武漢大學高頻實驗指導書2016

1、 武漢大學電子信息學院 高頻電子線路實驗指導書109前 言本書為電子信息和通信工程專業(yè)實驗課用書。本書包括十九個實驗。.實驗內(nèi)容緊密配合通信電子電路課程安排，通過動手實踐，學生可以加深對理論知識的理解。通信電子電路是通信和無線電技術的重要專業(yè)基礎課，它涉及到許多專業(yè)理論知識和實踐知識，傳統(tǒng)的高頻技術主要是由信號發(fā)生（正弦信號發(fā)生、非正弦信號發(fā)生）、信號調(diào)制（調(diào)幅、調(diào)頻）、信號發(fā)送、信號接收（選頻、變頻、中頻選頻放大、檢波、鑒頻）等組成。通信電子電路實驗箱包含15個實驗模塊，可完成十九項實驗。其中五項屬信號發(fā)生、信號調(diào)制、信號發(fā)送部分，即LC與晶體振蕩器、幅度調(diào)制電路、變?nèi)荻O管調(diào)頻器、4046

2、鎖相環(huán)組成的頻率調(diào)制器、高頻功率放大與發(fā)射；十項屬信號接收與解調(diào)部分，即單調(diào)諧回路諧振放大器、雙調(diào)諧回路諧振放大器、晶體三極管混頻器、集成乘法器混頻電路、中頻放大器、集成乘法器幅度解調(diào)電路、晶體二極管檢波器、電容耦合回路相位鑒頻器、4046鎖相環(huán)組成的頻率解調(diào)器、自動增益控制（AGC）電路。以上各項實驗，除可單獨完成變換參數(shù)、性能比較之外，還可聯(lián)接成完整的無線發(fā)送和接收系統(tǒng)，并可對整個系統(tǒng)進行性能測試。在進行高頻電子線路實驗時需注意以下幾點：1. 實驗前必須充分預習，認真閱讀本實驗教程，以掌握實驗原理，熟悉實驗步驟，并作必要計算，從而知道“做什么，怎么做“，對實驗結(jié)果心中有數(shù)。2. 實驗前對將

3、要使用的儀器要有充分了解，認真閱讀使用說明書，掌握其操作使用。3. 實驗中遵循“先斷電、后插拔”的原則，無論是插拔實驗板，還是插拔連接電纜，均應如此。4. 實驗中若遇到與理論不一致的情況，應多加觀察、試驗，并詳細記錄實驗現(xiàn)象、波形和數(shù)據(jù)，以備課后分析。在利用本實驗系統(tǒng)做實驗時，需配備的儀器如下：（1）40MHZ（或20MHZ）雙蹤示波器 1臺（2）數(shù)字頻率計 1臺（3）萬用表 1臺 編者2016年3月于武漢大學珞珈山目 錄 實驗1 單調(diào)諧回路諧振放大器4實驗2 雙調(diào)諧回路諧振放大器9實驗3 電容三點式LC振蕩器14實驗4 石英晶體振蕩器21實驗5 晶體三極管混頻實驗24實驗6 集成乘法器混頻器

4、實驗28實驗7 中頻放大器32實驗8 集成乘法器幅度調(diào)制電路36實驗9 振幅解調(diào)器（包絡檢波、同步檢波）44實驗10 高頻功率放大與發(fā)射實驗52實驗11 變?nèi)荻O管調(diào)頻器61實驗12 電容耦合回路相位鑒頻器65實驗13 鎖相環(huán)頻率調(diào)制器68實驗14 鎖相環(huán)鑒頻器75實驗15 自動增益控制（AGC）79實驗16 發(fā)送部分聯(lián)試實驗83實驗17 接收部分聯(lián)試實驗85實驗18 發(fā)射與接收完整系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)87實驗19 高頻電路開發(fā)實驗91附 錄99實驗1 單調(diào)諧回路諧振放大器 、實驗準備1做本實驗時應具備的知識點：l 放大器靜態(tài)工作點l LC并聯(lián)諧振回路l 單調(diào)諧放大器幅頻特性2做本實驗時所用到的儀器：l

5、 單調(diào)諧回路諧振放大器模塊l 雙蹤示波器l 萬用表l 頻率計l 高頻信號源二、實驗目的1熟悉電子元器件和高頻電子線路實驗系統(tǒng)；2掌握單調(diào)諧回路諧振放大器的基本工作原理；3. 熟悉放大器靜態(tài)工作點的測量方法； 4熟悉放大器靜態(tài)工作點和集電極負載對單調(diào)諧放大器幅頻特性（包括電壓增益、通頻帶、Q值）的影響；5掌握測量放大器幅頻特性的方法。三、實驗內(nèi)容1用萬用表測量晶體管各點（對地）電壓VB、VE、VC，并計算放大器靜態(tài)工作點；2用示波器測量單調(diào)諧放大器的幅頻特性；3用示波器觀察靜態(tài)工作點對單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響；4用示波器觀察集電極負載對單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響。四、基本原理1單調(diào)諧回路諧振放

6、大器原理小信號諧振放大器是通信接收機的前端電路，主要用于高頻小信號或微弱信號的線性放大和選頻。單調(diào)諧回路諧振放大器原理電路如圖1-1所示。圖中，RB1、RB2、RE用以保證晶體管工作于放大區(qū)域，從而放大器工作于甲類。CE是RE的旁路電容，CB、CC是輸入、輸出耦合電容，L、C是諧振回路，RC是集電極（交流）電阻，它決定了回路Q值、帶寬。為了減輕晶體管集電極電阻對回路Q值的影響，采用了部分回路接入方式。圖1-1 單調(diào)諧回路放大器原理電路圖1-2 單調(diào)諧回路諧振放大器實驗電路圖2單調(diào)諧回路諧振放大器實驗電路單調(diào)諧回路諧振放大器實驗電路如圖1-2所示。其基本部分與圖1-1相同。圖中，1C2用來調(diào)諧，

