高频电子电路实验.docx

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高频电子电路实验

高频电子线路

实验注意事项

1、本实验系统接通电源前，请确保电源插座接地良好。

2、每次安装实验模块之前，应确保主机箱右侧的交流开关处于断开状态。

为保险起见，建议拔下电源线后再安装实验模块。

3、安装实验模块时，模块右边的电源开关要拨置上方，将模块四角的螺孔和母板上的铜支柱对齐，然后用螺钉固定。

确保四个螺钉拧紧，以免造成实验模块与电源或者地接触不良。

经仔细检查后方可通电实验。

4、各实验模块上的电源开关、拨码开关、复位开关、自锁开关、手调电位器和旋转编码器均为磨损件，请不要频繁按动或旋转。

5、请勿直接用手触摸芯片、电解电容等元件，以免造成损坏。

6、各模块中的贴片可调电容是出厂前调试使用的。

出厂后的各实验模块功能已调至最佳状态，无需另行调节这些电位器，否则将会对实验结果造成严重影响。

若已调动请尽快复原；若无法复原，请与指导老师或直接与我公司联系。

7、在关闭各模块电源之后，方可进行连线。

连线时在保证接触良好的前提下应尽量轻插轻放，检查无误后方可通电实验。

拆线时若遇到连线与孔连接过紧的情况，应用手捏住线端的金属外壳轻轻摇晃，直至连线与孔松脱，切勿旋转及用蛮力强行拔出。

8、按动开关或转动电位器时，切勿用力过猛，以免造成元件损坏。

目录

高频电子线路实验箱简介2

实验一高频小信号调谐放大器实验6

实验二三点式正弦波振荡器13

实验三模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）17

实验四包络检波及同步检波实验22

高频电子线路实验箱简介

一、产品组成

该产品由2个实验仪器模块和8个实验模块及实验箱体（含电源）组成。

1、实验仪器及主要指标如下：

1）频率计（模块6）：

频率测量范围：

5Hz～2400MHz

输入电平范围：

100mV～2V（有效值）

测量误差：

≤±20ppm（频率低端≤±1Hz）

输入阻抗：

1MΩ/10pF

2）高频信号源（模块1）：

输出频率范围：

400KHz～45MHz（连续可调）

频率稳定度：

10E-4（1×10-4）

输出波形：

正弦波，谐波≤－30dBc

输出幅度：

峰峰值1mV～1V（连续可调）

输出阻抗：

50Ω

3）低频信号源（模块1）：

输出频率范围：

200Hz～10KHz（连续可调，方波频率可达250KHz）

频率稳定度：

10E-4（1×10-4）

输出波形：

正弦波、方波、三角波

输出幅度：

峰峰值10mV～5V（连续可调）

输出阻抗：

100Ω

2、实验模块及电路组成如下：

1）模块2：

小信号选频放大模块

包含单调谐放大电路、电容耦合双调谐放大电路、集成选频放大电路、自动增益控制电路（AGC）等四种电路。

2）模块3：

正弦波振荡及VCO模块

包含LC振荡电路、石英晶体振荡电路、压控LC振荡电路、变容二极管调频电路等四种电路。

3）模块4：

AM调制及检波模块

包含模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）电路、二极管峰值包络检波电路、三极管小信号包络检波电路、模拟乘法器同步检波电路等四种电路。

