《高頻電子線路》實驗指導(dǎo)書..

1、高頻電子線路實驗指導(dǎo)書石家莊鐵道學(xué)院電氣分院1實驗一調(diào)諧放大器. 2 2實驗二LCLC 電容反饋式三點式振蕩器 . 5 5實驗三振幅調(diào)制器. 6 6實驗四調(diào)幅波信號的解調(diào) . 9 9實驗五變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器 . 1212實驗六相位鑒頻器. 14142實驗一調(diào)諧放大器一、實驗?zāi)康? 熟悉電子元器件和高頻電路實驗箱。2 熟悉諧振回路的幅頻特性分析（通頻帶與選擇性）。3 熟悉信號源內(nèi)阻及負載對諧振回路的影響，從而了解頻帶擴展。4了解放大器的動態(tài)范圍及其測試方法。二、實驗儀器設(shè)備1 雙蹤示波器2 掃頻儀3 高頻信號發(fā)生器4. 毫伏表5. 萬用表6 .實驗板 G1三、預(yù)習(xí)要求1 復(fù)習(xí)諧振回路的工作原理

2、。2了解諧振放大器的電壓放大倍數(shù)、動態(tài)范圍、通頻帶及選擇性相互之間關(guān)系。3.實驗電路中，若電感量 L=1 卩 h,回路總電容 C=220pf （分布電容包括在內(nèi)），計算回路中 心頻率 fo。四、實驗內(nèi)容及步驟（一）單調(diào)諧回路諧振放大器。1. 實驗電路見圖 1-1L1-+12U丄飾._tI3圖 1-1 單調(diào)諧回路諧振放大器原理圖QOUTC2CT才CZZ RCl04(1) 按圖 1-1 所示連接電路(注意接線前先測量+12V 電源電壓，無誤后，關(guān)斷電源再接線)。(2) 接線后仔細檢查，確認無誤后接通電源。2. 靜態(tài)測量實驗電路中選 Re=1K測量各靜態(tài)工作點，計算并填表 1.1表 1.1實際測量實

3、測計算根據(jù) Vce判斷 V 是否在放大區(qū)原因VBVEICVCE是否VB、VE是三極管的基極和發(fā)射極對地電壓。3. 動態(tài)研究(1)測放大器的動態(tài)范圍 ViV0(在諧振點)選 R=10K Re=1K。把高頻信號發(fā)生器接到電路輸入端，電路輸出端接毫伏表，選擇正常放大區(qū)的輸入電壓 Vi，調(diào)節(jié)頻率 f 使其為 10.7MHz，調(diào)節(jié) CT 使回路諧 振，使輸出電壓幅度為最大。此時調(diào)節(jié)Vi 由 0.02V 變到 0.8 伏，逐點記錄 V0電壓，并填入 表 1.2。Vi 的各點測量值(各自)可根據(jù)實測情況來確定。表 1.2Vi(V)0.020.8Vo(V)Re=1KRe=500QRe=2K(2)當(dāng) Re 分別

4、為 500Q、2K 時，重復(fù)上述過程，將結(jié)果填入 表 1.2。在同一坐標(biāo)紙上 畫出 Ic不同時的動態(tài)范圍曲線，并進行比較和分析。(3) 用掃頻儀調(diào)回路諧振曲線。仍選 R=10K Re=1K將掃頻儀射頻輸出送入電路輸入端，電路輸出接至掃頻儀 檢波器輸入端。觀察回路諧振曲線(掃頻儀輸出衰減檔位應(yīng)根據(jù)實際情況來選 擇適當(dāng)位置)，調(diào)回路電容 CT,使 f0=10.7MHz。(4) 測量放大器的頻率特性。當(dāng)回路電阻 R=10K 時，選擇正常放大區(qū)的輸入電壓Vi，將高頻信號發(fā)生器輸出端接至電路輸入端，調(diào)節(jié)頻率f 使其為為 10.7MHz,調(diào)節(jié) CT 使回路諧振，使輸出電壓幅度為最大，此時的回路諧振頻率f0