7、1K02用以改變集電極電阻，以觀察集電極負載變化對諧振回路（包括電壓增益、帶寬、Q值）的影響。1W01用以改變基極偏置電壓，以觀察放大器靜態(tài)工作點變化對諧振回路（包括電壓增益、帶寬、Q值）的影響。1Q02為射極跟隨器，主要用于提高帶負載能力。五、實驗步驟1實驗準備（1）插裝好單調(diào)諧回路諧振放大器模塊，接通實驗箱上電源開關，按下模塊上開關1K01。（2）接通電源，此時電源指示燈亮。2單調(diào)諧回路諧振放大器幅頻特性測量測量幅頻特性通常有兩種方法，即掃頻法和點測法。掃頻法簡單直觀，可直接觀察到單調(diào)諧放大特性曲線，但需要掃頻儀。本實驗采用點測法，即保持輸入信號幅度不變，改變輸入信號的頻率，測出與頻率相對

8、應的單調(diào)諧回路揩振放大器的輸出電壓幅度，然后畫出頻率與幅度的關系曲線，該曲線即為單調(diào)諧回路諧振放大器的幅頻特性。步驟如下：（1）1K02置“off“位，即斷開集電極電阻1R3，調(diào)整1W01使1Q01的基極直流電壓為2.5V左右，這樣放大器工作于放大狀態(tài)。高頻信號源輸出連接到單調(diào)諧放大器的輸入端（1P01）。示波器CH1接放大器的輸入端1TP01，示波器CH2接單調(diào)諧放大器的輸出端1TP02，調(diào)整高頻信號源頻率為6.3MHZ （用頻率計測量），高頻信號源輸出幅度（峰峰值）為200mv（示波器CH1監(jiān)測）。調(diào)整單調(diào)諧放大器的電容1C2，使放大器的輸出為最大值（示波器CH2監(jiān)測）。此時回路

9、諧振于6.3MHZ。比較此時輸入輸出幅度大小，并算出放大倍數(shù)。（2）按照表1-2改變高頻信號源的頻率（用頻率計測量），保持高頻信號源輸出幅度為200mv（示波器CH1監(jiān)視），從示波器CH2上讀出與頻率相對應的單調(diào)諧放大器的電壓幅值，并把數(shù)據(jù)填入表1-2。表1-2輸入信號頻率f(MHZ)5.45.55.65.75.85.96.06.16.26.36.46.56.66.76.86.97.07.1輸出電壓幅值U(mv)（3）以橫軸為頻率，縱軸為電壓幅值，按照表1-2，畫出單調(diào)諧放大器的幅頻特性曲線。3觀察靜態(tài)工作點對單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響。順時針調(diào)整1W01（此時1W01阻值增大），使1Q01基

10、極直流電壓為1.5V，從而改變靜態(tài)工作點。按照上述幅頻特性的測量方法，測出幅頻特性曲線。逆時針調(diào)整1W01（此時1W01阻值減?。?Q01基極直流電壓為5V，重新測出幅頻特性曲線?？梢园l(fā)現(xiàn)：當1W01加大時，由于ICQ減小，幅頻特性幅值會減小，同時曲線變“瘦”（帶寬減?。?；而當1W01減小時，由于ICQ加大，幅頻特性幅值會加大，同時曲線變“胖”（帶寬加大）。4觀察集電極負載對單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響 當放大器工作于放大狀態(tài)下，按照上述幅頻特性的測量方法測出接通與不接通1R3的幅頻特性曲線?？梢园l(fā)現(xiàn)：當不接1R3時，集電極負載增大，幅頻特性幅值加大，曲線變“瘦”，Q值增高，帶寬減小。而當接

11、通1R3時，幅頻特性幅值減小，曲線變“胖”，Q值降低，帶寬加大。六、實驗報告要求1對實驗數(shù)據(jù)進行分析，說明靜態(tài)工作點變化對單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響，并畫出相應的幅頻特性。2對實驗數(shù)據(jù)進行分析，說明集電極負載變化對單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響，并畫出相應的幅頻特性。3總結(jié)由本實驗所獲得的體會。實驗2 雙調(diào)諧回路諧振放大器 、實驗準備1做本實驗時應具備的知識點：l 雙調(diào)諧回路l 電容耦合雙調(diào)諧回路諧振放大器l 放大器動態(tài)范圍2做本實驗時所用到的儀器：l 雙調(diào)諧回路諧振放大器模塊l 雙蹤示波器l 萬用表l 頻率計l 高頻信號源二、實驗目的1熟悉電子元器件和高頻電子線路實驗系統(tǒng)； 2熟悉耦合電容對雙調(diào)

12、諧回路放大器幅頻特性的影響； 3了解放大器動態(tài)范圍的概念和測量方法。三、實驗內(nèi)容 1采用點測法測量雙調(diào)諧放大器的幅頻特性；2用示波器觀察耦合電容對雙調(diào)諧回路放大器幅頻特性的影響；3用示波器觀察放大器動態(tài)范圍。四、基本原理1雙調(diào)諧回路諧振放大器原理顧名思義，雙調(diào)諧回路是指有兩個調(diào)諧回路：一個靠近“信源”端（如晶體管輸出端），稱為初級；另一個靠近“負載”端（如下級輸入端），稱為次級。兩者之間，可采用互感耦合，或電容耦合。與單調(diào)諧回路相比，雙調(diào)諧回路的矩形系數(shù)較小，即：它的諧振特性曲線更接近于矩形。電容耦合雙調(diào)諧回路諧振放大器原理圖如圖2-1所示。與圖1-1相比，兩者都采用了分壓偏置電路，放大器均工

13、作于甲類，但圖2-1中有兩個諧振回路：L1、C1組成了初級回路，L2、C2組成了次級回路；兩者之間并無互感耦合（必要時，可分別對L1、L2加以屏蔽），而是由電容C3進行耦合，故稱為電容耦合。2雙調(diào)諧回路諧振放大器實驗電路雙調(diào)諧回路諧振放大器實驗電路如圖2-2所示，其基本部分與圖2-1相同。圖中，2C04、2C11用來對初、次級回路調(diào)諧，2K02用以改變耦合電容數(shù)值，以改變耦合程度。2K01用以改變集電極負載。2K03用來改變放大器輸入信號，當2K03往上撥時，放大器輸入信號為來自天線上的信號，2K03往下?lián)軙r放大器的輸入信號為直接送入。圖 2-2 雙調(diào)諧回路諧振放大器實驗電路五、實驗步驟1實驗

