第1学年《高频电子线路实验讲义》 1解析.docx

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第1学年《高频电子线路实验讲义》1解析

实验一小信号调谐放大器

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。

3.熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响，从而了解频带扩展。

4.熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。

二、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,若电感量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

三、实验仪器设备

1.双踪示波器

2.扫频仪

3.高频信号发生器

4.高频毫伏表

5.万用表

6.实验板

四、实验内容及步骤

1.实验电路见图1-1

（1）按图1-1所示连接电路

图1-1单调谐回路谐振放大器原理图

（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

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.动态研究

（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，电路输出端接高频毫伏表，选择正常放大区的输入电压Vi，调节频率f使其为10.7MHz，调节CT使回路谐振，使输出电压幅度为最大。

此时调节Vi由0.02伏变到0.8伏，逐点记录V0电压，并填入表1.2（仅供参考）。

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

0.08

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

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不同时的动态范围曲线，并进行比较和分析。

（3）.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CT使回路谐振（输出电压幅度为最大），此时的回路谐振频率f0=10.7MHz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）

10.7

V0

R=10KΩ

R=2KΩ

R=470Ω

计算f0=10.7MHz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。

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。

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。

实验二利用二极管函数电路实现波形转换

一、实验目的

利用二极管函数电路实现三角波→正弦波的变换，

从而掌握非线性器件二极管折线近似特性等进行非线性变换。

二、预习要求

1.三角波→正弦波变换有关资料。

2.三角波→正弦波变换原理。

三、实验仪器设备

1.双踪示波器

2.万用表

3.高频实验箱

四、实验内容及步骤

实验电路见图2-1

1.将上下两端电阻R4、R11分别选1.2K接至±5V电源,测得A、B、C、D、E、F各点的分压电压。

选择函数波发生器输出的波形为三角波，频率调至2KHz，VP-P调至8V,然后接入电路IN端，观察记录OUT输出波形。

图2-1三角波→正弦波变换器

2.将R4、R11电阻,分别改接成2K和5.1K（即:

R4=R11=2K、R4=R11=5K1）,观察记录波形，测各点分压电压，并分别与接1.2KΩ时相比较，分析原因。

五、实验报告要求

1.整理数据，画出波形图。

2.分析改变分压电阻对正弦波的影响。

实验三LC电容反馈式三点式振荡器

一、实验目的

1.掌握LC三点式振荡电路的基本原理，掌握LC电容反馈式三点振荡电路设计及电参数计算。

2.掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。

3.掌握振荡器反馈系数不同时，静态工作电流IEQ对振荡器起振及振幅的影响。

二、预习要求

1.复习LC振荡器的工作原理。

2.分析图3-1电路的工作原理，及各元件的作用，并计算晶体管静态工作电流IC的最大值（设晶体管的β值为50）。

3.实验电路中，L1=10μh，若C=120pf，C’=680pf，计算当CT=50pf和CT=150pf时振荡频率各为多少?

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G1

四、实验内容及步骤

实验前根据图3-1所示

找到相应器件及插孔并了解其作用。

1.检查静态工作点

（1）.在实验板+12V扦孔上接入+12V直流电源，

注意电源极性不能接反。

图3-1LC电容反馈式三点式振荡器原理图

（2）.反馈电容C不接，C’接入（C’=680pf），用示波器观察振荡器停振时的情况。

注意：

连接C’的接线要尽量短。

（3）.改变电位器RP测得晶体管V的发射极电压VE，VE可连续变化，记下VE的最大值，计算IE值

设:

Re=1KΩ

2.振荡频率与振荡幅度的测试

实验条件：

Ie=2mA、C=120pf、C’=680pf、R=110K

（1）.改变CT电容，当分别接为C9、C10、C11时，记录相应的频率值，并填入表3.1。

（2）.改变CT电容，当分别接为C9、C10、C11时，用示波器测量相应振荡电压的峰峰值VP-P，并填入表3.1。

表3.1

CT

f（MHz）

VP-P

50pf

100pf

150pf

3.测试当C、C’不同时，起振点、振幅与工作电流IER的关系（R=110KΩ）

（1）.取C=C3=100pf、C’=C4=1200pf，调电位器RP使IEQ（静态值）分别为表3.2所标各值,用示波器测量输出振荡幅度VP-P（峰-峰值）,并填入表3.2。

