高頻電子線(xiàn)路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)(cdut)

1、實(shí)驗(yàn)一正弦波振蕩器 第一部分 LC 振蕩器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握三點(diǎn)式正弦波振蕩器電路的基本原理，起振條件，振蕩電路設(shè)計(jì)及電路參數(shù)計(jì)算；2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)、反饋系數(shù)大小、負(fù)載變化對(duì)起振和振蕩幅度的影響；3.研究外界條件（溫度、電源電壓、負(fù)載變化）對(duì)振蕩器頻率穩(wěn)定度的影響。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.熟悉振蕩器模塊各元件及其作用；2.進(jìn)行 LC 振蕩器波段工作研究；3.研究 LC 振蕩器中靜態(tài)工作點(diǎn)、反饋系數(shù)以及負(fù)載對(duì)振蕩器的影響；4.測(cè)試 LC 振蕩器的頻率穩(wěn)定度。6三、基本原理C4 104C13 100pTP4C20 470pC6 560pR1 10KQ2C7104 3DG6R3 10KRA

2、1 100K R7 10KW1 20KR8 3.3KW25kC15 102R9 10KC1 104C2 104TH1R22KC5104J1T1TP1R133.3KC310pC810pC1047pS1TP51243Q13DG6TP2TP3C927pR4 10KS2Q33DG6R5510D1BB149D2BB149TP6TP7R610KC14104R10R111K8.2KC210R14510L222uH C11104CC1 5-25pCRY14.19MTH2+12J2L1 22uHPOWER1C22104E110UF/16VLED1LEDC23102+12V +12R12 2K43圖 1-1 非線(xiàn)

3、性丙類(lèi)功率放大+12圖 2-1 正弦波振蕩器（4.5MHz）將開(kāi)關(guān) S2 的 1 撥上 2 撥下， S1 全部斷開(kāi)，由晶體管 Q3 和 C13、C20、C10、CCI、L2 構(gòu)成電容反 饋三點(diǎn)式 振蕩器的 改進(jìn)型振 蕩器 西勒振蕩 器，電容 CCI 可用 來(lái)改變振 蕩頻 率 。1 2pL2 (C10 + CCI )f 0 =C系數(shù):F=13C20，振蕩器的頻率約為 4.5MHz （計(jì)算振蕩頻率可調(diào)范圍），振蕩電路反饋= 56 » 0.12 。47012振蕩器輸出通過(guò)耦合電容 C3（10P）加到由 Q2 組成的射極跟隨器的輸入端，因 C3 容量很小，再 加上射隨器的輸入阻抗很高，可以減

4、小負(fù)載對(duì)振蕩器的影響。射隨器輸出信號(hào) Q1 調(diào)諧放大，再經(jīng)變 壓器耦合從 J1 輸出。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.根據(jù)圖 2-1 在實(shí)驗(yàn)板上找到振蕩器各零件的位置并熟悉各元件的作用。2.研究振蕩器靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)振蕩幅度的影響。（1）將開(kāi)關(guān) S2 的 1 撥上，構(gòu)成 LC 振蕩器。（2）改變上偏置電位器 RA1，記下發(fā)射極電流 Ieo(=Ve R10)填入表 2-1 中，并用示波器測(cè)量對(duì)應(yīng)點(diǎn)的振蕩幅度 VP-P（峰峰值）填于表中，記下停振時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)電流值。分析輸出振蕩電壓和振蕩管靜態(tài)工作點(diǎn)的關(guān)系。分析思路：靜態(tài)電流 ICQ 會(huì)影響晶體管跨導(dǎo) gm，而放大倍數(shù)和 gm 是有關(guān)系的。在飽和狀態(tài)下（ICQ 過(guò)大

5、），管子電壓增蓋 AV 會(huì)下降，一般取 ICQ=（15mA）為宜。3.測(cè)量振蕩器輸出頻率范圍將頻率計(jì)接于 J1 處，任意改變 CCI，用示波器從 TH1 處觀察波形，并觀察輸出頻率的變化。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1記錄實(shí)驗(yàn)箱序號(hào)。2分析靜態(tài)工作點(diǎn)、反饋系數(shù) F 對(duì)振蕩器起振條件和輸出波形振幅的影響，并用所學(xué)理論加以 分析。3計(jì)算實(shí)驗(yàn)電路的振蕩頻率 fo，并與實(shí)測(cè)結(jié)果比較。六、實(shí)驗(yàn)儀器1.高頻實(shí)驗(yàn)箱 HD-GP- 1 臺(tái)2.雙蹤示波器第二部分1 臺(tái)晶體振蕩器與壓控振蕩器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握晶體振蕩器與壓控振蕩器的基本工作原理；2.比較 LC 振蕩器和晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.熟悉振蕩器模塊

6、各元件及其作用；2.分析與比較 LC 振蕩器與晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度；3.改變變?nèi)荻O管的偏置電壓，觀察振蕩器輸出頻率的變化。三、基本原理C6 560pR1 10KC7 Q2104 3DG6R3 10K C1047pC13 100pTP4S2 Q3 3DG6R10 1KR11 8.2KTP7W25kC15102R9 10KCRY14.19MC1 104C2 104C4 104C5104TH1 R22KJ1TP1T1C310pR133.3KRA1100KC810pS1TP51243Q13DG6TP2TP3C927pR4 10KW120KR5510D1BB149D2BB149TP6R610KR7R

