到J501（J701-J501），载波信号经过信号线连结到TP502；在TP503察看调幅波输出（注意：
请认真调理示波器），并记录波形。
（若调幅波不可以正常输出：
请第一检查音频信号和载波信号的频次和幅度，而后调理有关的电位器W501和W502）。
当短接K5021-2是，在输出端观察调频波Vo，。
别的，在短接K5022-3时，可观察均衡调幅波Vo'，记录Vo'的波形。
调幅波波形均衡调幅波波形
4、解调：
将调幅波和载波分别输入到解调器的“调幅波输入”和“载波输入”（J503--J504，
J502--J505），用双踪示波器同时察看音频输入和解调器的输出，比较音频信号和经过调制、解
调输出的波形，并在同一坐标
记录波形。
输入波形和解调输出波形
六、实验注意事项
1、为了获取正确的结果，乘法器的失调调零至关重要仔细的工作，一定要认真达成
这一实验步骤。
2、其余同前。
七、实验报告
1、整理实验数据，画出相应的曲线和波形。
2、实验心得与领会。
第10页
实验四：
锁相环频次合成器实验
一、实验目的
1、加深对基本锁相环工作原理的理解。
2、熟习锁相式数字频次合成器的电路构成与工作原理。
二、实验仪器设施
高频电子线路实验箱
60M双踪示波器
频次计
三、实验原理
锁相式数字频次合成器电路原理框图如图1所示：
图1锁相式数字频次合成器电路框图
1、锁相式数字频次合成器的构成与基本工作原理
图1中的相位比较器与压控振荡器VCO由锁相环LM4046构成。
1／N分频电路是一个三级可预置数分频器，各级都采纳可预置数BCD码同步1／N制计数器MCl4522，每级的分频比可由单片机去控制，也可用4位小型拨动开关以8421BCD码形式对该级计数器进行预置数，分频比可选择的范围为0~999，总合可生成999个频次点，它是构成锁相式数字频次合成器的主要单元电路之一，称之为程序分频器TN。
按所需的分频比N，早先输入百位、十位和个位的数据后，给4046锁相环相位比较器II（第
14引脚PDll），输入频次为fR的方波信号UR；压控振荡器产生频次为fo的输出信号U。
，经
程序分频器TN后，获取频次为fV的比较信号Uv，送至相位比较器II（第3引脚PD12）。
这两
个信号在相位比较器II中进行比较，当锁相环锁定后，可获取：
fR二fv
此中：
fv=fo／N
代入得：
fR=fo／N
即：
fo=N*fR
由此可知，当fR固定不变时，改变三级程序分频器的分频比N，VCO的输出振荡频次（也
就是频次合成器的输出频次）f。
就会获取相应地改变。
这样，只需输入—个固定信号频次fR，即可获取一系列所需要的频次，其频次间隔等于fR，关于选择不一样的fR，则能够获取不一样的fR频次间隔。
比如：
设输入的fR=1．024KHz，N取为132，则
第11页
Fo=N*fR=132*1．024KHz=135．168KHZ。
2、实质使用的相位比较器与环路低通滤波
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