5、=10.7MHz 為中心頻率，然后保持輸入電壓 Vi 不變，改變頻率 f 由中心頻率向兩邊逐點偏離，測得在不同頻率 f 時對應(yīng)的輸出電壓 S，將測得的數(shù)據(jù)填入 表 1.3。頻率偏離范圍可根據(jù)(各自) 實測情況來確定。表 1.3f(MHz)10.7VoR=10KR=2KR=470Q計算 fo=10.7MHz 時的電壓放大倍數(shù)及回路的通頻帶和Q 值。(5)改變諧振回路電阻，即R 分別為 2KQ, 470Q時，重復(fù)上述測5試，并填入 表 1.3比較通頻帶情況。(二)雙調(diào)諧回路諧振放大器1.實驗線路見圖 1-2圖 1 2 雙調(diào)諧回路諧振放大器原理圖(1)用掃頻儀調(diào)雙回路諧振曲線接線方法同上 3 (3)

6、。觀察雙回路諧振曲線，選C=3pf，反復(fù)調(diào)整 CT1、CT2 使兩回路諧振在 10.7MHz。(2)測雙回路放大器的頻率特性按圖 1-2 所示連接電路，將高頻信號發(fā)生器輸出端接至電路輸入端，選 C=3pf,置高頻信號發(fā)生器頻率為 10.7MHz,反復(fù)調(diào)整 CT1、CT2 使兩回路諧振，使輸出電壓 幅度為最大，此時的頻率為中心頻率，然后保持高頻信號發(fā)生器輸出電壓不變，改變頻率，由中心頻率向兩邊逐點偏離，測得對應(yīng)的輸出頻率f 和電壓值，并填入表 1.3。表 1.3f(MHz)10.7VoC=3pFC=10pFC=12pF2.改變耦合電容 C 為 10p、20pf ,重復(fù)上述測試，并填入 表 1.3

7、。五、實驗報告要求1. 寫明實驗?zāi)康摹?. 畫出實驗電路的直流和交流等效電路，計算直流工作點，與實驗實測結(jié)果比較。3. 寫明實驗所用儀器、設(shè)備及名稱、型號。4. 整理實驗數(shù)據(jù)，并畫出幅頻特性。(1 )單調(diào)諧回路接不同回路電阻時的幅頻特性和通頻帶，整理并分析原因。(2) 雙調(diào)諧回耦合電容 C 對幅頻帶，通頻帶的影響。從實驗結(jié)果找出單調(diào)諧回路和雙調(diào)諧 回路的優(yōu)缺點。5. 本放大的動態(tài)范圍是多少(放大倍數(shù)下降1dB 的折彎點 Vo定義為放大器動態(tài)范圍)，討論Ic 對動態(tài)范圍的影響。6實驗二 LCLC 電容反饋式三點式振蕩器實驗?zāi)康?握 LC 三點式振蕩電路的基本原理，掌握LC 電容反饋式三點振蕩電路

8、設(shè)計及電參數(shù)計算。2掌握振蕩回路 Q 值對頻率穩(wěn)定度的影響。3掌握振蕩反饋系數(shù)不同時，靜態(tài)工作電流對振蕩器起振及振幅的影響。、預(yù)習(xí)要求1 復(fù)習(xí) LC 振蕩器工作原理。2 復(fù)習(xí) LC 振蕩器反饋系數(shù)和振蕩頻率的計算方法。三、實驗儀器設(shè)備1雙蹤示波器2掃頻儀3高頻信號發(fā)生器4毫伏表5萬用表6實驗板 G1四、實驗內(nèi)容和報告要求1 設(shè)計一個電容反饋的三點式振蕩電路。畫出實驗電路的直流與交流等效電路。2 測量并研究振蕩器靜態(tài)工作點對振蕩起振特性的影響。3 分析振蕩頻率由什么因素決定，受什么條件影響。4 總結(jié)所設(shè)計電路的特點。7實驗三 振幅調(diào)制器（利用乘法器）一、實驗?zāi)康?. 掌握用集成模擬乘法器實現(xiàn)載波