14、準備在實驗箱主板上插上雙調(diào)諧回路諧振放大器模塊。接通實驗箱上電源開關，按下模塊上開關2K1接通電源，此時電源指示燈點亮。2雙調(diào)諧回路諧振放大器幅頻特性測量本實驗仍采用點測法，即保持輸入幅度不變，改變輸入信號的頻率，測出與頻率相對應的雙調(diào)諧放大器的輸出幅度，然后畫出頻率與幅度的關系曲線，該曲線即為雙調(diào)諧回路放大器的幅頻特性（如果有掃頻儀，可直接測量其幅頻特性曲線）。幅頻特性測量2K02往上撥，接通2C05（4.5P）。高頻信號源輸出頻率6.3MHZ（用頻率計測量），幅度300mv，然后用鉚孔線接入雙調(diào)諧放大器的輸入端（IN）。2K03往下?lián)?，使高頻信號送入放大器輸入端。示波器CH1接2TP01，

15、示波器CH2接放大器的輸出（2TP02）端。反復調(diào)整2C04、2C11使雙調(diào)諧放大器輸出為最大值，此時回路諧振于6.3MHZ。按照表2-1改變高頻信號源的頻率（用頻率計測量），保持高頻信號源輸出幅度峰峰值為300mv（示波器CH1監(jiān)視），從示波器CH2上讀出與頻率相對應的雙調(diào)諧放大器的幅度值，并把數(shù)據(jù)填入表2-1。表2-1放大器輸入信號頻率f(Mhz)5.75.85.96.06.16.26.36.4放大器輸出幅度U（mv）放大器輸入信號頻率f(Mhz)6.56.66.76.86.97.07.17.2放大器輸出幅度U（mv）測出兩峰之間凹陷點的頻率大致是多少。以橫軸為頻率，縱軸為幅度，按照表2-

16、1，畫出雙調(diào)諧放大器的幅頻特性曲線。按照上述方法測出耦合電容為2C06(80P)（2K02撥向下方）時幅頻特性曲線。3. 放大器動態(tài)范圍測量2K02撥向下方，接通2C06。高頻信號源輸出接雙調(diào)諧放大器的輸入端（IN），調(diào)整高頻信號源頻率為6.3MHZ，幅度100mv。2K03撥向下方，使高頻信號源輸出送入放大器輸入端。示波器CH1接2TP01，示波器CH2接雙調(diào)諧放大器的輸出（2TP02）端。按照表2-2放大器輸入幅度，改變高頻信號源的輸出幅度（由CH1監(jiān)測）。從示波器CH2讀取出放大器輸出幅度值，并把數(shù)據(jù)填入表2-2，且計算放大器電壓放大倍數(shù)值?？梢园l(fā)現(xiàn)，當放大器的輸入增大到一定數(shù)值時，放大

17、倍數(shù)開始下降，輸出波形開始畸變（失真）。表2-2放大器輸入(mV)100200300400600800100012001400160018002000放大器輸出(V)放大器電壓放大倍數(shù)六、實驗報告要求1畫出耦合電容為2C05和2C06兩種情況下的幅頻特性，計算幅值從最大值下降到0.707時的帶寬，并由此說明其優(yōu)缺點。比較單調(diào)諧和雙調(diào)諧在特性曲線上有何不同？2畫出放大器電壓放大倍數(shù)與輸入電壓幅度之間的關系曲線。3當放大器輸入幅度增大到一定程度時，輸出波形會發(fā)生什么變化？為什么？4總結(jié)由本實驗所獲得的體會。實驗3 電容三點式LC振蕩器一、實驗準備1做本實驗時應具備的知識點：l 三點式LC振蕩器l

18、西勒和克拉潑電路l 電源電壓、耦合電容、反饋系數(shù)、等效Q值對振蕩器工作的影響2做本實驗時所用到的儀器：l LC振蕩器模塊l 雙蹤示波器l 萬用表二、實驗目的1熟悉電子元器件和高頻電子線路實驗系統(tǒng)； 2掌握電容三點式LC振蕩電路的基本原理，熟悉其各元件功能； 3熟悉靜態(tài)工作點、耦合電容、反饋系數(shù)、等效Q值對振蕩器振蕩幅度和頻率的影響；4熟悉負載變化對振蕩器振蕩幅度的影響。三、實驗電路基本原理1.概述振蕩器實質(zhì)上是滿足振蕩條件的正反饋放大器。振蕩器是指振蕩回路是由元件組成的。從交流等效電路可知：由振蕩回路引出三個端子，分別接振蕩管的三個電極，而構成反饋式自激振蕩器，因而又稱為三點式振蕩器。如果反饋

19、電壓取自分壓電感，則稱為電感反饋振蕩器或電感三點式振蕩器；如果反饋電壓取自分壓電容，則稱為電容反饋振蕩器或電容三點式振蕩器。在幾種基本高頻振蕩回路中，電容反饋振蕩器具有較好的振蕩波形和穩(wěn)定度，電路形式簡單，適于在較高的頻段工作，尤其是以晶體管極間分布電容構成反饋支路時其振蕩頻率可高達幾百。2.振蕩器的起振條件一個振蕩器能否起振，主要取決于振蕩電路自激振蕩的兩個基本條件，即：振幅起振平衡條件和相位平衡條件。3.LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度表示：在一定時間或一定溫度、電壓等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對變化程度，常用表達式：ff來表示（f為所選擇的測試頻率；f為振蕩頻率的頻率誤差，fff；f和f為不

