JH5007A高頻實驗箱講義(操1)1演示教學

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。JH5007A高頻實驗箱講義(操1)1-實驗一小信號參差調(diào)諧放大器實驗實驗目的進一步掌握高頻小信號調(diào)諧放大器的工作原理。掌握高頻小信號調(diào)諧放大器的調(diào)試方法。掌握高頻小信號調(diào)諧放大器各項技術參數(shù)（電壓放大倍數(shù)，通頻帶，矩形系數(shù)）的測試學會使用高頻信號發(fā)生器和頻譜分析儀。二、實驗使用儀器1小信號調(diào)諧放大器實驗板260MH雙蹤示波器3.萬用表4.高頻信號發(fā)生器5.掃頻儀（用帶跟蹤源的頻譜分析儀代替）三、實驗基本原理與電路小信號調(diào)諧放大器的基本原理小信號調(diào)諧放大器是構成無線電通信設備的主要電路，其作用是有選擇地

2、對某一頻率范圍的高頻小信號信號進行放大。所謂“小信號”，通常指輸入信號電壓一般在微伏毫伏數(shù)量級附近，放大這種信號的放大器工作在線性范圍內(nèi)。所謂“調(diào)諧”，主要是指放大器的集電極負載為調(diào)諧回路（如LC調(diào)諧回路）。這種放大器對諧振頻率及附近頻率的信號具有最強的放大作用，而對其它遠離的頻率信號，放大作用很差，如圖1-1所示。圖1.1高頻小信號調(diào)諧放大器的頻率選擇特性曲線小信號調(diào)諧放大器技術參數(shù)如下：增益:表示高頻小信號調(diào)諧放大器放大微弱信號的能力通頻帶和選擇性：通常規(guī)定放大器的電壓增益下降到最大值的0.707倍時，所對應的頻率范圍為高頻放大器的通頻帶，用B0.7表示。衡量放大器的頻率選擇性，通常引入?yún)?/p>

3、數(shù)矩形系數(shù)K0.1，它定義為式中，B0.1為相對放大倍數(shù)下降到0.1處的帶寬，如圖1.1所示。顯然，矩形系數(shù)越小，選擇性越好，其抑制鄰近無用信號的能力就越強。穩(wěn)定性：電路穩(wěn)定是放大器正常工作的首要條件。不穩(wěn)定的高頻放大器，當電路參數(shù)隨溫度等因素發(fā)生變化時，會出現(xiàn)明顯的增益變化、中心頻率偏移和頻率特性曲線畸變，甚至發(fā)生自激振蕩。由于高頻工作時，晶體管內(nèi)反饋和寄生反饋較強，因此高頻放大器很容易自激。因此，必須采取多種措施來保證電路的穩(wěn)定，如合理地設計電路、限制每級的增益和采取必要的工藝措施等。噪聲系數(shù)：為了提高接收機的靈敏度，必須設法降低放大器的噪聲系數(shù)。高頻放大器由多級組成，降低噪聲系數(shù)的關鍵在

4、于減小前級電路的內(nèi)部噪聲。因此，在設計前級放大器時，要求采用低噪聲器件，合理地設置工作電流等，使放大器在盡可能高的功率增益下噪聲系數(shù)最小。2.參差調(diào)諧放大器多級單調(diào)諧放大器級聯(lián)后，總放大倍數(shù)等于各級單調(diào)諧放大器放大倍數(shù)之積，選擇性提高但總的通頻帶變窄。N級QL值相同的調(diào)諧回路與單級單調(diào)諧放大器相比，總通頻帶縮小系數(shù)為，由于n1，總通頻帶必定是縮小的。若采用降低QL值的方法加寬通頻帶，將使選擇性太差且諧振增益太低，必須采取其它措施兼顧二者，雙參差調(diào)諧放大器即是常用的方法之一。這種調(diào)諧放大器在電路硬件形式上和多級放大器沒有什么不同，但在調(diào)諧頻點上有區(qū)別。所謂雙參差調(diào)諧，是將兩級單調(diào)諧回路放大器的諧

5、振頻率，分別調(diào)整到略高于和略低于信號的中心頻率上。設信號的中心頻率是f0,則將第一級調(diào)諧于f0+fd，第二級調(diào)諧于f0-fd（fd是單個諧振回路的諧振頻率與信號中心頻率之差）。各級回路的諧振頻率參差錯開，因此稱為參差調(diào)諧放大器。對于單個諧振電路而言，它是工作于失諧狀態(tài)，fd/f0稱為參差失諧量。若考慮到諧振回路品質(zhì)因數(shù)QL的影響，可得對應的0=QL（2fd/f0）稱為廣義參差失諧量。當參差調(diào)諧的兩個回路的QL值相同時，可將兩個相同的頻率特性曲線向左右方向各移動0，然后將它們的縱坐標分貝數(shù)相加，則可得到參差調(diào)諧回路的綜合頻率特性。由于在f0處兩回路均處于失諧狀態(tài)，諧振點處的總增益減小，這就使合成

