最新高 频 电 子 线 路实验指导书.docx

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最新高频电子线路实验指导书

（高频电子线路）实验指导书

高频电子线路

实验指导书

电子信息与电气工程系

通信教研室

二00七年八月

实验一调谐放大器……………………………………………………………3

实验二丙类高频功率放大电路………………………………………………8

实验三集成电路频率调制器…………………………………………………16

实验四集成电路频率解调器…………………………………………………19

实验五综合设计………………………………………………………21

附录一常用高频电子仪器使用………………………………………………25

适用专业：

通信、电子、信息类专业本科学生

一、实验与实践课程的性质、目的与任务

1.加深对高频电路课中各单元电路工作原理的理解，做到从实践中来，到实践中去，加深对理性知识的认识。

2.熟悉高频实验仪器的原理和使用。

3.熟悉各单元电路的组成，元件及参数的选择，掌握单元电路的基本设计方法。

4.熟练使用实验仪器，进行电路参数的测试。

5.正确分析实验数据，从而总结出符合实际的正确结论，全面掌握所学知识。

6.能自已设计制作一般电路。

二、实验与实践课程教学的基本要求

加强实验与实践教学，理论联系实际，加深对知识的理解与掌握。

提高学生实践操作水平，进行创新性的培养；加强综合性和设计性实验以提高学生解决实际问题的能力。

为了达到以上目的，要求：

1.实验要求：

（1）学生实验课前要认真阅读实验与实践指导书，写出预习实验报告。

（2）实验课上认真听老师讲解，回答老师提出的有关实验内容的相关问题。

（3）按要求正确开启实验仪器和设备。

（4）认真进行数据测量和记录。

（5）实验结束，请指导老师检查实验记录，做到实验数据正确，方可终止实验。

（6）关闭实验仪器，整理实验现场。

（7）填写实验记录，教师签字后方可离开。

（8）认真处理实验数据，写出实验报告。

（9）教师应仔细批改实验报告，并把有关情况以不同方式反馈学生。

2.实践要求：

（1）认真选择实践内容。

（2）若现场参观，要服从管理人员指导，认真观察，认真记录。

（3）若进行电子制作，要根据老师要求选择制作项目，研究制作原理，绘制电路原理图，进行印刷电路板制作，安装调试。

（4）上述各项结束后都要认真地写出实践报告。

三、考核办法

1．基本要求

实验课目的是为了提高学生的动手操作以及创新能力。

实验成绩占《高频电路》课程总成绩的20%。

2．平时成绩评定办法

（1）课前预习：

20%

凡不写预习报告的、不能回答教师问题的，扣除此项成绩。

（2）实际操作:

40%

着重考察每个学生实际操作的科学性、主动性、认真性、熟练性。

（3）实验报告：

40%

不按时交实验报告的扣除10%，书写不合格的重写，扣除20%。

（4）考勤：

实验课不到的，扣除本次实验的100%。

3．实验课堂纪律

凡违反学生实验守则、以及安全规则的扣除成绩20%，损坏物品要赔偿。

四、实验课程内容

打*为选开实验

实验一调谐放大器（高频小信号放大器）

一、实验目的

1、熟悉电子元器件和高频电路实验箱。

2、熟悉谐振回路的幅频特性分析—通频带与选择性的关系。

3、熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响。

4、熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。

图1-1单调谐回路谐振放大器原理图

5、自测数据，绘制曲线，分析实验数据。

二、实验仪器

1、双踪示波器

2、扫频仪

3、高频信号发生器

4、毫伏表

5、万用表

6、实验板1

三、预习要求

1、复习谐振回路的工作原理。

2、了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性相互之间关系。

3、实验电路中，若电L=1μH，回路总电容C=220pf（分布电容包括在内），计算回路中心频率f0。

四、实验内容及步骤

（一）单调谐回路谐振放大器。

1、实验电路见图1-1

（1）按图1-1所示连接电路（注意接线前先测量+12V电源电压，无误后，关断电源再接线）。

（2）接线后仔细检查，确认无误后接通电源。

2、静态测量

实验电路中选Re=1K,R开路。

测量各静态工作点，计算并填表1.1

表1.1

实测

实测计算

根据VCE

判断V是否工作在放大区

原因

VB

VE

IC

VCE

是

否

*VB，VE是三极管的基极和发射极对地电压。

3、动态测量

（1）测放大器的动态范围Vi～V0（在谐振点）

选R=10K，Re=1K。

把高频信号发生器接到电路输入端，电路输出端接毫伏表，将高频信号发生器输出调至0.02V，粗调频率f=10.7MHZ，查看输出毫伏表的电平值，并左、右调节f，寻找电路的谐振频率点，使输出电平最大为止。