7、8C1410K3.3K 104C20470pC210R14510L222uHC11104CC1 5-25pTH2+12J2L1 22uHPOWER1C22104E110UF/16V LED1LEDC23102 R12+ 12V +122K43+1212圖 2-2 正弦波振蕩器（4.5MHz）1.晶體振蕩器：將開(kāi)關(guān) S2 的 2 撥上、1 撥下，S1 全部斷開(kāi)，由 Q3、C13、C20、晶體 CRY1 與C10 構(gòu)成晶體振蕩器（皮爾斯振蕩電路），在振蕩頻率上晶體等效為電感。2. 壓控振蕩器（VCO）：將 S1 的 1 或 2 撥上，S2 的 1 撥上、2 撥下，則變?nèi)荻O管 D1、D2 并 聯(lián)在

8、電感 L2 兩端。當(dāng)調(diào)節(jié)電位器 W1 時(shí)，D1、D2 兩端的反向偏壓隨之改變，從而改變了 D1 和 D2 的結(jié)電容 Cj，也就改變了振蕩電路的等效電感，使振蕩頻率發(fā)生變化。其交流等效電路如圖 2-3 所4343示。100pQ33DG6C1047pC13S2S1C8C910p 27pC20470pL222uHD1D2CRY1BB149 BB149 4.19M1212C14 1043.晶體壓控振蕩器圖 2-3 壓控振蕩器交流等效電路圖開(kāi)關(guān) S1 的 1 接通或 2 接通，S2 的 2 接通，就構(gòu)成了晶體壓控振蕩器。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.將電路接成 LC 振蕩器，在室溫下記下振蕩頻率2.兩種壓控振蕩器的頻

9、率變化范圍（1）將電路連接成壓控振蕩器，頻率計(jì)接于 J1，直流電壓表接于 TP3。（2）將 W1 從低阻值、中阻值到高阻值位置（測(cè)量 TP3 處直流電壓大小，分別對(duì)應(yīng)最大值、 最小、中間值），分別將變?nèi)荻O管的反向偏置電壓、輸出頻率記于下表中。3.將電路改接成晶體壓控振蕩器，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果記于下表中。表 2-3W1 電阻值W1 低阻值W1 中阻值W1 高電阻值VD1（VD2）振蕩頻率LC 壓控振蕩器晶體壓控振蕩器五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.比較所測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，結(jié)合新學(xué)理論進(jìn)行分析。2.晶體壓控振蕩器的缺點(diǎn)是頻率控制范圍很窄，如何擴(kuò)大其頻率控制范圍？六、實(shí)驗(yàn)儀器1. 高頻實(shí)驗(yàn)箱 HD-GP- 1

10、臺(tái)2. 雙蹤示波器1 臺(tái)實(shí)驗(yàn)二 振幅調(diào)制與解調(diào)第一部分 模擬乘法器調(diào)幅（AM、DSB、SSB）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅的方法；2.研究已調(diào)波與調(diào)制信號(hào)以及載波信號(hào)的關(guān)系；3.掌握調(diào)幅系數(shù)的測(cè)量與計(jì)算方法；4.通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅的波形；5.了解模擬乘法器（MC1496）的工作原理，掌握調(diào)整與測(cè)量其特性參數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.調(diào)測(cè)模擬乘法器 MC1496 正常工作時(shí)的靜態(tài)值；2.實(shí)現(xiàn)全載波調(diào)幅，改變調(diào)幅度，觀察波形變化并計(jì)算調(diào)幅度；3.實(shí)現(xiàn)抑止載波的雙邊帶調(diào)幅波；4.實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)幅。三、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)

11、電路說(shuō)明幅度調(diào)制就是載波的振幅（包絡(luò)）隨調(diào)制信號(hào)的參數(shù)變化而變化。本實(shí)驗(yàn)中載波是由晶體振蕩 產(chǎn)生的 465KHz 高頻信號(hào)，1KHz 的低頻信號(hào)為調(diào)制信號(hào)。振幅調(diào)制器即為產(chǎn)生調(diào)幅信號(hào)的裝置。1集成模擬乘法器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 集成模擬乘法器是完成兩個(gè)模擬量（電壓或電流）相乘的電子器件。在高頻電子線(xiàn)路中，振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻、鑒相等調(diào)制與解調(diào)的過(guò)程，均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘或包含相 乘的過(guò)程。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比采用分離器件如二極管和三極管要簡(jiǎn)單得多，而且 性能優(yōu)越。所以目前無(wú)線(xiàn)通信、廣播電視等方面應(yīng)用較多。集成模擬乘法器常見(jiàn)產(chǎn)品有 BG314、F1595、 F1596、MC14

12、95、MC1496、LM1595、LM1596 等。MC1496 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在本實(shí)驗(yàn)中采用集成模擬乘法器 MC1496 來(lái)完成調(diào)幅作用。MC1496 是四象限模擬乘法器，其 內(nèi)部電路圖和引腳圖如圖 4-1 所示。其中 V1、V2 與 V3、V4 組成雙差分放大器，以反極性方式相連 接，而且兩組差分對(duì)的恒流源 V5 與 V6 又組成一對(duì)差分電路，因此恒流源的控制電壓可正可負(fù)，以 此實(shí)現(xiàn)了四象限工作。V7、V8 為差分放大器 V5 與 V6 的恒流源。2.靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)定 (1) 靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置圖 3-1 MC1496 的內(nèi)部電路及引腳圖靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置應(yīng)保證各個(gè)晶體管工作在放大狀態(tài)，即晶體

