西工大高频实验报告.docx

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西工大高频实验报告

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

2017年5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：

工作原理：

观察LC三点式振荡器电路可知，该电路可分为两部分，第一部分是由5BG1为组成的电容三点式LC振荡电路，第二部分别是由5BG2组成的放大电路。

图中5R5，5R6，5W2和5R8为分压式偏置电阻，为晶体三极管5BG1提供直流偏置，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，通过以晶体三极管5BG1为中心的LC振荡电路产生所需的30MHz高频信号，再经下一级晶体三极管5BG2进行放大处理后，在V5-1处输出频率为30MHZ正弦振荡信号送至下一级电路。

2、三极管幅度调制电路：

工作原理:

观察三极管幅度调制电路可知，图中7R1，7R4，7W1和7R3为分压式偏置电阻，为晶体管7BG1提供直流偏置，输入30MHz的高频信号和1KHz的调制信号，分别经过隔直电容7C9、7C8加于晶体三极管的基极；三极管利用三极管的非线性特性，对输入信号进行变换而产生新的信号，再利用电路中由电感7L1和电容7C2、7C10组成的LC谐振回路选出所需的信号成分，从而完成调幅过程；调幅后得到所需30MHz的已调幅信号，并输出至下一级。

3、高频谐振功率放大电路：

工作原理：

观察高频谐振功率放大电路可知，高频功放由两级放大电路组成，在第一级电路中6R2和6R3分压式偏置电阻，为晶体管6BG1提供直流偏置，输入的30MHz的调幅信号经6BG1第一次放大，晶体管6BG1输出采用6C5、6C6、6L1构成的T型滤波匹配网络；在第二级电路中，基极采用由6R4产生偏置电压供给晶体管6BG2直流偏置，由上一级的放大信号再经第二次放大，晶体管6BG2输出采用6C13、6C13、6L3和6L4构成的T型滤波匹配网络；经两级放大后得到所需的放大信号。

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

工作原理：

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：

一.LC三点式振荡器电路：

第一步：

调节晶体管5BG1的静态工作点

（1）闭合开关K5A，向电路接入12V的直流稳压电源，使得5BG1处于直流工作状态，

（2）将万用表调至电压档，接于电阻5R8两端，调节电阻5W2，测量5R8两端的电压，使得万用表示数为3V左右。

第二步：

调节LC三点式振荡电路的交流通路

（1）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。

二.三极管幅度调制电路：

第一步：

调节晶体管7BG1的静态工作点

（1）闭合开关K7，向电路接入12V的直流稳压电源，使得7BG1直流工作状态；

（2）将万用表调至电压档，接于电阻7R3两端，调节电阻7W1，测量7R3两端的电压，使得万用表示数为0.3V左右。

第二步：

调节三极管调幅电路的交流通路

（1）将开关7K1打到高频输入端，用函数信号发生器向高频输入端输入频率为30MHZ，幅度为100mVpp的载波信号，用示波器连接到V7-2处,观察输出波形，调节7C10，使输出波形达到最大不失真。

（2）接着闭合开关7K3，用另一函数信号发生器向1KHZ调制信号处输入频率为1KHZ，幅度为100mV的调制信号，调节7C10，直到示波器上的波形达到最大不失真。

三.高频谐振功率放大电路：

（1）向电路接入12V的直流稳压电源，闭合开关K6A，打开K6B，用函数发生器在信源输入端输入频率为30MHZ，幅度为300mVpp的正弦信号，并将万用表调到电流档接入电路。

调节6C5，用示波器观察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，开关将6K1打到50Ω档，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，保证电流表的示数应在60mA以下）。

四．调幅发射系统：

（1）将实验相应的三部分电路进行正确连接，电路板5输出V5-1接电路板7的高频载波输入端7K1，电路板7的输出端7W2接电路板1的信号输入端6K2.

