高频电路实验指导书要点.docx

1、高频电路实验指导书要点 实验1 单调谐回路谐振放大器1实验2 高频功率放大与发射6实验3 幅度调制与解调12实验4 变容二极管调频与鉴频24实验5 发送部分联试实验30实验6 接收部分联试实验31实验7 发射与接收完整系统的调试32附录36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扫频仪二、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和集电极负载对单调谐放大器幅频特性

2、（包括电压增益、通频带）的影响；4掌握测量放大器幅频特性的方法。三、实验内容1用示波器测量单调谐放大器的幅频特性；2用扫频仪观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响；3用扫频仪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

3、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。五、实验步骤1实验准备（1）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

4、。（2）接通电源，此时电源指示灯亮。2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1Q01的基极直流电压为2.5V左右，这样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（1P01）。示波器CH1接放大器的输入端1TP01

5、，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200mv（示波器CH1监测）。调整单调谐放大器的电容1C2，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。比较此时输入输出幅度大小，并算出放大倍数。（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200mv（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)5.45.55.65.75.85.96.06.16.26.36.46.5

6、6.66.76.86.97.07.1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。3观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响。（本实验内容使用扫频仪完成）顺时针调整1W01（此时1W01阻值增大），使1Q01基极直流电压为1.5V，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。逆时针调整1W01（此时1W01阻值减小），使1Q01基极直流电压为5V，重新测出幅频特性曲线。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

7、大，同时曲线变“胖”（带宽加大）。4观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响。（本实验内容实用扫频仪完成） 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，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。2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。3总结由本实验所获得的体会。实验2

8、高频功率放大与发射、实验准备1做本实验时应具备的知识点：谐振功率放大器的基本工作原理（基本特点，电压、电流波形）谐振功率放大器的三种工作状态2做本实验时所用到的仪器：高频功率放大与发射实验模块双踪示波器万用表频率计高频信号源二、实验目的1通过实验，加深对丙类功率放大器基本工作原理的理解，掌握丙类功率放大器的调谐特性。2掌握输入激励电压变化对放大器工作状态的影响。3通过实验进一步了解功率放大器调幅的工作原理。三、实验内容 1观察高频功率放大器丙类工作状态的现象，并分析其特点；2测试激励电压变化时余弦电流脉冲的变化三种状态（欠压、临界、过压）。3观察功放基极调幅波形。四、基本原理 1丙类调谐功率放

9、大器基本工作原理放大器按照电流导通角的范围可分为甲类、乙类及丙类等不同类型。功率放大器电流导通角越小，放大器的效率则越高。丙类功率放大器的电流导通角90,效率可达80%，通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。为了不失真地放大信号，它的负载必须是LC谐振回路。由于丙类调谐功率放大器采用的是反向偏置，在静态时，管子处于截止状态。只有当激励信号足够大，超过反偏压及晶体管起始导通电压之和时，管子才导通。这样，管子只有在一周期的一小部分时间内导通。所以集电极电流是周期性的余弦脉冲，波形如图2-1所示。图2-1 折线法分析非线性电路电流波形根据调谐功率放大器在工作时是否进入饱和区，可将放

10、大器分为欠压、过压和临界三种工作状态。若在整个周期内，晶体管工作不进入饱和区，也即在任何时刻都工作在放大区，称放大器工作在欠压状态；若刚刚进入饱和区的边缘，称放大器工作在临界状态；若晶体管工作时有部分时间进入饱和区，则称放大器工作在过压状态。放大器的这三种工作状态取决于电源电压、偏置电压、激励电压幅值以及集电极等效负载电阻。激励电压幅值变化对工作状态的影响：当调谐功率放大器的电源电压、偏置电压和负载电阻保持恒定时，激励振幅变化对放大器工作状态的影响如图2-2所示。图2-2 变化对工作状态的影响由图可以看出，当增大时，、也增大；当增大到一定程度，放大器的工作状态由欠压进入过压，电流波形出现凹陷，

11、但此时还会增大（如）。2高频功率放大器实验电路高频功率放大器实验电路如图2-3所示。图2-3 高频功率放大与发射实验图本实验单元由两级放大器组成，11BG02是前置放大级，工作在甲类线性状态，以适应较小的输入信号电平。11TP01、11TP02为该级输入、输出测量点。由于该级负载是电阻，对输入信号没有滤波和调谐作用，因而既可作为调幅放大，也可作为调频放大。11BG01为丙类高频功率放大电路，其基极偏置电压为零，通过发射极上的电压构成反偏。因此，只有在载波的正半周且幅度足够大时才能使功率管导通。其集电极负载为LC选频谐振回路，谐振在载波频率上以选出基波，因此可获得较大的功率输出。本实验功放有两个