9、調(diào)幅和抑制載波雙邊帶調(diào)幅的方法與過程， 并研究已調(diào)波 與二輸入信號的關(guān)系。2. 掌握測量調(diào)幅系數(shù)的方法。3. 通過實驗中波形的變換，學(xué)會分析實驗現(xiàn)象。二、預(yù)習(xí)要求1. 預(yù)習(xí)幅度調(diào)制器有關(guān)知識。2. 認真閱讀實驗指示書，了解實驗原理及內(nèi)容，分析實驗電路中用 1496 乘法器調(diào)制的工作 原理，并分析計算各引出腳的直流電壓。3. 分析全載波調(diào)幅及抑制載波調(diào)幅信號特點，并畫出其頻譜圖。三、實驗儀器設(shè)備1. 雙蹤示波器。2. 高頻信號發(fā)生器。3. 萬用表。4. 實驗板 G3 。四、實驗電路說明幅度調(diào)制就是載波的振幅受調(diào)制信號的控制作周期性的變化。變化的周期與調(diào)制信號周 期相同。即振幅變化與調(diào)制信號的振幅

10、成正比。 通常稱高頻信號為載波信號， 低頻信號為調(diào) 制信號，調(diào)幅器即為產(chǎn)生調(diào)幅信號的裝置。本實驗采用集成模擬乘法器 1496 來構(gòu)成調(diào)幅器， 圖 3-1 為 1496 芯片內(nèi)部電路圖， 它是 一個四象限模擬乘法器的基本電路，電路采用了兩組差動對由V1V4 組成，以反極性方式相連接，而且兩組差分對的恒流源又組成了一對差分電路，即V5 與 V6,因此恒流源的控制電壓可正可負，以此實現(xiàn)了四象限工作。D、V7、V8 為差動放大器 V5、V6 的恒流源。進行調(diào)幅時，載波信號加在V1V4 的輸入端，即引腳的、之間；調(diào)制信號加在差動放大器V5、V6 的輸入端，即引腳的、之間，、腳外接1KQ電阻，以擴大調(diào)制信

11、號動態(tài)范圍，已調(diào)制信號取自雙差動放大器的兩集電極（即引腳 6、 12 之間）輸出。用 1496 集成電路構(gòu)成的調(diào)幅器電路圖如圖 3-2 所示，圖中 Rp1 用來調(diào)節(jié)引出腳、之間的平衡，Rp2 用來調(diào)節(jié)、之間的平衡，三極管V 為射極跟隨器，以提高調(diào)幅器帶負載的能力。8圖 3.1 1496 芯片內(nèi)部電路圖五、實驗內(nèi)容及步驟實驗電路見圖 3-2圖 3-2 1496 構(gòu)成的調(diào)幅器1.直流調(diào)制特性的測量(1 )調(diào) Rp2 電位器使載波輸入端平衡：在調(diào)制信號輸入端 IN2 加峰值為 100mV 頻率為 1KHz的正弦信號，調(diào)節(jié) Rp2 電位器使輸出端信號最小，然后去掉輸入信號。(2)在載波輸入端IN1 加

12、峰值 Vc 為 10mV 頻率為 100KHZ 的正弦信號，用萬用表測量 A、B 之間的電壓VAB,用示波器觀察 OUT 輸出端的波形，以VAB=0.1V為步長，記錄 Rp1 由一 端調(diào)至另一端的輸出波形及其峰值電壓，注意觀察相位變化，根據(jù)公式V0=KABVC(t)計算出系數(shù) K 值。并填入表 3.1。表 3.1VABVO(P -P)9K2. 實現(xiàn)全載波調(diào)幅5(1)調(diào)節(jié) Rp1 使VAB=0.1V，載波信號仍為Vc(t)=10sin2nX 10t(mV)，將低頻信號3Vs(t)=Vssin2n X10 t(mV)加至調(diào)制器輸入端 IN2 ,畫出 Vs=30mV 和 100mV 時的調(diào)幅波 形(

