通信电子线路实验指导书X53.docx
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通信电子线路实验指导书X53
目录
实验1单调谐回路谐振放大器……………………………………………………1
实验2石英晶体振荡器…………………………………………………………3
实验7集成乘法器混频器实验…………………………………………………….5
实验10振幅解调器（包络检波、同步检波）…………………………………7
附录……………………………………………………………………………….10
实验1单调谐回路谐振放大器
—、实验准备
1．做本实验时应具备的知识点：
●放大器静态工作点
●LC并联谐振回路
●单调谐放大器幅频特性
2．做本实验时所用到的仪器：
●单调谐回路谐振放大器模块
●双踪示波器
●万用表
●频率计
●高频信号源
二、实验目的
1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；
2．掌握单调谐回路谐振放大器的基本工作原理；
3.熟悉放大器静态工作点的测量方法；
4．熟悉放大器静态工作点和集电极负载对单调谐放大器幅频特性（包括电压增益、通频带、Q值）的影响；
5．掌握测量放大器幅频特性的方法。
三、实验内容
1．用万用表测量晶体管各点（对地）电压VB、VE、VC，并计算放大器静态工作点；
2．用示波器测量单调谐放大器的幅频特性；
3．用示波器观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响；
4．用示波器观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响。
四、基本原理
1．单调谐回路谐振放大器原理
小信号谐振放大器是通信接收机的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大和选频。
单调谐回路谐振放大器原理电路如图1-1所示。
图中，RB1、RB2、RE用以保证晶体管工作于放大区域，从而放大器工作于甲类。
CE是RE的旁路电容，CB、CC是输入、输出耦合电容，L、C是谐振回路，RC是集电极（交流）电阻，它决定了回路Q值、带宽。
为了减轻晶体管集电极电阻对回路Q值的影响，采用了部分回路接入方式。
图1-1单调谐回路放大器原理电路
图1-2单调谐回路谐振放大器实验电路图
2．单调谐回路谐振放大器实验电路
单调谐回路谐振放大器实验电路如图1-2所示。
其基本部分与图1-1相同。
图中，1C2用来调谐，1K02用以改变集电极电阻，以观察集电极负载变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。
1W01用以改变基极偏置电压，以观察放大器静态工作点变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。
1Q02为射极跟随器，主要用于提高带负载能力，1W02用来改变1Q02的基极偏置。
五、实验步骤
1.实验准备
⑴插装好单调谐回路谐振放大器模块，接通实验箱上电源开关，按下模块上开关1K01
接通电源，此时电源指示灯亮。
2．单调谐回路谐振放大器静态工作点测量
调整1W01，使放大器工作于饱和状态、截止状态、放大状态。
用万用表测量各点（对地）电压VB、VE、VC，并填入表1.1内（发射极电阻1R4=1KΩ）。
表1.1
调整1W01
实测（V）
计算（V,mA）
VB
VE
VC
VBE
VCE
Ie
饱和状态
截止状态
放大状态
3．单调谐回路谐振放大器幅频特性测量
测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法。
扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性曲线，但需要扫频仪。
本实验采用点测法，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的单调谐回路揩振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。
步骤如下：
（1）1K02置“off“位，即断开集电极电阻1R3，调整1W01，使放大器工作于放大状态。
高频信号源输出连接到单调谐放大器的输入端（1V01）。
示波器CH1接放大器的输入端1TP01，示波器CH2接单调谐放大器的输出端1TP02，调整高频信号源频率为6.3MHZ （用频率计测量），高频信号源输出幅度（峰——峰值）为100mv（示波器CH1监测）。