20、同時刻的f），頻率相對變化量越小，表明振蕩頻率的穩(wěn)定度越高。由于振蕩回路的元件是決定頻率的主要因素，所以要提高頻率穩(wěn)定度，就要設法提高振蕩回路的標準性，除了采用高穩(wěn)定和高Q值的回路電容和電感外，其振蕩管可以采用部分接入，以減小晶體管極間電容和分布電容對振蕩回路的影響，還可采用負溫度系數(shù)元件實現(xiàn)溫度補償。4.LC振蕩器的調(diào)整和參數(shù)選擇以實驗采用改進型電容三點振蕩電路（西勒電路）為例，交流等效電路如圖3-1所示。圖3-1 電容三點式LC振蕩器交流等效電路(1)靜態(tài)工作點的調(diào)整合理選擇振蕩管的靜態(tài)工作點，對振蕩器工作的穩(wěn)定性及波形的好壞，有一定的影響，偏置電路一般采用分壓式電路。當振蕩器穩(wěn)定工作時，

21、振蕩管工作在非線性狀態(tài)，通常是依靠晶體管本身的非線性實現(xiàn)穩(wěn)幅。若選擇晶體管進入飽和區(qū)來實現(xiàn)穩(wěn)幅，則將使振蕩回路的等效Q值降低，輸出波形變差，頻率穩(wěn)定度降低。因此，一般在小功率振蕩器中總是使靜態(tài)工作點遠離飽和區(qū)，靠近截止區(qū)。（2）振蕩頻率f的計算 f=式中CT為C1、C2和C3的串聯(lián)值，因C1（300p）>>C3(75p),C2(1000P)>>C3(75p)，故CTC3，所以，振蕩頻率主要由L、C和C3決定。(3)反饋系數(shù)F的選擇F= 反饋系數(shù)F不宜過大或過小，一般經(jīng)驗數(shù)據(jù)F0.10.5,本實驗取F=5.克拉潑和西勒振蕩電路圖3-2為串聯(lián)改進型電容三點式振蕩電路克拉潑振

22、蕩電路。圖3-3為并聯(lián)改進型電容三點式振蕩電路西勒振蕩電路。圖3-2 克拉潑振蕩電路 圖3-3 西勒振蕩電路6電容三點式LC振蕩器實驗電路 電容三點式LC振蕩器實驗電路如圖3-4所示。圖中3K05打到“S”位置（左側(cè)）時圖3-4 LC振蕩器實驗電路為改進型克拉潑振蕩電路，打到“P”位置（右側(cè)）時，為改進型西勒振蕩電路。3K01、3K02、3K03、3K04控制回路電容的變化。調(diào)整3W01可改變振蕩器三極管的電源電壓。3Q02為射極跟隨器。3TP02為輸出測量點，3TP01為振蕩器直流電壓測量點。3W02用來改變輸出幅度。四、實驗內(nèi)容 1用示波器觀察振蕩器輸出波形，測量振蕩器電壓峰峰值VP-P，

23、并以頻率計測量振蕩頻率。 2測量振蕩器的幅頻特性。 3測量電源電壓變化對振蕩器頻率的影響。五、實驗步驟 1實驗準備插裝好LC振蕩器模塊，按下開關3K1接通電源，即可開始實驗。 2西勒振蕩電路幅頻特性的測量示波器接3TP02，頻率計接振蕩器輸出口3V01。電位器3W02反時針調(diào)到底，使輸出最大。開關3K05撥至右側(cè)，此時振蕩電路為西勒電路。3K01、3K02、3K03、3K04分別控制3C06（10P）、3C07（50P）、3C08（100P）、3C09（200P）是否接入電路，開關往上撥為接通，往下?lián)転閿嚅_。四個開關接通的不同組合，可以控制電容的變化。例如3K01、3K02往上撥，其接入電路的

24、電容為10P+50P=60P。按照表3-1電容的變化測出與電容相對應的振蕩頻率和輸出電壓（峰一峰值VP-P），并將測量結(jié)果記于表中。表3-1電容C（pf）1050100150200250300350振蕩頻率f(MHZ)輸出電壓VP-P(v)注：如果在開關轉(zhuǎn)換過程中使振蕩器停振無輸出，可調(diào)整3W01，使之恢復振蕩。 3克拉潑振蕩電路幅頻特性的測量將開關3K05撥至左側(cè)，振蕩電路轉(zhuǎn)換為克拉潑電路。按照上述方法，測出振蕩頻率和輸出電壓，并將測量結(jié)果記于表3-1中。 4波段覆蓋系數(shù)的測量波段覆蓋即調(diào)諧振蕩器的頻率范圍，此范圍的大小，通常以波段覆蓋系數(shù)K表示：測量方法：根據(jù)測量的幅頻特性，以輸出電壓最大

25、點的頻率為基準，即為一邊界頻率，再找出輸出電壓下降至處的頻率，即為另一邊界頻率，如圖3-5、圖3-6所示，再由公式求出K。 圖3-5 圖3-6 5測量電源電壓變化對振蕩器頻率的影響分別將開關3K05打至左測（S）和右側(cè)（P）位置，改變電源電壓EC，測出不同EC下的振蕩頻率。并將測量結(jié)果記于表3-2中。其方法是：頻率計接振蕩器輸出3P01，電位器3W02反時計調(diào)到底，選定回路電容為50P。即3K02往上撥。用三用表直流電壓檔測3TP01測量點電壓，按照表3-2給出的電壓值Ec，調(diào)整3W01電位器，分別測出與電壓相對應的頻率。表中f為改變Ec時振蕩頻率的偏移，假定Ec=10.5V時 ,f=0，則f

26、=f-f10.5V。表3-2串聯(lián)（S）EC（V）10.59.58.57.56.55.5F(MHZ)f(KHZ)并聯(lián)（P）EC（V）10.59.58.57.56.55.5F(MHZ)f(KHZ) 68.8MHZ頻率的調(diào)整在用各個模塊構成無線收、發(fā)系統(tǒng)時，需要用到LC振蕩器模塊，作為接收系統(tǒng)中的本振信號。此時振蕩頻率需要8.8MHZ左右，如何得到8.8MHZ左右的頻率，其方法如下：（1）振蕩電路為西勒電路時（3K05往右），3K01、3K02、3K03、3K04四個開關全部往下?lián)?，此時輸出的振蕩頻率為8.8MHZ左右。如果頻率高于8.8MHZ，可將3K01往上撥，這樣頻率可以降低。（2）振蕩電路為