4）模块5：

FM鉴频模块一

包含正交鉴频（乘积型相位鉴频）电路、锁相鉴频电路、基本锁相环路等三种电路。

5）模块7：

混频及变频模块

包含二极管双平衡混频电路、模拟乘法器混频电路。

6）模块8：

高频功放模块

包含非线性丙类功放电路、线性宽带功放电路、集成线性宽带功放电路、集电极调幅电路等四种电路。

7）模块9：

收音机模块

包含三极管变频、AM收音机、FM收音机。

8）模块10：

综合实验模块

包含话筒及音乐片放大电路、音频功放电路、天线及半双工电路、分频器电路等四种电路。

二、产品主要特点

1、采用模块化设计，使用者可以根据需要选择模块，既可节约经费又方便今后升级。

2、产品集成了多种高频电路设计及调试所必备的仪器，既可使学生在做实验时观察实验现象、调整电路时更加全面有效，同时又可为学生在进行高频电路设计及调试时提供工具。

3、实验箱各模块有良好的系统性，八个模块可组合成五种典型系统：

⑴　中波调幅发射机（525KHz～1605KHz）。

⑵　超外差中波调幅接收机（525KHz～1605KHz，中频465KHz）。

⑶　半双工调频无线对讲机（10MHz～15MHz，中频4.5MHz，信道间隔200KHz）。

⑷　锁相频率合成器（频率步进40KHz～4MHz可变）。

⑸超外差FM收音机（88MHz～108MHz，中频10.7MHz）。

4、实验内容非常丰富，十多个单元实验包含了高频电子线路课程的几乎所有知识点，并有丰富的、有一定复杂性的综合实验。

5、电路板采用贴片工艺制造，高频特性良好，性能稳定可靠。

三、仪器使用说明

1、信号源的使用

信号源面板如下图所示：

信号源分高频和低频两部分，图中虚线左边为高频信号源，右边为低频信号源。

使用时，将最右边的“POWER”开关拨置下方，指示灯点亮。

高频信号源频率调节有四个档位：

1KHz，10KHz，100KHz和1MHz档。

按下面板左上的“频率调节”旋钮可在各档位间切换，为1KHz，10KHz和100KHz档时，相对应绿灯点亮，当三灯齐亮，即为1MHz档，旋转该旋钮可改变输出高频信号的频率。

低频信号源通过“波形选择”按键可切换输出波形，有相应的指示灯指示，若选择正弦波，则“正弦波”指示灯亮。

通过“＋”“－”按键可以增大、减小信号的频率。

调节“RF幅度”旋钮可改变输出高频信号源的幅度，顺时针旋转幅度增加；调节“幅度调节”旋钮可改变输出低频信号源的幅度。

本信号源有内调制功能，“FM调制开关”拨置“ON”，对应的“FM”指示灯点亮，输出调频波，调制信号为信号源低频正弦波信号，载波信号为信号源高频信号；“FM调制开关”拨置“OFF”，“FM”指示灯点灭，输出无调制的高频信号。

“AM调制开关”拨置“ON”，对应的“AM”指示灯点亮，输出调幅波，调制信号为信号源低频正弦波信号，载波信号为信号源高频信号；“AM调制开关”拨置“OFF”，“AM”指示灯灭，输出无调制的高频信号。

调节“FM频偏”旋钮可改变调频波的调制指数，调节“AM调幅度”旋钮可改变调幅波的调幅度。

面板下方“RFOUT1”和“RFOUT2”插孔输出400KHz～45MHz的正弦波信号，其中一路用作输出信号频率显示，另一路可用作电路的信号输入。

（在观察频率特性的实验中，可将“RFOUT1”作为信号输入，“RFOUT2”通过射频跳线连接到频率计观察频率）；“低频输出”插孔输出200Hz～10KHz的正弦波、三角波、方波信号。

2、频率计的使用

本实验箱自带频率计，主要用于实验中频率测量，频率计面板如下图所示：

使用说明如下：

频率计数值显示使用了8个数码管，单位指示灯用来指示当前数值单位。

例如数码管显示100，“Hz”指示灯亮，则当前频率为100Hz。

频率计输入按照频率范围分为A、B两个通道，通过按下“输入选择”键来切换。

A通道测量范围为5Hz到50MHz，其中又分为两段，当开关SW1拨置左边时，测量范围为5Hz到1MHz，拨置右边时测量范围为1MHz到50MHz，如果在测量中出现无读数的情况，请首先检查SW1是否拨到正确的量程档。