13、標(biāo)明峰峰值與谷谷值)并測出其調(diào)制度m。(2)加大示波器掃描速率，觀察并記錄 m=100彌m100涵種調(diào)幅波在零點附近的波形情 況。(3)載波信號 Vc( t )不變，將調(diào)制信號改為Vs(t)=100sin2n X103t(mV)調(diào)節(jié) Rp1 觀察輸 出波形 VAt)的變化情況，記錄 m=30%t 和 m=100 瀾幅波所對應(yīng)的VAB值。(4)載波信號 Vc( t)不變，將調(diào)制信號改為方波，幅值為 100mV 觀察記錄VAFOV、0.1V、0.15V時的已調(diào)波。3實現(xiàn)抑制載波調(diào)幅(1)調(diào) Rp1 使調(diào)制端平衡，并在載波信號輸入端IN1 加 Vc(t)=10sin2n X105t(mV)信號， 調(diào)

14、制信號端 IN2 不加信號，觀察并記錄輸出端波形。(2)載波輸入端不變，調(diào)制信號輸入端 IN2 加 Vs(t)=10sin2nX103t(mV)信號，觀察記錄 波形，并標(biāo)明峰峰值電壓。(3)加大示波器掃描速率，觀察記錄已調(diào)波在零點附近波形，比較它與 m=100 囑幅波的區(qū)別。(4)所加載波信號和調(diào)制信號均不變，微調(diào)Rp2 為某一個值，觀察記錄輸出波形。( 5) 在( 4)的條件下，去掉載波信號，觀察并記錄輸出波形，并與調(diào)制信號比較。六、實驗報告要求1) 整理實驗數(shù)據(jù)用坐標(biāo)紙畫出直流調(diào)制特性曲線。(2)畫出調(diào)幅實驗中 m=30% m=100%rm100 喲調(diào)幅波形，在圖上標(biāo)明峰一峰值電壓。(3)

15、畫出當(dāng)改變VAB進能得到幾種調(diào)幅波形，分析其原因。4)畫出 100%調(diào)幅波形及抑制載波雙邊帶調(diào)幅波形。比較二者的區(qū)別。(5)畫出實現(xiàn)抑制載波調(diào)幅時改變 RP2 后的輸出波形， 分析其現(xiàn)象。10實驗四 調(diào)幅波信號的解調(diào)一、實驗?zāi)康? 進一步了解調(diào)幅波的原理，掌握調(diào)幅波的解調(diào)方法。2. 了解二極管包絡(luò)檢波的主要指標(biāo)，檢波效率及波形失真。3 掌握用集成電路實現(xiàn)同步檢波的方法。二、預(yù)習(xí)要求1 復(fù)習(xí)課本中有關(guān)調(diào)幅和解調(diào)原理。2 分析二極管包絡(luò)檢波產(chǎn)生開失真的主要因素。三、實驗儀器設(shè)備1 雙蹤示波器2 高頻信號發(fā)生器3. 萬用表4 .實驗板 G3四、實驗電路說明調(diào)幅波的解調(diào)即是從調(diào)幅信號中取出調(diào)制信號的過

16、程，通常稱之為檢波。調(diào)幅波解調(diào)方法有二極管包絡(luò)檢波器和同步檢波器。1二極管包絡(luò)檢波器。適合于解調(diào)含有較大載波分量的大信號的檢波過程，它具有電路簡單，易于實現(xiàn)，本實驗如圖 4-1 所示，主要由二極管 D 及 RC 低通濾波器組成，它利用二極管的單向?qū)щ娞匦院?檢波負載RC 的充放電過程實現(xiàn)檢波。所以 C 時間常數(shù)選擇很重要，RC 時間常數(shù)過大，則會 產(chǎn)生對角切割失真。RC 時間常數(shù)太小，高頻分量會濾不干凈。圖 4-1 二極管包絡(luò)檢波器綜合考慮要求滿足下式：foRC其中：m 為調(diào)幅系數(shù)，fo為載波頻率，Q為調(diào)制信號角頻率。11圖中 A 對輸入的調(diào)幅波進行幅度放大(滿足大信號的要求)，D 是檢波二極