6、的頻率曲線較為平坦，使總的通頻帶展寬。參差調(diào)諧回路的綜合頻率特性與廣義參差失諧量0有關。0越小則越尖，越大則越平坦。當0大到一定程度時，由于f0處的失諧太嚴重，綜合頻率特性曲線可以出現(xiàn)馬鞍形雙峰的形狀。理論推導表明，當01時為雙峰；0=1為兩者的分界線，相當于單峰中最平坦的情況。越大，則雙峰的距離越遠，且中間的下凹越嚴重。3.實驗電路小信號參差調(diào)諧放大器實驗電路如圖1-2。圖1-2小信號參差調(diào)諧放大器實驗電路四、實驗內(nèi)容1靜態(tài)工作點與諧振回路的調(diào)整。2放大器的幅頻特性及通頻帶的測試。3測試品質(zhì)因數(shù)對放大器的幅頻特性及通頻帶的影響。實驗前請注意如下提示：高頻小信號放大器輸入中心頻率f0為10.7

7、MHz，所需幅度只需1030mV，兩級放大增益較高，輸入過大將使輸出波形產(chǎn)生嚴重失真，務請注意。參差調(diào)諧放大器第一級諧振點略低于10.7MHz，第二級諧振點略高于10.7MHz，形成以10.7MHz為中心頻率，中部微凹兩邊對稱的通頻帶特征。勿將兩級諧振點調(diào)于同一頻率，否則電路有可能產(chǎn)生自激。采用頻譜分析儀可以直接觀察放大器的通頻帶特征。五、實驗步驟1靜態(tài)工作點與諧振回路的調(diào)整在實驗箱主板上插上小信號參差調(diào)諧放大器實驗電路模塊。接通實驗箱上電源開關電源指標燈點亮。跳線塊開關J1接2-3端，采用高頻信號發(fā)生器產(chǎn)生10.7MHz正弦波作為信號源，峰-峰值調(diào)整在10mV20mV，接入小信號調(diào)諧放大器實

8、驗電路IN1端。在第一級小信號調(diào)諧放大器輸出（TP2）端，用示波器觀測第一級放大后的信號，調(diào)整電位器W1和微調(diào)電容C7,使輸出信號幅度最大。在第二級小信號調(diào)諧放大器輸出（TP3）端，用示波器觀測第一、二兩級放大后的信號，調(diào)整電位器W2和微調(diào)電容C12,使輸出信號幅度最大。注意：當兩級放大器的中心頻率完全一致時，若各級增益過大極易產(chǎn)生高頻自激，因此，當發(fā)現(xiàn)電路有自激傾向時，可適當調(diào)整W1和W2降低工作點電流以略微降低各級增益，或?qū)杉壵{(diào)諧放大器的微調(diào)電容進行相反大小的微調(diào)，預置為參差調(diào)諧模式，均可有效消除自激傾向。2.采用頻譜分析儀直接觀察放大器的通頻帶特征必須注意頻譜分析儀輸出衰減量不能太小,

9、否則輸入信號過大將使電路過載，并使觀察到的通頻帶特性產(chǎn)生嚴重扭曲。具體實驗步驟如下：（1）將頻譜分析儀輸出接于放大器輸入端。（2）將頻譜分析儀輸入探頭接于放大器輸出端，設置好掃頻信號的頻率范圍（建議9-12MHz）。此時應在屏幕上出現(xiàn)放大器頻率特性曲線。（3）仔細觀察得到的放大器頻率特性曲線，分析形狀是否基本符合要求。并分別緩慢調(diào)節(jié)兩級放大器的調(diào)諧回路，區(qū)分出每級對應的諧振峰大體位置（如兩級放大器的調(diào)諧回路頻率過于接近，則需將其調(diào)諧元件分別向相反方向微微調(diào)整，并注意始終保持曲線形狀基本對稱于外頻標所在中心豎線位置）。如發(fā)現(xiàn)兩峰幅度差別較大，則可分別調(diào)整電位器W1和W2，使各級增益分配趨于合適。

10、3放大器的放大倍數(shù)及通頻帶的測試中心頻率點放大倍數(shù)測試輸入中心頻率f0為10.7MHz，峰-峰值為1030mV的正弦波，用示波器分別測出TP1端電壓Ui和OUT端電壓Uo，放大倍數(shù)為：（也可以利用頻譜分析儀屏幕顯示的幅頻特性曲線，讀出）（2）通頻帶測試利用頻譜分析儀屏幕縱向刻度和內(nèi)部頻標所指示的頻率，繪制放大器的幅頻特性曲線，記錄-3dB和-10dB帶寬點對應的頻率值，計算矩形系數(shù)。六、實驗報告要求1整理按實驗步驟所得的數(shù)據(jù)，完成放大器幅頻特性曲線的繪制工作。2.總結(jié)由本實驗所獲得的體會。實驗二高頻諧振功率放大器實驗實驗目的進一步掌握高頻諧振功率放大器的工作原理。掌握諧振功率放大器的調(diào)諧特性和

