通信电子电路 实验报告.docx
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通信电子电路实验报告
实验八三点式LC振荡器及压控振荡器
一、实验目的
1、掌握三点式LC振荡器的基本原理；
2、掌握反馈系数对起振和波形的影响；
3、掌握压控振荡器的工作原理；
4、掌握三点式LC振荡器和压控振荡器的设计方法。
二、实验内容
1、测量振荡器的频率变化范围；
2、观察反馈系数对起振和输出波形的影响；
三、实验仪器
20MHz示波器一台、数字式万用表一块、调试工具一套
四、实验原理
1、三点式LC振荡器
三点式LC振荡器的实验原理图如图8－1所示。
图8－1三点式LC振荡器实验原理图
图中，T2为可调电感，Q1组成振荡器，Q2组成隔离器，Q3组成放大器。
C6=100pF，C7=200pF，C8=330pF，C40=1nF。
通过改变K6、K7、K8的拨动方向，可改变振荡器的反馈系数。
设C7、C8、C40的组合电容为C∑，则振荡器的反馈系数F＝C6/C∑。
通常F约在0.01～0.5之间。
同时，为减小晶体管输入输出电容对回路振荡频率的影响，C6和C∑取值要大。
当振荡频率较高时，有时可不加C6和C∑，直接利用晶体管的输入输出电容构成振荡电容，使电路振荡。
忽略三极管输入输出电容的影响，则三点式LC振荡器的交流等效电路图如图8－2所示。
图8－2三点式LC振荡器交流等效电路图
图8－2中，C5=33pF，由于C6和C∑均比C5大的多，则回路总电容
则振荡器的频率f0可近似为：
调节T2则振荡器的振荡频率变化，当T2变大时，f0将变小，振荡回路的品质因素变小，振荡输出波形的非线性失真也变大。
实际中C6和C∑也往往不是远远大于C5，且由于三极管输入输出电容的影响，在改变C∑，即改变反馈系数的时候，振荡器的频率也会变化。
五、实验步骤
1、三点式LC振荡器
（1）连接实验电路
在主板上正确插好正弦波振荡器模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，K2、K3、K4、K7、K8向下拨，K5、K6向上拨。
主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V。
检查连线正确无误后，打开实验箱后侧的船形开关，K1向右拨。
若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。
（2）测量LC振荡器的频率变化范围
用示波器在三极管Q2的发射极（J5处）观察反馈输出信号的波形，调节T2，记录输出信号频率f0的变化范围，比较波形的非线性失真情况，填表8－1。
（3）观察反馈系数对输出信号的影响
用示波器在三极管Q2的发射极观察反馈输出信号Vo的波形，调节T2，使Vo的频率f1为10.7MHz左右，改变反馈系数F的大小（通过选择K6、K7、K8的拨动方向来改变），观察Vo峰峰值Vop-p、振荡器频率的变化情况，填表8－2。
六、实验报告
f0（MHz）
最小值
最大值
9.174
10.70
波形非线性失真（大、小）
小
小
1、画出三点式LC振荡器和压控振荡器的交流等效电路图，按步实验并完成表8－1、8－2。
表8－1
反馈系数
Vop-p（V）
振荡器频率（MHz）
F=1/2
1.34
10.62
F=1/3
0.58
10．53
F=1/5
0.48
10．48
F=1/10
0.36
10．31
表8－2
三点式LC振荡器交流等效电路图压控振荡器的交流等效电路
J5处观察反馈输出信号的波形：
Q2的发射极观察反馈输出信号Vo的波形：
F=1/2F=1/3
F=1/5F=1/10
2、讨论回路电感变化对三点式振荡器输出波形非线性失真的影响。
电感变化影响输出波形谐波成分的多少，对高次谐波呈高阻抗，不易滤去高次谐波，输出波形会产生非线性失真。
实验九石英晶体振荡器
一、实验目的
1、掌握石英晶体振荡器的工作原理；
2、掌握石英晶体振荡器的设计方法；
3、掌握反馈系数对电路起振和波形的影响。
二、实验内容