13、管的集-基極間的電壓應(yīng)大于或 等于 2V，小于或等于最大允許工作電壓。根據(jù) MC1496 的特性參數(shù)，對(duì)于圖 3-1 所示的內(nèi)部電路， 應(yīng)用時(shí)，靜態(tài)偏置電壓（輸入電壓為 0 時(shí)）應(yīng)滿(mǎn)足下列關(guān)系，即：8=10 , 1=4 ,6=1215V6 (12)-8 (10)2V15V8 (10)-1 (4)2V15V1 (4)- 52V (2) 靜態(tài)偏置電流的確定 靜態(tài)偏置電流主要由恒流源 I0 的值來(lái)確定。當(dāng)器件為單電源工作時(shí)，引腳 14 接地，5 腳通過(guò)一電阻 VR 接正電源+VCC 由于 I0 是 I5 的鏡像電流，所以改變 VR 可以調(diào)節(jié) I0 的大小，即：I 0 »I 5 =V CCV

14、 R- 0 . 7 V+ 500當(dāng)器件為雙電源工作時(shí)，引腳 14 接負(fù)電源-Vee，5 腳通過(guò)一電阻 VR 接地，所以改變 VR 可以調(diào)節(jié) I0 的大小，即：I 0 »I 5 =V eeV R- 0 . 7 V+ 5000根據(jù) MC1496 的性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電流應(yīng)小于 4mA，一般取 I路中 VR 用 6.8K 的電阻 R15 代替.3實(shí)驗(yàn)電路說(shuō)明用 MC1496 集成電路構(gòu)成的調(diào)幅器電路圖如圖 3-2 所示。» I 5= 1mA 。在本實(shí)驗(yàn)電圖中 W1 用來(lái)調(diào)節(jié)引出腳 1、4 之間的平衡，器件采用雙電源方式供電（12V，8V），所以 5 腳偏置電阻 R15 接地。電

15、阻 R1、R2、R4、R5、R6 為器件提供靜態(tài)偏置電壓，保證器件內(nèi)部的各個(gè)晶 體管工作在放大狀態(tài)。載波信號(hào)加在 V1V4 的輸入端，即引腳 8、10 之間；載波信號(hào) Vc 經(jīng)高頻耦 合電容 C1 從 10 腳輸入，C2 為高頻旁路電容，使 8 腳交流接地。調(diào)制信號(hào)加在差動(dòng)放大器 V5、V6 的輸入端，即引腳 1、4 之間，調(diào)制信號(hào) V 經(jīng)低頻偶合電容 E1 從 1 腳輸入。2、3 腳外接 1K電阻， 以擴(kuò)大調(diào)制信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)電阻增大，線(xiàn)性范圍增大，但乘法器的增益隨之減小。已調(diào)制信號(hào)取 自雙差動(dòng)放大器的兩集電極（即引出腳 6、12 之間）輸出。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)測(cè)：使調(diào)制信號(hào) V=

16、0,載波 VC=0，調(diào)節(jié) W1 使各引腳偏置電壓接近下列參考 值：管腳1234567891011121314電壓（V）0-0.74-0.740-7.168.705.9305.9308.70-8.2R11、R12 、R13、R14 與電位器 W1 組成平衡調(diào)節(jié)電路，改變 W1 可以使乘法器實(shí)現(xiàn)抑止載波的 振幅調(diào)制或有載波的振幅調(diào)制和單邊帶調(diào)幅波。為了使 MCl496 各管腳的電壓接近上表，只需要調(diào)節(jié) W1 使 1、4 腳的電壓差接近 0V 即可，方 法是用萬(wàn)用表表筆分別接 1、4 腳，使得萬(wàn)用表讀數(shù)接近于 0V。2.抑止載波振幅調(diào)制：J1 端輸入載波信號(hào) VC(t),其頻率 fC=465KHz,

17、峰峰值 VCPP500mV。J5 端輸入調(diào)制信號(hào) V(t)，其頻率 f1KHz，先使峰峰值 VPP0，調(diào)節(jié) W1，使輸出 VO=0（此時(shí)41），再逐漸增加 VPP，則輸出信號(hào) VO（t）的幅度逐漸增大，最后出現(xiàn)如圖 3-3 所示的抑 止載波的調(diào)幅信號(hào)。vo (t)v (t )vc (t) 圖 3-3 抑制載波調(diào)幅波波形由于器件內(nèi)部參數(shù)不可能完全對(duì)稱(chēng)，致使輸出出現(xiàn)漏信號(hào)。腳 1 和 4 分別接電阻 R12 和 R14， 可以較好地抑止載波漏信號(hào)和改善溫度性能。3.全載波振幅調(diào)制 m= V m maxV m max- V m min+ V m min，J1 端輸入載波信號(hào) Vc(t) , fc=4

18、65KHz, VCPP500mV，調(diào)節(jié)平衡電位器 W1，使輸出信號(hào) VO（t）中有載波輸出（此時(shí) V1 與 V4 不相等）。再?gòu)?J2 端輸入調(diào)制信號(hào)，其 f1KHz，當(dāng) VPP 由零逐漸增大時(shí)，則輸出信 號(hào) VO（t）的幅度發(fā)生變化，最后出現(xiàn)如圖 3-4 所示的有載波調(diào)幅信號(hào)的波形，記下 AM 波對(duì)應(yīng) Vmmax 和 Vmmin，并計(jì)算調(diào)幅度 m。vo (t)Vmax圖 3-4 普通調(diào)幅波波形Vmin4.步驟同 3，從 J6 處觀察輸出波形。5.加大 V，觀察波形變化，比較全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅的波形.五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求管腳1234567891011121314電壓（V）1