11、負載特性。掌握激勵電壓、集電極電源電壓及負載變化對放大器工作狀態(tài)的影響。二、實驗使用儀器1小信號調(diào)諧放大器實驗板220MH雙蹤示波器3.高頻信號源3.萬用表三、實驗基本原理與電路1.高頻諧振功率放大器原理電路高頻諧振功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它可以將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換為高頻交流輸出。高頻諧振功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件，其作用是放大信號，使之達到足夠的功率輸出，以滿足天線發(fā)射和其它負載的要求。高頻諧振功率放大器研究的主要問題是如何獲得高效率、大功率的輸出。放大器電流導通角愈小，放大器的效率愈高。如甲類功放的180，效率最高為50，而丙類功放的90，效率可達到80。諧振功率放

12、大器采用丙類功率放大器，采用選頻網(wǎng)絡作為負載回路的丙類功率放大器稱為高頻諧振功率放大器。高頻諧振功率放大器原理電路如圖2-1。圖2-1高頻諧振功率放大器的工作原理圖中ub為輸入交流信號，EB是基極偏置電壓，調(diào)整EB，改變放大器的導通角，以改變放大器工作的類型。EC是集電極電源電壓。集電極外接LC并聯(lián)振蕩回路的功用是作放大器負載。放大器工作時，晶體管的電流、電壓波形及其對應關系如圖2-2所示。晶體管轉(zhuǎn)移特性如圖2.2中虛線所示。由于輸入信號較大，可用折線近似轉(zhuǎn)移特性，如圖中實線所示。圖中為管子導通電壓，gm為特征斜率。設輸入電壓為一余弦電壓，即ub=Ubmcost則管子基極、發(fā)射極間電壓uBE為

13、uBE=EB+ub=EB+Ubmcost在丙類工作時，EB，在這種偏置條件下，集電極電流iC為余弦脈沖，其最大值為iCmax，電流流通的相角為2，通常稱為集電極電流的通角，丙類工作時，1，調(diào)幅波產(chǎn)生失真，這種情況稱為過調(diào)幅。圖4-1調(diào)幅波的波形（2）.普通調(diào)幅波（AM）的頻譜普通調(diào)幅波（AM）的表達式展開得：（5-2）它由三個高頻分量組成。將這三個頻率分量用圖畫出，便可得到圖4-2所示的頻譜圖，在這個圖上調(diào)幅波的每一個正弦分量用一個線段表示，線段的長度代表其幅度，線段在橫軸上的位置代表其頻率。圖4-2普通調(diào)幅波的頻譜圖調(diào)幅的過程就是在頻譜上將低頻調(diào)制信號搬移到高頻載波分量兩側(cè)的過程。在單頻調(diào)制

14、時，其調(diào)幅波的頻帶寬度為調(diào)制信號頻譜的兩倍，即（3）普通調(diào)幅波（AM）的功率載波分量功率：上邊頻分量功率：下邊頻分量功率：因此，調(diào)幅波在調(diào)制信號的一個周期內(nèi)給出的平均功率為：可見，邊頻功率隨的增大而增加，當時，邊頻功率為最大，即。這時上、下邊頻功率之和只有載波功率的一半，這也就是說，用這種調(diào)制方式，發(fā)送端發(fā)送的功率被不攜帶信息的載波占去了很大的比例，顯然，這是很不經(jīng)濟的。但由于這種調(diào)制設備簡單，特別是解調(diào)更簡單，便于接收，所以它仍在某些領域廣泛應用。(二)抑制載波雙邊帶調(diào)幅（）(1)抑制載波雙邊帶調(diào)幅（）的表達式、波形由于載波不攜帶信息，因此，為了節(jié)省發(fā)射功率，可以只發(fā)射含有信息的上、下兩個邊

15、帶，而不發(fā)射載波，這種調(diào)制方式稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅，簡稱雙邊帶調(diào)幅，用表示?？蓪⒄{(diào)制信號和載波信號直接加到乘法器或平衡調(diào)幅器電路得到。雙邊帶調(diào)幅信號寫成：為由調(diào)幅電路決定的系數(shù)；是雙邊帶高頻信號的振幅，它與調(diào)制信號成正比。雙邊帶調(diào)幅的調(diào)制信號、調(diào)幅波形如圖4-3所示。雙邊帶調(diào)幅波的包絡已不再反映調(diào)制信號的變化規(guī)律。圖4-4為頻譜圖。由以上討論可以看出調(diào)制信號有如下的特點：圖4-3雙邊帶調(diào)幅的調(diào)制信號、調(diào)幅波圖4-4頻譜圖（a）信號的幅值仍隨調(diào)制信號而變化，但與普通調(diào)幅波不同，的包絡不再反映調(diào)制信號的形狀，仍保持調(diào)幅波頻譜搬移的特征。（b）在調(diào)制信號的正負半周，載波的相位反相，即高頻振蕩的相