1、观察反馈系数变化对输出波形的影响；
三、实验仪器
20MHz示波器一台、调试工具一套
四、实验原理及电路
石英晶体振荡器的实验原理图如图9－1所示。
Q1组成振荡器，Q2组成隔离器，Q3组成放大器。
图中，C6=100pF，C7=200pF，C8=330pF，C40=1nF。
通过改变K6、K7、K8的拨动方向来改变振荡器的反馈系数。
设C7、C8、C40的组合电容为C∑，则振荡器的反馈系数F＝C6/C∑。
图9－1石英晶体振荡器实验原理图
反馈电路不仅把输出电压的一部分送回输入端产生振荡，而且把晶体管的输入电阻也反映到LC回路两端，F大，使等效负载电阻减小，放大倍数下降，不易起振。
另外，F的大小还影响波形的好坏，F过大会使振荡波形的非线性失真变得严重。
通常F约在0.01～0.5之间。
同时，为减小晶体管输入输出电容对回路振荡频率的影响，C6和C∑取值要大。
当振荡频率较高时，有时可不加C6和C∑，直接利用晶体管的输入输出电容构成振荡电容，使电路振荡。
本实验产生的10.7MHz信号将作为功放模块、小信号放大器模块、混频器模块、幅度调制与解调模块的输入信号。
实际实验电路在C11与Q3之间还加有一级10.7MHz陶瓷滤波器电路，用来滤除晶体振荡器输出信号中的二次、三次谐波分量，由于受到模块大小的限制，故没有在模块上画出这部分电路图。
本实验电路只涉及到振荡器和隔离器部分。
五、实验步骤
1、连接实验电路
在主板上正确插好正弦波振荡器模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，K2、K3、K5、K7、K8向下拨，K4、K6向上拨。
主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V。
检查连线正确无误后，打开实验箱后侧的船形开关，K1向右拨。
若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。
2、观察输出波形
用示波器在三极管Q2发射极（J5处）处观察反馈输出信号的波形，记录信号的频率f0。
改变反馈系数F的大小（通过选择K6、K7、K8的拨动方向来改变），观察Vo峰峰值Vop-p大小的变化情况及波形的非线性失真情况，填表9－1。
六、实验报告
1、画出振荡器的交流等效电路图，按步实验完成表9－1。
表9－1
反馈系数
Vop-p（V）
波形非线性失真（大小）
F=1/2
1.22
小
F=1/3
0．82
小
F=1/5
0.56
小
F=1/10
0.28
失真
振荡器的交流等效电路图：
输出波形：
F=1/2F=1/3
F=1/5F=1/10
2、讨论反馈系数对振荡器起振和输出波形非线性失真的影响。
反馈系数大，使等效负载电阻减小，放大倍数下降，不易起振。
另外，反馈系数的大小还影响波形的好坏，F过大会使振荡波形的非线性失真变得严重。
实验十RC振荡
一、实验目的
1、掌握文氏电桥振荡电路的原理；
2、掌握文氏电桥振荡电路振荡频率的计算方法。
二、实验内容
1、调试文氏电桥振荡电路；
2、测量并记录振荡波形的相关参数。
三、实验仪器
20MHz示波器一台
四、实验原理
RC振荡器由放大器和RC网络组成，根据RC网络的不同，可将RC振荡器分为相移振荡器和文氏电桥振荡器两大类。
其中，文氏电桥振荡器广泛用于产生几Hz到几百KHz频段范围的振荡器。
图10－1为文氏电桥振荡器的实验原理图。
图10－1文氏电桥振荡器的实验原理图
R27、C25、R28、C26组成RC选频网络同时兼作正反馈支路，R25、R26、R29、D3、D2构成负反馈及稳幅环节。
当R27=R28＝R，C25＝C26＝C时（本实验R27=R28＝12KΩ,C25＝C26＝0.01uF），
电路的振荡频率为：
（10－1）
设二极管D2、D3的正向导通电阻为
，当R26＋（R29||
）=
时，
电路起振的振幅条件为
（10－2）
运放U1A组成放大器，振荡信号从TP6和TP6处输出，通过W3调节输出信号的幅度。
由于D2、D3正向电阻非线性特性不可能完全一致，所以振荡波形会有正负半周不对称的失真。