19、 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，寫(xiě)出實(shí)測(cè) MC1496 各引腳的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。2畫(huà)出調(diào)幅實(shí)驗(yàn)中 m30、m100、m > 100% 的調(diào)幅波形,分析過(guò)調(diào)幅的原因。3畫(huà)出當(dāng)改變 W1 時(shí)能得到幾種調(diào)幅波形，分析其原因。4. 畫(huà)出全載波調(diào)幅波形、抑止載波雙邊帶調(diào)幅波形及單邊帶調(diào)幅波形，比較三者區(qū)別。六、實(shí)驗(yàn)儀器1 高頻實(shí)驗(yàn)箱 HD-GP- 1 臺(tái)2 雙蹤示波器1 臺(tái)3 萬(wàn)用表1 個(gè)實(shí)驗(yàn)三 振幅調(diào)制與解調(diào) 第二部分包絡(luò)檢波及同步檢波實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)一步了解調(diào)幅波的原理,掌握調(diào)幅波的解調(diào)方法；2掌握二極管峰值包絡(luò)檢波的原理；3掌握包絡(luò)檢波器的主要質(zhì)量指標(biāo),檢波效率及各種波形失真的現(xiàn)象，分析產(chǎn)生的原因并思考 克服

20、的方法；4. 掌握用集成電路實(shí)現(xiàn)同步檢波的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1完成普通調(diào)幅波的解調(diào)；2觀察抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的解調(diào)；3觀察普通調(diào)幅波解調(diào)中的對(duì)角切割失真，底部切割失真以及檢波器不加高頻濾波時(shí)的現(xiàn)象。三、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路說(shuō)明檢波過(guò)程是一個(gè)解調(diào)過(guò)程，它與調(diào)制過(guò)程正好相反。檢波器的作用是從振幅受調(diào)制的高頻信號(hào) 中還原出原調(diào)制的信號(hào)。還原所得的信號(hào)，與高頻調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)變化規(guī)律一致，故又稱(chēng)為包絡(luò)檢 波器。假如輸入信號(hào)是高頻等幅信號(hào)，則輸出就是直流電壓。這是檢波器的一種特殊情況，在測(cè)量?jī)x 器中應(yīng)用比較多。例如某些高頻伏特計(jì)的探頭，就是采用這種檢波原理。若輸入信號(hào)是調(diào)幅波，則輸出就是原調(diào)制信號(hào)。這種

21、情況應(yīng)用最廣泛，如各種連續(xù)波工作的調(diào) 幅接收機(jī)的檢波器即屬此類(lèi)。從頻譜來(lái)看，檢波就是將調(diào)幅信號(hào)頻譜由高頻搬移到低頻，如圖 3-5 所示（此圖為單音頻調(diào) 制的情況）。檢波過(guò)程也是應(yīng)用非線(xiàn)性器件進(jìn)行頻率變換，首先產(chǎn)生許多新頻率，然后通過(guò)濾波器， 濾除無(wú)用頻率分量，取出所需要的原調(diào)制信號(hào)。常用的檢波方法有包絡(luò)檢波和同步檢波兩種。有載波振幅調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)直接反映了調(diào)制信號(hào) 的變化規(guī)律，可以用二極管包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)。而抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制信號(hào) 的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，無(wú)法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，所以采用同步檢波方法。U1MC149612 1KTH2R11KR3 1KJ1C11

22、04C2 104R53.3KR63.3KC4104 R2200R7 1KR8 10K86TH1 E110uf/16v12101C31042 U2ATL082TH3J31J5R401kR12 20043AM,DSBR11 10K R14R13 20010KW220KW15K R15 6.8KTH6R16 1.5K-12R10 5106 U2BTL082J675C7 104C8 104D28.2VF1455KR17 1.5K92137311R4+127145SSB圖 3-2 AM DSB SSB(465KHz)圖 3-5 檢波器檢波前后的頻譜1.二極管包絡(luò)檢波的工作原理當(dāng)輸入信號(hào)較大（大于 0.5

23、 伏）時(shí)，利用二極管單向?qū)щ娞匦詫?duì)振幅調(diào)制信號(hào)的解調(diào)， 稱(chēng)為大信號(hào)檢波。大信號(hào)檢波原理電路如圖 3-6（a）所示。檢波的物理過(guò)程如下：在高頻 圖 3-6 大信號(hào)檢波原理電路圖信號(hào)電壓的正半周時(shí)，二極管正向?qū)ú?duì)電容器 C 充電，由于二極管的正向?qū)娮韬?小，所以充電電流 iD 很大，使電容器上的電壓 VC 很快就接近高頻電壓的峰值。充電電流 的方向如圖 3-6（a）圖中所示。這個(gè)電壓建立后通過(guò)信號(hào)源電路，又反向地加到二極管 D 的兩端。這時(shí)二極管導(dǎo)通與 否，由電容器 C 上的電壓 VC 和輸入信號(hào)電壓 Vi 共同決定.當(dāng)高頻信號(hào)的瞬時(shí)值小于 VC 時(shí)， 二極管處于反向偏置，管子截止，電容器

24、就會(huì)通過(guò)負(fù)載電阻 R 放電。由于放電時(shí)間常數(shù) RC 遠(yuǎn)大于調(diào)頻電壓的周期，故放電很慢。當(dāng)電容器上的電壓下降不多時(shí)，調(diào)頻信號(hào)第二 個(gè)正半周的電壓又超過(guò)二極管上的負(fù)壓，使二極管又導(dǎo)通。如圖 4-6（b）中的 tl 至 t2 的時(shí) 間為二極管導(dǎo)通的時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)又對(duì)電容器充電，電容器的電壓又迅速接近第二個(gè)高 頻電壓的最大值。在圖 3-6（b）中的 t2 至 t3 時(shí)間為二極管截止的時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)電容器 又通過(guò)負(fù)載電阻 R 放電。這樣不斷地循環(huán)反復(fù)，就得到圖 3-6（b）中電壓 vc 的波形。因此只要充電很快，即充電時(shí)間常數(shù) Rd·C 很小(Rd 為二極管導(dǎo)通時(shí)的內(nèi)阻)：而放電時(shí)間常數(shù)