此时调节Vi由0.02伏变到0.2伏，逐点记录V0电压，并填入表1.2，并用示波器观测。

Vi的各点测量值可根据（各自）实测情况来确定。

表1.2

Vi（V）

0.02

0.05

0.2

V0（V）

Re=1k

Re=500Ω

Re=2k

（2）当Re分别为500Ω、2K时，重复上述过程，将结果填入表1.2。

在同一坐标纸上画出IC不同时，Vi与V0的动态范围曲线，并进行比较和分析。

（Re=2k/500,重复实验）

（3）用扫频仪观察谐振曲线。

仍选R=10K，Re=1K。

扫频仪0dB校正，将BT--3C扫频仪Y轴衰减打到0，粗细衰减调至0dB，并将扫频仪的输出探头与Y轴输入检波探头对接，调Y轴增益使曲线达5格，可适当调整Y轴位置，使曲线处于屏幕适当位置。

然后将BT3C扫频仪输出探头接至被测电路的输入端，Y轴输入检波探头接被测电路输出端，调扫频仪输出粗、细衰减旋钮，使输出曲线为5格，此时记下粗细衰减旋钮的读数，即为被测放大器的增益，并用坐标纸描绘出曲线图。

选R=470K，Re=1K，重复上述实验内容，并进行比较分析。

（R=10K/470K,重复实验）

（4）测量放大器的频率特性

当回路电阻R=10K时，选择正常放大区（Re=1k时）的输入电压Vi，将高频信号发生器输出端接至电路输入端，调节频率f使其为10.7MHZ，调节频率f，使输出电压幅度为最大，此时的回路谐振频率f0为中心频率，然后保持输入电压Vi不变，改变频率f由中心频率向两边逐点偏离，测得在不同频率f时对应的输出电压V0，将测得的数据填入表1.3。