本实验产生的信号仅用于一般原理性验证实验，因此对输出波形的失真未做处理。
五、实验步骤
1、连接实验电路
在主板上正确插好正弦波振荡器模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V，主板－12V接模块－12V。
检查连线正确无误后，打开实验箱后侧的船形开关，K9、K10向右拨。
若正确连接，则模块上的电源指示灯LED2、LED3亮。
2、观察、测量振荡输出波形及其相关参数
用示波器在TP6处测量，调节电位器W3，观察TP6处波形的幅度变化及失真情况，记录TP6处波形的最大峰峰Vmp-p及频率f0，填表10-1。
六、实验报告
1、按步实验并完成表10－1。
表10－1
f0（KHz）
Vmp-p（V）
理论计算值
实测值
最大值
1.40
232mv
振荡输出波形：
2、分析文氏电桥振荡器的工作原理。
文氏电桥振荡电路又称RC串并联网络正弦波振荡电路，它是一种较好的正弦波产生电路，适用于频率小于1MHz，频率范围宽，波形较好的低频振荡信号。
从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，为了产生正弦波，必须在放大电路中加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。
实验十一集成电路振荡器
一、实验目的
1、熟悉由运放组成集成电路振荡器的原理；
2、熟悉由运放组成集成电路振荡器的设计方法。
二、实验内容
观察振荡波形并测量波形的相关参数。
三、实验仪器
20MHz示波器一台、调试工具一套
四、实验原理及电路
用运算放大器和外接LC元件可组成三点式运放振荡器。
三点式运放振荡器要求运放同相输入端与反相输入端、输出端之间是同性质电抗元件，运放反相输入端与输出端之间是异性质电抗元件。
为满足振幅起振条件，集成运放的单位增益带宽BW至少应比振荡器频率f0大1~2倍，为保证振荡器有足够高的频率稳定度，一般宜取BW≥（3～10）f0。
集成运放的最大输出电压幅度和负载特性也应满足要求。
本实验的实验原理图如图11－1所示。
图11－1集成电路振荡器实验原理图
五、实验步骤
1、连接实验电路
在主板上正确插好正弦波振荡器模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，主板GND接模块GND，主板＋5V接模块＋5V，主板－5V接模块－5V。
检查连线正确无误后，打开实验箱后侧的船形开关，K11、K12向右拨。
若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4、LED5亮。
2、观察、测量振荡输出波形及其相关参数
（1）用示波器在TP7处测量，调节CC2使电路起振，即使TP7处有波形输出。
（2）将电位器W4调节在某一位置，调节T1使TP7处波形最大不失真。
（3）调节W4，用示波器观察TP7处波形幅度的变化情况。
若波形不稳定，可能是振荡器与后级调谐放大器不匹配或W4拧到了最底端，可通过调节T1或W4改善。
若波形上下不对称，则调节T1来改善。
（4）调节CC2，观察并记录TP7处波形频率f0的变化范围填表11－1。
六、实验报告
1、按步实验并完成表11－1。
表11－1
f0（MHz）
最小值
最大值
10.24
94
输出波形：
2、讨论设计振荡电路时应考虑哪些因素？
电容耐压、.二极管耐压、电感电流耐压、自饱和特性、二极管的恢复速度、.开关管的耐压和功率、根据电流连续性纹波和滤波器截止频率等因素计算不同部分的电感值电容值、减少干扰、降低损耗。
实验十三模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）
一、实验目的
1、掌握AM、DSB和SSB调制的原理与性质；
2、掌握模拟乘法器的工作原理及其调整方法。
二、实验内容
1、产生并观察AM、DSB、SSB的波形；
2、观察AM、DSB、SSB波的频谱（选做）；
3、观察DSB波和过调幅时的反相现象。
三、实验仪器
