通电实物2.docx

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通电实物2

东南大学电工电子实验中心

实验报告

课程名称：

通信电子线路实验

第二次实物实验

院（系）：

信息科学与工程学院专业：

信息工程

姓名：

学号：

实验室：

高频实验室实验组别：

同组人员：

实验时间：

2015年12月6日

评定成绩：

审阅教师：

实验二正弦波压控振荡器

一、实验目的

1、通过实验，进一步加深理解LC振荡电路的基本工作原理。

熟悉震荡电路的起振条件及影响频率稳定度的因素。

2、理解压控振荡电路的工作原理，加深对压控特性的理解。

二、实验仪器与器材

双踪示波器（大于40ＭＨＺ）　　　　　　1台

万用表1台

ISP-B智能信号测试仪1台

高频信号发生器1台

三、实验内容与步骤

1、将拨动开关JP13置于1~2之间，接通“正弦波压控振荡器与调频信号的产生电的直流电压；用数字万用表测量P21点的直流电压，调节电位器W4，使该点电压为-3.5V；

2、分别用示波器和频谱仪观察P24点的波形，调节电位器W5，观察输出波形频率变化的情况；测量压控振荡器的压控特性。

3、选压控电压为-5V,调节W4，观察P24点信号波形的变化。

四、实验结果及分析

调整电位器Rw5时的频率变化

按下表给出的P23点的压控电压，调整W5（用万用表测控），用IST-B的“频率测量”（11号）功能测量所对应电压的P24点的频率值，并用IST-B的“交流电压测量”（15号）功能（或使用毫伏表）测量P24点相应的幅值，结果如下表：