（2）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）

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

VP-P

0.56

0.82

1.30

1.48

1.50

振荡器的反馈系数kfu--UL特性结论：

振荡器幅值UL 随振荡器的反馈系数Kfu增大而增大，且随Kfu的增大，UL的变化率减小。

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

0.3

0.6

1.1

1.6

1.8

1.5

MHz

30.13

30.11

30.04

30.01

29.83

29.32

振荡器的Ic–UL特性结论：

起始位置振荡器幅值随着振荡管工作电流增大，后又随着工作电流增大而减小。

说明有一最佳工作电流位置，过大或过小都会影响振荡器幅值。

工作电流从最佳工作电流处减小，振荡频率会增大；工作电流从最佳工作电流处增大，振荡频率会减小。

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：

波形幅度，频率特性较稳定，形状并不是标准的正弦波，从峰值处还可以看到较明显的电容充放电过程，最小值过于尖锐。

由波形上下不对称，可知静态工作点选择的不是最最佳的工作点。

通过调节工作点可以得到更好的波形。

IC值变化对调制系数m的影响的结论：

基极调幅电路中，调制器的调制系数m 值随晶体管工作电压Ic的增大而减小。

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

0.73

0.96

1.21

1.37

1.48

Usm（B）

VP-P

0.15

0.52

0.86

1.10

1.29

65.91

29.73

16.91

10.91

6.86

IC值变化对调制系数m的影响的结论：

基极调幅电路中，调制器的调制系数m值随晶体管工作电压Ic的增大而减小。

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

三极管幅度调制电路（基极）输出波形

波形特点与测量值分析结论：

输出波形为包络为1KHz调制信号，载波频率为30MHz的调幅波形。

通过三极管基极调幅之后，载波信号被调制信号调制为调制信号。

3．高频谐振功率放大电路：

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

2.4

18.3

2.7

27.20

有效值V

0.86

6.54

0.952

9.735

电源输入功率PD:

Ic=45.2mA、PD=541.5mW

高频输出功率P0:

Uo=12.0Vp-pRL=49ΩP0=366mW

电路工作效率η:

66.32%

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）

9.40

11.6

13.2

14.8

15.9

Ic（mA）（V2）

53.54

56.68

57.58

59.63

60.98

结论：

只增大Vbm时，使集电极电流脉冲的宽度和高度增加，Vbm增加一定程度后放大器工作状态由欠压进入过压，在即将达到临界电压时集电极电流急剧增加，进入过压状态后，集电极电流变化缓慢.

4．调幅发射系统

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：

混频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。

工作原理：

观察晶体管混频电路可知，图中2R2、2R3和2W1为分压式偏置电阻，为晶体管2BG1提供直流偏置，2C3、2B1和2R5为输出中频回路，输入30MHZ的载波信号经隔直电容2C5加于晶体管2BG1的基极，30.455MHZ的本振信号经隔直电容2C6加于晶体管发射极，载波信号和本振信号经三极管2C6混频得到固定频率（455KHz）的中频信号，再经选频网络得到所需的455KHz不失真混频信号。

2、中频放大/AGC和检波电路：

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。

工作原理：

输入上一级混频后的455KHz的中频电压，利用晶体三极管3BG1和选频网络3B1组成的中频放大器进行放大；输出放大信号输入AGC反馈控制电路，利用AGC控制前级中频放大器的输出增益，使系统总增益随规律变化；再经最后一段二极管检波电路实现解调，将中频调幅信号变换为反应传送信息的调制信号。