16、位在瞬間有的突變。（3）調(diào)制，信號仍集中在載頻附近，所占頻帶為由于調(diào)制抑制了載波，輸出功率是有用信號，它比普通調(diào)幅經(jīng)濟。但在頻帶利用率上沒有什么改進。(三)抑制載波單邊帶調(diào)幅（）實現(xiàn)抑制載波的單邊調(diào)幅的方法很多，其中最簡單的方法是在雙邊帶調(diào)制后接一個邊帶濾波器，它可以取出一個邊帶，抑制掉另一邊帶。當邊帶濾波器的通帶位于載頻以上時，提取上邊帶，否則就提取下邊帶。用這種方法實現(xiàn)單邊帶調(diào)幅的數(shù)學模型如圖4-5所示。圖4-5實現(xiàn)單邊帶調(diào)幅信號的數(shù)學模型通過邊帶濾波器后，就可得到上邊帶或下邊帶即：下邊帶信號上邊帶信號從上式看出，信號在傳輸信號時，不但功率利用率高，而且它所占用的頻帶比AM、DSB減小了一

17、半，即，頻帶利用充分，因此已成為短波通信中的一種重要調(diào)制方式。2.集成模擬乘法器MC1496工作原理實現(xiàn)調(diào)幅的方法很多，目前集成模擬乘法器得到廣泛的應用。本實驗采用MC1496集成模擬乘法器來實現(xiàn)普通調(diào)幅波（AM）和抑制載波雙邊帶調(diào)幅（）。MC1496圖4-6MC1496的內(nèi)部電路及引腳圖MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器。其內(nèi)部電路圖和引腳圖如圖4-6所示。其中V1、V2與V3、V4組成雙差分放大器，V5、V6組成的單差分放大器用以激勵V1V4。V7、V8及其偏置電路組成差分放大器V5、V6的恒流源。引腳8與10接輸入電壓ux，1與4接另一輸入電壓uy，輸出電壓u0從引腳6與12輸出。引腳

18、2與3外接電阻RE，對差分放大器V5、V6產(chǎn)生串聯(lián)電流負反饋，以擴展輸入電壓Uy的線性動態(tài)范圍。引腳14為負電源端（雙電源供電時）或接地端（單電源供電時），引腳5外接電阻R5。用來調(diào)節(jié)偏置電流I5及鏡像電流I0的值。MC1496可以采用單電源供電，也可以采用雙電源供電，器件的靜態(tài)工作點由外接元件確定，靜態(tài)偏置電壓的設置應保證各個晶體管工作在放大狀態(tài)，即晶體管的集一基極間的電壓應大于或等于2V，小于或等于最大允許工作電壓。一般情況下，晶體管的基極電流很小，三對差分放大器的基極電流I8、I10、I1和I4可以忽略不計，因此器件的靜態(tài)偏置電流主要由恒流源的值確定。當器件為單電源工作時，引腳14接地，

19、5腳通過一電阻R5接正電源（+UCC的典型值為+12V），由于I0是I5的鏡像電流，所以改變電阻R5可以調(diào)節(jié)I0的大小，即當器件為雙電源工作時，引腳14接負電源-UEE(一般接-8V)，5腳通過一電阻R5接地，因此，改變R5也可以調(diào)節(jié)I0的大小，即根據(jù)MC1496的性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電流小于4mA，一般取I0I51mA左右。3.實驗電路集成乘法器幅度調(diào)制實驗電路如圖4-7。圖4-7MC1496構成集成乘法器幅度調(diào)制實驗電路說明：本模塊為“乘法器混頻、調(diào)幅”模塊，除保留原集成乘法器調(diào)幅功能外，另加入集成乘法器混頻功能。當進行集成乘法器調(diào)幅實驗時，把J1、J3、J5上的跳線塊置于1-2位置，將J

20、2、J8、J9上的跳線塊置于2-3位置，（J4、J6、J7不插跳塊）；IN2、IN3分別輸入1KHz正弦波基帶調(diào)制信號與10.7MHz高頻正弦載波，IN1空閑。當進行集成乘法器混頻實驗時，把J2、J3、J5、J8、J9上的跳線塊置于1-2位置，將J1上的跳線塊改插于2-3位置，（J4、J6、J7不插跳塊）；IN1、IN3分別輸入10.245MHz與10.7MHz高頻正弦波，IN2空閑。四、實驗內(nèi)容1模擬乘法器的調(diào)節(jié)。2普通調(diào)幅波（AM）的產(chǎn)生，調(diào)幅系數(shù)ma測量與調(diào)整。3抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）的產(chǎn)生與觀測。4.普通調(diào)幅波（AM）和抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）

