高频电路设计性尝试指导书.docx

1、高频电路设计性尝试指导书高频电路设计性实验指导书李红 梁秀玲广东工业大学信息工程学院二七年三月印实验一 单调谐回路谐振放大器(实验板1) 2实验二 双调谐回路谐振放大器(实验板1) 5实验三 丙类高频功率放大器(实验板2) 7实验四 LC电容反馈式三点式振荡器 (实验板1) 9实验五 石英晶体振荡器(实验板1) 12实验六 振幅调制器与调幅波信号的解调(实验板3) 14实验七 小功率无线调频发射机 20实验八 小功率无线调频接收机 23实验九 利用锁相环设计制作频率合成器 25 实验一 单调谐放大器实验项目名称：单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：3 学

2、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，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、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.毫伏表5.万用表6.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 测量各静态工

3、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VBVEICVCE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ViV0(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。Vi的各点测量值可根据(各自)实测情况来确定。表1.2Vi(V)0.020.8V0(V)Re=1kRe=500Re=2K (2)

4、.当Re分别为500、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).用扫频仪调回路谐振曲线。 仍选R=10K，Re=1K。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)，调回路电容CT，使f0=10.7MHz。 (4).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

5、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。f(MHz)9.79.910.110.310.510.710.911.111.311.511.7V0R=10KR= 2K R=470表1.3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2K，470时，重复上述测试，并填入表1.3。 比较通频带情况。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

6、.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。 当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。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=1H，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 双调谐回路谐振放大器实验项目名称：双调谐放大器实验项目性质：验正性实验所

7、属课程名称：高频电子线路实验计划学时：2 学时一、实验目的 1.熟悉双谐振回路的幅频特性分析-通频带与选择性。 2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.扫频仪 3.高频信号发生器4.毫伏表5.万用表6.实验板G1三、实验内容及步骤1. 双调谐回路谐振放大器 实验线路见图2-1图2-1 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

8、。 (2).测双回路放大器的频率特性 按图2-1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2.1。.表2.1f(MHz)9.79.910.110.310.510.710.911.111.311.511.7V0C= 3pfC=9pf C=12pf 2.改变耦合电容C为9P、12Pf，重复上述测试，并填入表2.1。四、实验报告要求 1.写明实

9、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。 五、预习要求、思考题1. 复习谐振回路的工作原理。2. 双调谐回路耦合电容C对幅频特性，通频带有哪些影响？对比实验一和实验二的结果找出单调谐回路和双调谐回路的优缺点？实验三 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

10、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3-1 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3-1 功率放大器(丙类)原理图2. 加负载51,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3.1。表3.1f=6.5MHz实 测实 测 计 算VBVEVCEViV0I0ICPiP0PaVC=12VVi=120mVRL=50RL=75RL=120Vi=

11、84mVRL=50RL=75RL=120VC=5VVi=120mVRL=50RL=75RL=120Vi=84mVRL=50RL=75RL=120 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75负载电阻，同2测试并填入表3.1内。 4. 加120负载电阻，同2测试并填入表3.1内。 5. 改变输入端电压Vi=84mV，同2、3、4测试并填入表3.1测量。 6. 改变电源电压VC=5V，同2、3、4、5测试并填入表3.1内。四、实验

12、报告要求 1. 根据实验测量结果，计算各种情况下IC、P0、Pi、。2. 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3-1所示的实验电路，说明各元器件作用。3. 在功率放大器中对功率放大晶体管有哪些要求？实验四 LC电容反馈式三点式振荡器实验项目名称：LC电容反馈式三点式振荡器实验项目性质：验正性实验所属课程名称：高频电子线路实验计划学时：3 学时一、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

13、工作电流IEQ对振荡器起振及振幅的影响。二、实验仪器设备 1.双踪示波器 2.频率计 3.万用表 4.实验板G1三、实验内容及步骤 实验电路见图4-1。实验前根据图4-1所示 原理图在实验板上找到相应器件及插孔并了解 其作用。 图4-1 LC电容反馈式三点式振荡器原理图 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。 (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=1K2.