表3.24

IEQ（mA）

0.8

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

VP-P（V）

（2）.取C=C5=120pf、C’=C6=680pf，C=C7=680pf、C’=C8=120pf，分别重复测试表3.2的内容。

4.频率稳定度的影响

（1）.回路LC参数固定时，改变并联在L1上的电阻使等效Q值变化时，对振荡频率的影响。

实验条件：

C/C’=100/1200pf、IEQ=3mA，改变L1的并联电阻R，使其分别为1KΩ、10KΩ、110KΩ，分别记录电路的振荡频率,并填入表3.3。

注意:

频率计后几位跳动变化的情况。

（2）.回路LC参数及Q值不变，改变IEQ对频率的影响。

实验条件：

C/C’=100/1200pf、R=110KΩ、IEQ=3mA，改变晶体管IEQ，使其分别为表3.2所标各值，测出振荡频率，并填入表3.4。

Q～f表3.3IEQ～f表3.4

R

1KΩ

10KΩ

11OKΩ

IEQ（mA）

1

2

3

4

f（MHz）

F（MHz）

五、实验报告要求

1.写明实验目的。

2.写明实验所用仪器设备。

3.画出实验电路的直流与交流等效电路，整理实验数据，分析实验结果。

4.以IEQ为横轴，输出电压峰峰值VP-P为纵轴，将不同C/C′值下测得的三组数据，在同一座标纸上绘制成曲线。

5.说明本振荡电路有什么特点。

实验四振幅调制电路

一、实验目的

1.掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法与过程，并研究已调波与二输入信号的关系。

2.掌握测量调幅系数的方法。

3.通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。

二、预习要求

1.预习幅度调制器有关知识。

2.认真阅读相关教材，了解实验原理及内容，分析实验电路中用1496乘法器调制的工作原理，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、实验仪器设备

1.双踪示波器。

2.高频信号发生器。

3.万用表。

4.实验板G3。

四、实验电路说明

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，调图4-11496芯片内部电路图

幅器即为产生调幅信号的装置。

本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器，图4-1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。

用1496集成电路构成的调幅器电路图如图4-2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。

五、实验内容及步骤

实验电路见图4-2

图4-21496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加峰值为100mv，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10mv，频率为100KHz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VO=KVABVC（t）计算出系数K值。

并填入表4.1。

表4.1

VAB

VO（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）=10sin2π×105t（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100mV时的调幅波形（标明峰一峰值与谷一谷值）并测出其调制度m。

（2）.加大示波器扫描速率，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，将调制信号改为VS（t）=100sin2π×103t（mV）调节RP1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。

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，在图上标明峰一峰值电压。

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。

实验五振幅解调电路

一、实验目的

1.进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。

2.了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真。

3.掌握用集成电路实现同步检波的方法。

二、预习要求

1.复习课本中有关调幅和解调原理。

2.分析二极管包络检波产生波形失真的主要因素。

三、实验仪器设备

1.双踪示波器

2.高频信号发生器

3.万用表

4.实验板G3

四、实验电路说明

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和同步检波器。

1.二极管包络检波器

适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具有电路简单，易于实现，本实验如图5-1所示，主要由二极管D及RC低通滤波器组成，它利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程实现检波。

所以RC时间常数选择很重要，RC时间常数过大,则会产生对角切割失真。

RC时间常数太小，高频分量会滤不干净。

图5-1二极管包络检波器

综合考虑要求满足下式:

其中:

m为调幅系数，fO为载波频率，Ω为调制信号角频率。

图中A对输入的调幅波进行幅度放大（满足大信号的要求），D是检波二极管，R4、C2、C3滤掉残余的高频分量，R5、和RP1是可调检波直流负载，C5、R6、RP2是可调检波交流负载，改变RP1和RP2可观察负载对检波效率和波形的影响。

2.同步检波器

利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号。

本实验如图5-2所示，采用1496集成电路构成解调器，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。

五、实验内容及步骤

注意:

做此实验之前需恢复实验四的实验内容2

（1）的内容。

（一）二极管包络检波器

实验电路见图5-1

解调全载波调幅信号

（1）.m＜30%的调幅波的检波

载波信号仍为VC（t）=10sin2π×105（t）（mV）调节调制信号幅度，按调幅实验中实验内容2

（1）的条件获得调制度m＜30%的调幅波，并将它加至图5-1信号输入端，（需事先接入－12V电源），由OUT1处观察放大后的调幅波（确定放大器工作正常），在OUT2观察解调输出信号，调节RP1改变直流负载，观测二极管直流负载改变对检波幅度和波形的影响，记录此时的波形。

（2）.适当加大调制信号幅度，重复上述方法，观察记录检波输出波形。

（3）.接入C4，重复

（1）、

（2）方法，观察记录检波输出波形。

（4）.去掉C4，RP1逆时针旋至最大，短接a、b两点，在OUT3观察解调输出信号，调节RP2改变交流负载，观测二极管交流负载对检波幅度和波形的影响，记录检波输出波形。

（二）集成电路（乘法器）构成解调器

实验电路见图5-2

解调全载波信号

（1）.将图5-2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。

六、实验报告要求

1.通过一系列两种检波器实验，将下列内容整理在表内，并说明二种检波结果的异同原因。

输入的调幅波波形

m＜30%

m=100%

二极管包络检波器输出

同步检波输出

2.画出二极管包络检波器并联C4前后的检波输出波形，并进行比较，分析原因。

实验六集成乘法器混频

一、实验目的

1.熟悉集成电路实现的混频器的工作原理。

2.了解混频器的多种类型及构成。

3.了解混频器中的寄生干扰。

二、预习要求

1.预习混频电路的有关资料。

2.认真阅读实验指导书，对实验电路的工作原理进行分析。

三、实验仪器设备

1.双踪示波器一台

2.高频信号发生器一台（最好有产生调制信号功能的信号源）

3.频率计一台

4.TPE-GP3高频电路实验箱主机箱

四、实验电路说明

目前高质量的通信接收机中多采用二极管环形混频器和由双差分对管平衡调制器构成的混频器，本实验采用的是集成模拟乘法器（MC1496）构成的混频电路（见图6-1）。

图6-1MC1496构成的混频电路

将本振信号uo（频率为6MHz）接到乘法器的（10）脚，将调幅波信号us（频率为4.5MHz）接到乘法器的

（1）脚，混频后的中频信号由乘法器的（6）脚输出，经π型带通滤波器（其调谐在1.5MHz，带宽为450KHz）由电路输出端OUT得到差频（1.5MHz）信号（即：

所谓中频信号）。

为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压us和本振电压uo外，不可避免地存在干扰和噪声信号。

它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。

因此不可避免地会产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜象干扰。

五、实验内容与步骤

在实验箱的左下角找到本实验电路，本实验设有独立的电源开关，向上拨动开关，指示灯亮，实验电路的电源接通。

（一）、中频频率的观测

将实验板1中的晶体振荡器产生的6MHz（幅值为0.2VP-P）信号作为本振信号接到混频电路的（IN1）端，高频信号发生器的输出（4.5MHz，0.1VP-P的载波）作为调幅波（未调制的调幅波也可称载波）信号接到混频电路的（IN2）端，观测混频电路输出端（OUT）的输出波形和频率（中频），可适当调节RP使输出波形最大，记录测试结果。

（二）、镜象干涉频率的观测

用双踪示波器观测（IN2）端和（OUT）端的波形，缓慢调节高频信号发生器的输出频率（由4.5MHz调至7.5MHz），观测调幅波和中频，并记录。

验证下列关系。

（三）、混频的综合观测

重复上面

（一）的内容，将高频信号发生器输出（4.5MHz，0.1VP-P）的调幅波加入调制信号为（1KHz），用示波器对照观测（IN1）、（IN2）、乘法器的（6）脚和输出（OUT）的混频过程观测，记录结果。