调整单调谐放大器的电容IC2，使放大器的输出为最大值（示波器CH2监测）。
此时回路谐振于6.3MHZ。
（2）按照表1-2改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度为100mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值，并把数据填入表1-2。
表1-2
输入信号频率f（MHZ）
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
6.0
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
7.0
7.1
输出电压幅值U（mv）
（3）以横轴为频率，纵轴为电压幅值，按照表1-2，画出单调谐放大器的幅频特性曲线。
4．观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响。
调整1W01，从而改变静态工作点。
按照上述幅频特性的测量方法，测出幅频特性曲线。
可以发现：
当1W01加大时，由于ICQ减小，幅频特性幅值会减小，同时曲线变“瘦”（带宽减小）；而当1W01减小时，由于ICQ加大，幅频特性幅值会加大，同时曲线变“胖”（带宽加大）。
5．观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响
当放大器工作于放大状态下，按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线。
可以发现：
当不接1R3时，集电极负载增大，幅频特性幅值加大，曲线变“瘦”，Q值增高，带宽减小。
而当接通1R3时，接通幅频特性幅值减小，曲线变“胖”，Q值降低，带宽加大。
六、实验报告要求
1．画出图1-2电路的直流通路，计算放大器直流工作点，并与实测结果作比较。
2．对实验数据进行分析，说明静态工作点变化对单调谐放大器幅频特性的影响，并画出相应的幅频特性。
3．对实验数据进行分析，说明集电极负载变化对单调谐放大器幅频特性的影响，并画出相应的幅频特性。
4．总结由本实验所获得的体会。
实验2石英晶体振荡器
—、实验准备
1．做本实验时应具备的知识点：
●石英晶体振荡器
●串联型晶体振荡器
●静态工作点、微调电容、负载电阻对晶体振荡器工作的影响
2．做本实验时所用到的仪器：
●晶体振荡器模块
●双踪示波器
●频率计
●万用表
二、实验目的
1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。
2．掌握石英晶体振荡器、串联型晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件功能。
3．熟悉静态工作点、微调电容、负载电阻对晶体振荡器工作的影响
4．感受晶体振荡器频率稳定度高的特点，了解晶体振荡器工作频率微调的方法。
三、实验内容
1．用万用表进行静态工作点测量。
2．用示波器观察振荡器输出波形，测量振荡电压峰-峰值Vp-p，并以频率计测量振荡频率。
3．观察并测量静态工作点、微调电容、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响。
四、基本原理
1．晶体振荡器工作原理
一种晶体振荡器的交流通路如图2-1所示。
图中，若将晶体短路,则L1、C2、C3、C4就构成了典型的电容三点式振荡器（考毕兹电路）。
因此，图2-1的电路是一种典型的串联型晶体振荡器电路（共基接法）。
若取L1=4.3μH、C2=820pF、C3=180pF、C4=20pF，则可算得LC并联谐振回路的谐振频率f0≈6MHz，与晶体工作频率相同。
图中，C4是微调电容，用来微调振荡频率；C5是耦合（隔直流）电容，R5是负载电阻。
很显然，R5越小，负载越重，输出振荡幅度将越小。
2．晶体振荡器电路
晶体振荡器电路如图2-2所示。
图中，4R03、4C02为去耦元件，4C01为旁路电容，并构成共基接法。
4W01用以调整振荡器的静态工作点（主要影响起振条件）。
4C1为微调电容，可微调振荡频率，4C05为输出耦合电容。
4Q02为射随器，用以提高带负载能力。
实际上，图2-2电路的交流通路即为图2-1所示的电路。
图2-2晶体振荡器实验电路
五、实验步骤
1．实验准备
在实验箱主板上插好晶振模块，接通实验箱上电源开关，按下开关4K01，此时电源指示灯点亮。
2．静态工作点测量
