高頻電子線路實驗指導(dǎo)書副本

1、高頻電子線路實驗箱簡介HD-GP-型一、 產(chǎn)品組成該產(chǎn)品由3種實驗儀器、10個實驗?zāi)K（其中1、6、9號模塊屬于選配模塊）及實驗箱體（含電源）組成。1. 實驗儀器及主要指標(biāo)如下：1) 頻率計：頻率測量范圍：50Hz99MHz輸入電平范圍：100mVrms2Vrms測量誤差：±20ppm(頻率低端±1Hz)輸入阻抗：1M/10pF2) 信號源：輸出頻率范圍：400KHz45MHz（連續(xù)可調(diào)）頻率穩(wěn)定度：10E-4輸出波形：正弦波，諧波30dBc輸出幅度：1mVp-p1Vp-p（連續(xù)可調(diào)）輸出阻抗：753) 低頻信號源：輸出頻率范圍：200Hz16KHz（連續(xù)可調(diào)）頻率穩(wěn)定度：

2、10E-4輸出波形：正弦波、方波、三角波輸出幅度：10mVp-p5Vp-p（連續(xù)可調(diào)）輸出阻抗：1002. 實驗?zāi)K及電路組成如下：1) 模塊1：單元選頻電路模塊 該模塊屬于選件，非基本模塊包含LC并聯(lián)諧振回路、LC串聯(lián)諧振回路、集總參數(shù)LC低通濾波器、陶瓷濾波器、石英晶體濾波器等五種選頻回路。2) 模塊2：小信號選頻放大模塊包含單調(diào)諧放大電路、電容耦合雙調(diào)諧放大電路、集成選頻放大電路、自動增益控制電路（AGC）等四種電路。3) 模塊3：正弦波振蕩及VCO模塊包含LC振蕩電路、石英晶體振蕩電路、壓控LC振蕩電路等三種電路。4) 模塊4：AM調(diào)制及檢波模塊包含模擬乘法器調(diào)幅（AM、DSB、SSB

3、）電路、二極管峰值包絡(luò)檢波電路、三極管小信號包絡(luò)檢波電路、模擬乘法器同步檢波電路等四種電路。5) 模塊5：FM鑒頻模塊一包含正交鑒頻（乘積型相位鑒頻）電路、鎖相鑒頻電路、基本鎖相環(huán)路等三種電路。 6) 模塊6：FM鑒頻模塊二該模塊屬于選件，非基本模塊包含雙失諧回路斜率鑒頻電路、脈沖計數(shù)式鑒頻電路等兩種電路。7) 模塊7：混頻及變頻模塊包含二極管雙平衡混頻電路、模擬乘法器混頻電路、三極管變頻電路等三種電路。8) 模塊8：高頻功放模塊包含非線性丙類功放電路、線性寬帶功放電路、集成線性寬帶功放電路、集電極調(diào)幅電路等四種電路。9) 模塊9：波形變換模塊該模塊屬于選件，非基本模塊包含限幅電路、直流電平移

4、動電路、任意波變方波電路、方波變脈沖波電路、方波變?nèi)遣娐?、脈沖波變鋸齒波電路、三角波變正弦波電路等七種電路。10) 模塊10：綜合實驗?zāi)K包含話筒及音樂片放大電路、音頻功放電路、天線及半雙工電路、分頻器電路等四種電路。二、 產(chǎn)品主要特點1. 采用模塊化設(shè)計，使用者可以根據(jù)需要選擇模塊，既可節(jié)約經(jīng)費又方便今后升級。2. 產(chǎn)品集成了多種高頻電路設(shè)計及調(diào)試所必備的儀器，既可使學(xué)生在做實驗時觀察實驗現(xiàn)象、調(diào)整電路時更加全面、更加有效，同時又可為學(xué)生在進行高頻電路設(shè)計及調(diào)試時提供工具。3. 實驗箱各模塊有良好的系統(tǒng)性，除單元選頻電路模塊及波形變換模塊外，其余八個模塊可組合成四種典型系統(tǒng)：中波調(diào)幅發(fā)射