1、20MHz模拟示波器一台
2、调试工具一套
3、BT-3扫频仪（选做）一台
4、数字式万用表一块
四、实验原理
实验原理图如图13－1所示。
图13－1模拟乘法器调幅实验原理图
调制信号从TP2输入，载波从TP1输入。
合理设置调制信号与载波信号的幅度以及乘法器的静态偏置电压（调节W1），可在TP3处观察普通调幅波（AM）和抑制载波双边带调幅波（DSB）。
FL1为10.7MHz的陶瓷滤波器，它的作用是对TP3处调幅波进行滤波，得到抑制载波单边带调幅波（SSB）。
为兼容检波电路的滤波网络，在进行调制与检波实验时，调制信号的频率选择为1KHz左右，载波信号的频率选择为10.7MHz。
为了便于观察各种调幅波的频谱和DSB波的相位突变现象，调制信号的频率选择为500KHz，载波信号的频率选择为11.2MHz。
本实验所产生的普通调幅波和抑制载波双边带调幅波，是实验十五同步检波和实验十六小信号检波的输入信号。
五、实验步骤
1、连接实验电路
在主板上正确插好幅度调制与解调模块，开关K1、K2、K8、K9、K10、K11向左拨，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V，主板－12V接模块－12V，检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1、K2向右拨。
若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1、LED2亮。
2、产生并观察AM波和DSB波
（1）输入调制信号VΩ
本步骤的调制信号可由正弦波振荡器模块的RC振荡器提供，也可由低频信号源提供。
①若调制信号由正弦波振荡器模块的RC振荡器提供
参考实验十，用RC振荡器产生1.2KHz左右的正弦波调制信号VΩ，调节正弦波振荡器模块的W3，使VΩ的峰峰值VΩp-p约为700mV。
连接正弦波振荡器模块的TP6和幅度调制与解调模块的TP2。
②若调制信号由低频信号源提供
参考低频信号源的使用方法，用低频信号源产生频率为1KHz，峰峰值约700mV的正弦波调制信号VΩ。
连接信号源的Vout与幅度调制与解调模块的TP2。
（2）输入载波信号Vi
本步骤载波信号由高频信号源或正弦波振荡器模块提供。
参考高频信号源使用方法，产生10.7MHz的载波信号。
将此信号输入到幅度调制与解调模块的TP1。
调节载波信号的幅度，使TP1处信号的峰峰值约为500mV。
（3）产生并观察AM波、DSB波
①用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TP3处观察，适当调节幅度调制与解调模块的W1，使TP3处出现如图13－2所示的波形，即产生AM波。
图13－2普通调幅波（AM波）
②用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TP3处观察，适当调节幅度调制与解调模块的W1，使TP3出现如图13－3所示的波形，即产生DSB波。
图13－3抑制载波双边带调幅波（DSB波）
③用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TP3处观察，适当调节幅度调制与解调模块的W1或增大调制信号的幅度，使TP3出现如图13－4所示的波形，即产生过调幅波形。
图13－4过调幅的波形
说明1：
由于载波频率和调制信号的频率相差很大，DSB波和过调情况下调幅波的反相现象不明显。
若要观察反相现象可在实验步骤4中进行。
说明2：
观察AM波和DSB波波形时建议使用模拟示波器，若使用数字示波器，请选择存储空间足够大的数字示波器。
3、观察DSB波和过调制情况下的反相现象
（1）用低频信号源产生500KHz的正弦波信号，峰峰值约700mV，输入到幅度调制与解调模块的TP2。
载波信号频率为10.7MHz，由高频信号源或正弦波振荡器模块产生，参考高频信号源的使用方法或实验一实验步骤2（3），产生10.7MHz的载波，将此信号输入到TP1。