改变电位器4W01可改变4Q01的基极电压VB，并改变其发射极电压VE。
记下VE的最大、最小值，并计算相应的IEmax、IEmin值（发射极电阻4R04=1KΩ—）。
3．静态工作点变化对振荡器工作的影响
⑴实验初始条件：
VEQ=2.5V（调4W01达到）。
⑵调节电位器4W01以改变晶体管静态工作点IE，使其分别为表2.1所示各值，且把示波器探头接到4TP01端，观察振荡波形，测量相应的振荡电压峰-峰值Vp-p，并以频率计读取相应的频率值，填入表2.1。
表2.1
VEQ（V）
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
f（MHz）
Vp-p（V）
表2.2
C4数值
最小
较小
中间
较大
最大
Vp-p（V）
f（MHz）
4．微调电容4C1变化对振荡器工作的影响
⑴实验初始条件：
同3⑴。
⑵用改锥（螺丝刀、起子）平缓地调节微调电容4C1。
与此同时，把示波器探头接到4TP02端，观察振荡波形，测量相应的振荡电压峰-峰值Vp-p，并以频率计读取相应的频率值，填入表2.2。
六、实验报告要求
1．根据实验测量数据，分析静态工作点（IEQ）对晶体振荡器工作的影响。
2．对实验结果进行分析，总结静态工作点、微调电容、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响，并阐述缘由。
3．对晶体振荡器与LC振荡器之间在静态工作点影响、带负载能力方面作一比较，并分析其原因。
4．总结由本实验所获得的体会。
实验7集成乘法器混频器实验
一、实验准备
1．做本实验时应具备的知识点：
●混频的概念
●MC1496模拟相乘器
●用模拟乘法器实现混频
2.做本实验时所用到的仪器：
●集成乘法器混频模块
●LC振荡与射随放大模块
●高频信号源
●双踪示波器
二、实验目的
1.了解集成混频器的工作原理，掌握用MC1496来实现混频的方法；
2.了解混频器的寄生干扰。
三、实验内容
1.用示波器观察输入输出波形；
2.用频率计测量混频器输入输出频率；
3.用示波器观察输入波形为调幅波时的输出波形。
四、基本原理
混频器的功能是将载波为fs（高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频fi（固定中频）的已调波信号，而保持原调制规律不变。
例如在调幅广播接收机中，混频器将中心频率为535-1605KHZ的已调波信号变为中心频率为465KHZ的中频已调波信号。
此外，混频器还广泛用于需要进行频率变换的电子系统及仪器中，如频率合成器，外差频率计等。
混频器的电路模型如图7-1所示。
混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。
本振用于产生一个等幅的高频信号，并与输入信号Us经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。
目前，高质量的通信接收机广泛采用二极管环形混频器和由差分对管平衡调制器构成的混频器，而在一般接收机（例如广播收音机）中，为了简化电路，还是采用简单的三极管混频器，本实验采用集成模拟相乘器作混频电路实验。
图7-2是用MC1496构成的混频器，本振电压UL（频率为（8.8MHZ）从乘法器的一个输入端（10脚）输入，信号电压Vs（频率为6.3MHZ）从乘法器的另一个输入端（1脚）输入，混频后的中频（Fi=FL-Fs）信号由乘法器的输出端（6脚）输出。
输出端的带通滤波器必须调谐在中频Fi上，本实验的中频为Fi=FL-Fs=8.8MHZ-6.3MHZ=2.5MHZ。
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UL外，不可避免地还存在干扰和噪声。
它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合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，对输出级产生干扰，影响输入信号的接收。
干扰是由于混频不满足是线性时变工作条件而形成的，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像干扰。
五、实验步骤
1.实验准备
将集成乘法器混频模块，LC振荡器与射随放大模块插入实验箱主板，接通实验箱与所需各模块电源。
2．中频频率的观测
将LC振荡器输出频率为8.8MHZ接到射随器与放大电路（3K01置“on”），射随器输出作为本实验的本振信号输入乘法器的一个输入端（IN1）,乘法器的另一个输入端（IN2接高频信号发生器的输出（6.3MHZVp-p=0.4V）。