17、管，R4 C2,C3 濾掉殘余的高頻分量，R5 和 RP1 是可調(diào)檢波直流負載，C5 R6 RP2 是可調(diào)檢波交流負 載，改變 RP1和 RP2 可觀察負載對檢波效率和波形的影響。2 同步檢波器利用一個和調(diào)幅信號的載波同頻同相的載波信號與調(diào)幅波相乘，再通過低通濾波器濾除高頻分量而獲得調(diào)制信號。本實驗如 圖 4-2 所示，采用 1496 集成電路構(gòu)成解調(diào)器，載波信 號V經(jīng)過電容 C1 加在、腳之間，調(diào)幅信號VAM經(jīng)電容 C2 加在、腳之間，相乘后 信號由(12)腳輸出，經(jīng) C4C5、R6 組成的低通濾波器，在解調(diào)輸出端，提取調(diào)制信號。五、實驗內(nèi)容及步驟(注意：做此實驗之前需恢復(fù)實驗三的實驗內(nèi)容2

18、 (1)的內(nèi)容。)(一)二極管包絡(luò)檢波器 實驗電路見圖 4-11 解調(diào)全載波調(diào)幅信號(1) m30 喲調(diào)幅波的檢波載波信號仍為 S(t)=10sin2n X105t(mV)調(diào)節(jié)調(diào)制信號幅度，按調(diào)幅實驗中實驗內(nèi)容2 (1)的條件獲得調(diào)制度 m30%勺調(diào)幅波，并將它加至圖 4-1 信號輸入端，(需事先接 入-12V 電源)，由 0UT1 處觀察放大后的調(diào)幅波(確定放大器工作正常)，在 0UT2 觀察解調(diào)輸出信號，調(diào)節(jié) RP1 改變直流負載，觀測二極管直流負載檢波幅度和波形的影響， 記錄此時的波形。(2 )適當(dāng)加大調(diào)制信號幅度，重復(fù)上述方法，觀察記錄檢波輸出波形。(3) 接入 C4,重復(fù)(1 )、(

19、2)方法，觀察記錄檢波輸出波形。(4) 去掉 C4 RP1 逆時針旋至最大，短接 a、b 兩點，在 0UT3 觀察解調(diào)輸出信號，調(diào)節(jié) RP2 改變交流負載，觀測二極管交流負載對檢波幅度和波形的影響，記錄檢波輸出波形。2 解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號。載波信號不變，將調(diào)制信號Vs 的峰值電壓調(diào)到 80mV 調(diào)節(jié) RP1 使調(diào)制器輸出為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號，然后加至二極管包絡(luò)檢波器輸入端，a、b 兩點，觀察記錄檢波輸12出 0UT2 端波形，并與調(diào)制信號相比較。(二)集成電路(乘法器)構(gòu)成解調(diào)器 實驗電路見圖 4-21 .解調(diào)全載波信號(1)將圖4-2中的C4 另一端接地，C5 另一端接 A,按調(diào)幅實驗中實驗內(nèi)容 2 ( 1)的條件 獲得調(diào)制度分別為 30%100%及100%勺調(diào)幅波。將它們依次加至解調(diào)器Vam 的 輸 入端，并在解調(diào)器的載波輸入端加上與調(diào)幅信號相同的載波信號，分別記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號相比。(2)去掉 C4、C5 觀察記錄m=30 喲調(diào)幅波輸入時的解調(diào)器輸出波形，并與調(diào)制信號相比較。 然后使電路復(fù)原。2.解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(1 )按調(diào)幅實驗中實驗內(nèi)容 3 (2)的條件獲得抑制載波調(diào)幅波，并加至圖 4-2 的 Vam 輸入端，其它連線均不變，觀察記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號相比較。(2)去掉濾波電容 C4,