12、选频回路，由11K03来选定。当11K03拨至左侧时，所选的谐振回路谐振频率为6.3MHZ左右，此时的功放可用于构成无线收发系统。当11K03拨至右侧时，谐振回路揩振频率为1.9MHZ左右。此时可用于测量三种状态（欠压、临界、过压）下的电流脉冲波形，因频率较低时测量效果较好。11K04用于控制负载电阻的接通与否，11W02电位器用来改变负载电阻的大小。11W01用来调整功放集电极电源电压的大小（谐振回路频率为1.9MHZ左右时）。在功放构成系统时，11K02控制功放是由天线发射输出还是直接通过电缆输出。当11K02往上拨时，功放输出通过天线发射，11TP00为天线接入端。11K02往下拨时，功

13、放通过11P03输出。11P02为音频信号输入口，加入音频信号时可对功放进行基极调幅。11TP03为功放集电极测试点，11TP04为发射极测试点，可在该点测量电流脉冲波形。11TP06用于测量负载电阻大小。五、实验步骤1实验准备在实验箱主板上装上高频功率放大与射频发射模块，接通电源即可开始实验。2激励电压变化对丙类功放工作状态的影响开关11K01置“on”，11K03置“右侧”，11K02往下拨。保持集电极电源电压=6V（用万用表测11TP03直流电压，调11W01等于6V），负载电阻=8K（11K04置“off”，用万用表测11TP06电阻，调11W02使其为8K，然后11K04置“on”）

14、不变。将高频信号源频率1.9MHZ左右，幅度200mv（峰峰值）的正弦波信号，连接至功放模块输入端（11TP01）。示波器CH1接11TP03，CH2接11TP04。调整高频信号源频率，使功放谐振即输出幅度（11TP03）最大。改变信号源幅度，即改变激励信号电压，观察11TP04电压波形。信号源幅度变化时，应观察到欠压、临界、过压脉冲波形。其波形如图2-4所示（如果波形不对称，应微调高频信号源频率）。图2-4 三种状态下的电流脉冲波形3功放调幅波的观察11K01置“on”，11K02往下拨，11K03置“左侧”将高频信号源频率6.3MHZ，幅度200mv（峰峰值）的正弦波信号连接至功放模块输入

15、端（11TP01），调整高频信号源的频率，使功放谐振，即使11TP03点输出幅度最大。然后从11P02输入频率1KHz，幅度200mv（峰峰值）音频调制信号，用示波器观察11TP03的波形。此时该点波形应为调幅波，改变音频信号的幅度，输出调幅波的调制度应发生变化。改变调制信号的频率，调幅波的包络亦随之变化。六、实验报告 1认真整理实验数据，对实验参数和波形进行分析，说明输入激励电压对工作状态的影响。 2用实测参数分析丙类功率放大器的特点。 3. 观测调幅波的包络。 4总结由本实验所获得的体会。实验3 幅度调制与解调 、实验准备1做本实验时应具备的知识点：幅度调制振幅解调MC1496四象限模拟相

16、乘器用模拟乘法器实现幅度调制模拟乘法器实现同步检波二极管包络检波2做本实验时所用到的仪器：集成乘法器幅度调制电路模块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、通过实验了解幅度调制与解调的工作原理。2、掌握MC1496实现幅度调制与解调的方法。3、掌握二极管检波的方法。4、掌握用示波器测量AM调幅系数的方法。三、实验内容 1用示波器观察正常调幅波（AM）波形，并测量其调幅系数。2用示波器观察平衡调幅波（抑制载波的双边带波形DSB）波形。3用示波器观察调制信号为方波、三角波的调幅波。4用示波器观察包络检波器解调AM波、DSB波形。5用示波器观察同步检

17、波器解调AM波、DSB波形。 四、基本原理所谓调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使其成为带有低频信息的调幅波。目前由于集成电路的发展，集成模拟相乘器得到广泛的应用，为此本实验采用价格较低廉的MC1496集成模拟相乘器来实现调幅之功能。 1MC1496简介MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图3-1所示。由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T1T4），且这两组差分对的恒流源管（T5、T6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。其典型用法是：、脚间接一路输入（称为上输入v1），、脚间接另一路输入（称为下输入v2

