高频实验报告080211.docx
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高频实验报告080211
高频实验报告
班级
0802
班级
0802
学号
201130
学号
201130
姓名
姓名
预习成绩
预习成绩
实验成绩
实验成绩
实验报告成绩
实验报告成绩
总成绩
总成绩
2013年12月
实验1、调幅发射系统实验
一、实验目的与内容：
图1为实验中的调幅发射系统结构图。
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。
图1调幅发射系统结构图
2、实验原理：
1、LC三点式振荡器电路：
给出原理图，并分析其工作原理。
在三点式振荡电路中，与晶体管发射极相连的应是两个同性质的电抗，另一个和晶体管基极和集电极相连的应是一个异性质的电抗。
下图是本实验的原理图。
从图中可以看出它是一个电容串联型振荡电路，它由两部分组成，第一部分是由5BG1组成的振荡电路，第二部分是由5BG2组成的放大电路。
5D2是一个变容管，5K1是控制端，控制反馈系数的大小。
V5-1为示波器测试点，接入扫频器观察波形。
2、三极管幅度调制电路：
给出原理图，并分析其工作原理。
三极管幅度调制是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，再利用电路中的LC谐振回路，选出所需的信号成分，从而完成调幅过程。
根据功率高低可分为高电平调制电路和低电平调制电路两类。
3、高频谐振功率放大电路：
给出原理图，并分析其工作原理。
工作原理：
输入经上一级晶体三极管调幅后的30MHZ调幅信号，分别通过两级三极管6BG1和6BG2进行放大；得到所需的放大信号。
高频谐振功率放大电路一般多用于发射机的末级电路，是发射机的重要组成部分。
可分为甲类谐振功率放大器、乙类谐振功率放大器、丙类谐振功率放大器等几种常用类型。
4、调幅发射系统：
给出系统框图，并简述其工作原理。
工作原理：
通过振荡电路输出30MHz高频信号，经放大后与本振信号在三极管幅度调制电路中进行调幅处理，经滤波后再通过高频谐振功放完成放大处理，再经检波后输出所需信号。
3、实验方法与步骤：
1、LC三点式振荡器电路：
.给电路板加12V直流电压，限制工作电流为0.1A。
.调节三极管的静态工作点。
通过调节可变电阻5W2，使得集电极电流约为3mA。
具体操作：
在5R8两端接上万用表测量电压,调节5W2,直到U5R8=3V。
.用示波器在V5-2处观测波形，拨动选择开关5K1选择反馈支路，调节可变电容5C4和变容二极管5D2，使频率约为30MHz。
4.在V5-1处，用计数器测量频率，观测频率是否为30MHz。
2、三极管幅度调制电路：
1.给电路板加12V直流电压，限制工作电流为0.1A。
.调节三极管的静态工作点.通过调节可变电阻7W1，使得集电极电流为3mA。
具体操作：
在7R3两端接上万用表测量电压,调节7W1,直到U7R3=3V。
3.在7K1接入30MHz的高频信号源。
4.用示波器在V7-2观测输出波形，调节7C10，直到观测到最大不失真波形。
5.在7K2处接入1KHz的调制信号，观察波形。
3、高频谐振功率放大电路：
.给电路板加12V直流电压，限制工作电流为0.1A。
2.调第一级放大器，用示波器在V6-2处观察波形，调节6C5，直到观察到最大不失真波形。
3.调节6C13到串联谐振。
4.调节第二级放大器。
将电流表接到其相应的接入点（接入之前，要确保流过电流表的电流不会太大，始终要满足IA<60mA），将K6C打到左边，调节电路板2的7W2，逐渐增大输入，观察电流变化，当观察到电流突然大幅增大时，表示6BG2三极管开始工作。
用示波器在V6-3处观测波形。
4、调幅发射系统：
1.给电路板加12V直流电压，限制工作电流为0.1A。
2.电路板1的V5-1接到电路板2的7K1，
3.1KHz调制信号接电路板2的7K2，
4.电路板2的输出接到电路板3的6K2，电路板3输出信号。
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
1
2
3
4
5
kfu
5C6/（CN+5C6）
0.166
0.28
0.37
0.43
0.5
UL
VP-P
0.348
0.920
1.270
1.420
1.470
振荡器的反馈系数kfu--UL特性结论：
振荡器幅值UL随着振荡器的反馈系数Kfu的增大而增大；并且随着Kfu的增大，UL的变化率逐步减小。
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
1
2
3
4
5
UL
VP-P
0.120
0.392
0.768
1.120
1.450
1.380
fo
MHz
30
29.76
29.66
29.62
29.55
28.97
振荡器的Ic–UL特性结论：
振荡管的幅度在一定范围内随振荡管工作电流的增大而增大，超出该范围后振荡管的幅度随工作电流的增大而下降。
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
波形特点与测量值分析结论：