用示波器观测6TP03、6TP04波形，用频率计测量6TP01、6TP02、6TP04的频率。
并计算各频率是否符合Fi=FL-Fs。
当改变高频信号源的频率时，输出中频6TP04的波形作何变化，为什么？
3．混频的综合观测
将高频信号发生器输出一个1KHZ音频调制的载波频率为6.3MHZ的调幅波，作为本实验的载波输入，用双踪示波器观察6TP01、6TP02、65TP03、6TP04各点波形，特别注意观察6TP02.和6TP04两点波形的包络是否一致。
六、实验报告
1．根据观测结果，绘制所需要的波形图，并作分析。
2．归纳并总结信号混频的过程。
实验10振幅解调器（包络检波、同步检波）
—、实验准备
1．做本实验时应具备的知识点：
●振幅解调
●二极管包络检波
●模拟乘法器实现同步检波
2．做本实验时所用到的仪器：
●集成乘法器幅度解调电路模块
●晶体二极管检波器模块
●高频信号源
●双踪示波器
●万用表
二、实验目的
1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。
2．掌握用包络检波器实现AM波解调的方法。
了解滤波电容数值对AM波解调影响。
3．理解包络检波器只能解调m≤100％的AM波，而不能解调m＞100％的AM波以及DSB-SC波的概念。
4．掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM波和DSB-SC波解调的方法。
了解输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB-SC波解调的影响。
5．理解同步检波器能解调各种AM波以及DSB-SC波的概念。
三、实验内容
1．用示波器观察包络检波器解调AM波、DSB-SC波时的性能。
2．用示波器观察同步检波器解调AM波、DSB-SC波时的性能。
3．用示波器观察包络检波器的滤波电容过大对AM波解调的影响。
4．用示波器观察同步检波器输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB-SC波解调的影响。
四、基本原理
振幅解调即是从已调幅波中提取调制信号的过程，亦称为检波。
通常，振幅解调的方法有包络检波和同步检波两种。
图10-1二极管包络检波器电路
1．包络检波
二极管包络检波器是包络检波器中最简单、最常用的一种电路。
它适合于解调信号电平较大（俗称大信号，通常要求峰-峰值为1.5V以上）的AM波。
它具有电路简单，检波线性好，易于实现等优点。
本实验电路主要包括二极管和RC低通滤波器，如图10-1所示。
图中，10D01为检波管，10C02、10R01构成低通滤波器，10C05、10C01构成并联谐振回路，对送来的中频谐振，调整10W01可改变输入阻抗。
10BG01、10BG02对检波后的音频进行放大，放大后的音频由10P01输出。
10K02可控制音频信号是否输出。
图中，利用二极管的单向导电性使得电路的充放电时间常数不同（实际上，相差很大）来实现检波。
因此，选择合适的时间常数RC就显得很重要。
2．同步检波
同步检波，又称相干检波。
它利用与已调幅波的载波同步（同频、同相）的一个恢复载波（又称基准信号）与已调幅波相乘，再用低通滤波器滤除高频分量，从而解调得调制信号。
本实验采用MC1496集成电路来组成解调器，如图10-2所示。
图中，恢复载波vc先加到输入端IN1上，再经过电容9C01加在⑻、⑽脚之间。
已调幅波vamp先加到输入端IN2上，再经过电容9C02加在⑴、⑷脚之间。
相乘后的信号由⑿脚输出，再经过由9C04、9C05、9R06组成的型低通滤波器滤除高频分量后，在解调输出端（OUT）提取出调制信号。
需要指出的是，在图10-2中对1496采用了单电源（+12V）供电，因而⒁脚需接地，且其它脚亦应偏置相应的正电位，恰如图中所示。
图10-2MC1496组成的解调器实验电路
五、实验步骤
1．实验准备
⑴选择好需做实验的模块板：
集成乘法器幅度调制电路、二极管检波器、集成乘法
器幅度解调电路。
⑵接通实验板的电源开关，使相应电源指示灯发光，表示已接通电源即可开始实验。
注意：
做本实验时仍需重复实验九中部分内容，先产生调幅波，再供这里解调之用。
2．二极管包络检波器
二极管包络检波器的实验电路如图10-1所示。
⑴AM波的解调
①m=30％的AM波的解调
（ⅰ）AM波的获得