5、機（535KHz1605KHz）。超外差中波調(diào)幅接收機（535KHz1605KHz，中頻465KHz）。半雙工調(diào)頻無線對講機（10MHz15MHz，中頻4.5MHz，信道間隔200KHz）。鎖相頻率合成器（頻率步進40KHz4MHz可變）。4. 實驗內(nèi)容非常豐富，單元實驗包含了高頻電子線路課程的大部分知識點，并有豐富的、有一定復(fù)雜性的綜合實驗。5. 電路板采用貼片工藝制造，高頻特性良好，性能穩(wěn)定可靠。三、 實驗內(nèi)容1. 小信號調(diào)諧（單、雙調(diào)諧）放大器實驗（模塊2）2. 集成選頻放大器實驗（模塊2）3. 二極管雙平衡混頻器實驗（模塊7）4. 模擬乘法器混頻實驗（模塊7）5. 三極管變頻實驗（模塊

6、7）6. 三點式正弦波振蕩器（LC、晶體）實驗（模塊3）7. 壓控振蕩器實驗（模塊3）8. 非線性丙類功率放大器實驗（模塊8）9. 線性寬帶功率放大器實驗（模塊8）10. 集電極調(diào)幅實驗（模塊8）11. 模擬乘法器調(diào)幅（AM、DSB、SSB）實驗（模塊4）12. 包絡(luò)檢波及同步檢波實驗（模塊4）13. 變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗（模塊3）14. 正交鑒頻及鎖相鑒頻實驗（模塊5）15. 模擬鎖相環(huán)實驗（模塊5）16. 自動增益控制（AGC）實驗（模塊2）17. 中波調(diào)幅發(fā)射機組裝及調(diào)試實驗（模塊4、8、10）18. 超外差中波調(diào)幅接收機組裝及調(diào)試實驗（模塊2、4、7、10）19. 鎖相頻率合成器組裝及調(diào)

7、試實驗（模塊5、10）20. 半雙工調(diào)頻無線對講機組裝及調(diào)試實驗（模塊2、3、5、7、8、10）21. 斜率鑒頻及脈沖計數(shù)式鑒頻實驗（選件模塊6，屬選做實驗）22. 波形變換實驗（選件模塊9，屬選做實驗）23. 常用低通、帶通濾波器特性實驗（選件模塊，屬選做實驗）24. LC串、并聯(lián)諧振回路特性實驗（選件模塊，屬選做實驗）四、 需另配設(shè)備1. 實驗桌 2. 20M雙蹤示波器（數(shù)字或模擬） 3. 萬用表（數(shù)字或模擬）附：綜合實驗方框圖1. 自動增益控制2. 中波調(diào)幅發(fā)射機3. 超外差中波調(diào)幅接收機4. 鎖相頻率合成器5. 半雙工調(diào)頻無線對講機實驗一 高頻小信號調(diào)諧放大器實驗一、 實驗?zāi)康?. 掌

8、握小信號調(diào)諧放大器的基本工作原理；2. 掌握諧振放大器電壓增益、通頻帶、選擇性的定義、測試及計算；3. 了解高頻小信號放大器動態(tài)范圍的測試方法；二、 實驗原理（一）單調(diào)諧放大器小信號諧振放大器是通信機接收端的前端電路，主要用于高頻小信號或微弱信號的線性放大。其實驗單元電路如圖1-1（a）所示。該電路由晶體管Q1、選頻回路T1二部分組成。它不僅對高頻小信號進行放大，而且還有一定的選頻作用。本實驗中輸入信號的頻率fS12MHz。基極偏置電阻W3、R22、R4和射極電阻R5決定晶體管的靜態(tài)工作點?？勺冸娮鑇3改變基極偏置電阻將改變晶體管的靜態(tài)工作點，從而可以改變放大器的增益。表征高頻小信號調(diào)諧放大器

9、的主要性能指標(biāo)有諧振頻率f0，諧振電壓放大倍數(shù)Av0，放大器的通頻帶BW及選擇性（通常用矩形系數(shù)Kr0.1來表示）等。放大器各項性能指標(biāo)及測量方法如下：1.諧振頻率放大器的調(diào)諧回路諧振時所對應(yīng)的頻率f0稱為放大器的諧振頻率，對于圖1-1（a）所示電路（也是以下各項指標(biāo)所對應(yīng)電路），f0的表達式為 式中，L為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；為調(diào)諧回路的總電容，的表達式為 式中， Coe為晶體管的輸出電容；Cie為晶體管的輸入電容；P1為初級線圈抽頭系數(shù)；P2為次級線圈抽頭系數(shù)。諧振頻率f0的測量方法是：用掃頻儀作為測量儀器，測出電路的幅頻特性曲線，調(diào)變壓器T的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現(xiàn)在規(guī)定的諧振