21、頻譜的的測量。五、實驗步驟1模擬乘法器的調(diào)節(jié)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電源指標燈點亮。信號源參數(shù)調(diào)節(jié)如下（示波器監(jiān)測）：調(diào)制信號源：頻率范圍：1kHz，波形選擇：正弦波，輸出峰-峰值：300mV左右載波信號源：工作頻率：465kHz-10.7MHz（任選，建議采用6.5MHz或10.7MHz,465kHz效果最好），輸出幅度（峰-峰值）500mV左右，用示波器觀測。調(diào)整步驟（進行平衡調(diào)節(jié)和載漏調(diào)節(jié)，此步可省）：在IN3端加入載波信號，（IN2調(diào)制信號暫不加），TP1點監(jiān)測幅度。調(diào)節(jié)RW2使OUT端輸出電壓幅度最小（理想值為0V）。在IN2端加入調(diào)制信號，

22、（載波信號暫不加），TP2點監(jiān)測幅度。調(diào)節(jié)RW1使出電壓幅度最?。ɡ硐胫禐?V）。反復進行上述調(diào)整，使OUT端輸出電壓幅度達到最小。2普通調(diào)幅波（AM）的產(chǎn)生，調(diào)幅系數(shù)測量與調(diào)整。在IN3端加入載波信號，調(diào)節(jié)RW2，使OUT端有載波輸出（示波器觀察幅度稍大一點一橫格以上），在IN2端加入調(diào)制信號。在OUT端觀測普通調(diào)幅波（AM）。調(diào)節(jié)示波器時基旋鈕使熒光屏顯示幾個周期的調(diào)幅波波形，如圖1-8所示。圖4-8調(diào)幅度ma的測試AB分別產(chǎn)生調(diào)幅系數(shù)ma為0.3，0.5和1的普通調(diào)幅波（AM），記錄表1-1Ma=(A-B)/(A+B)*100%A、B為峰峰值。表1-1調(diào)制信號頻率：KHz，載波信號頻率：

23、MHz調(diào)幅系數(shù)maAB0.30.513普通調(diào)幅波（AM）頻譜的觀測4抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）的產(chǎn)生與觀測抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波波形觀察有函數(shù)信號器可開展此步實驗在IN3端加入載波信號，調(diào)節(jié)RW2（去掉直流）使輸出幅度最小，在IN2端加入調(diào)制信號，在OUT端觀測抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波波形。調(diào)節(jié)示波器時基旋鈕使熒光屏顯示幾個周期的調(diào)幅波波形。抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）信號反相點觀察為了清楚地觀察抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波信號過零點的反相，必須降低載波的頻率，本實驗可將載波信號降低為100KHZ（信號來自函數(shù)信號器），幅度仍為500mv，接入IN3，調(diào)制信號仍為1K

24、HZ（幅度500mv），接入IN2。增大示波器X軸掃描速率，仔細觀察調(diào)制信號過零點時刻信號，過零點時刻的波形應該反相。5.抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）頻譜的觀測六、實驗報告要求1整理按實驗步驟所得的數(shù)據(jù)，繪制記錄的波形2畫出DSB-SC波形及m=100時的AM波形，比較兩者的區(qū)別3總結(jié)由本實驗所獲得的體會。實驗五二極管包絡檢波實驗實驗目的加深對二極管大信號包絡檢波工作原理的理解。掌握用二極管大信號包絡檢波器實現(xiàn)普通調(diào)幅波（AM）解調(diào)的方法。了解濾波電容數(shù)值對AM波解調(diào)影響。了解電路參數(shù)普通調(diào)幅波（AM）解調(diào)影響。二、實驗使用儀器1集成乘法調(diào)幅實驗板、二極管包絡檢波實驗板220M

25、H雙蹤示波器3.萬用表三、實驗基本原理與電路1.二極管大信號包絡檢波工作原理圖5-1大信號檢波電路圖5-2大信號檢波原理圖5-1是二極管大信號包絡檢波電路，圖5-2表明了大信號檢波的工作原理。輸入信號為正并超過和上的時，二極管導通，信號通過二極管向充電，此時隨充電電壓上升而升高。當下降且小于時，二極管反向截止，此時停止向充電并通過放電，隨放電而下降。充電時，二極管的正向電阻較小，充電較快，以接近上升的速率升高。放電時，因電阻比大的多（通常），放電慢，故的波動小，并保證基本上接近于的幅值。如果是高頻等幅波，則是大小為的直流電壓（忽略了少量的高頻成分），這正是帶有濾波電容的整流電路。當輸入信號的幅

26、度增大或減少時，檢波器輸出電壓也將隨之近似成比例地升高或降低。當輸入信號為調(diào)幅波時，檢波器輸出電壓就隨著調(diào)幅波的包絡線而變化，從而獲得調(diào)制信號，完成檢波作用，由于輸出電壓的大小與輸入電壓的峰值接近相等，故把這種檢波器稱為峰值包絡檢波器。2.二極管大信號包絡檢波效率檢波效率又稱電壓傳輸系數(shù)，用表示。它是檢波器的主要性能指標之一，用來描述檢波器將高頻調(diào)幅波轉(zhuǎn)換為低頻電壓的能力。定義為：當檢波器輸入為高頻等幅波時，輸出平均電壓，則定義為這兩個定義是一致的，對于同一個檢波器，它們的值是相同的。由于檢波原理分析可知，二極管包絡檢波器當很大而很小時，輸出低頻電壓振幅只略小于調(diào)幅波包絡振幅，故略小于1，實際