与实验九的五、4．⑴中的实验内容相同，低频信号或函数发生器作为调制信号源（输出100mVp-p的1kHz正弦波），以高频信号源作为载波源（输出100mVp-p的2MHz正弦波），再调节8W01使
=0.2V左右，便可从幅度调制电路单元上输出m=30％的AM波，其输出幅度（峰-峰值）至少应为0.8V。
（ⅱ）AM波的包络检波器解调
把上面得到的AM波加到包络检波器输入端（IN），即可用示波器在10TP02观察到包络检波器的输出（提示：
用“DC”档），并记录输出波形。
为了更好地观察包络检波器的解调性能，可将示波器CH1接包络检波器的输入10TP01，而将示波器CH2接包络检波器的输出10TP02（下同）。
若增大调制信号幅度，则解调输出信号幅度亦会相应增大。
拨动10K02，使音频输入低放10BG01、10BG02，观察10TP03的波形。
（ⅲ）加大滤波电容的影响
把开关10K01接通，便可观察到加大滤波电容的影响（输出减小，且有失真）。
②m=100％的AM波的解调
加大调制信号幅度，使m=100％，观察并记录检波器输出波形。
③m＞100％的AM波的解调
继续加大调制信号幅度，使m＞100％，观察并记录检波器输出波形。
在做上述实验时，亦可用改变8W01（
）的方法来获得各种不同类型的调幅波。
⑵DSB-SC波的解调
增大载波信号及调制信号幅度，并调节8W01，使得在调制器输出端产生较大幅度的DSB-SC信号。
然后把它加到二极管包络检波器的输入端，观察并记录检波器的输出波形，并与调制信号作比较。
3．同步检波器
同步检波器的实验电路如图10-2所示。
⑴AM波的解调
将幅度调制电路的输出接到幅度解调电路的IN2输入端。
解调电路的恢复载波，通过幅度调制电路的另一IN1与解调电路INI相连。
示波器CH1接调制信号9TP02，CH2接同步检波器的输出9TP03（幅度解调电路单元的“OUT”端），分别观察并记录当调制电路输出为m=30%、m=100%、m>100%时三种AM波的解调输出波形，并与调制信号作比较。
⑵DSB-SC波的解调
采用实验九的五、3中相同的方法来获得DSB-SC波，并加入到幅度解调电路的IN2输入端，而其它连线均保持不变，观察并记录解调器输出波形，并与调制信号作比较。
六、实验报告要求
1．由本实验归纳出两种检波器的解调性能，以“能否正确解调”填入表10-1中，并作必要说明。
表10-1
调幅波
AM
DSB-SC
m=30％
m=100％
m＞100％
能否正确解调
包络检波
同步检波
2．由本实验知：
在图10-1中的并联电容10C07对AM波的解调有何影响？
由此可以得出什么结论？
3．由本实验知：
在图10-2中的型低通滤波器对AM波、DSB-SC波的解调有何影响？
由此可以得出什么结论？
4．总结由本实验所获得的
附录
1、频率计的使用说明
该频率计的频率范围在42MHZ以内。
测量较低频率时，可通过按SW301进行切换。
输入信号可用连接电缆从V301输入口输入，也可用铆孔线从P301输入。
2、低频信号源的使用说明
该低频信号源可提供函数信号、音乐信号、话音信号接口。
这三种信号的选择由K102开关控制，通过V101（低频信号输出）输出口输出。
函数信号发生器可产生10KHZ以内的正弦波、方波和三角波，这三种波形由K101开关控制。
改变W101可改变函数信号的频率，调整W102可改变函数信号的幅度（顺时针调整幅度减小）。
SW101为音乐信号控制按钮，按下该按钮时，可触发音乐信号的起动。
P101为功放信号输入口，SP101为扬声器，跳线器插入K103左侧时，扬声器接通，插入右侧时，扬声器断开。
当做高频系统实验时，可将检波后的低频信号，用铆孔线接入P101，这样可在扬声器中听到声音。
3、高频信号源的使用说明
该高频信号源可输出1.5MHZ—20MHZ的正弦波信号，共分为6个波段，即：
1.5—2MHZ、2.0—3MHZ、3.0—4.5MHZ、4.5—8.0MHZ、8.0—14MHZ、14MHZ—20MHZ。
由K201—K206六个开关控制，开关往上拨时为接通，往下时为断开。
“频率微调”旋钮可在波段频率范围内改变频率。
W201为幅度调整旋钮，调整该旋钮可改变输出信号的幅度。
K207为频率补偿开关，当频率达不到波段范围内的频率值时，可改变K207，然后调整“频率微调”旋钮，使其达到所需频率。
K208为幅度控制开关，当需要的信号幅度较小，而调整W201也达不到要求时，可将K208往下拨，这样可减小其输出幅度。
V201为高频信号输出口，P201、P202为高频信号测量点。
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