27、克拉潑電路時（3K05往左），3K02、3K03接通（往上撥），此時輸出振蕩頻率為8.8MHz左右。如果頻率相差太大，可調(diào)整四個開關的位置。六、實驗報告1根據(jù)測試數(shù)據(jù)，分別繪制西勒振蕩器，克拉潑振蕩器的幅頻特性曲線，并進行分析比較。2根據(jù)測試數(shù)據(jù)，計算頻率穩(wěn)定度，分別繪制克拉潑振蕩器、西勒振蕩器的曲線。3對實驗中出現(xiàn)的問題進行分析判斷。4總結(jié)由本實驗所獲提的體會。實驗4 石英晶體振蕩器、實驗準備1做本實驗時應具備的知識點：l 石英晶體振蕩器l 串聯(lián)型晶體振蕩器l 靜態(tài)工作點、微調(diào)電容、負載電阻對晶體振蕩器工作的影響2做本實驗時所用到的儀器：l 晶體振蕩器模塊l 雙蹤示波器l 頻率計l 萬用表二

28、、實驗目的1熟悉電子元器件和高頻電子線路實驗系統(tǒng)。 2掌握石英晶體振蕩器、串聯(lián)型晶體振蕩器的基本工作原理，熟悉其各元件功能。 3熟悉靜態(tài)工作點、負載電阻對晶體振蕩器工作的影響。4感受晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度高的特點，了解晶體振蕩器工作頻率微調(diào)的方法。三、實驗內(nèi)容 1用萬用表進行靜態(tài)工作點測量。2用示波器觀察振蕩器輸出波形，測量振蕩電壓峰-峰值Vp-p，并以頻率計測量振蕩頻率。圖4-1 晶體振蕩器交流通路3觀察并測量靜態(tài)工作點、負載電阻等因素對晶體振蕩器振蕩幅度和頻率的影響。四、基本原理1晶體振蕩器工作原理一種晶體振蕩器的交流通路如圖4-1所示。圖中，若將晶體短路,則L1、C2、C3就構成了典型的電

29、容三點式振蕩器(考畢茲電路)。因此，圖4-1的電路是一種典型的串聯(lián)型晶體振蕩器電路（共基接法）。若取L1=4.3H、C2=820pF、C3=180pF，則可算得LC并聯(lián)諧振回路的諧振頻率f06MHz，與晶體工作頻率相同。圖中， C5是耦合（隔直流）電容，R5是負載電阻。很顯然，R5越小，負載越重，輸出振蕩幅度將越小。2晶體振蕩器電路圖4-2 晶體振蕩器實驗電路晶體振蕩器電路如圖4-2所示。圖中，4R03、4C02為去耦元件，4C01為旁路電容，并構成共基接法。4W01用以調(diào)整振蕩器的靜態(tài)工作點（主要影響起振條件）。4C05為輸出耦合電容。4Q02為射隨器，用以提高帶負載能力。實際上，圖4-2電

30、路的交流通路即為圖4-1所示的電路。五、實驗步驟1實驗準備在實驗箱主板上插好晶振模塊，接通實驗箱上電源開關，按下開關4K01，此時電源指示燈點亮。2靜態(tài)工作點測量改變電位器4W01可改變4Q01的基極電壓VB，并改變其發(fā)射極電壓VE。記下VE的最大、最小值，并計算相應的IEmax、IEmin值（發(fā)射極電阻4R04=1K）。3靜態(tài)工作點變化對振蕩器工作的影響 實驗初始條件：VEQ=2.5V（調(diào)4W01達到）。 調(diào)節(jié)電位器4W01以改變晶體管靜態(tài)工作點IE，使其分別為表4.1所示各值，且把示波器探頭接到4TP02端，觀察振蕩波形，測量相應的振蕩電壓峰-峰值Vp-p，并以頻率計讀取相應的頻率值，填入

31、表4.1。表4.1VEQ(V)2.02.22.42.62.83.0f(MHz)Vp-p(V)六、實驗報告要求1根據(jù)實驗測量數(shù)據(jù)，分析靜態(tài)工作點(IEQ)對晶體振蕩器工作的影響。2對實驗結(jié)果進行分析，總結(jié)靜態(tài)工作點、負載電阻等因素對晶體振蕩器振蕩幅度和頻率的影響，并闡述緣由。3對晶體振蕩器與LC振蕩器之間在靜態(tài)工作點影響、帶負載能力方面作一比較，并分析其原因。4總結(jié)由本實驗所獲得的體會。實驗5 晶體三極管混頻實驗一、實驗準備1做本實驗時應具備的知識點：l 混頻的概念l 晶體三極管混頻原理l 用模擬乘法器實現(xiàn)混頻2.做本實驗時所用到的儀器：l 晶體三極管混頻模塊l LC振蕩與射隨放大模塊l 高頻信

32、號源l 雙蹤示波器二、實驗目的1進一步了解三極管混頻器的工作原理；2.了解混頻器的寄生干擾。三、實驗內(nèi)容1.用示波器觀察輸入輸出波形；2.用頻率計測量混頻器輸入輸出頻率；3.用示波器觀察輸入波形為調(diào)幅波時的輸出波形。四、基本原理混頻器的功能是將載波為（高頻）的已調(diào)波信號不失真地變換為另一載頻fi （固定中頻）的已調(diào)波信號，而保持原調(diào)制規(guī)律不變。例如在調(diào)幅廣播接收機中，混頻器將中心頻率為535-1605KHZ的已調(diào)波信號變?yōu)橹行念l率為465KHZ的中頻已調(diào)波信號。此外，混頻器還廣泛用于需要進行頻率變換的電子系統(tǒng)及儀器中，如頻率合成器，外差頻率計等?；祛l器的電路模型如圖 5-1所示?；祛l器常用的非