25、足夠慢，即放電時(shí)問(wèn)常數(shù) R·C 很大，滿(mǎn)足 Rd·C<<RC，就可使輸出電壓 vc 的幅度接近于 輸入電壓 vi 的幅度，即傳輸系數(shù)接近 l。另外，由于正向?qū)щ姇r(shí)間很短，放電時(shí)間常數(shù)又 遠(yuǎn)大于高頻電壓周期（放電時(shí) vc 的基本不變），所以輸出電壓 vc 的起伏是很小的，可看成 與高頻調(diào)幅波包絡(luò)基本一致。而高頻調(diào)幅波的包絡(luò)又與原調(diào)制信號(hào)的形狀相同，故輸出電 壓 vc 就是原來(lái)的調(diào)制信號(hào)，達(dá)到了解調(diào)的目的。本實(shí)驗(yàn)電路如圖 4-7 所示，主要由二極管 D 及 RC 低通濾波器組成，利用二極管的單111 - m 2a向?qū)щ娞匦院蜋z波負(fù)載 RC 的充放電過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢波，所以

26、 RC 時(shí)間常數(shù)的選擇很重要。RC 時(shí)間常數(shù)過(guò)大，則會(huì)產(chǎn)生對(duì)角切割失真又稱(chēng)惰性失真。RC 常數(shù)太小，高頻分量會(huì)濾不干凈。綜合考慮要求滿(mǎn)足下式：RC max <<m a其中：m 為調(diào)幅系數(shù)， max為調(diào)制信號(hào)最高角頻率。當(dāng)檢波器的直流負(fù)載電阻 R 與交流音頻負(fù)載電阻 R 不相等，而且調(diào)幅度 ma 又相當(dāng) 大時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)峰切割失真（又稱(chēng)底邊切割失真），為了保證不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真應(yīng)滿(mǎn)足R m a <。RTH4TP1TP2R21 1KJ2D12AP9R9 51010uf/16vJ4R39 1.5KC5 103C6 103S1S2 R18R192.2K51KR22 20K4343E2TH

27、512122.同步檢波（1）同步檢波原理圖 3-7 峰值包絡(luò)檢波（465KHz）同步檢波器用于對(duì)載波被抑止的雙邊帶或單邊帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。它的特點(diǎn)是必須外加 一個(gè)頻率和相位都與被抑止的載波相同的電壓。同步檢波器的名稱(chēng)由此而來(lái)。外加載波信號(hào)電壓加入同步檢波器可以有兩種方式：u1u2u0uu1uuu2圖 3-8 同步檢波器方框圖 一種是將它與接收信號(hào)在檢波器中相乘，經(jīng)低通濾波器后檢出原調(diào)制信號(hào)，如圖 3-8(a)所示；另一種是將它與接收信號(hào)相加，經(jīng)包絡(luò)檢波器后取出原調(diào)制信號(hào)，如圖 3-8(b)所示。 本實(shí)驗(yàn)選用乘積型檢波器。設(shè)輸入的已調(diào)波為載波分量被抑止的雙邊帶信號(hào)1，即v1 = V1 cos t

28、cosw1t本地載波電壓v0 = V0 cos(w0t + j )本地載波的角頻率0 準(zhǔn)確的等于輸入信號(hào)載波的角頻率1，即1=0, 但二者 的相位可能不同；這里 表示它們的相位差。這時(shí)相乘輸出（假定相乘器傳輸系數(shù)為 1）v2 = V1V0 (cos t cosw1t) cos(w2 t + j )= 1 V Vcosj cos t + 1 V Vcos(2w+ )t + j 2 1 04 1 01+ 1 V Vcos(2w- )t + j4 1 01低通濾波器濾除 21 附近的頻率分量后，就得到頻率為的低頻信號(hào)1v =V1V 0 cos j cos t2由上式可見(jiàn)，低頻信號(hào)的輸出幅度與 cos

29、 成反比。當(dāng) =0 時(shí)，低頻信號(hào)電壓最大，隨著相位差 加大，輸出電壓減弱。因此，在理想情況下，除本地載波與輸入信號(hào)載波的 角頻率必須相等外，希望二者的相位也相同。此時(shí)，乘積檢波稱(chēng)為“同步檢波”。（2）實(shí)驗(yàn)電路說(shuō)明實(shí)驗(yàn)電路如圖 3-9 所示，采用 MC1496 集成電路構(gòu)成解調(diào)器，載波信號(hào)從 J8 經(jīng) C12， W4，W3，U3，C14 加在 8、10 腳之間，調(diào)幅信號(hào) VAM 從 J11 經(jīng) C20 加在 1、4 腳之間，相乘 后信號(hào)由 12 腳輸出，經(jīng)低通濾波器、同相放大器輸出。四、實(shí)驗(yàn)步驟一、二極管包絡(luò)檢波1.解調(diào)全載波調(diào)幅信號(hào)（1）m<30%的調(diào)幅波檢波從 J2 處輸入 455KH

30、Z、峰峰值 Vp-p=0.5V1V、 m<30%的已調(diào)波。將開(kāi)關(guān) S1 的 1撥上（2 撥下）,S2 的 2 撥上（1 撥下）,將示波器接入 TH5 處,觀察輸出波形。（2）加大調(diào)制信號(hào)幅度,使 m=100%,觀察記錄檢波輸出波形。 2.觀察對(duì)角切割失真保持以上輸出,將開(kāi)關(guān) S1 的 2 撥上（1 撥下）,檢波負(fù)載電阻由 2.2K變?yōu)?51K, 在TH5 處用示波器觀察波形并記錄,與上述波形進(jìn)行比較。3.觀察底部切割失真將開(kāi)關(guān) S2 的 1 撥上（2 撥下），S1 同步驟 2 不變，在 TH5 處觀察波形，記錄并與正常 解調(diào)波形進(jìn)行比較。二、集成電路（乘法器）構(gòu)成解調(diào)器1. 解調(diào)全載波信