10、頻率點f0。2.電壓放大倍數(shù)放大器的諧振回路諧振時，所對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)AV0稱為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。AV0的表達式為 式中，為諧振回路諧振時的總電導(dǎo)。要注意的是yfe本身也是一個復(fù)數(shù)，所以諧振時輸出電壓V0與輸入電壓Vi相位差不是180º 而是為180º+fe。AV0的測量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時，用高頻電壓表測量圖1-1（a）中輸出信號V0及輸入信號Vi的大小，則電壓放大倍數(shù)AV0由下式計算： AV0 = V0 / Vi 或 AV0 = 20 lg (V0 /Vi) dB 3.通頻帶由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時，放大器的電壓放大倍數(shù)下

11、降，習(xí)慣上稱電壓放大倍數(shù)AV下降到諧振電壓放大倍數(shù)AV0的0.707倍時所對應(yīng)的頻率偏移稱為放大器的通頻帶BW，其表達式為BW = 2f0.7 = f0/QL 式中，QL為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)AV0與通頻帶BW的關(guān)系為 上式說明，當(dāng)晶體管選定即yfe確定，且回路總電容為定值時，諧振電壓放大倍數(shù)AV0與通頻帶BW的乘積為一常數(shù)。這與低頻放大器中的增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相 0.7 BW 0.1 2f0.1圖1-2 諧振曲線同的。通頻帶BW的測量方法：是通過測量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測量方法可以是掃頻法，也可以是逐點法。逐點法的測量步驟是：先調(diào)諧放大器

12、的諧振回路使其諧振，記下此時的諧振頻率f0及電壓放大倍數(shù)AV0然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓VS不變），并測出對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)AV0。由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的諧振曲線如圖1-2所示?？傻茫?通頻帶越寬放大器的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時又能提高放大器的電壓增益，除了選用yfe較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減小調(diào)諧回路的總電容量C。如果放大器只用來放大來自接收天線的某一固定頻率的微弱信號，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。4.選擇性矩形系數(shù)調(diào)諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)Kv0.1時來表示，如圖1-2所示的諧振曲線，矩形系數(shù)Kv0.1

13、為電壓放大倍數(shù)下降到0.1 AV0時對應(yīng)的頻率偏移與電壓放大倍數(shù)下降到0.707 AV0時對應(yīng)的頻率偏移之比，即Kv0.1 = 2f0.1/ 2f0.7 = 2f0.1/BW 上式表明，矩形系數(shù)Kv0.1越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)Kv0.1遠大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級單調(diào)諧回路的諧振放大器?？梢酝ㄟ^測量調(diào)諧放大器的諧振曲線來求矩形系數(shù)Kv0.1。（二）雙調(diào)諧放大器雙調(diào)諧放大器具有頻帶較寬、選擇性較好的優(yōu)點。雙調(diào)諧回路諧振放大器是將單調(diào)諧回路放大器的單調(diào)諧回路改用雙調(diào)諧回路。其原理基本相同。1.電壓增益為2.

14、通頻帶BW = 2f0.7 = fo/QL3.選擇性矩形系數(shù) Kv0.1 = 2f0.1/ 2f0.7 =三、 實驗步驟（一）單調(diào)諧小信號放大器單元電路實驗1.根據(jù)電路原理圖熟悉實驗板電路，并在電路板上找出與原理圖相對應(yīng)的的各測試點及可調(diào)器件（具體指出）。2.按下面框圖（圖1-3）所示搭建好測試電路。圖1-3 高頻小信號調(diào)諧放大器測試連接框圖注：圖中符號表示高頻連接線3.打開小信號調(diào)諧放大器的電源開關(guān)，并觀察工作指示燈是否點亮，紅燈為+12V電源指示燈，綠燈為-12V電源指示燈。(以后實驗步驟中不再強調(diào)打開實驗?zāi)K電源開關(guān)步驟)4.調(diào)整晶體管的靜態(tài)工作點：在不加輸入信號時用萬用表（直流電壓測量

15、檔）測量電阻R4兩端的電壓（即VBQ）和R5兩端的電壓（即VEQ），調(diào)整可調(diào)電阻W3，使VeQ4.8V，記下此時的VBQ、VEQ，并計算出此時的IEQVEQ /R5（R5=470）。5.按下信號源和頻率計的電源開關(guān)，此時開關(guān)下方的工作指示燈點亮。6.調(diào)節(jié)信號源“RF幅度”和“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，使輸出端口“RF1”和“RF2”輸出頻率為12MHz的高頻信號。將信號輸入到2號板的J4口。在TH1處觀察信號峰-峰值約為100mV以上。7.調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振在輸入信號的頻率點上：將示波器探頭連接在調(diào)諧放大器的輸出端即TH2上，調(diào)節(jié)示波器直到能觀察到輸出信號的波形，再調(diào)節(jié)中周磁芯使示波器上的信號

