高频电子线路实验报告.docx

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高频电子线路实验报告

高频实验报告

班级

学号

姓名

预习成绩

实验成绩

实验报告成绩

总成绩

2013年12月

实验1、调幅发射系统实验

1、实验目的与内容：

通过实验了解与掌握调幅发射系统，了解与掌握LC三点式振荡器电路、三极管幅度调制电路、高频谐振功率放大电路。

2、实验原理：

1、LC三点式振荡器电路：

原理：

LC三点式振荡器电路是采用LC谐振回路作为相移网络的LC正弦波振荡器，用来产生稳定的正弦振荡。

图中5R5，5R6，5W2和5R8为分压式偏置电阻，电容5C7或5C8或5C9或5C10或5C11进行反馈的控制。

5R3、5W1、5L2以及5C4构成的回路调节该电路的振荡频率，在V5-1处输出频率为30MHZ正弦振荡信号。

2、三极管幅度调制电路：

原理：

三极管幅度调制电路是通过输入调制信号和载波信号，在它们的共同作用下产生所需的振幅调制信号。

图中7R1，7R4，7W1和7R3为分压式偏置电阻，电容7C10、7C2以及电感7L1构成的谐振滤波网络，7W2控制输出幅度，在信号输出处输出所需的振幅调制信号。

3、高频谐振功率放大电路：

原理：

高频谐振功率放大电路是工作频率在几十MHZ到几百MHZ的谐振功率放大电路。

图中前级高频功放电路中，6R2和6R3分压式偏置电阻，供给三极管6BG1偏置电压，输出采用6C5、6C6、6L1构成的T型滤波匹配网络，末级高频功放电路中，基极采用由6R4产生偏置电压供给电路，输出采用6C13、6C13、6L3和6L4构成的T型滤波匹配网络。

4、调幅发射系统：

本振

功率放大

调幅

信源

图1调幅发射系统结构图

原理：

首先LC振荡电路产生一个频率为30MHZ，幅度为100mV的信号源，然后加入频率为1KHZ，幅度为100mV的本振信号，通过三极管幅度调制，再经过高频谐振功率放大器输出稳定的最大不失真的正弦波。

3、实验方法与步骤：

1、LC三点式振荡器电路：

（1）调节静态直流工作点，将12V的直流稳压电源接入电路中，闭合K5A，调节电阻5W2，使得万用表测得电阻5R8两端的电压为3V。

（2）直流工作点调好后，将5K1拨到5C-11处，调节变容5C4和电阻5W1，在观测点V5-1连接示波器，通过示波器观测并记录输出波形，直到输出频率为30MHZ的稳定的最大不失真正弦波。

2、三极管幅度调制电路：

（1）调节静态直流工作点，将12V的直流稳压电源接入电路中，闭合K7，调节电阻7W1，使得万用表测得电阻7R3两端的电压为0.3V。

（2）直流工作点调好后，闭合7K1，在高频信号源处输入频率为30MHZ，幅度为100mV的载波信号，接着闭合7K3，在1KHZ调制信号处输入频率为1KHZ，幅度为100mV的调制信号，用示波器连接V7-2,观察输出波形。

调节7C10，直到示波器上的波形达到最大不失真。

3、高频谐振功率放大电路：

（1）将12V的直流稳压电源接入电路中，闭合K6A，打开K6B，在信源输入端输入频率为30MHZ，幅度为0.6V的信源信号，调节6C5，观察V6-2端输出的波形，保证输出波形达到最大不失真，且输出信号有增益。

（2）打开K6A，输入发射极电源，闭合K6B，接入电流表，开关K6C打到左端，开关6K1打到6R6处，在V6-3处连接示波器，调节变容6C13，使得V6-3端输出的波形达到最大不失真（在此期间应注意先观察电流表的示数，再看示波器的变化，电流表的示数应在60mA以下）。

4、调幅发射系统：

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

kfu

5C6/（CN+5C6）

1.000

07633

0.5848

0.3984

0.1996

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：

测试条件：

V1=12V、kfu≈0.4、fo≈30MHz、Ic1=0.5—6mA

数据值

项目

5BG1电流Ic（mA）

0.5

VP-P

0.23

0.45

1.05

1.38

1.78

1.58

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。

分析：

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

名称

单位

UΩ=1KHz/0.1VP-PUi=30MHz/0.1VP-P

Usm（A）

VP-P

0.324

0.436

0.468

0.540

0.660

Usm（B）

VP-P

0.072

0.212

0.304

0.400

0.524

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：

测试条件：

V1=+12VUΩ=1kHz/0.1Vp-pUi=30MHz/0.1Vp-pIc=3mA

波形特点与测量值分析结论：

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

功率放大

实验二、调幅接收系统实验

1、实验目的与内容：

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。

2、实验原理：

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：

原理：

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

本振

检波

图2调幅接收系统结构图

原理：

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、晶体管混频电路：

（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。

2、中频放大/AGC和检波电路：

（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。

3、调幅接收系统：

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。

4、测试指标与测试波形：

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

0.5

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

分析：

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

100

200

500

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

（mV）p-p

584

904

1.34V

2.44V

2.60V

2.72V

2.84V

AGC控制电压Vc

注：

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。

分析：

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。

分析：

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

测试条件：

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

分析：

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

注：

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

正弦信号

频率30.455MHZ

幅度250mV

本振信号

混频电路

455KHZ

中频信号

解调检波

1KHZ

正弦信号

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

1、实验目的与内容：

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、实验原理：

2.3、小信号谐振放大电路：

原理：

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：

原理：

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：

原理：

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

混频

放大

混频

本振2

MC3362P

图3.调频接收系统结构图

原理：

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。

3、实验步骤：

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。

4、测试指标与测试波形：

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:

测试条件：

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

0.212

结论：

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:

测试条件：

V1=+12V、Ic1≈2mA、f0=27—33MHzUi=50mVP-P

输入信号幅度

（mVP-P）

50mVP-P

输入信号

（MHz）

27.5

28.5

29.5

输出幅值

（VP-P）

0.180

0.244

0.328

0.420

0.496

0.664

0.752

输入信号

（MHz）

30.5

31.5

32.5

输出幅值

（VP-P）

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。

分析：

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

正弦信号

MC3362P

混频、鉴频电路

40.7MHZ

本振信号

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

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