31、號(hào)按調(diào)幅實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容獲得調(diào)制度分別為 30，100及>100的調(diào)幅波。將它們依 次加至解調(diào)器調(diào)制信號(hào)輸入端 J11，并在解調(diào)器的載波輸入端 J8 加上與調(diào)幅信號(hào)相同的載 波信號(hào),分別記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號(hào)相比。2. 解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào) 按調(diào)幅實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的條件獲得抑制載波調(diào)幅波，加至圖 3-9 的調(diào)制信號(hào)輸入端 J11，觀察記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號(hào)相比較。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.通過(guò)一系列檢波實(shí)驗(yàn),將下列內(nèi)容整理在表內(nèi):輸入的調(diào)幅波波形M<30%m=100%抑制載波調(diào)幅波二極管包絡(luò)檢波器輸出波形同步檢波輸出2.觀察對(duì)角切割失真和底部切割失真現(xiàn)象并分析產(chǎn)生原因

32、。3.從工作頻率上限、檢波線(xiàn)性以及電路復(fù)雜性三個(gè)方面比較二極管包絡(luò)檢波和同步 檢波。六、實(shí)驗(yàn)儀器1. 高頻實(shí)驗(yàn)箱 HD-GP- 1 臺(tái)2. 雙蹤示波器1 臺(tái)3. 頻率特性測(cè)試儀（可選）1 臺(tái)U4 MC14961251KTH9R24 1KC15 104R28 1KC16 104R23 1KR41 10KR29 3.3K R30 3.3K TH11U3ATL082R25200C14 10486W320K2 110TP43U3BTL0821W4510C13331R31 3.3KR32 3.3KE310uf/16v6 J97TH8R262004J11C20104R35 200C12104C22 102

33、C23 102J8R37 6.8K-12R36 510C21104C26 104D38.2VR2792137311+1212145SSB圖 3-9 同步檢波實(shí)驗(yàn)四頻率調(diào)制與解調(diào) 第一部分 變?nèi)荻O管調(diào)頻實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的原理；2.了解調(diào)頻調(diào)制特性及測(cè)量方法；3.觀察寄生調(diào)幅現(xiàn)象，了解其產(chǎn)生及消除的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測(cè)試變?nèi)荻O管的靜態(tài)調(diào)制特性；2.觀察調(diào)頻波波形；3.觀察調(diào)制信號(hào)振幅時(shí)對(duì)頻偏的影響；4.觀察寄生調(diào)幅現(xiàn)象。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路1.變?nèi)荻O管工作原理 調(diào)頻即為載波的瞬時(shí)頻率受調(diào)制信號(hào)的控制。其頻率的變化量與調(diào)制信號(hào)成線(xiàn)性關(guān)系。常用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。變?nèi)?/p>

34、二極管調(diào)頻電路如圖 4-1 所示。從 J2 處加入調(diào)制信號(hào)，使變?nèi)荻﨏6 560pC1047pC13100pTP4S2R11 8.2KQ3 3DG6R10 1KBB149C14 104W25kC15102R9 10KC1 104C2 104C4 104C5104TH1R22KJ1T1R110KTP1R133.3KC310pR310KRA1100KC810pS1C7104Q23DG6TP51243Q13DG6TP2TP3C927pR4 10KW120KR5510D1D2BB149TP6TP7R610KR7R810K3.3KC20470pC210R14510C11104L222uH CC1 5-2

35、5pCRY14.19MTH2+12J2L1 22uHPOWER1C22104E110UF/16VLED1LEDC23102+ 12V +12R12 2K43+1212圖 4-1 變?nèi)荻O管調(diào)頻 極管的瞬時(shí)反向偏置電壓在靜態(tài)反向偏置電壓的基礎(chǔ)上按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化，從而使振 蕩頻率也隨調(diào)制電壓的規(guī)律變化，此時(shí)從 J1 處輸出為調(diào)頻19圖 4-2 調(diào)制信號(hào)電壓大小與調(diào)頻波頻率關(guān)系圖解波（FM）。C15 為變?nèi)荻?jí)管的高頻通路，L1 為音頻信號(hào)提供低頻通路，L1 和 C23 又可阻 止高頻振蕩進(jìn)入調(diào)制信號(hào)源。圖 4-2 示出了當(dāng)變?nèi)荻O管在低頻簡(jiǎn)諧波調(diào)制信號(hào)作用情況下，電容和振蕩頻率的變 化示意圖。

36、在圖 4-2（a）中，U0 是加到二極管的直流電壓，當(dāng) uU0 時(shí)，電容值為 C0。u 是調(diào)制電壓，當(dāng) u 為正半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位升高，即反向偏壓增大；變?nèi)荻O 管的電容減?。划?dāng) u 為負(fù)半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位降低，即反向偏壓減小，變?nèi)荻?極管的電容增大。在圖 4-2（b）中，對(duì)應(yīng)于靜止?fàn)顟B(tài)，變?nèi)荻O管的電容為 C0，此時(shí)振 蕩頻率為 f0。因?yàn)?f =2 pLC，所以電容小時(shí)，振蕩頻率高，而電容大時(shí)，振蕩頻率低。從圖4-2（a）中可以看到，由于 C-u 曲線(xiàn)的非線(xiàn)性，雖然調(diào)制電壓是一個(gè)簡(jiǎn)諧波，但電容隨時(shí)間的變化是非簡(jiǎn)諧波形，但是由于f=1，f 和 C 的關(guān)系也是非線(xiàn)性。不難看出，