14、振荡频率与振荡幅度的测试 实验条件： Ie=2mA、C=120pf、C=680pf、RL=110K(1).改变CT电容，当分别接为C9 =51p、C10 =100p、C11 =150p时，纪录相应的频率值，并填入表4.1。(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4.1。表4.1CTf(MHz)VP-P51pf100pf150pf3.测试当C、C不同时，起振点、振幅与工作电流IEQ的关系(R=110K)(1).取C=C3=100pf、C=C4=1200pf，调电位器RP使IEQ(静态值)分别为表4.2所标各值,用示波器测量输出振荡

15、幅度VP-P(峰-峰值),并填入表4.2。表4.2IEQ(mA)0.81.01.52.02.53.03.54.04.55.0VP-P(V)(2).取C = C5 =120pf、C = C6 =680pf; C = C7=680pf、C= C8=120pf，分别重复测试表4.2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L上的电阻使等效Q值变化时，对振荡频率的影响。 实验条件：f=6.5MHz时，C/C =100/1200pf、IEQ=3mA改变L1的并联电阻R，使其分别为 1K、10K、110K， 分别记录电路的振荡频率, 并填入表4.3。注意:频率计后几位跳动变化的情

16、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：f=6.5MHz、C/C=100/1200pf、R=110K、IEQ=3mA，改变晶体管 IEQ使其分别为表4.2所标各值，测出振荡频率，并填入表4.4。 Qf 表4.3 IEQf 表4.4R1K10K11OKIEQ(mA)1234f(MHz)f(MHz)四、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

17、五、预习要求、思考题 1.复习LC振荡器的工作原理。2.分析图4-1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(设晶体管的值为50)。4. 实验电路中，L1=10h，若C=120pf，C=680pf，计算当CT =50pf和CT =150pf时振荡频率各为多少?实验五 石英晶体振荡器实验项目名称：石英晶体振荡器实验项目性质：验正性实验所属课程名称：高频电子线路实验计划学时：3 学时一、实验目的 1.了解晶体振荡器的工作原理及特点。 2.掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。二、实验仪器设备 1.双踪示波器2.频率计3.万用表。4.实验板G1三、实验内容及步骤 实验

18、电路见图5-1图5-1 晶体振荡器原理图1.测振荡器静态工作点，调图中RP，测得IEmin及IEmax。 2.测量当工作点在上述范围时的振荡频率及输出电压。3.负载不同时对频率的影响，RL分别取110K，10K，1K，测出电路振荡频率，填入表5.1，并与LC振荡器比较。 RL f 表5.1RL110K10K1Kf(MHz)四、实验报告要求 1.画出实验电路的交流等效电路。 2.整理实验数据。 3.比较晶体振荡器与LC振荡器带负载能力的差异，并分析原因。 4.你如何肯定电路工作在晶体的频率上。 5.根据电路给出的LC参数计算回路中心频率,阐述本电路的优点。五、预习要求、思考题1.为什么用石英晶体

19、作为振荡回路元件就能使振荡器的频率稳定度大大提高。2.试画出并联谐振型晶体振荡器和串联谐振型晶体振荡器的实际电路，并阐述两者 在电路结构及应用方面的区别。实验六 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：4 学时一、实验目的 1.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。 2.掌握测量调幅系数的方法。 3.掌握调幅波的解调方法。4.掌握用集成电路实现同步检波的方法。 5.了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真。6.通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。二、实验仪

20、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6-1 1496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6-1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

21、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、之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的、之间，、脚外接1K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、之间)输出。用1496集成电路构成的调幅器电路图如图6-2所示，图中RP1用来调节引出脚、之间的平衡，RP2用来调节、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。实验电路见图6-2图6-2 1496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

22、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6.1。表6.1VABVO（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)=10sin2105t(mV)，将低频信号Vs(t)=VSsin2103t(

23、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m100%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)=100sin2103t(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).调RP1使调制端平衡，并在载波信号输入端IN

24、1加VC(t)=10Sin2105t(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)=100sin2103t(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 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

25、波器和同步检波器。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6-3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、脚之间，调幅信号VAM经电容C2加在、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6-3 图6-3 1496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。. 将图6-3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

26、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。 . 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 . 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6-3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。 . 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6-4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，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。 实验电路见图6-