波形是失真的正弦波，最大峰值处出现凹陷，原因在于三极管工作在过压状态，在谐振功率放大器中，集电极负载是谐振回路，在理想情况下，其上只能产生基波余弦电压，因而，当vBE向vBEmax增大，vCEmin减小时，对应的动态点先达到临界点，iC值最大，而后进入饱和区，iC减小，出现凹陷。
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
Ic
mA
1
2
3
4
5
Usm（A）
VP-P
0.428
0.588
0.712
0.848
0.936
Usm（B）
VP-P
0.096
0.288
0.452
0.616
0.752
m
%
63.4
34.2
22.3
15.8
10.9
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的值随晶体管工作电流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
波形特点与测量值分析结论：
波形为以30MHz频率为载波的调幅波，调幅波的包络为1KHz的调制信号。
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
0.50
5.80
9.68
50
有效值V
0.172
2.03
3.38
电源输入功率PD:
Ic=50mA、PD=600mW
高频输出功率P0:
Uo=9.68Vp-pRL=50ΩP0=242mW
电路工作效率η:
40.3%
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）
6.24
7.96
9.20
13.20
10.8
Ic（mA）（V2）
32.08
35.50
37.22
40.77
39.60
结论：
谐振功率放大器的输出电压Uo随放大器负载电阻RL阻值增大而增大。
由于三极管工作时发热，受温度影响较大，使得实验数据出现偏差。
温度越高导致结电阻减小，相应的结电压UBE减小，使得Ic增大。
当通过人为因素降低三极管温度时，Ic相应减小，从而测得最后一组数据比前一组数据有所减小。
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）：
LC振荡电路产生30MHz的高频信号源接入三极管调幅电路的7K1处，7K2处加入1KHz调制信号，输出接到高频谐振功率放大电路6K2处。
实测波形为以30MHz频率为载波，包络为与1KHz调制信号振幅相一致的调幅波，经过高频放大得到的。
与调幅电路输出相比振幅明显增大。
实验二、调幅接收系统实验
一、实验目的与内容：
图2为实验中的调幅接收系统结构图（虚框部分为实验重点，低噪放电路下次实验实现，本振信号由信号源产生。
）。
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。
图2调幅接收系统结构图
2、实验原理：
1、晶体管混频电路：
给出原理图，并分析其工作原理。
工作原理：
输入协调于30MHz的载波信号，经隔直电容2C5加于晶体三极管2BG1的基极上，本振输入（调制信号）经隔直电容2C6加于晶体三极管发射极，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，再经选频网络滤波，得到所需的455kHz不失真混频信号。
2、中频放大/AGC和检波电路：
给出原理图，并分析其工作原理。
工作原理；
输入经上级三极管混频后的中频电压，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；在经过最后一级二极管检波电路实现解调，将中频挑夫信号变换为反映传送信息的调制信号。
3、调幅接收系统：
给出系统框图，并简述其工作原理。
滤波器
滤波器
滤波器
低噪声放大
中频AGC
混频器
低频放大
解调检波
本振1
工作原理：
从天线接收传递信息的载波信号，经过低噪放完成初级放大送入混频器，与本振信号混频的到455kHz的中频信号，再经过中频放大器和AGC反馈控制电路实现增益可控的信号放大，最后由二极管检波器完成检波，输出要求的调制信号。
3、实验步骤：
1、晶体管混频电路：
1.加12V直流电压，限流为0.1A。
2.调节三极管静态工作点，通过调节可变电阻2W1，使得2R4上的电压为0.2-1V，从而保证集电极电流为0.2-1mA。
3.用函数发生器生成10MHz,50mV，的正弦单载波信号加到V2-1端。
4.用函数发生器生成10.455MHz,250mV的本振信号接到V2-5端，将2K2打到混频。
5.在V2-3处接示波器，观测输出信号，调节可变电容2C3，直到得到最大不失真波形。
理论输出波的频率应为455KHz的中频信号。
2、中频放大/AGC和检波电路：
1.加12V直流电压，限流为0.1A。
2.调节三极管静态工作点，先调节可变电阻3W1，使得3R7上的电压为1.5V，即3BG1集电极电流为3mA。
再调节可变电阻3W2，使得3R13上的电压为990mV，即3BG2集电极电流为3mA。
3.将3K1打到信号输入，用函数发生器生成455KHz，200mV的单载波，接到信号输入端。
4.在V3-2端接示波器，观测波形，调节可变电容3C4，直到观察到最大不失真波形为止。
5.将示波器到V3-4端，观测波形，调节可变电容3C7，直到观察到最大不失真波形为止。