18、），、脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上，并从、脚间取输出vo。、脚间接负反馈电阻Rt。脚到地之间接电阻RB，它决定了恒流源电流I7、I8的数值，典型值为6.8k。脚接负电源 8V。、脚悬空不用。由于两路输入v1、v2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。可以证明： ，因而，仅当上输入满足v1VT (26mV)时，方有：，才是真正的模拟相乘器。本实验即为此例。图3-1 MC1496内部电路及外部连接 2MC1496组成的调幅器实验电路用1496组成的调幅器实验电路如图3-2所示。图中，与图3-1相对应之处是：8R08对应于RT，8R09对应于RB，8R03、8R10对应于R

19、C。此外，8W01用来调节（1）、（4）端之间的平衡，8W02用来调节（8）、（10）端之间的平衡。8K01开关控制（1）端是否接入直流电压，当8K01置“on”时，1496的（1）端接入直流电压，其输出为正常调幅波（AM），调整8W03电位器，可改变调幅波的调制度。当8K01置“off”时，其输出为平衡调幅波（DSB）。晶体管8Q01为随极跟随器，以提高调制器的带负载能力。振幅解调即是从振幅受调制的高频信号中提取原调制信号的过程，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。 1二极管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

20、信号，通常要求峰一峰值为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、RC低通滤波器和低频放大部分，如图3-3所示。图中，10D01为检波管，10C02、10R08、10C07构成低通滤波器，10R01、10W01为二极管检波直流负载，10W01用来调节直流负载大小，10R02与10W02相串构成二极管检波交流负载，10W02用来调节交流负载大小。开关10K01是为二极管检波交流负载的接入与断开而设置的，10K01置“on”为接入交流负载，10K01置“off”为断开交流负载。10K02开关控制着检波器是接入交流负载还是接入后级低放。开关10K0

21、2拨至左侧时接交流负载，拨至右侧时接后级低放。当检波器构成系统时，需与后级低放接通。10BG01、10BG02对检波后的音频进行放大，放大后音频信号由10P02输出，因此10K02可控制音频信号是否输出，调节10W03可调整输出幅度。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，所以RC时间常数的选择很重要。RC时间常数过大，则会产生对角切割失真（又称惰性失真）。RC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：为调幅系数，为调制信号角频率。当检波器的直流负载电阻R与交流音频负载电阻不相等，而且调幅度又相当大时会产生底边切割失真（又称负峰切

22、割失真），为了保证不产生底边切割失真应满足。2. 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）的一个恢复载波与已调幅波相乘，再用低通滤波器滤除高频分量，从而解调出调制信号。本实验采用MC1496集成电路来组成解调器，如图3-4所示。图中，恢复载波vc先加到输入端9P01上，再经过电容9C01加在、脚之间。已调幅波vamp先加到输入端9P02上，再经过电容9C02加在、脚之间。相乘后的信号由（6）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（9P03）提取出调制信号。需要指出的是，在图3-4中对1496采用了单电源（+12V）供电

23、，因而脚需接地，且其它脚亦应偏置相应的正电位，恰如图中所示。图3-2 1496组成的调幅器实验电路 图3-3 二极管包络检波电路图3-4 MC1496 组成的解调器实验电路五、实验步骤（一）幅度调制 1实验准备（1）在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块。接通实验箱上电源开关，按下模块上开关8K1，此时电源指标灯点亮。（2）调制信号源：采用低频信号源中的函数发生器，其参数调节如下（示波器监测）： 频率范围：1kHz 波形选择：正弦波 输出峰-峰值：300mV（3）载波源：采用高频信号源： 工作频率：2MHz用频率计测量； 输出幅度（峰-峰值）：200mV，用示波器观测。2AM（常规调幅）

24、波形测量 （1）AM正常波形观测 将开关8K01置“on”（往上拨），即转为正常调幅状态。载波频率仍设置为2MHZ（幅度200mv），调制信号频率1KHZ（幅度300mv）。示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03，即可观察到正常的AM波形，如图3-5所示。图3-5调整电位器8W03，可以改变调幅波的调制度。在观察输出波形时，改变音频调制信号的频率及幅度，输出波形应随之变化。3DSB（抑制载波双边带调幅）波形观察将高频信号源输出的载波接入载波输入端（8P01），低频调制信号接入音频输入端（8P02）。示波器CH1接调制信号（可用带“钩”的探头接到8TP02上），示波器CH2接调幅输出端（8