27、上在80%左右。并且足夠大時，為常數(shù)，即檢波器輸出電壓的平均值與輸入高頻電壓的振幅成線性關系，所以又把二極管峰值包絡檢波稱為線性檢波。檢波效率與電路參數(shù)、以及信號大小有關。它很難用一個簡單關系式表達，所以簡單的理論計算還不如根據(jù)經(jīng)驗估算可靠。如要更精確一些，則可查圖表并配以必要實測數(shù)據(jù)得到。3.二極管大信號包絡檢波器輸入電阻輸入電阻是檢波器的另一個重要的性能指標。對于高頻輸入信號源來說，檢波器相當于一個負載，此負載就是檢波器的等效輸入電阻。上式說明，大信號輸入電阻等于負載電阻的一半再除以。例如，當=0.8，時，則。由此數(shù)據(jù)可知，一般大信號檢波比小信號檢波輸入電阻大。3.二極管大信號包絡檢波器檢

28、波失真檢波輸出可能產(chǎn)生三種失真：第一種，由于檢波二極管伏安特性彎曲引起的失真；第二種是由于濾波電容放電慢引起的失真，它叫對角線失真；第三種是由于輸出耦合電容上所充的直流電壓引起的失真，這種失真叫割底失真。其中第一種失真主要存在于小信號檢波器中，并且是小信號檢波器中不可避免的失真，對于大信號檢波器這種失真影響不大，主要是后兩種失真。(1)對角線失真。如圖5-3電路所示。圖5-3對角線失真原理圖避免對角線失真的條件是上式表明或大，則包絡線變化快、放電慢，這些都促成發(fā)生放電失真。（2）割底失真。如圖5-4所示。（a）（b）圖5-4割底失真原理及波形圖設，不產(chǎn)生割底失真的條件為由該式可見，調(diào)制系數(shù)愈大

29、或檢波器交直流電阻之比愈小，則愈容易產(chǎn)生割底失真。3.實驗電路二極管大信號包絡檢波實驗電路如圖5-5。圖5-5二極管大信號包絡檢波實驗電路四、實驗內(nèi)容1普通調(diào)幅波（AM）的檢波。2.對角線失真觀測與防止。3.割底失真觀測與防止。五、實驗步驟1普通調(diào)幅波（AM）的檢波（1）由高頻信號源產(chǎn)生調(diào)幅系數(shù)ma為0.3（參考值）的普通調(diào)幅波（AM），由二極管包絡檢波模塊IN1端加入，由TP1點監(jiān)測波形與幅度。（2）連接J1，J2斷開，在TP2觀察檢波后不失真信號，并記錄波形,并計算電壓傳輸系數(shù)Kd（TP1波形相與TP2波形相比）。（3）連接J1，J2為上，調(diào)整RW1、RW2，可在輸出端觀察經(jīng)放大之后的信號

30、。2.對角線失真觀測與防止。連接J1，J2斷開，由IN1端加入普通調(diào)幅波（AM），調(diào)節(jié)普通調(diào)幅波（AM）的調(diào)幅系數(shù)ma、調(diào)制信號頻率、二極管大信號包絡檢波實驗電路上電位器RW1，在TP2點觀測圖2-6所示對角線失真（惰性失真）波形圖。圖2-6對角線失真波形圖調(diào)節(jié)ma、調(diào)制信號頻率、二極管大信號包絡檢波實驗電路上電位器RW1，使對角線失真消失，驗證避免對角線失真條件：表5-1避免對角線失真測試表：ma負載第一次第二次第三次注：負載在測TP2時為R1/R2+RW1;TP3時為R1/R2+RW1/R3+RW23.割底失真觀測與防止。連接J1，J2斷開，調(diào)節(jié)集成乘法器幅度調(diào)制實驗電路板上產(chǎn)生的普通調(diào)幅

31、波（AM）的調(diào)幅系數(shù)ma、二極管大信號包絡檢波實驗電路上電位器RW1、RW2，在TP3觀測圖5-7所示割底失真波形圖。圖5-7割底失真波形圖調(diào)節(jié)ma、RW1、RW2，使割底失真消失，驗證避免割底失真條件：表5-2避免割底失真測試表：maR2+RW1R3+RW2第一次第二次第三次六、實驗報告要求1整理按實驗步驟所得的數(shù)據(jù)，繪制記錄的波形。2畫出對角線失真、割底失真波形圖。3分析并驗證二極管大信號包絡檢波電路不能解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。4.總結(jié)由本實驗所獲得的體會。實驗六調(diào)幅波同步解調(diào)實驗實驗目的加深對同步解調(diào)相關理論的理解。理解同步檢波器能解調(diào)普通調(diào)幅波（AM）和抑制載波雙邊帶調(diào)幅波（）的概