频率偏离范围可根据（各自）实测情况来确定。

表1.3

f（MHZ）

f0

V0

R=10kΩ

R=2KΩ

R=470Ω

计算谐振在中心频率f0时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值。

（5）改变谐振回路电阻，即R分别为2KΩ，470Ω时，重复上述测试，并填入表1.3。

比较通频带情况。

五、实验报告要求

1、写明实验目的。

2、画出实验电路的直流和交流等效电路，计算直流工作点，与实验实测结果比较。

3、写明实验所用仪器、设备及名称、型号。

4、整理实验数据，并画出幅频特性。

（1）单调谐回路接不同回路电阻时的幅频特性和通频带，整理并分析原因。

（2）双调谐回路耦合电容C对幅频特性，通频带的影响。

从实验结果找出单调谐回路和双调谐回路的优缺点。

5、本放大器的动态范围是多少（放大倍数下降1dB的折弯点V0定义为放大器

动态范围），讨论Ic对动态范围的影响。

动态测量内容提要：

（1）

（2）两项分别在不同的工作点（Re改变）时的动态范围测量（Vi~Vo关系）

（3）在不同的Q值（R改变）时，扫描幅频特性曲线

（4）输入不变，改变中心频率，测量幅频曲线，计算谐振点的电压增益、带宽、Q值

实验二丙类高频功率放大电路

一、实验目的

1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的计算与设计方法。

2、掌握调整丙类功放的方法。

3、了解电源电压Vc与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。

二、预习要求

1、复习功率谐振放大器原理及特点。

1、分析图2-1所示的实验电路，说明各元器件作用。

三、实验仪器

1、双踪示波器

2、扫频仪

3、高频信号发生器

4、万用表

5、实验板1

四、实验内容及步骤

1、实验电路见图2-1

按图接好实验板所需电源，将A、B两点短接，利用扫频仪调回路谐振频率，使其谐振在6.5MHZ的频率上。

图2-1功率放大器（丙类型）原理图

2、加负载50Ω，测I0电流。

在输入端接f=6.5MHZ、Vi=120mV信号，测量各工作电压，同时用示波器测量输入、输出峰值电压，将测量值填入表2.1内。

表2.1

F=6.5MHZ

实测

实测计算

VB

VE

VCE

Vi

V0

I0

Ic

Pi

P0

Pa

η

Vc=12V

Vi=120mV

RL=50Ω

RL=75Ω

RL=120Ω

Vi=84mV

RL=50Ω

RL=75Ω

RL=120Ω

Vc=5V

Vi=120mV

RL=50Ω

RL=75Ω

RL=120Ω

Vi=84mV

RL=50Ω

RL=75Ω

RL=120Ω

其中：

Vi：

输入电压峰-峰值（末级）

V0：

输出电压峰-峰值（末级）

I0：

电源给出总电流（=VE/RE）

Pi：

电源给出总功率（Pi=VcI0）（Vc：

为电源电压）

P0：

输出功率

Pa：

为管子损耗功率（Pa=ICVCE）

3、加75Ω负载电阻，同2测试并填入表3.1内。

4、加120Ω负载电阻，同2测试并填入表3.1内。

5、改变输入端电压Vi=84mV，同2、3、4测试并填入表2.1测量。

6、改变电源电压Vc=5V，同2、3、4、5测试并填入表2.1内。

五、实验报告要求

1、根据实验测量结果，计算各种情况下Ic、P0、Pi、η。

2、说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系。

3、总结在功率放大器中对功率放大晶体管有哪些要求。

实验三集成电路频率调制器

一、实验目的

1、进一步了解压控振荡器和用它构成频率调制的原理。

2、掌握集成电路频率调制器的工作原理。

二、预习要求

1、查阅有关集成电路压控振荡器资料。

2、认真阅读指导书，了解566（VCO的单片集成电路）的确良内部电路及原理。

3、搞清566外接元件的作用。

三、实验仪器设备

1、双踪示波器

2、频率计

3、万用表

4、电容表

5、实验板4

四、实验电路说明

图5-1为566型单片集成VCO的框图及管脚排列

图5-1566（VCO）的框图及管脚排列

图5-1中幅度鉴别器，其正向触发电平定义为VSP，反向触发电平定义为VSM，当电容C充电使其电压V7（566管脚⑦对地的电压）上升至VSP，此时幅度鉴别器翻转，输出为高电平，从而使内部的控制电压形成电路的输出电压，该电压V0为高电平；当电容C放电时，其电压V7下降，降至VSM时幅度鉴别器再次翻转。

输出为低电平从而使V0也变为低电平，用V0的高、低电平控制S1和S2两开关的闭合与断开。

V0为低电平时S1闭合，S2断开，这时I6=I7=0，I0全部给电容C充电，使V7上升，由于I0为恒流源，V7线性斜升，升至VSP时V0跳变为高电平，V0高电平时控制S2闭合，S1断开，恒流源I0全部流入A支路，即I6=I0，由于电流转发器的特性，B支路电流I7应等于I6，所以I7=I0，该电流由C放电电流提供，因此V7线性斜降，V7降至VSM时V0跳变为低电平，如此周而复始循环下去，I7及V0波形如图5-2。