25、TP03），即可观察到调制信号及其对应的DSB信号波形。其波形如图3-6所示，如果观察到的DSB波形不对称，应微调8W01电位器。图3-6 4.调制信号为三角波和方波时的调幅波观察 保持载波源输出不变，但把调制信号源输出的调制信号改为三角波（峰峰值200mv）或方波（200mv），并改变其频率，观察已调波形的变化，调整8W03，观察输出波形调制度的变化。 5调制度Ma的测试我们可以通过直接测量调制包络来测出Ma。将被测的调幅信号加到示波器CH1或CH2，并使其同步。调节时间旋钮使荧光屏显示几个周期的调幅波波形，如图3-7所示。根据Ma的定义，测出A、B，即可得到Ma。图3-7（二）二极管包络检

26、波1AM波的解调（1）AM波的解调 AM波的获得AM由实验（一）中获得，低频信号或函数发生器作为调制信号源（输出300mVp-p的1kHz正弦波），以高频信号源作为载波源（输出200mVp-p的2MHz正弦波），调节8W03，便可从幅度调制电路单元上输出AM波。 AM波的包络检波器解调连接好二极管包络检波电路模块，先断开检波器交流负载（10K01=off），把上面得到的AM波加到包络检波器输入端（10P01），即可用示波器在10TP02观察到包络检波器的输出，并记录输出波形。（2）调制信号为三角波和方波的解调在上述情况下调节10W01和10W02，使解调输出波形不失真。然后将低频信号源的调制信

27、号改为三解波和方波（由K101控制），即可在检波器输出端（10TP02、10TP03、10TP04）观察到与调制信号相对应的波形，调节音频信号的频率（低频信号源中W101），其波形也随之变化。 2DSB波的解调由实验（一）中获得DSB波形，并增大载波信号及调制信号幅度，使得在调制电路输出端产生较大幅度的DSB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。 （三）集成电路（乘法器）构成的同步检波1.AM波的解调 AM由实验（一）中获得，将幅度调制电路的输出接到幅度解调电路的调幅输入端(9P02)。解调电路的恢复载波，可用铆孔线直接与调制电路中载波输入

28、相连，即9P01与8P01相连。示波器CH1接调幅信号9TP02，CH2接同步检波器的输出9TP03。分别观察并记录AM的解调输出波形，并与调制信号作比较。2.DSB波的解调由实验（一）中获得DSB波，并加入到幅度解调电路的调幅输入端，而其它连线均保持不变，观察并记录解调输出波形，并与调制信号作比较。改变调制信号的频率及幅度，观察解调信号有何变化。将调制信号改成三角波和方波，再观察解调输出波形。（四）调幅与检波系统实验按图3-8可构成调幅与检波的系统实验。图3-8 调幅与检波系统实验图将电路按图3-8连接好后，按照上述实验的方法，将幅度调制电路和检波电路调节好，使检波后的输出波形不失真。然后将

29、检波后音频信号接入低频信号源中的功放输入，即用铆孔线将二极管检波器输出10P01（注意10K01、10K02的位置）与低频信号源中的“功放输入”P102相连，或将同步检波器输出9TP03与“功入输入”相连，便可在扬声器中发出声音。改变调制信号的频率、声音也会发生变化。将低频信号源中开关K102拨至“音乐输出”，扬声器中就有音乐声音。六、实验报告要求 1整理按实验步骤所得数据，绘制记录的波形，并作出相应的结论。2总结由本实验所获得的体会。实验4 变容二极管调频与鉴频、实验准备1做本实验时应具备的知识点：频率调制变容二极管调频静态调制特性、动态调制特性FM波的解调电容耦合回路相位鉴频器2做本实验时

30、所用到的仪器：变容二极管调频模块电容耦合回路相位鉴频器模块双踪示波器频率计万用表二、实验目的 1掌握用变容二极管调频振荡器实现FM的方法； 2理解变容二极管调频器静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法； 3了解电容耦合回路相位鉴频器的工作原理； 4. 了解调频波产生和解调的全过程以及整机调试方法，建立起调频系统的初步概念。 三、实验内容 1用示波器观察调频器输出波形，考察各种因素对于调频器输出波形的影响； 2变容二极管调频器静态调制特性测量；3变容二极管调频器动态调制特性测量；4调频-鉴频过程观察：用示波器观测调频器输入、输出波形，鉴频器输入、输出波形。 四、基本原理1变容二极管调频器实验电路变容二极管调频器实验电路如图4-1所示。图