B通道主要用来测量较高的频率，并留有一个BNC接口P1。

四、另配设备

1、实验桌

2、双踪示波器

3、万用表

4、扫频仪

实验一高频小信号调谐放大器实验

一、实验目的

1、掌握高频小信号谐振电压放大器的电路组成与基本工作原理。

2、熟悉谐振回路的调谐方法及测试方法。

3、掌握高频谐振放大器处于谐振时各项主要技术指标意义及测试技能。

二、实验内容

1、谐振频率的调整与测定。

2、主要技术性能指标的测定：

谐振频率、谐振放大增益AV及动态范围、通频带BW0.7、矩形系数Kr0.1。

三、实验仪器

1、1号板信号源模块1块

2、2号板小信号放大模块1块

3、6号板频率计模块1块

4、双踪示波器1台

5、万用表1块

6、扫频仪（可选）1块

四、实验原理

（一）单调谐小信号放大器

小信号谐振放大器是接收机的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。

实验单元电路由晶体管N1、变压器T1、电容C1等组成，不仅对高频小信号放大，而且还有选频作用。

本实验中单调谐小信号放大的谐振频率为fs=10.7MHz。

放大器各项性能指标及测量方法如下：

1、谐振频率

放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f0称为放大器的谐振频率，对于图1-1所示电路（也是以下各项指标所对应电路），f0的表达式为

式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；

为调谐回路的总电容，

的表达式为

式中，Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容；P1为初级线圈抽头系数；P2为次级线圈抽头系数。

谐振频率f0的测量方法是：

用扫频仪作为测量仪器，测出电路的幅频特性曲线，调变压器T的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f0。

图1-1单调谐小信号放大电路图

2、电压增益

放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压增益AV0称为调谐放大器的电压增益。

AV0的表达式为

式中，

为谐振回路谐振时的总电导。

要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压v0（t）与输入电压vi（t）相位差不是180º而是为180º+Φfe。

V0，Vi分别为输出电压、输入信号电压的有效值，实际中为了方便，用示波器测量波形的峰峰值，不影响增益的计算结果。

AV0的测量方法是：

在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1中输出信号V0及输入信号Vi的大小，则电压增益AV0由下式计算：

AV0=V0/Vi或AV0=20lg（V0/Vi）dB

3、通频带

由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压增益下降，习惯上称电压增益AV下降到谐振电压增益AV0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW，其表达式为

BW=2△f0.7=f0/QL

式中，QL为谐振回路的有载品质因数。

分析表明，放大器的谐振电压增益AV0与通频带BW的关系为

上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容

为定值时，谐振电压增益AV0与通频带BW的乘积为一常数。

这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。

通频带BW的测量方法：

是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。

测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。

逐点法的测量步骤是：

先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f0及电压增益AV0。

然后改变高频信号的频率，记下此时的信号频率，测出电路的输出电压及，算出对应的电压增益。

由于回路失谐后电压增益下降，所以放大器的谐振曲线如图1-2所示。

可得：

通频带越宽，放大器的电压增益越小。

要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益，除了选用yfe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量CΣ。

如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。

（二）双调谐放大器

图1-3双调谐小信号放大电路图

为了克服单调谐回路放大器的选择性差、通频带与增益之间矛盾较大的缺点，可采用双调谐回路放大器。

双调谐回路放大器具有频带宽、选择性好的优点，并能较好地解决增益与通频带之间的矛盾，从而在通信接收设备中广泛应用。

在双调谐放大器中，被放大后的信号通过互感耦合回路加到下级放大器的输入端，若耦合回路初、次级本身的损耗很小，则均可被忽略。

1、谐振时的电压增益为

2、通频带

为弱耦合时，谐振曲线为单峰；

为强耦合时，谐振曲线出现双峰；

临界耦合时，双调谐放大