33、線性器件有二極管、三極管、場效應管和乘法器。本振用于產(chǎn)生一個等幅的高頻信號UL ，并與輸入信號US經(jīng)混頻器后所產(chǎn)生的差頻信號經(jīng)帶通濾波器濾出。目前，高質(zhì)量的通信接收機廣泛采用二極管環(huán)形混頻器和由差分對管平衡調(diào)制器構成的混頻器，而在一般接收機（例如廣播收音機）中，為了簡化電路，還是采用簡單的三極管混頻器，本實驗采用晶體三極管作混頻電路實驗。圖5-2是晶體三極管的混頻器電路，本振電壓UL頻率為(8.8MHZ)從晶體管的發(fā)射極e輸入，信號電壓Us(頻率為6.3MHZ)從晶體三極管的基極B輸入，混頻后的中頻(Fi=FL-Fs)信號由晶體三管的集電極C輸出。輸出端的帶通濾波器必須調(diào)諧在中頻Fi上，本實驗

34、中頻為Fi=FL-Fs=8.8MHZ-6.3MHZ=2.5MHZ。為了實現(xiàn)混頻功能，混頻器件必須工作在非線性狀態(tài)，而作用在混頻器上的除了輸入信號電壓Us和本振電壓UL外，不可避免地還存在干擾和噪聲。它們之間任意兩者都有可能產(chǎn)生組合頻率，這些組合頻率如果等于或接近中頻，將與輸入信號一起通過中頻放大器、解調(diào)器，對輸出級產(chǎn)生干擾，影響輸入信號的接收。干擾是由于混頻不滿足線性時變工作條件而形成的，因此不可避免地會產(chǎn)生干擾，其中影響最大的是中頻干擾和鏡像干擾。圖5-2 晶體三極管混頻的電路圖五、實驗步驟1.實驗準備將三極管混頻器模塊，LC振蕩器與射隨放大模塊插入實驗箱主板，接通實驗箱與所需各模塊電源。2

35、.中頻頻率的觀測將LC 振蕩器輸出頻率為8.8MHZ作為本實驗的本振信號輸入混頻器的一個輸入端(IN1)，混頻器的另一個輸入端（IN2）接高頻信號發(fā)生器的輸出（6.3MHz VP-P =0.4V）。用示波器觀測5TP01、5TP02、5TP03，并用頻率計測量其頻率。并計算各頻率是否符合Fi=FL-Fs。當改變高頻信號源的頻率時，輸出中頻5TP03的波形作何變化，為什么？3. 混頻的綜合觀測將調(diào)制信號為1KHZ載波頻率為6.3MHZ的調(diào)幅波，作為本實驗的射頻輸入，用雙蹤示波器的觀察5TP01、5TP02、5TP03各點波形，特別注意觀察5TP02和5TP03兩點波形的包絡是否一致。六、實驗報告

36、1根據(jù)觀測結(jié)果，繪制所需要的波形圖，并作分析。 2歸納并總結(jié)信號混頻的過程。實驗6 集成乘法器混頻器實驗一、實驗準備1做本實驗時應具備的知識點：l 混頻的概念l MC1496模擬相乘器l 用模擬乘法器實現(xiàn)混頻2.做本實驗時所用到的儀器：l 集成乘法器混頻模塊l LC振蕩與射隨放大模塊l 高頻信號源l 雙蹤示波器二、實驗目的1. 了解集成混頻器的工作原理，掌握用MC1496來實現(xiàn)混頻的方法；2. 了解混頻器的寄生干擾。三、實驗內(nèi)容1. 用示波器觀察輸入輸出波形；2. 用頻率計測量混頻器輸入輸出頻率；3. 用示波器觀察輸入波形為調(diào)幅波時的輸出波形。四、基本原理混頻器的功能是將載波為fs（高頻）的已

37、調(diào)波信號不失真地變換為另一載頻fi （固定中頻）的已調(diào)波信號，而保持原調(diào)制規(guī)律不變。例如在調(diào)幅廣播接收機中，混頻器將中心頻率為535-1605KHZ的已調(diào)波信號變?yōu)橹行念l率為465KHZ的中頻已調(diào)波信號。此外，混頻器還廣泛用于需要進行頻率變換的電子系統(tǒng)及儀器中，如頻率合成器，外差頻率計等。混頻器的電路模型如圖6-1所示。混頻器常用的非線性器件有二極管、三極管、場效應管和乘法器。本振用于產(chǎn)生一個等幅的高頻信號，并與輸入信號Us經(jīng)混頻器后所產(chǎn)生的差頻信號經(jīng)帶通濾波器濾出。目前，高質(zhì)量的通信接收機廣泛采用二極管環(huán)形混頻器和由差分對管平衡調(diào)制器構成的混頻器，而在一般接收機（例如廣播收音機）中，為了簡化

38、電路，還是采用簡單的三極管混頻器，本實驗采用集成模擬相乘器作混頻電路實驗。圖6-2是用MC1496構成的混頻器，本振電壓UL(頻率為(8.8MHZ)從乘法器的一個輸入端（10腳）輸入，信號電壓Vs(頻率為6.3MHZ)從乘法器的另一個輸入端（1腳）輸入，混頻后的中頻(Fi=FL-Fs)信號由乘法器的輸出端（6腳）輸出。輸出端的帶通濾波器必須調(diào)諧在中頻Fi上，本實驗的中頻為Fi=FL-Fs=8.8MHZ-6.3MHZ=2.5MHZ。為了實現(xiàn)混頻功能，混頻器件必須工作在非線性狀態(tài)，而作用在混頻器上的除了輸入信號電壓Us和本振電壓UL外，不可避免地還存在干擾和噪聲。它們之間任意兩者都有可能產(chǎn)生組合頻

39、率，這些組合頻率如果等于或接近中頻，將與輸入信號一起通過中頻放大器、解調(diào)器，對輸出級產(chǎn)生干擾，影響輸入信號的接收。干擾是由于混頻不滿足線性時變工作條件而形成的，因此不可避免地會產(chǎn)生干擾，其中影響最大的是中頻干擾和鏡像干擾。圖6-2 MC1496構成的混頻器電路圖五、實驗步驟1.實驗準備將集成乘法器混頻模塊，LC振蕩器與射隨放大模塊插入實驗箱主板，接通實驗箱與所需各模塊電源。2中頻頻率的觀測將LC 振蕩器輸出頻率為8.8MHZ作為本實驗的本振信號輸入乘法器的一個輸入端(IN1),乘法器的另一個輸入端（IN2）接高頻信號發(fā)生器的輸出（6.3MHZ V p-p=0.4V）。用示波器觀測6TP01、6