6.撤去输入端的单载波，输入455KHz的已调信号，闭合3K3，将示波器接到V3-6，调节可变电阻3W4，直到输出不失真波形。
即得到1KHz调制信号。
3、调幅接收系统：
1.直流电源接电路板。
2.电路板1的V2-1接入10MHz,50mV的已调信号，本振输入接入10.455MHz的本振信号。
3.电路板1的中频输出接到电路板2的中频输入。
4.电路板2的V3-6得到解调的调制信号。
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）
420
270
172
122
102
88
混频增益Kuc（dB）
38.48
34.64
30.73
27.74
26.19
24.91
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
10
20
30
50
70
100
200
300
500
700
1V
一中放Vo1（AGC输入）
（mV）p-p
320
584
768
1170
1490
2000
3060
3280
3420
3480
3800
AGC输出Vo2
（mV）p-p
660
1040
1240
1400
1540
1720
2100
2180
2220
2220
2240
AGC控制电压Vc
V
0.995
1.030
1.063
1.150
1.237
1.378
1.6821
1.7431
1.780
1.791
1.798
AGC输入
mVp-p
64.8
126
184
296
420
580
1090
1460
1980
2220
2440
AGC检波
mVp-p
23.2
44
68．8
103
126
134
135
137
130
117
103
AGC动态范围测试曲线图
AGC动态范围结论
AGC利用其自动反馈功能，自动控制系统的总增益，减小了原中频放大器的输出波动范围，从而也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
AGC检波输出线性动态范围结论
从拟合曲线图可以看出，经过AGC电路的调整，AGC输入信号峰峰值与AGC检波输出电压近似成线性关系，大大减小了中频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
对角线失真输出波形实测波形选贴
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）：
三极管混频电路V2-1接入10MHz，50mV的已调信号，本振输入端接入10.455MHz，250mV的本振信号，其输出接到中放AGC和检波电路的中频输入端。
AGC和检波电路输出端最终得到1KHz调制信号。
系统性能：
随着已调信号幅值减小，解调得到的调制信号达到失真时，输入的幅值为调幅接收系统的灵敏度，实测灵敏度为600uv。
在测量过程中，三极管混频电路的中频输出波形周期性的出现毛刺，经仪器测量其频率为10.4MHz左右，原因在于本振信号的泄露，随着本振信号幅值增大，毛刺信号也随之增大。
实验三、调频接收系统实验
一、实验目的与内容：
图3为实验中的调频接收系统结构图。
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（虚框部分为所采用的集成混频鉴相芯片MC3362P）。
图3.调频接收系统结构图
2、实验原理：
2.3、小信号谐振放大电路：
给出原理图，并分析其工作原理。
工作原理：
这是一个丙类谐振功率放大器，对由天线输入的信号进行前级小信号放大。
其中，1R1、1R2为晶体三极管提供直流偏置。
信号经过隔直电容1C7输入三极管基极，经过1C5和1L1组成的选频网络输出单谐振信号，通过1C5和1L1组成的选频网络与1C9、1C10、1L2组成的选频网络输出双谐振信号。
2.4、晶体振荡电路：
给出原理图，并分析其工作原理。
工作原理：
晶体振荡电路采用石英晶体振荡器来控制与稳定频率。
电路中，7805为三端集成稳压器，为晶体振荡电路提供稳定的5V电压，电路主体为并联型晶体振荡器，其中晶振可以作为高Q值的电感与电容构成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滤波输出理想的振荡信号。
2.5、集成混频鉴相电路：
给出原理图，并分析其工作原理。
工作原理：
将两个频率相同，幅度一致的高频信号加在混频器的本振信号和载波信号输入端，中频端输出随两个输入信号之差变化而变化的直流电压。
当输入信号为正弦信号时，鉴相输出随输入信号之差变化的正弦波。
2.6、调频接收系统：
给出系统框图，并简述其工作原理。
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集成混频鉴频电路，进行两次混频和一次鉴频操作，完成频率调制，最终输出所需的已调频信号。
其中，MC3362P的本振信号由外部晶振电路提供。
3、实验步骤：
1、小信号谐振放大电路：
1、给电路板加12V直流电压，限制工作电流为0.1A
2、调整1BG1静态工作点：
调整基极偏置电阻1W1,并选择合适的电阻，用万用表直流电压档测量1R3两端电压到1.5V，使发射级电流Ie在3mA左右.