图5-2

566输出的方波及三角波的戴波频率（或称中心频率）可用外加电阻R和外加电容C来确定。

其中：

R为时基电阻

C为时基电容

V8是566管脚⑧至地的电压

V5是566管脚⑤至地的电压

五、实验内容

实验电路见图6-3

图5-3566构成的调频器图5-4输入信号电路

1、观察R、C1对频率的影响（其中R=R3+RP1）。

按图接线，将C1接入566管脚⑦，RP2及C2接至566管脚⑤；接通电源（±5V）。

调RP2使V5=3.5V，将频率计接至566管脚③，改变RP1观察方波输出信号频率，记录当R为最大和最小值时的输出频率。

当R分别为Rmax和Rmin及C1=2200时，计算这二种情况下的频率，并与实际测量值进行比较。

用双踪示波器观察并记录R=Rmin时方波及三角波的输出波形。

2、观察输入电压对输出频率的影响

（1）直流电压控制：

先调RP1至最大，然后改变RP2调整输入电压，测当V5在2.2V～4.2V变化时输出频率f的变化，V5按0.2V递增。

将测得的结果填入表5.1。

表5.1

V5（V）

2.2

2.4

2.6

2.8

3

3.2

3.4

3.6

3.8

4

4.2

f（MHZ）

（2）用交流电压控制：

仍将R设置为最大，断开⑤脚所接C2、RP2，将图5-4（即：

输入信号电路）的输出OUT接至图5-3中566的⑤脚

（a）将函数发生器的正弦波调制信号em（输入的调制信号）置为f=5KHZ、VP-P=1V，然后接至图5-4电路的IN端。

用双踪示波器同时观察输入信号em和566管脚③的调频（FM）方波输出信号，观察并记录当输入信号幅度VP-P和频率fm有微小变化时，输出波形如何变化。

注意：

输入信号em的VP-P不要大于1.3V。

注意：

为了更好的用示波器观察频率随电压的变化情况，可适当微调调制信号的频率，即可达到理想的观察效果。

（b）调制信号改用方波信号em，使其频率fm=1KHZ，VP-P=1V，用双踪示波器观察并记录em和566管脚③的调频（FM）方波输出信号。

六、实验报告要求

1、阐述566（VCO的单片集成电路）的调频原理。

2、整理实验结果，画出波形图，说明调频概念。

3、根据实验，说明接在566管脚⑥上R的作用，计算当R最大、最小时566的频率，并与实验结果进行比较。

实验四集成电路频率解调器

一、实验目的

1、了解用锁相环构成调频波的解调原理。

2、学习掌握集成电路频率调制器/解调器系统的工作原理。

二、预习要求

1、查阅有关锁相环内部结构及工作原理。

2、弄清锁相环集成电路与外部元器件之间的关系。

三、实验仪器设备

1、双踪示波器

2、频率计

3、万用表

4、实验板4

四、实验电路说明

图6-1565（PLL）的框图及管脚排列

图6-1为565（PLL单片集成电路）的框图及管脚排列，锁相环内部电路由相位鉴别器、压控振荡器、放大器三部分构成，相位鉴别器由模拟乘法器构成，它有二组输入信号，一组为外部管脚②、③输入信号e1，另一组为内部压控振荡器产生信号e2，经④脚输出，接至⑤脚送到相位鉴别器，其频率为f2，当f1和f2差别很小时，可用频率差代表两信号之间的相位差，即f1-f2的值使相位鉴别器输出一直流电压，该电压经⑦脚送至VCO的输入端，控制VCO，使其输出信号频率f2发生变化，这一过程不断进行，直至f2=f1为止，这时称为锁相环锁定。

五、实验内容:

实验电路见图6-2

图6-2565（PLL）构成的频率解调器

1、正弦波解调器

调RP使其中VCO的输出频率f0（④脚）为50KHZ。

先按实验九的实验内容2

（1）的要求获得调频方波输出信号（③脚），要求输入的正弦调制信号em为：

VP-P=0.8V，f=1KHZ，然后将其接至565锁相环的IN输入端，调节566的RP1（逆时针旋转）使R最小，用双踪示波器观察并记录566的输入调制信号em和565“B”点的解调输出信号。

2、相移键控解调器：

用峰一峰值V0.8V，fm=1KHZ的正弦波做调制信号送给调制器566，分别观察调制器的调制信号和比较器311的输出信号。

六、实验报告

1、整理全部实验数据、波形及曲线。

2、分析用集成电路（566、565）构成的调频器和解调器在联机过程中遇到的问题及解决方法。

实验五综合设计

一、综合设计目的

1、掌握高频信号发射与接收系统的整体设计方法，能根据提供的集成模拟乘法器实现发射、接收机，完成普通载波调幅和抑制载波双边带调幅与解调，

2、通过系统设计，研究已调波与二输入信号的关系。

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。

4、通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。

二、预习要求

1、复习课本中有关调制和解调原理。

2、分析实验电路中1496乘法器的工作原理，并分析计算各引出脚的直流电压。

3、分析全载波调幅及抑制载波调幅信号特点，并画出其频谱图。

三、实验仪器

1、双踪示波器。

2、高频信号发生器。

图5-1为1496芯片内部电路图

3、万用表。

4、实验板2。

四、实验电路说明

本实验采用集成模拟乘法1496来构成调幅调制器和解调器，图7-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1-V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。

D、V7、V8为差动放大器V5、V6的恒流源。

进行调幅时，载波信号加在V1-V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接1KΩ电阻，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚⑹、⑿之间）输出。

五、实验内容

（一）调制电路

幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。

变化的周期与调制信号周期相同。

即振幅变化与调制信号的振幅成正比。

通常称高频信号为载波信号，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。

用1496集成电路构成的调幅器电路图如图7-2所示，图中Rp1用来调节引出脚①、④之间的平衡，Rp2用来调节⑧、⑩脚之间的平衡，三极管V为射极跟随器，以提高调幅器带负载的能力。