32、念。掌握用MC1496模擬乘法器組成的同步檢波器來實現(xiàn)普通調(diào)幅波（AM）和抑制載波雙邊帶調(diào)幅波（）的解調(diào)的方法與電路。了解輸出端的低通濾波器對解調(diào)的影響。二、實驗使用儀器1集成乘法調(diào)幅實驗板、調(diào)幅信號同步解調(diào)電路實驗板220MH雙蹤示波器3.萬用表三、實驗基本原理與電路1.同步解調(diào)分析同步檢波，又稱相干檢波。它利用與已調(diào)幅波的載波同步（同頻、同相）的一個恢復載波（又稱基準信號）與已調(diào)幅波相乘，再用低通濾波器濾除高頻分量，從而解調(diào)得調(diào)制信號。它適應一切調(diào)幅波。它與普通包絡檢波器的區(qū)別就在于接收端必須提供一個本地載波信號，而且要求它是與發(fā)送端的載波信號同頻、同相的同步信號。利用這個外加的本地載波信

33、號與接收端輸入的調(diào)幅信號兩者相乘，可以產(chǎn)生原調(diào)制信號分量和其它諧波組合分量，經(jīng)低通濾波器后，就可解調(diào)出原調(diào)制信號。以抑制載波雙邊帶調(diào)幅（）為例，設輸入的信號及同步信號分別為則乘法器的輸出電壓為：顯然，上式右邊第一項是所需要的調(diào)制信號，而第二項為高頻分量，可被低通濾波器濾除。同理，設普通調(diào)幅波（AM）的表達式為：=則乘法器的輸出電壓為：經(jīng)低通濾波器濾取出直流信號與調(diào)制信號。經(jīng)低通濾波器濾除高頻分量，即可獲得低頻信號輸出。本實驗的乘法器采樣集成模擬乘法器MC1496來實現(xiàn)，MC1496構成集成模擬乘法器原理見實驗一。2.實驗電路集成乘法器幅度調(diào)制實驗電路如圖6-1。圖6-1MC1496構成的調(diào)幅波

34、同步解調(diào)實驗實驗電路四、實驗內(nèi)容1普通調(diào)幅波（AM）的同步解調(diào)實驗。2抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）的同步解調(diào)實驗。五、實驗步驟1普通調(diào)幅波（AM）的同步解調(diào)實驗。(1)在實驗箱主板上插上集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊、調(diào)幅波同步解調(diào)實驗實驗電路模塊，接通實驗箱上電源開關電源指標燈點亮。(2)按照實驗一方式，產(chǎn)生普通調(diào)幅波（AM）信號(3)將集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊產(chǎn)生的普通調(diào)幅波（AM）加在調(diào)幅同步解調(diào)實驗電路模塊的IN2端，由集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊IN2端引入載波信號加在調(diào)幅波同步解調(diào)實驗電路模塊的IN1端。(4)調(diào)節(jié)調(diào)幅波同步解調(diào)實驗實驗電路模塊上電位器RW1、RW2，在

35、TP3端可觀測到?jīng)]有經(jīng)過低通濾波器的解調(diào)信號，在TP5端可觀測到經(jīng)過低通濾波器的解調(diào)信號，解調(diào)后的信號由TP4送入實驗箱上音頻放大器，由OUT端送入實驗箱上的頻率計測量解調(diào)信號的頻率。2抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）的同步解調(diào)實驗(1)按照實驗一方式，產(chǎn)生抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）信號。(2)將集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊產(chǎn)生的抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）信號加在調(diào)幅波同步解調(diào)實驗實驗電路模塊的IN2端，由集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊IN2端引入同步信號加在調(diào)幅波同步解調(diào)實驗實驗電路模塊的IN1端。(3)調(diào)節(jié)調(diào)幅波同步解調(diào)實驗實驗電路模塊上電位器RW

36、1、RW2，在TP3端可觀測到?jīng)]有經(jīng)過低通濾波器的解調(diào)信號，在TP5端可觀測到經(jīng)過低通濾波器的解調(diào)信號，解調(diào)后的信號由TP4送入實驗箱上音頻放大器，由OUT端送入實驗箱上的頻率計測量解調(diào)信號的頻率。六、實驗報告要求1整理按實驗步驟所得的數(shù)據(jù)，繪制記錄的波形2粗略畫出TP3端沒有經(jīng)過低通濾波器的解調(diào)信號和TP5端經(jīng)過低通濾波器的解調(diào)信號波形。3改變調(diào)幅系數(shù)ma觀測解調(diào)效果，與二極管包絡解調(diào)進行比較。4.總結(jié)由本實驗所獲得的體會。實驗七晶體三極管混頻電路實驗實驗目的進一步學習變頻電路的相關理論。掌握三極管混頻電路的工作原理和調(diào)試方法二、實驗使用儀器1三極管混頻電路實驗板220MH雙蹤示波器3.萬用