16、幅度最大，此時放大器即被調(diào)諧到輸入信號的頻率點上。8.測量電壓增益Av0在調(diào)諧放大器對輸入信號已經(jīng)諧振的情況下，用示波器探頭在TH1和TH2分別觀測輸入和輸出信號的幅度大小，則Av0即為輸出信號與輸入信號幅度之比。9.測量放大器通頻帶 對放大器通頻帶的測量有兩種方式， 其一是用頻率特性測試儀（即掃頻儀）直接測量； 其二則是用點頻法來測量：即用高頻信號源作掃頻源，然后用示波器來測量各個頻率信號的輸出幅度，最終描繪出通頻帶特性，具體方法如下：通過調(diào)節(jié)放大器輸入信號的頻率，使信號頻率在諧振頻率附近變化（以20KHz或500KHz為步進間隔來變化），并用示波器觀測各頻率點的輸出信號的幅度，然后就可以在

17、如下的“幅度頻率”坐標(biāo)軸上標(biāo)示出放大器的通頻帶特性。輸出幅度頻率10.測量放大器的選擇性描述放大器選擇性的的最主要的一個指標(biāo)就是矩形系數(shù)，這里用Kr0.1和Kr0.01來表示： 式中，為放大器的通頻帶；和分別為相對放大倍數(shù)下降至0.1和0.01處的帶寬。用第9步中的方法，我們就可以測出、和的大小，從而得到和的值注意：對高頻電路而言，隨著頻率升高，電路分布參數(shù)的影響將越來越大，而我們在理論計算中是沒有考慮到這些分布參數(shù)的，所以實際測試結(jié)果與理論分析可能存在一定的偏差。另外，為了使測試結(jié)果準(zhǔn)確，應(yīng)使儀器的接地盡可能良好。（二）雙調(diào)諧小信號放大器單元電路實驗雙調(diào)諧小信號放大器的測試方法和測試步驟與單

18、調(diào)諧放大電路基本相同，只是在以下兩個方面稍作改動：其一是輸入信號的頻率應(yīng)改為465KHz（峰峰值200mV）；其二是在諧振回路的調(diào)試時，對雙調(diào)諧回路的兩個中周要反復(fù)調(diào)試才能最終使諧振回路諧振在輸入信號的頻點上，具體方法是，按圖1-3連接好測試電路并打開信號源及放大器電源之后，首先調(diào)試放大電路的第一級中周，讓示波器上被測信號幅度盡可能大，然后調(diào)試第二級中周，也是讓示波器上被測信號的幅度盡可能大，這之后再重復(fù)調(diào)第一級和第二級中周，直到輸出信號的幅度達到最大，這樣，放大器就已經(jīng)諧振到輸入信號的頻點上了。11.同單調(diào)諧實驗，做雙調(diào)諧實驗，并將兩種調(diào)諧電路進行比較。四、 實驗報告要求1寫明實驗?zāi)康摹?畫

19、出實驗電路的直流和交流等效電路。3計算直流工作點，與實驗實測結(jié)果比較。4整理實驗數(shù)據(jù)，并畫出幅頻特性。五、 實驗儀器1. 高頻實驗箱 1臺2. 雙蹤示波器 1臺3. 萬用表 1塊4. 掃頻儀（可選） 1臺實驗二 三點式正弦波振蕩器一、 實驗?zāi)康?. 掌握三點式正弦波振蕩器電路的基本原理，起振條件，振蕩電路設(shè)計及電路參數(shù)計算。2. 通過實驗掌握晶體管靜態(tài)工作點、反饋系數(shù)大小、負載變化對起振和振蕩幅度的影響。3. 研究外界條件（溫度、電源電壓、負載變化）對振蕩器頻率穩(wěn)定度的影響。二、 實驗內(nèi)容1. 熟悉振蕩器模塊各元件及其作用。2. 進行LC振蕩器波段工作研究。3. 研究LC振蕩器中靜態(tài)工作點、反饋系數(shù)以及負載對振蕩器的影響。4. 測試LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度。三、 基本原理圖6-1 正弦波振蕩器（4.5MHz）將開關(guān)S2的1撥上2撥下， S1全部斷開，由晶體管Q3和C13、C20、C10、CCI、L2構(gòu)成