高频实验指导书9.docx

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高频实验指导书9

《高频电子线路》

实验指导书

广东工业大学物理与光电学院

二０一五年九月

目录

目录1

实验一调谐放大器2

（一）单调谐回路谐振放大器。

2

（二）双调谐回路谐振放大器4

实验二高频功率放大器（丙类）6

实验三振幅调制与解调8

实验一调谐放大器

实验项目名称：

调谐放大器

实验项目性质：

验正性实验

所属课程名称：

高频电子线路

实验计划学时：

4学时

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。

4.熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。

二、实验仪器设备

1.双踪示波器

2.高频信号发生器

3.毫伏表

4.万用表

5.实验板G1

三、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。

图1-1单调谐回路谐振放大器原理图

2.静态测量

实验电路中选Re=1k，R=10K。

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，电路输出端接示波器选择正常放大区的输入电压Vi，可调信号发生器使Vi=0.03VPP,F=10.7MHz。

在调节G1板上的CT使回路谐振，即输出电压幅度为最大。

在此状态下调节Vi由0.03伏变到0.6伏，逐点记录V0电压，并填入表1.2。

Vi的各点测量值可根据（各自）实测情况来确定。

表1.2

Vi（V）P-P

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

.09

0.1

0.2

0.4

0.6

V0（Vp-p）

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，使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。

计算f0=10.7MHz时的电压放大倍数AV0及回路的通频带和Q值。

f（MHz）

9.7

9.9

10.1

10.3

10.5

10.7

10.9

11.1

11.3

11.5

11.7

V0

R=10KΩ

R=2KΩ

R=470Ω

表1.3

（4）.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。

（二）、双调谐回路谐振放大器

实验线路见图1-2

图1-2双调谐回路谐振放大器原理图

（1）.用扫频仪调双回路谐振曲线

将扫频仪射频输出送入电路输入端，电路输出接至扫频仪检波器输入端。

观察回路谐振曲线（扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当位置），观察双回路谐振曲线，选C=3pf，反复调整CT1、CT2使两回路谐振在10.7MHz。

（2）.测双回路放大器的频率特性

按图1-2所示连接电路,将高频信号发生器输出端接至电路输入端，选C=3pf，置高频信号发生器频率为10.7MHz，反复调整CT1、CT2使两回路谐振，使输出电压幅度为最大，此时的频率为中心频率，然后保持高频信号发生器输出电压Vi不变，改变频率f，由中心频率向两边逐点偏离，测得对应的输出频率f和电压值,并填入表1.4。

.

表1.4

f（MHz）

9.7

9.9

10.1

10.3

10.5

10.7

10.9

11.1

11.3

11.5

11.7

V0

C=3pf

C=9pf

C=12pf

2.改变耦合电容C为9P、12Pf，重复上述测试，并填入表1.4。

四、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。

a）单调谐回路接不同回路电阻时的幅频特性和通频带。

b）双调谐回路耦合电容C对幅频特性，通频带有哪些影响？

对比单调谐回路和双调谐回路实验的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。

五、预习要求、思考题

1.复习谐振回路的工作原理。

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。

2.谐振放大器的工作频率与哪些参数有关？

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。

实验二高频功率放大器（丙类）

实验项目名称：

高频功率放大器（丙类）

实验项目性质：

验正性实验

所属课程名称：

高频电子线路

实验计划学时：

3学时

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.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、实验仪器设备

1.双踪示波器

2.扫频仪

3.高频信号发生器

4.万用表

5.实验板G2

三、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C、D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）原理图

2.加负载51Ω,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。

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

V0:

输出电压峰-峰值

I0:

电源给出总电流

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=Pi-P0）

3.加75Ω负载电阻，同2测试并填入表2.1内。

4.加120Ω负载电阻，同2测试并填入表2.1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。

四、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。

1.说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系。

五、预习要求、思考题

1.复习功率谐振放大器原理及特点。

2.分析图2-1所示的实验电路，说明各元器件作用。

2.在功率放大器中对功率放大晶体管有哪些要求？

实验三振幅调制与解调

实验项目名称：

振幅调制与解调

实验项目性质：

综合性实验

所属课程名称：

高频电子线路

实验计划学时：

5学时

一、实验目的

1.熟悉调幅调制和用模拟乘法器调制的基本原理。

2.掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅、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。

3.掌握测量调幅系数的方法。

4.掌握调幅波的解调方法。

5.掌握用集成电路实现同步检波的方法。

6.了解二极管包络检波的原理，熟悉检波效率和波形失真的概念。

二、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

三、实验内容及步骤

（一）振幅调制器（利用乘法器）

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3-11496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3-1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，⑤脚接一个外部电阻，以控制恒流源的电流。

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5-2所示，图中IN1为载波信号输入，RP2用来调节⑧、⑩脚之间的平衡，即可用于载波输入端的直流调零。

IN2为调制信号的输入端，经过C3和由R4、R5、R6、R7、RP1组成的直流电桥输入到①④端，通过调节直流电桥的RP1可以实现调制信号的调零，⑹脚的输出经过以三极管V为射极跟随器从C6端引出，以提高调幅器的带负载能力。

实验电路见图5-2

图3-21496构成的调幅器

1.直流调制特性的测量

（1）.载波输入端的调零:

载波输入IN1端不加信号,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）.调制信号输入IN2端不加信号,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3.1。

表3.1

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。

（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。

3.实现抑制载波调幅

（1）.载波信号调零：

调RP1使调制端平衡（VAB=0V，即载波信号为零），并在载波信号输入端IN1加VC（t）=10Sin2π×105t（mV）信号，调制信号端IN2不加信号，观察并记录输出端波形。

（2）.载波输入端不变，调制信号输入端IN2加VS（t）=100sin2π×103t（mV）信号，观察记录波形，并标明峰一峰值电压。

（3）.加大示波器扫描速率，观察记录已调波在零点附近波形，比较它与m=100%调幅波的区别。

（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。

（二）调幅波信号的解调

振幅解调是振幅调制的逆过程,是从高频调幅信号中把原来的低频调制信号检出来的过程,通常也把这种过程称为振幅检波,简称检波。

调幅波解调方法有同步检波器和二极管包络检波器。

1.同步检波器---集成电路（乘法器）构成解调器

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5-3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。

实验电路见图5-3

图3-31496构成的解调器

（1）.解调全载波信号

注意:

先恢复调幅实验中的实验内容2

（1）的内容及步骤。

①.将图3-3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3-3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。

2.二极管包络检波器

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3-4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,则会产生对角线切割失真。

RC时间常数太小，高频分量会滤不干净。

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。

实验电路见图3-4

图3-4二极管包络检波器

（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5-4信号输入端，在OUT观察检波电容为C1时的解调输出信号，记录此时的波形。

②.加大调制信号幅度，使m=100%，重复上述方法，观察记录检波输出波形。

③.改变载波信号频率，fc=500KHZ，其余条件不变，观察记录检波输出波形。

④.恢复①的实验条件，将电容C2并联上C1，观察记录检波输出波形，并与调制信号相比较。

⑵.解调抑制载波的双边带调幅信号。

载波信号不变，将调制信号VS的峰值电压调至80mV，调节RP1使调制器输出为抑制载波的双边带调幅信号，然后加至二极管包络检波器输入端，观察记录检波输出OUT端波形，并与调制信号相比较。

四、实验报告要求

（一）振幅调制器

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。

（二）调幅波信号的解调

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%

抑制载波调幅波

同步检波输出

二极管包络检波器输出

2.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。

3.画出二极管包络检波器并联C2前、后的检波输出波形，并进行比较，分析原因。

五、预习要求、思考题

1.预习课本中有关调幅和解调原理。

2.认真阅读实验指示书，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。