40、TP02、6TP03、6TP04波形，用頻率計測量6TP01、6TP02、6TP04的頻率。并計算各頻率是否符合Fi=FL-Fs。當改變高頻信號源的頻率時，輸出中頻6TP04的波形作何變化，為什么？3混頻的綜合觀測將音頻調(diào)制信號為1KHz載波頻率為6.3MHZ的調(diào)幅波，作為本實驗的射頻輸入，用雙蹤示波器觀察6TP01、6TP02、65TP03、6TP04各點波形，特別注意觀察6TP02.和6TP04兩點波形的包絡是否一致。六、實驗報告1根據(jù)觀測結(jié)果，繪制所需要的波形圖，并作分析。2歸納并總結(jié)信號混頻的過程。實驗7 中頻放大器一、實驗準備1做本實驗時應具備的知識點：l 中頻放大器的基本工作原理l

41、 中頻放大器的作用l 中頻放大器的要求2做本實驗時所用到的儀器：l 中頻放大器模塊l 高頻信號源l 雙蹤示波器l 頻率計二、實驗目的1. 熟悉電子元器件和高頻電子線路實驗系統(tǒng)；2. 了解中頻放大器的作用、要求及工作原理；3. 掌握中頻放大器的測試方法。三、實驗內(nèi)容1. 用示波器觀測中頻放大器輸入輸出波形，并計算其放大倍數(shù)；2. 用點測法測出中頻放大器幅頻特性，并畫出特性曲線，計算出中頻放大的通頻帶。四、基本原理中頻放大器位于混頻之后，檢波之前，是專門對固定中頻信號進行放大的，中放和高放都是諧振放大器，它們有許多共同點，由于中頻放大器的工作頻率是固定的，而且頻率一般都較低，因而有其特殊之處。因為

42、中放工作頻率較低，所以容易獲得較大的穩(wěn)定增益。由于工作頻率較低，且為固定因而可采用較復雜的諧振回路或帶通濾波器，將通帶做的較窄，使諧振曲線接近于理想矩形。中放通常分為單調(diào)諧中頻放大器和雙調(diào)諧中頻放大器。本實驗采用單調(diào)諧的。圖7-1是中頻放大的實驗原理圖：圖7-1 中頻放大器實驗原理圖從圖可看出，本實驗采用兩級中頻放大器，而且都是共發(fā)放大，這樣可獲得較大的增益。7W02用來調(diào)整中頻放大輸出幅度，7L01、7C04和7L02、7C08分別為第一級和第二級的諧振回路。7P01孔為自動增益控制(AGC)連接孔。五、實驗步驟1.實驗準備將中頻放大器模塊插入實驗箱主板上，按下電源開關7k01.電源指示燈點

43、亮，即可開始實驗。2.中頻放大器輸入輸出波形觀察及放大倍數(shù)測量將高頻信號源頻率設置為2.5MHz，峰一峰值Vp-p=150mv（注意先測頻率，然后再調(diào)幅度，否則幅度太小時，頻率計測不出。），其輸出送入中頻放大器的輸入端（IN），用示波器測量中放輸出7TP02點的波形，微調(diào)高頻信號源頻率使中放輸出幅度最大。調(diào)整7W02，使中放輸出幅度最大且不失真,并記下此時的幅度大小，然后再測量中放此時的輸入幅度，即可算出中放的電壓放大倍數(shù)。3.測量中頻放大器的諧振曲線(幅頻特性)保持上述狀態(tài)不變，按照表7-1改變高頻信號源的頻率（用頻率計測量），保持高頻信號源輸出幅度為150mV（示波器CHI監(jiān)視），從示波器

44、CH2（接7TP02）上讀出與頻率相對應的幅值，并把數(shù)據(jù)填入表7-1，然后以橫軸為頻率，縱軸為幅度，按照表7-1，畫出中頻放大器的幅頻特性曲線。并從曲線上算出中頻放大器的通頻帶。表7-1頻率（MHZ）1.92.02.12.22.32.42.52.62.72.82.93.03.1輸出幅度U（mv）4. 輸入信號為調(diào)幅波的觀察在上述狀態(tài)下，將輸入信號設置為調(diào)幅波，其載波為2.5MHZ。用示波器觀察中放輸出7TP02點的波形是否為調(diào)幅波。六、實驗報告要求1. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算出中頻放大器的放大倍數(shù)。2. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制中頻放大器幅頻特性曲線，并算出通頻帶。3. 總結(jié)本實驗所獲得的體會。實驗8 集成

45、乘法器幅度調(diào)制電路、實驗準備1做本實驗時應具備的知識點：l 幅度調(diào)制l 用模擬乘法器實現(xiàn)幅度調(diào)制l MC1496四象限模擬相乘器 2做本實驗時所用到的儀器：l 集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊l 高頻信號源l 雙蹤示波器l 萬用表 二、實驗目的 1通過實驗了解振幅調(diào)制的工作原理。 2掌握用MC1496來實現(xiàn)AM和DSB的方法，并研究已調(diào)波與調(diào)制信號，載波之間的關系。 3掌握用示波器測量調(diào)幅系數(shù)的方法。 三、實驗內(nèi)容 1模擬相乘調(diào)幅器的輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)。2用示波器觀察正常調(diào)幅波（AM）波形，并測量其調(diào)幅系數(shù)。3用示波器觀察平衡調(diào)幅波（抑制載波的雙邊帶波形DSB）波形。4用示波器觀察調(diào)制信號為方波、三角