（2）用模拟示波器在TP3处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至出现图13－3所示的波形为止，即产生DSB波。
观察调幅波幅度为0的瞬间，载波相位的变化情况。
画出DSB波的波形。
（3）用模拟示波器在TP3处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至出现图13－4所示的波形为止，即过调制的情况。
观察调幅波幅度为0的瞬间，载波相位的变化情况。
画出过调时的波形。
4、观察SSB波的波形
（1）用低频信号源产生500KHz的正弦波信号，峰峰值约700mV，输入到幅度调制与解调模块的TP2。
参考本实验步骤3、
（2）产生11.2MHz的载波信号，输入到幅度调制与解调模块的TP1。
（2）用模拟示波器在TP3处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至出现图13－3所示的波形为止，即产生DSB波。
（3）参考实验一实验步骤2搭建单级单调谐放大器，操作步骤如下：
①在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND接该模块GND，主板＋12V接该模块＋12V。
TP9接地，TP8接TP10。
检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。
若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。
②该模块TP5接地，用万用表测该模块三极管Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压为5V。
然后去掉TP5与地的连线。
（4）连接幅度调制与解调模块的TP4与小信号放大器模块的TP5，用示波器在小信号放大器模块的TP4处观察经放大的SSB波波形。
适当调节幅度调制与解调模块的W1、调制信号的幅度以及小信号放大器模块的T2，使SSB波波形最大不失真，画出SSB波的波形。
说明1：
经放大的SSB波为等幅波，频率为10.7MHz。
六、实验结果
1、按步实验并画出各种调幅波的波形图。
2、讨论SSB调制时，减小载波频率与调制信号频率差别的好处。
答：
调制是使载波的振幅随调制信号成正比的变化，减小载波频率与调制信号频率的差别可以使SSB调制时波形特征更清晰
实验十四二极管峰值包络检波
一、实验目的
1、掌握二极管峰值包络检波的原理；
2、掌握负峰切割失真和对角线失真的发生条件及改善方法。
二、实验内容
1、观察检波输出波形；
2、观察检波器的负峰切割失真和对角线失真。
三、实验仪器
1、20MHz模拟示波器一台
2、数字式万用表一块
3、调试工具一套
四、实验原理
实验原理图如图14－1所示。
图14－1二极管峰值包络检波器实验原理图
调幅波从TP5处输入（本实验的调幅波由集电极调幅电路提供），检波器的直流负载电阻
（R∑1为电阻R16、R17的组合电阻），检波器的交流负载电阻
（R∑2为电阻R18、R19、R20的组合电阻）。
C9和检波器的负载电阻组成RC低通滤波器，一方面作为检波器的负载，在其两端输出调制信号电压，另一方面起载频滤波作用。
电容C8的作用是提高检波器的高频滤波能力。
五、实验步骤
1、连接实验线路
在主板上正确插好幅度调制与解调模块，主板GND接模块GND。
2、产生调幅波
（1）参考实验十二（集电极调幅），用集电极调幅电路产生调幅波，载波峰峰值约500mV，频率10.7MHz；调制信号峰峰值约5V，频率1KHz左右。
（2）或用信号源产生调幅波，载波峰峰值约5V，频率10.7MHz；调制信号频率1KHz，调制系数约为50%。
3、输入调幅波
将实验步骤2中产生的调幅波输入到幅度调制与解调模块的TP5。
4、观察解调输出信号
用示波器在幅度调制与解调模块的TP6处观察以下三种情况时检波器的输出波形。
（1）K3、K6向上拨，K4、K5、K7向下拨，观察不失真检波输出波形。