37、2 pLCC-u 和 f-C 的非線(xiàn)性關(guān)系起著抵消作用，即得到 f-u 的關(guān)系趨于線(xiàn)性（見(jiàn)圖 4-2（c）。 2.變?nèi)荻O管調(diào)頻器獲得線(xiàn)性調(diào)制的條件設(shè)回路電感為 L，回路的電容是變?nèi)荻O管的電容 C（暫時(shí)不考慮雜散電容及其它與變?nèi)荻O管相串聯(lián)或并聯(lián)電容的影響），則振蕩頻率為 f=1。為了獲得線(xiàn)性調(diào)制，2 pLC頻率振蕩應(yīng)該與調(diào)制電壓成線(xiàn)性關(guān)系，用數(shù)學(xué)表示為 f = Au ，式中 A 是一個(gè)常數(shù)。由以上二式可得 Au=1，將上式兩邊平方并移項(xiàng)可得 C=1=Bu - 2 ，這2 pLC( 2 p ) 2 LA 2 u 2即是變?nèi)荻O管調(diào)頻器獲得線(xiàn)性調(diào)制的條件。這就是說(shuō)，當(dāng)電容 C 與電壓 u 的平

38、方成反比 時(shí)，振蕩頻率就與調(diào)制電壓成正比。3.調(diào)頻靈敏度調(diào)頻靈敏度 S f定義為每單位調(diào)制電壓所產(chǎn)生的頻偏。設(shè)回路電容的 C-u 曲線(xiàn)可表示為 C = Bu -n ，式中 B 為一管子結(jié)構(gòu)即電路串、并固定電容有關(guān)的參數(shù)。將上式代入振蕩頻率的表示式 f=1中，可得2 pLCn u 2 f =調(diào)制靈敏度2pLB n - 1S=¶ f = nu 2 當(dāng) n2 時(shí)f¶ u4 pLB 2pLB1S f =設(shè)變?nèi)荻O管在調(diào)制電壓為零時(shí)的直流電壓為 U0,相應(yīng)的回路電容量為 C0,振蕩頻率為=10f，就有2pLC 000C = BU -2f 0 =2pLBU 0 S則有f= f 0U 0

39、上式表明，在 n2 的條件下，調(diào)制靈敏度與調(diào)制電壓無(wú)關(guān)（這就是線(xiàn)性調(diào)制的條件）， 而與中心振蕩頻率成正比，與變?nèi)荻O管的直流偏壓成反比。后者給我們一個(gè)啟示，為了 提高調(diào)制靈敏度，在不影響線(xiàn)性的條件下，直流偏壓應(yīng)該盡可能低些，當(dāng)某一變?nèi)荻O管 能使總電容 C-u 特性曲線(xiàn)的 n2 的直線(xiàn)段愈靠近偏壓小的區(qū)域時(shí)，那么，采用該變?nèi)荻?極管所能得到的調(diào)制靈敏度就愈高。當(dāng)我們采用串和并聯(lián)固定電容以及控制高頻振蕩電壓 等方法來(lái)獲得 C-u 特性 n2 的線(xiàn)性段時(shí)，如果能使該線(xiàn)性段盡可能移向電壓低的區(qū)域， 那么對(duì)提高調(diào)制靈敏度是有利的。S=由1可以看出，當(dāng)回路電容 C-u 特性曲線(xiàn)的 n 值（即斜率的絕對(duì)值

40、）愈f2pLB大，調(diào)制靈敏度越高。因此，如果對(duì)調(diào)頻器的調(diào)制線(xiàn)性沒(méi)有要求，則不外接串聯(lián)或并聯(lián)固 定電容，并選用 n 值大的變?nèi)莨?，就可以獲得較高的調(diào)制靈敏度。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.靜態(tài)調(diào)制特性測(cè)量將電路接成壓控振蕩器，J2 端不接音頻信號(hào)，將頻率計(jì)接于 J1 處，調(diào)節(jié)電位器 W1， 記下變?nèi)荻O管 D1、D2 兩端電壓和對(duì)應(yīng)輸出頻率，并記于表 4-1 中。表 4-1VD1(V)VD2(V)F0(MHz)2.動(dòng)態(tài)測(cè)試（1）將電位器 W1 置于某一中值位置，將音頻信號(hào)通過(guò) J2 輸入，將示波器接于 J1 端， 可以看到調(diào)頻信號(hào)。由于載波很高，頻偏很小，因此看不到明顯的頻率變化的調(diào)頻波。但 用頻偏儀（型號(hào)為

41、 BE37）可以測(cè)量頻偏。（2）為了清楚觀察 FM 波，可以將 FM 信號(hào)從 J1 端用連線(xiàn)連接到晶體三極管混頻器 的輸入端（圖 4-1 的 J4 端），將示波器接在變頻器輸出端（圖 4-1 的 J6 端），調(diào)節(jié)調(diào)制信 號(hào)電壓的大小即可觀察到頻偏的變化。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.在坐標(biāo)紙上畫(huà)出靜態(tài)調(diào)制特性曲線(xiàn)，并求出其調(diào)制靈敏度。說(shuō)明曲線(xiàn)斜率受哪些 因素的影響。2.畫(huà)出實(shí)際觀察到的 FM 波形，并說(shuō)明頻偏變化與調(diào)制信號(hào)振幅的關(guān)系。六、實(shí)驗(yàn)儀器1. 高頻實(shí)驗(yàn)箱 HD-GP- 1 臺(tái)2. 雙蹤示波器1 臺(tái)3. 萬(wàn)用表1 個(gè)4. 頻偏儀1 臺(tái)第二部分 正交鑒頻及鎖相鑒頻實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉相位鑒頻器的