图7-21496构成的调幅器

1、直流调制特性的测量

（1）调Rp2电位器使载波输入端平衡：

在调制信号输入端IN2加峰峰值为80mv，频率为1KHZ的正弦信号，调节Rp2电位器使输出端信号最小，然后去掉输入信号。

（2）在载波输入端IN1加峰值VC为15mv，频率为1MHZ的正弦信号，用万用表测量A、B之间的电压VAB，用示波器观察OUT输出端的波形，以VAB=0.1V为步长，记录Rp1由一端调至另一端的输出波形及其峰值电压，注意观察相位变化，根据公式V0=KVABVC（t）计算出系数K值。

并填入表7.1。

表7.1

VAB

V0（P-P）

K

2、实现全载波调幅

（1）调节RP1使VAB=0.1V，载波信号仍为VC（t）=15sin2π×106t（mV），将低频信号Vs（t）=Vssin2π×103t（mV）加至调制器输入端IN2，画出Vs=30mV和80mV时的调幅波形（标明峰—峰值与谷—谷值）并测出其调制度m。

（2）调节RP1，观察并记录m=100%和m＞100%两种调幅波在零点附近的波形情况。

（3）载波信号VC（t）不变，改变调制信号VSm的值，观察输出波形VAM（t）的变化情况，记录m=30%和m=100%调幅波所对应的VAB值。

（4）载波信号VC（t）不变，将调制信号改为方波，幅值为100mV，观察记录VAB=0V、0.1V、0.15V时的已调波，并绘出波形图。

3、实现抑制载波调幅

（1）将VSm调至30mV，Vcm调至80mV，调RP1，观察波形的变化，直到出现抑制载波调幅。

（2）若步骤

（1）无法实现抑制载波调幅，可将Vcm调至70mV，重复步骤

（1）。

（3）若步骤

（2）仍无法实现抑制载波调幅，可适当改变VSm的值，重复步骤

（2），直至出现为止，此时记录VAB的值，并绘制波形图，分析结果。

（4）所加载波信号和调制信号均不变，微调RP2为某一个值，观察记录输出波形。

（5）在（4）的条件下，去掉载波信号，观察并记录输出波形，并与调制信号比较。

图7-31496构成的解调器

（二）解调电路

调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。

调幅波解调方法有二极管包络检波器，同步检波器。

二极管包络检波将在下一个实验进行。

下面仅进行同步检波。

用1496集成电路构成的解调器电路图如图7-3所示，载波信号VC经过电容C1加在⑧、⑩脚之间，调幅信号VAM经电容C2加在①、④脚之间，相乘后信号由（12）脚输出，经C4、C5、R6组成的低通滤波器，在解调输出端，提取调制信号。

1、解调全载波信号

（1）将图7-3中的C4另一端接地，C5另一端接A，按调幅实验中实验内容2

（1）的条件获得调制度分别为30%，100%及＞100%的调幅波。

将它们依次加至解调器VAM的输入端，并在解调器的载波输入端加上与调幅信号相同的载波信号，分别记录解调输出波形，并与调制信号相比。

（2）去掉C4，C5观察记录m=30%的调幅波输入时的解调器输出波形，并与调制信号相比较。

然后使电路复原。

2、解调抑制载波的双边带调幅信号

（1）按调幅实验中实验内容3

（2）的条件获得抑制载波调幅波，并加至图7-3的VAM输入端，其它连线均不变，观察记录解调输出波形，并与调制信号相比较。

（2）去掉滤波电容C4，C5观察记录输出波形。

六、实验报告要求

1、整理实验数据，用坐标纸画出直流调制特性曲线。

2、画出调幅实验中m=30%、m=100%、m＞100%的调幅波形，在图上标明峰—峰值电压。

3、画出当改变VAB时能得到几种调幅波形，分析其原因。

4、画出100%调幅波形及抑制载波双边带调幅波形，比较二者的区别。

5、画出实现抑制载波调幅时改变RP2后的输出波形，分析其现象。

6、在同一张坐标纸上画出同步检波解调全载波及抑制载波时去掉低通滤波器中电容C4、C5前后各是什么波形，并分析二者为什么有区别。

附录1

常用高频电子仪器使用

一、实验目的

1、掌握高频信号发生器，超高频毫伏表，电子计数式频率