（2）K4、K6向上拨，K3、K5、K7向下拨，观察“对角线切割失真”现象，若现象不明显可加大调制信号幅度（信号源输入时可改变调制系数）或适当改变各开关的拨动方向。
（3）K3、K7向上拨、K4、K5、K6向下拨，观察“负峰切割失真”现象，若现象不明显可加大调制信号的幅度（信号源输入时可改变调制系数）或适当改变各开关的拨动方向。
说明：
实验中给出的开关K3、K4、K5、K6、K7的拨动方式为参考拨动方式，若对角线切割失真和负峰切割失真现象不明显可适当改变的K3、K4、K5、K6、K7的拨动方向，以获得最佳实验效果。
六、实验报告
1、按步实验并画出对角线失真和负峰切割失真情况下解调信号的波形形状。
2、讨论对角线失真和负峰切割失真的发生条件和改善方法。
●对角线失真产生原因：
正常情况下电容C对高频每一周充放电一次，每次充到接近包络线的电压，使检波输出基本能跟上包络的变化。
假设时间常数为RC，RC很大，则放电很慢，随后的若干高频周期内，包络线电压虽然已经下降，但电容C上面的电压还大于包络线电压，从而产生对角线失真。
改善方法：
使包络线下降的速率小于RC放电速率。
●负峰切割失真的发生条件：
输入信号调制过深，以致一部分时间内幅值比E还小，则再次期间内将处于反向截止状态，产生失真。
改善方法：
要求输入信号的最小值U（1-ma）大于等于E
实验十五同步检波
一、实验目的
1、掌握同步检波的原理；
2、掌握用模拟乘法器实现同步检波的方法。
二、实验内容
完成普通调幅波和抑制载波双边带调幅波的解调。
三、实验仪器
1、20MHz模拟示波器一台
2、调试工具一套
四、实验原理
实验原理图如图15－1所示。
图15－1同步检波实验原理图
同步载波信号从TP7输入，调幅波从TP8输入，解调信号从TP16输出。
运放LF353对解调信号进行放大，R34和C20组成低通滤波器，改善解调输出信号的失真。
本实验所使用的调幅波由实验十二提供，调制信号频率1KHz左右，载波信号频率为10.7MHz。
五、实验步骤
1、连接实验电路
在主板上正确插好幅度调制与解调模块，开关K1、K2、K8、K9、K10、K11向左拨，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V，主板－12V接模块－12V，检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1、K2、K8、K9向右拨。
若正确连接则模块上的电源指示灯LED1、LED2、LED3、LED4亮。
2、产生普通调幅波和抑制载波双边带调幅波
参考实验十三步骤2，产生普通调幅波和抑制载波双边带调幅波。
调制信号峰峰值约500mV，频率约1KHz。
载波信号峰峰值约400mV，频率10.7MHz。
3、普通调幅波和抑制载波双边带调幅波的解调
连接幅度调制与解调模块的TP3与TP8，连接幅度调制与解调模块的TP1与TP7，用示波器在TP16处观察，调节W2，使TP16处波形最大不失真，画出TP16处信号的波形，观察TP16信号的频率是否与调制信号频率相同。
六、实验报告
画出幅度调制与解调整个过程的原理框图。
答：
幅度的调制实质是频谱的线性搬移。
解调是调制的逆过程。
Coswt
调制信号
H（f）
低通滤波
全波整流
带通滤波
抽样判决
解调后信号
实验十六小信号检波
一、实验目的
1、掌握小信号检波的原理；
2、熟悉用二极管实现检波的方法。
二、实验内容
1、产生普通调幅波和抑制载波双边带调幅波；
2、用二极管小信号检波器对调幅波进行检波。
三、实验仪器
1、20MHz模拟示波器 一台
2、数字式万用表一块
四、实验原理
小信号检波是利用器件特性曲线在静态工作点处的幂级数展开式中含有输入信号平方项的原理实现的，可参考电子工业出版社出版的《通信电子电路》（于洪珍）P125的相关内容。
小信号检波实验原理图如图16－1所示。
R42和R43为二级管D6提供静态偏置电压，使二极管静态工作点在其特性曲线的弯曲部分，如图16－2所示。
C23为高频旁路电
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