六、实验注意事项

1.测量时应用双踪同时观察本振-载波，载波-中频，以便比较。

2.本实验用到实验一的（LC与晶体振荡器实验）输出信号。

因此，在进行本实验前必须调整好实验一的输出，使之满足本实验的要求。

七、实验报告要求

1.根据观测的结果，画出波形图，作出相应的分析。

2.画出本振频率与载波频率和镜象干扰频率之间的关系，并作分析。

3.根据个人理解，完整叙述信号混频的过程，并讨论与振幅调制电路（实验四）的共同点。

4.分析寄生干涉的原因，讨论预防措施。

实验七相位鉴频器

一、实验目的

相位鉴频器是模拟调频信号解调的一种最基本的解调电路，它具有鉴频灵敏度高，解调线性好等优点。

通过本实验：

1.熟悉相位鉴频电路的基本工作原理。

2.了解鉴频特性曲线（S曲线）的正确调整方法。

3.将变容二极管调频器与相位鉴频器两实验板进行联机试验，进一步了解调频和解调全过程及整机调试方法。

二、预习要求

1.认真阅读实验内容，预习有关相位鉴频的工作原理，以及典型电路和实用电路。

2.分析初级回路、次级回路和耦合回路有关参数对鉴频器工作特性（S曲线）的影响。

三、实验仪器设备

1.双踪示波器

2.扫频仪

1.频率计

4.万用表

5.实验板G4

四、实验内容及步骤

实验电路见图7-1

1.用扫频仪调整鉴频器的鉴频特性。

实验条件:

将实验电路中E、F、G三个接点分别与半可调电容CT1、CT2、CT3连接。

将扫频仪输出信号接入实验电路输入端IN，其输出信号不宜过大，一般用30db衰减器，扫频频标用外频标，外频标源采用高频信号发生器，其输出频率调到6.5MHz。

（1）.调整波形变换电路的回路频率。

将扫频仪输入检波头插入测式孔A，耦合电容CT3调到最小，此时显示屏将显示一谐振曲线图形。

调CT1使谐振曲线的谐振频率为6.5MHZ，此时频标应在曲线顶峰上，再加大耦合电容CT3的容量，输入检波头插入测试孔B，此时显示屏幕出现带凹坑的耦合谐振曲线图形，调CT1，CT2，CT3使曲线6.5MHz频标出现在中心点，中心点两边频带对称。

注：

此处扫频仪检波器探头应为高阻抗探头。

图7-1鉴频器

（2）.调整鉴频特性S型

扫频仪输入检波探头改用双夹子电缆线，接至鉴频器输出端OUT即可看到

S型曲线，参见图7-2，如曲线不理想，可适当调整CT1，以使S型曲线上下对称；调整CT2使曲线中心为6.5MHz；调CT3可使中心点附近线性度最佳。

调好后，记录上、下二峰点频率和二峰点高度格数,即fmax、fmin、Vm、Vn。

2.

图7-2鉴频特性

用高频信号发生器逐点测出鉴频特性

E、F、G三个接点分别与C5、C8、

C9连接，输入信号改接高频信号发生器，输入电压约为50mv，用万用表测鉴频器的输出电压，在5.5MHz～7.5MHz范围内，以每格0.1MHz条件下测得相应的输出电压。

并填入表格（表格形式自拟）。

找出S曲线零点频率f0、正负两极点频率fmax、fmin及其VM、VN。

鉴频曲线的灵敏度可用以下公式计算

。

再将E、F、G三个接点分别与CT1、CT2、CT3连接，重复以上步骤。

根据以上数据，在坐标纸上逐点描绘出两条频率——电压S曲线，并与扫频仪观察结果相比较。

3*.观察回路CT1、CT2、CT3对S曲线的影响。

（1）.调整电容CT2对鉴频特性的影响。

记下CT2＞CT2-0或CT2＜CT2-0的变化并与CT2=CT2-0曲线比较，再将CT2调至CT2-0正常位置。

注:

CT2-0表示回路谐振时的电容量。

（2）.调CT1重复

（1）的实验

（3）.调CT3较小的位置，微调CT1、CT2得S曲线，记下曲线中点及上下两峰的频率（f0、fmin、fmax）和二点高度格数Vm、Vn，再调CT3到最大，重新调S曲线为最佳，记录：

f0′、fmin、fmax和V′m、V′n的值。

定义：

峰点带宽BW=fmax-fmin

曲线斜率S=（Vm-Vn）/BW

比较CT3最大、最小时