表1压控特性测试数据

P23压控电压（V）

-9V

-8V

-7V

-6V

-5V

-4V

-3V

-2V

-1V

-0.5V

P24脚输出频率f（MHZ）

2.41

3.70

4.72

5.64

6.82

8.14

9.45

10.83

12.13

12.78

输出电压幅度（mv）

110.4

291.8

620.9

1213

1646

1469

1027

829.5

677.8

573.5

输出频率f-压控电压U曲线如下：

输出电压幅度A-压控电压U曲线如下：

利用特性曲线，求出该压控振荡器的压控灵敏度K0。

由作出的f-u曲线，可见输出频率与压控电压基本呈线性关系在曲线上取A、B两点，如图：

A（-7V,4.8MHz）,B（-2V,10.8MHz）则

压控电压选为-5V,调节W4，观察P24点信号波形的变化：

将W4沿着一个方向转动时，频率基本不改变，而信号的幅度先变大后变小，因为W4改变的时电路的直流工作点电压，使输出信号完整或失真。

实验四调频电路实验

实验目的

通过实验加深理解调频信号的概念，调频信号产生的基本方法和基本原理；

实验结果

频谱仪观察结果：

实验分析

图4.1FM波时域图

由此可见，实验波形与原理图一致。

特点：

（1）波形为等幅波

（2）频率变化规律与低频调制信号一致

（3）频率变化的同时，相位也在变化

实验五调频解调电路实验

实验目的 

通过实验加深理调频解调电路的工作原理和解调方法。

实验仪器  

示波器（带宽大于40MHz）   1台

 万用表  1只 

双路直流稳压电源       1台 

信号发生器   1台 

调频信号发生器  1台 

频谱仪               1台        

智能信号仪                          1台

实验步骤 

1.将拨动开关JP8置于1~2之间，接通“调频信号的解调电路”的直流电压；

2. 用信号源产生一个FM信号，参数为：

载波频率fc = 6.5MHz，调制频偏Freq DIV=0.5MHz，调制信号频率fΩ = 10KHz。

3.将FM信号加到P18端，将拨动开关JP3置于1-2之间（把音频输出与功放输入相连接），拨动开关JP9置于1~2之间，用示波器观察P19点的波形； 

4．调节FM信号的各个参数，观察P19波形的变化。

实验结果

P19波形如下：

示波器观察到的波形

可以看出，示波器测得的波形与调制信号基本一致

频谱仪测得的频率特性以及调整FM波参数后的频谱仪测得的频率特性

实验七混频器实验

1、实验目的

1.通过实验加深理解混频器的基本原理、混频概念；

2、实验原理

2.1混频器在超外差接收机的作用

单次变频超外差接收机典型框图如图7.1所示。

低噪放用于对天线接收到的微弱信号放大；混频器把接收频率变到所需的固定中频，由解调电路恢复出基带信号，最后由功放电路推动负载输出。

2.2混频的种类及混频器的应用

混频有上、下混频两种类型：

●上变频（上混，up-conversion），如GSM发射系统。

●下变频（下混，down-conversion），如超外差接收机。

混频器是通信机中的重要组成部件。

在发射机中一般用上混频，它将已调制的中频信号搬移到射频段。

接收机一般为下混频，它将接收到的射频信号搬移到中频上。

接收机的混频器位于LNA之后，将LNA输出的射频信号通过与本振信号的相乘变换为中频信号。

混频器在输入端口接收两个信号并在输出端口产生多个频率分量。

显然，线性系统是不能实现这个任务的，而必须由二极管、场效应管或双结型晶体管等非线性器件来完成。

2.2.1混频原理

2.2.1.1混频原理（频域）

从频域角度来看，混频是一种频谱的线性搬移，输出中频信号与输入射频信号的频谱结构相同，唯一不同的是载频。

下面用频谱来说明混频的过程。

首先说明一点，负频率在物理上是不存在的，就像虚数一样，为了数学计算的需要而引的。

更数学地看问题，混频就是频谱的线性搬移，单音信号f（t）的Fourier变换为：

理想的带通滤波器滤波器频率－幅度响应特性分别如图7.4（a）和图7.4（b）所示：

当图7.5（c）中的混频后信号分别通过如图7.5（a）（b）的带通滤波器后的频谱如下：

用高通滤波器取出和频，则实现了上混频；若用低通滤波器取出差频

，则实现了下混频。

2.2.2混频原理（时域）

从时域上来看，混频就是基于三角函数相乘关系来实现的：

三、实验电路

图7.9中T1、T2、T3和二极管D1、D2、D3、D4构成一个经典的双平衡混频器，输入信号由变压器T1转换为双端信号，本振信号由变压器T3转换为双端信号，混频信号由变压器T2输出至电阻R1，三极管BG1为信号隔离电路，晶体Y1和集成放大器U1组成窄带选频放大器，最终固定中频信号由U1的第7脚输出。

四、实验内容与步骤

1、预习双平衡混频器的工作原理；

2、将fs=1MHz，Vp-p=1000mV的正弦信号（低频信号源）加至P11与地之间，做为基带信号；将fL=9MHz，Vp-p=2000mV的正弦信号（高频信号源）作为本振信号加至P13与地之间；

4、将示波器探头（1×10档）置于P13与地之间，调节示波器，观察混频输出波形；

5、用示波器观察P13点的波形；

6、用频谱分析仪观察P13点的已混频信号的频谱组成；

7、用频率计测量P13点信号的频率；

8、将示波器置于P13点，调节P11点输入信号（低频）的幅度大小，观察输出信号的变化；

9、同上，固定P11点的输入信号（低频）为1000mV，调节P10点信号（高频）幅度的大小，观察输出信号的变化；

10、将本振信号（高频）频率改为11MHz，重复4，5，6，7，8，9过程。

五、实验结果与数据分析

1、双平衡混频器的工作原理

二极管双平衡混频器的基本工作原理是利用二极管伏安特性的非线性。

众所周知，二极管的伏安特性为指数律，用幂级数展开为

当加到二极管两端的电压v为输入信号VS和本振电压VL之和时，V2项产生差频与和频。

其它项产生不需要的频率分量。

由于上式中u的阶次越高，系数越小。

因此，对差频与和频构成干扰最严重的是v的一次方项（因其系数比v2项大一倍）产生的输入信号频率分量和本振频率分量。

用两个二极管构成双平衡混频器和用单个二极管实现混频相比，前者能有效的抑制无用产物。

双平衡混频器的输出仅包含（pωL±ωS）（p为奇数）的组合频率分量，而抵消了ωL、ωC以及p为偶数（pωL±ωS）众多组合频率分量。

我们可以将图7-9所示的双平衡混频器拆开成两个单平衡混频器。

实际电路中，本振信号VL大于输入信号VS。

可以近似认为，二极管的导通与否，完全取决于VL的极性。

当VL上端为正时，二极管D3和D1导通，D4和D2截止，也就是说，其中一个单平衡混频器工作，另一个单平衡混频器不工作。

若VL下端为正时，则两个单平衡混频器的工作情况对调过来。

2、将示波器探头（1×10档）置于P15与地之间，调节示波器，观察混频输出波形；

3、用频谱分析仪观察已混频信号P15的频谱组成:

（分别为fL=9MHz以及fL=11MHz）

4、用频谱分析仪信号P17的频谱组成；（分别为fL=9MHz以及fL=11MHz）

5、将示波器置于p17点，分别调节p11（低频）以及p13点（高频）的输入信号的幅度大小，观察输出信号的变化。

答：

当调节低频输入信号的幅度时，一开始，输出信号的幅度随输入信号幅度的增大而增大。

当输入信号幅度足够大时，输出信号的幅度基本保持不变。

而当调节高频输入信号的幅度时，输出信号的幅度基本不随输入信号幅度的变化而变化。

六、思考题

1、双平衡混频器与单平衡混频器相比，主要有优点是什么？

用两个二极管构成双平衡混频器和用单个二极管实现混频相比，前者能有效的抑制无用产物。

双平衡混频器的输出仅包含（pωL±ωS）（p为奇数）的组合频率分量，而抵消了ωL、ωC以及p为偶数（pωL±ωS）众多组合频率分量。

另外双混频滤波器具有多倍频程工作带宽，隔离度好，动态范围大，成本低等特点，具有广泛的应用前景。

2、当两个频率相近的信号在进行混频时容易产生什么现象？

这些特点可以如何避免或加以利用？

如果两个输入信号本振和射频输入接反后，又会出现什么现像？

当射频信号与本振信号相近时，射频信号与本振的组合频率f=pfL±qfR=fI±F（F小于中频带宽），则组合频率在接收机的中频附近，对接收机产生干扰。

这就是组合频率干扰

3、要实现频率的变换是否一定要用非线性器件，为什么？

答：

要实现频率的变换一定要用非线性器件。

因为在通信系统和其他一些电子设备中需要实现的频率变换电路的特点是输出信号的频谱中产生了一些输入信号频谱中没有的频率分量，即发生了频率分量的变换，这也就是他们叫做频率变换电路的原因。