46、波的調(diào)幅波。 四、基本原理所謂調(diào)幅就是用低頻調(diào)制信號去控制高頻振蕩（載波）的幅度，使其成為帶有低頻信息的調(diào)幅波。目前由于集成電路的發(fā)展，集成模擬相乘器得到廣泛的應用，為此本實驗采用價格較低廉的MC1496集成模擬相乘器來實現(xiàn)調(diào)幅之功能。 1MC1496簡介MC1496是一種四象限模擬相乘器，其內(nèi)部電路以及用作振幅調(diào)制器時的外部連接如圖8-1所示。由圖可見，電路中采用了以反極性方式連接的兩組差分對（T1T4），且這兩組差分對的恒流源管（T5、T6）又組成了一個差分對，因而亦稱為雙差分對模擬相乘器。其典型用法是：、腳間接一路輸入（稱為上輸入v1），、腳間接另一路輸入（稱為下輸入v2），、腳分別經(jīng)由

47、集電極電阻Rc接到正電源+12V上，并從、腳間取輸出vo。、腳間接負反饋電阻Rt。腳到地之間接電阻RB，它決定了恒流源電流I7、I8的數(shù)值，典型值為6.8k。腳接負電源-8V。、腳懸空不用。由于兩路輸入v1、v2的極性皆可取正或負，因而稱之為四象限模擬相乘器?？梢宰C明： ，因而，僅當上輸入滿足v1VT (26mV)時，方有：，才是真正的模擬相乘器。本實驗即為此例。圖8-1 MC1496內(nèi)部電路及外部連接 2MC1496組成的調(diào)幅器實驗電路用1496組成的調(diào)幅器實驗電路如圖8-2所示。圖中，與圖8-1相對應之處是：8R08對應于RT，8R09對應于RB，8R03、8R10對應于RC。此外，8W0

48、1用來調(diào)節(jié)（1）、（4）端之間的平衡，8W02用來調(diào)節(jié)（8）、（10）端之間的平衡。8K01開關控制（1）端是否接入直流電壓，當8K01置“on”時，1496的（1）端接入直流電壓，其輸出為正常調(diào)幅波（AM），調(diào)整8W03電位器，可改變調(diào)幅波的調(diào)制度。當8K01置“off”時，其輸出為平衡調(diào)幅波（DSB）。晶體管8Q01為隨極跟隨器，以提高調(diào)制器的帶負載能力。五、實驗步驟1實驗準備（1）在實驗箱主板上插上集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊。接通實驗箱上電源開關，按下模塊上開關8K1，此時電源指標燈點亮。（2）調(diào)制信號源：采用低頻信號源中的函數(shù)發(fā)生器，其參數(shù)調(diào)節(jié)如下（示波器監(jiān)測）：· 頻率范圍

49、：1kHz· 波形選擇：正弦波· 輸出峰-峰值：300mV（3）載波源：采用高頻信號源：· 工作頻率：2MHz用頻率計測量；· 輸出幅度（峰-峰值）：200mV，用示波器觀測。2輸入失調(diào)電壓的調(diào)整（交流饋通電壓的調(diào)整）集成模擬相乘器在使用之前必須進行輸入失調(diào)調(diào)零，也就是要進行交流饋通電壓的調(diào)整，其目的是使相乘器調(diào)整為平衡狀態(tài)。因此在調(diào)整前必須將開關8K01置“off”（往下?lián)埽?，以切斷其直流電壓。交流饋通電壓指的是相乘器的一個輸入端加上信號電壓，而另一個輸入端不加信號時的輸出電壓，這個電壓越小越好。（1）載波輸入端輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)把調(diào)制信號源輸出的音頻調(diào)

50、制信號加到音頻輸入端（8P02），而載波輸入端不加信號。用示波器監(jiān)測相乘器輸出端（8TP03）的輸出波形，調(diào)節(jié)電位器8W02，使此時輸出端（8TP03）的輸出信號（稱為調(diào)制輸入端饋通誤差）最小。（2）調(diào)制輸入端輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)把載波源輸出的載波信號加到載波輸入端（8P01），而音頻輸入端不加信號。用示波器監(jiān)測相乘器輸出端（8TP03）的輸出波形。調(diào)節(jié)電位器8W01使此時輸出（8TP03）的輸出信號（稱為載波輸入端饋通誤差）最小。圖8-2 1496組成的調(diào)幅器實驗電路 3DSB（抑制載波雙邊帶調(diào)幅）波形觀察在載波輸入、音頻輸入端已進行輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)（對應于8W02、8W01調(diào)節(jié)的基礎上），可進

51、行DSB的測量。（1）DSB信號波形觀察將高頻信號源輸出的載波接入載波輸入端（8P01），低頻調(diào)制信號接入音頻輸入端（8P02）。示波器CH1接調(diào)制信號（可用帶“鉤”的探頭接到8TP02上），示波器CH2接調(diào)幅輸出端（8TP03），即可觀察到調(diào)制信號及其對應的DSB信號波形。其波形如圖8-3所示，如果觀察到的DSB波形不對稱，應微調(diào)8W01電位器。圖8-3 圖8-4（2）DSB信號反相點觀察為了清楚地觀察雙邊帶信號過零點的反相，必須降低載波的頻率。本實驗可將載波頻率降低為100KHZ（需另配100KHZ的函數(shù)發(fā)生器），幅度仍為200mv。調(diào)制信號仍為1KHZ（幅度300mv）。增大示波器X軸掃

52、描速率，仔細觀察調(diào)制信號過零點時刻所對應的DSB信號，過零點時刻的波形應該反相，如圖8-4所示。（3）DSB信號波形與載波波形的相位比較在實驗3（2）的基礎上，將示波器CH1改接8TP01點，把調(diào)制器的輸入載波波形與輸出DSB波形的相位進行比較，可發(fā)現(xiàn)：在調(diào)制信號正半周期間，兩者同相；在調(diào)制信號負半周期間，兩者反相。4AM（常規(guī)調(diào)幅）波形測量 （1）AM正常波形觀測 在保持輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)的基礎上，將開關8K01置“on”（往上撥），即轉(zhuǎn)為正常調(diào)幅狀態(tài)。載波頻率仍設置為2MHZ（幅度200mv），調(diào)制信號頻率1KHZ（幅度300mv）。示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03，即可觀察到正常的AM波形，如圖8-5所示。圖8-5調(diào)整電位器8W03，可以改變調(diào)幅波的調(diào)制度。在觀察輸出波形時，改變音頻調(diào)制信號的頻率及幅度，輸出波形應隨之