42、基本工作原理。2.了解鑒頻特性曲線(xiàn)（S 曲線(xiàn)）的正確調(diào)整方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.調(diào)測(cè)鑒頻器的靜態(tài)工作點(diǎn)。2.并聯(lián)回路對(duì)波形的影響。3.用逐點(diǎn)法或掃頻法測(cè)鑒頻特性曲線(xiàn)，由 S 曲線(xiàn)計(jì)算鑒頻靈敏度 Sd 和線(xiàn)性鑒頻范圍2fmax。三、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路說(shuō)明1乘積型鑒頻器（1）鑒頻是調(diào)頻的逆過(guò)程，廣泛采用的鑒頻電路是相位鑒頻器。鑒頻原理是：先將 調(diào)頻波經(jīng)過(guò)一個(gè)線(xiàn)性移相網(wǎng)絡(luò)變換成調(diào)頻調(diào)相波，然后再與原調(diào)頻波一起加到一個(gè)相位檢 波器進(jìn)行鑒頻。因此，實(shí)現(xiàn)鑒頻的核心部件是相位檢波器。相位檢波又分為疊加型相位檢波和乘積型相位檢波，利用模擬乘法器的相乘原理可實(shí)現(xiàn)乘積型相位檢波。其基本原理是：在乘法器的一個(gè)輸入端輸

43、入調(diào)頻波 vs (t) ，設(shè)其表達(dá) 式為： vs (t) = Vsm coswc + mf sin t式中， mf為調(diào)頻系數(shù)， mf= w / 或 mf= f / f ，其中 w 為調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生的s頻偏。另一輸入端輸入經(jīng)線(xiàn)性移相網(wǎng)絡(luò)移相后的調(diào)頻調(diào)相波 v' (t) ，設(shè)其表達(dá)式為v' (t) = V 'cosw + msin t + p+ j(w)ssmcf2= Vsmc' sinw+ mfsin t + j(w)式中，第一項(xiàng)為高頻分量，可以被濾波器濾掉。第二項(xiàng)是所需要的頻率分量，只要線(xiàn) 性移相網(wǎng)絡(luò)的相頻特性 j(w) 在調(diào)頻波的頻率變化范圍內(nèi)是線(xiàn)性的，當(dāng) j(

44、w) £ 0.4rad 時(shí)，sin j(w) » j(w) 。因此鑒頻器的輸出電壓 vo (t) 的變化規(guī)律與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率的變化規(guī)律相同，從而實(shí)現(xiàn)了相位鑒頻。所以相位鑒頻器的線(xiàn)性鑒頻范圍受到移相網(wǎng)絡(luò)相頻特性的線(xiàn)性范圍的限制。(2)鑒頻特性 相位鑒頻器的輸出電 壓V0 與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率 f 的關(guān)系稱(chēng)為鑒頻特性，其特性曲線(xiàn)（或稱(chēng) S 曲線(xiàn)）如圖 5-3 所示。鑒頻器的主要性能指標(biāo)是鑒頻靈敏度 Sd 和線(xiàn)性鑒頻范圍2fmax 。Sd 定義為鑒頻器輸入調(diào)頻波單位頻率變化所引起的輸出電壓的變化量，通常用鑒頻特性曲線(xiàn) vo - f在 中心頻率 fo 處 圖 4-3相位鑒頻特性的斜率來(lái)

45、表示，即 Sd= Vo / f,2fmax 定義 為鑒頻器不失真解調(diào)調(diào)頻波時(shí)所允許的最大頻 率線(xiàn)性變化范圍，2fmax 可在鑒頻特性曲線(xiàn)上求出。(3)乘積型相位鑒頻器用 MCl496 構(gòu)成的乘積型相位鑒頻器實(shí)驗(yàn)電路如圖 4-4 所示。其中 C13 與并聯(lián)諧振回 路 L1C18 共同組成線(xiàn)性移相網(wǎng)絡(luò)，將調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率的變化轉(zhuǎn)變成瞬時(shí)相位的變化。分 析表明，該網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)的相頻特性j (w) 的表達(dá)式為j (w ) = p2- arctanQ ( w- 1)w22o當(dāng) ww o<< 1時(shí)，上式可近似表示為j (w ) = p2- arctan(Q ( 2 w )w o或 j (w

46、) = p2- arctan(Q ( 2 w )w o6U2MC149612L12.2uH/100pR19 2K100K C18470p1KR101KC15104R13 200R143.3KC16104TH5J6R11 820R15 3.3KTH6C14104TH8810R9 20014C1347pTP1D1D2R162AP92AP9R18100KR21 2KR22 2KE310uf/16vTH7J7 R206.8K-12R17510C21103C22103 C19104C20104D38.2VR1292137311+12145圖 4-4 正交鑒頻（乘積型相位鑒頻）（4.5MHz）式中 fo 為回路的諧振頻率， 與調(diào)頻波的中心頻率相等。Q 為回路品質(zhì)因數(shù)。f 為瞬時(shí)頻率偏移。相移f 與頻偏f 的特性曲線(xiàn) 示。j(f )pp / 2如圖 5-5 所由圖可見(jiàn)：在 f=f0即f=0 時(shí)2Qf / fo相位等于 p ，2頻波與調(diào)頻調(diào)相波相乘，其輸在 f 范圍內(nèi)，相位隨頻偏呈線(xiàn)性變化，從而實(shí)圖 4-5