3、系统输入：
用函数信号发生器，在天线输入处接入30MHz，50mVpp高频载波信号。
4、调试单谐振与双谐振网络：
将1K1拨至上端进行单谐振，调节1C4使V1-2输出波形达到最大不失真;再将1K1拨至下端进行双谐振，调节1C10、1C9，使V1-3输出波形达到最大不失真。
两次频率可适当错开，增大通带；
2、晶体振荡电路：
1、给电路板加12V直流电压，限制工作电流为0.1A；
2、调静态工作点已固定，无需调节；
3、示波器接V5-4，调节5C22，使输出振荡信号稳定在40.7MHz左右且达到最大不失真；
4、计数器接V5-4，调节5C19微调频率使频率为40.7MHz。
3、集成混频鉴相电路：
1、给电路板加12V直流电压，限制工作电流为0.1A；
2、将2K2打到集成混频，用函数信号发生器在载频端输入30MHz50mVpp单载波；
将2K3打到本振输入，在本振输入端输入本振信号40.7MHZ正弦波；
用示波器在V2-4观测信号频率为10.7MHz,在V2-7观测信号频率为455KHz
3、再用函数信号发生器输入30MHz1kHz调频波,幅度50mVpp
示波器接观测点V2-8，调整谐振电路中的电容2C20，观察示波器波形，使输出调频信号达到最大不失真，频率应为1KHz；
4、调频接收系统：
1、给电路板加12V直流电压，限制工作电流为0.1A，接入接收天线；
2、小信号谐振放大电路：
将开关1K1拨至双谐振端，开关1K3拨至高放输出2端；
3、晶体振荡电路:
将开关5K2拨至本振输出
4、集成混频鉴相电路：
由示波器观察鉴频输出端V2-8是否可以接收到1kHz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）
0.122
0.188
0.320
0.424
0.520
0.200
结论与分析
在一定范围内，放大器的放大倍数会随着直流工作点的升高而增大，当超过高范围后
放大器的放大倍数随着直流工作点的升高而减小。
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
27.5
28
28.5
29
29.5
30
输出幅值
（mVP-P）
31.2
40
48.2
64
84
128
322
输入信号
（MHz）
30.5
31
31.5
32
32.5
33
输出幅值
（mVP-P）
342
266
214
184
162
152
放大器幅频特性测试结论与分析
当增大输入信号的频率时，放大器的倍数也随之增大，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时，放大器有最大放大倍数；超过该频率后，放大器的放大倍数随着输入信号频率的增加迅速减小。
2．晶体振荡电路：
晶体振荡电路实测波形
实测波形不是标准的正弦波，由于谐波分量较大，导致波形失真。
3．集成混频鉴相电路：
集成混频鉴相电路实测波形
从波形可以看出杂波比较多，原因在于天线不仅接受信源信号，还接收了其他信号，如反射信号。
去掉天线和低噪放以后仍能观测到波形，但是杂波明显减少，幅度也减小。
因为接收的信源信号减弱，只能靠空间存在的信号与本振信号混频。
改变本振信号频率后，输出波形明显失真，则可确认接收到的信号为信源信号发出的调频信号。
4．调频接收系统（给出各单元模块接口信号参数）：
最终接收波形
高频电子电路实验感受与建议：
通过四周的高频电子线路实验，我们学习到了很多书本上没有接触到的东西，积累了很多工程实践中的宝贵经验，现总结如下：
1、直流电源的使用：
给电路板供电前要设置好工作电压，限制工作电流，分清参考地和实际地。
2、示波器功能的使用：
示波器探头设置应该匹配；学会了用触发电平更方便的观测波形；时基信号应该根据信号频率适当调整；
3、系统
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