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

工作原理：

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：

一、晶体管管混频电路

第一步：

调节2BG1的静态工作点：

（1）.闭合开关K2，接入12V的直流电压，使2BG1处于直流工作状态。

（2）.将万用表调至电压档，接于电阻2R4两端，调节店主2W1，测量2R4两端电压，使万用表的测量值为1V。

第二步：

调节混频电路的交流通路：

（1）.用一函数发生器从信源输入端向V2-1处送入频率为5MHz，5mVpp的单载波。

（2）.用另一函数发生器从本振输入端向V2-5处送入频率为5.455MHz,250mVpp的本振信号。

（3）.将开关2K2打至混频端，示波器接于V2-3处，观察波形的振幅和频率。

然后调节可调电容2C3使得输出频率为455KHz的最大不失真的波形。

二、中频放大/AGC和检波电路

第一步：

调节3BG1和3BG2的静态工作点：

（1）.闭合开关K3，接入12V的直流电压，使3BG1和3BG2均处于直流工作状态。

（2）.同样将万用表调至电压档，先接于电阻3R7两端，调节可变电阻3W1，测量3R7两端电压，使得测量值为1.5V左右。

（3）.然后再将万用表接于电阻3人3两端，测量3R13两端，测量3R13两端电压，调节可变电阻3W2，使万用表读数为1V左右。

第二步：

调节电路的交流工作：

（中频放大）

（1）.用函数发生器从信号输入端向V3-1处送入频率为455KHz，250mVpp的单载波。

（2）将示波器接入V3-2处，调节可变电阻3C4，使V3-2处输出波形最大不失真且有增益。

（3）将示波器接于V3-4处，调节可变电阻3C7，使V3-4处输出波形最大不失真且有增益（注意：

中频信号经两级放大后，应满足输出信号V>0.7V）

第三步：

测试AGC电路的动态范围：

（1）闭合开关3K3，断开开关3K2，改变输入信号的幅值，使其分别取不同的值，然后用示波器分别接于V3-2处，V3-4处和V3-5处，记录不同的输入幅值对应的AGC输入、输出和控制电压的幅值。

（2）将示波器接于V3-4，调节选频网络中电容3C7。

使得输出信号最大不失真。

第四步：

检波失真观测：

（大信号包括检波）

（1）用函数发生器向信号输入端输入调制频率1KHz，载波频率455KHz，幅度为50mVpp，调制度为50%的调幅信号。

（2）先断开3K4，调节3W4，用示波器观察检波输出信号为最大不失真，观察且记录波形。

（3）观察检波电路的对角线失真：

调节电阻3W4，用示波器接于检波输出端，观察波形。

（4）观察负峰切割失真：

先将波形调回不失真波形，再闭合开关3K4，再调节电阻3W4，观察输出波形。

三、调幅接收系统：

（1）晶体管混频电路中：

向V2-1处送入频率为5MHz，5mVpp的单载波信号。

向V2-5处送入频率为5.455MHz，250mVpp的本振信号。

（2）中频放大电路3K1打至中频输入端，闭合3K3，断开3K2和3K4，调节3W4，观察检波输出波形至最大不失真。

（3）测试系统灵敏度：

将两电路板连接在一起，将单载波从50mVpp不断减小，同时观察检波输出波形，直到使示波器输出波形出现明显失真，记录此时的输入幅值。

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=5mvUL=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）

192

523

531

470

425

354

306

混频增益Kuc（dB）

31.6

40.4

40.5

39.5

38.6

37.0

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

200

500

中放Vo1（AGC输入）

（V）p-p

0.55

0.85

1.72

2.41

3.74

4.05

3.74

AGC输出Vo2

（V）p-p

3.48

3.56

3.97

4.10

4.12

4.16

4.18

AGC控制电压Vc

0.16

0.24

0.26

0.27

由表上表数据得出AGC动态范围测试曲线图如下所示：

AGC动态范围结论

从图中可以看出AGC控制电压并不随输入信号的变化而变化，总是保持一条直线，而在一定范围内，随着输入信号的增加，输出信号也随之增加，且在一定范围内呈线性关系，但是当输入信号达到某一值后，输出信号将不再随输入信号的变化而变化。

分析：

AGC为自动增益控制电路，当高频端接收到弱信号时，它会自动控制放大管增加放大倍数，反之减小放大倍数，使放大电路的增益自动的随信号强度而调整的自动控制。

减小了原中频放大器的输出动态范围，从而降低了系统波形的失真。

2.2、AGC输入信号峰峰值与AGC检波输出电压关系曲线图

2.3、检波失真观测

测试条件：

输入信号Vin：

455KHz、50mVp-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

对角线失真的原因是：

当输入为调幅波时，过分增大

和C值，致使极管截止期间C通过

的放电速度过慢，在某t1时刻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

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5MHZ

幅度50mV

正弦信号

频率5.455MHZ

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

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：

工作原理：

该电路是对天线接收到的信号进行前级小信号放大的电路，其中1R1、1R2为晶体三极管提供直流偏置，信号经隔直电容1C7输入三极管基极，从集电极输出，并可经过1C5和1L1组成的选频网络输出单频谐振信号，也可经过1C5和1L1组成的选频网络与1C9、1C10和1L2组成的选频网络，输出双谐振信号。

（而本实验采用双谐振输出）

2.4、晶体振荡电路：

工作原理：

晶体振荡电路采用石英晶体振荡器控制与稳定频率，其中7805三端集成稳定器为晶体振荡电路提供稳定的5V电压，主体为并联型晶体振荡器，其中晶体可作高Q值得电感与电容构成LC谐振回路选频网络，输出频率固定的振荡信号经晶体三极管放大和选频网络输出理想振荡信号。

2.5、集成混频鉴相电路：

工作原理：

天线接收载波信号，经前级低噪放进行初步放大后，被送入MC3362P集成混频鉴相电路，经过两次混频和一次鉴相操作，完成频率调制，最终输出所需的已调频信号。

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

工作原理：

由天线接收到信号后，送入低噪声放大器进行放大，然后与本振信号进行混频，混频后进行滤波，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。

（混频和鉴相均在集成混频鉴相电路MC3362p中完成）

3、实验步骤：

（一）小信号放大电路

第一步：

调节晶体管1BG1的静态工作点：

1、向电路正确接入12V的直流工作电压，闭合开关K1，使晶体管工作于直流状态下。

2、将万用表调至电压档，测量电阻1R3两端的电压，并调节可变电阻1W1，使万用表示数为1.5V左右。

第二步：

调节双谐振回路并输出最大不失真双谐振波形：

1、从天线输入端用函数发生器送入一个30MHz，50mVpp的单载波。

2、先将开关1K1打到单谐振端，将示波器接于V1-2处，然后调节变容1C4和将开关1K2打到不同的阻值，观察示波器输出波形，使得使得波形稳定且最大不失真。

3、再将开关1K2打到双谐振端，将示波器接于V1-3处，然后调节变容1C10和1C9，使得示波器输出波形稳定且最大不失真。

第三步：

逐点测试放大电路的幅频特性：

改变输入信号的频率，使其值在中心频率（30MHz）左右变化，逐步改变频率的值，然后在V1-3处用示波器观察输出波形的幅度变化。

（二）晶体振荡电路

由于实验设备有限我们并没有进行该电路的操作。

（三）集成混频鉴相电路

第一步：

连接小信号放大电路与集成混频电路：

1、向电路正确接入12V的直流工作电压，闭合开关K2B，向7805三端稳压器和MC3362P供电。

2、将小信号谐振放大电路中，开关1K1打至双谐振端，开关1K3打至高放输出2端，

使信号能输入到集成混频电路。

第二步：

产生混频信号：

1、在小号放大电路天线输入端接入天线使载频输入端输入30MHz，50mVpp的单载波。

用函数发生器在本振输入端输入40.7MHz，3Vpp的单载波，由V2-5接入，开关2K3向下打，2K2向上打。

2、将载频输入信号与本振输入信号进行混频，调节可变电容2C20或是选频网络2B2，使V2-4处用示波器观察得到10.7MHz的稳定且最大不失真的正弦波。

3、产生的10.7MHz的混频信号与10.245MHz的单载波将将进行二次混频，同样调节2C20和2B2，使V2-7处用示波器观察得到455kHz的稳定的最大不失真正弦波。

第三步：

进行鉴相操作：

调整选频网络2B2，将示波器接于V2-8处，调节电容2C20的值，观察示波器波形，使输出频率为1KHz的稳定的最大不失真正弦波。

（4）调频接收系统

由于实验仪器有限在第三步的集成混频鉴相电路中直接就进行了

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

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