37、表三、實驗基本原理與電路1.LC振蕩電路的基本原理在通信技術中，經(jīng)常需要將信號自某一頻率變換為另一頻率，一般用得較多的是把一個已調(diào)的高頻信號變成另一個較低頻率的同類已調(diào)信號。例如：在超外差中波接收機中，常天線接收到的高頻信號(載頻位于535kHz1605kHz中波波段各電臺的普通調(diào)幅信號)通過變頻，變換成465KHz的中頻信號；在調(diào)頻廣播接收機中,把載頻位于88MHz108MHz的各調(diào)頻臺信號變換為中頻為10.7MHz的調(diào)頻信號。完成這種頻率變換的電路稱變頻器，采用變頻器后，接收機的性能將得到提高。圖7-1混頻器的電路模型混頻器的電路模型如圖7-1所示。混頻器常用的非線性器件有二極管、三極管、

38、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。混頻器主要技術指標有：混頻增益KPc所謂混頻增益KPc是指混頻器輸出的中頻信號功率Pi與輸入信號功率Ps之比。噪聲系數(shù)NF混頻器由于處于接收機電路的前端，對整機噪聲性能的影響很大，所以減小混頻器的噪聲系數(shù)是至關重要的?；祛l失真與干擾混頻器的失真有頻率失真和非線性失真。此外，由于器件的非線

39、性還存在著組合頻率干擾。這些組合頻率干擾往往是伴隨有用信號而存在的，嚴重地影響混頻器的正常工作。因此，如何減小失真與干擾是混頻器研究中的一個重要問題。選擇性所謂選擇性是指混頻器選取出有用的中頻信號而濾除其他干擾信號的能力。選擇性越好輸出信號的頻譜純度越高。選擇性主要取決于混頻器輸出端的中頻帶通濾波器的性能。2.實驗電路晶體三極管混頻電路實驗電路如圖7-2所示。，本振電壓UL頻率為(10.7MHZ)從晶體管的發(fā)射極e輸入，信號電壓Us(頻率為10.245MHZ)從晶體三極管的基極輸入，混頻后的中頻(Fi=FL-Fs)信號由晶體三管的集電極輸出。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

40、為Fi=FL-Fs=10.7MHZ-10.245MHZ=455KHZ。圖7-2晶體三極管混頻電路實驗電路圖四、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。五、實驗步驟1.中頻頻率觀測在實驗箱主板上插上晶體三極管混頻電路實驗模塊，LC、晶體正弦波振蕩電路實驗模塊，接通實驗箱上電源開關電源指標燈點亮。將LC、晶體正弦波振蕩電路接成晶體正弦波振蕩電路，輸出10.7MHz正弦信號。將10.7MHz正弦信號（要求輸入信號頻率高度穩(wěn)定）接入晶體三極管混頻電路實驗模塊IN2端，高頻信號源產(chǎn)生的10.245MHz本振信號接入IN1端。

41、調(diào)整兩個信號的大小和RW1，用示波器觀測TP3點并用頻率計測量OUT端頻率，應有455KHZ的混頻后信號輸出。調(diào)整微調(diào)電容CV，使輸出信號幅值最大、失真最小。（當改變高頻信號源的頻率時，輸出中頻TP3的波形作何變化，為什么？）2.混頻的綜合觀測在實驗箱主板上插上晶體三極管混頻電路實驗模塊，集成乘法器幅度調(diào)制電路實驗模塊，接通實驗箱上電源開關電源指標燈點亮。在集成乘法器幅度調(diào)制電路實驗電路板上產(chǎn)生10.7MHz調(diào)幅信號，接入晶體三極管混頻電路實驗模塊IN1端，高頻信號源產(chǎn)生的10.245MHz本振信號接入IN2端。調(diào)整兩個信號的大小和RW1，用示波器觀測TP3點波形，特別注意觀察TP1和TP3兩

42、點波形的包絡是否一致。3.在IN1端輸入11.155MHz的信號可以觀察鏡像干擾。六、實驗報告要求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。3總結(jié)由本實驗所獲得的體會實驗八變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗實驗目的進一步學習掌握頻率調(diào)制相關理論。掌握用變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器實現(xiàn)FM的方法。3.理解靜態(tài)調(diào)制特性、動態(tài)調(diào)制特性概念和測試方法。二、實驗使用儀器1變?nèi)荻O管調(diào)頻電路實驗板220MH雙蹤示波器3.萬用表4頻譜分析儀三、實驗基本原理與電路1.變?nèi)荻O管調(diào)頻原理變?nèi)荻O管的調(diào)頻原理可用圖8-1說明。由變?nèi)荻O管的電容和電感組成振蕩器的諧振電路，其諧振頻率近似為。在變?nèi)荻O管上加

43、一固定的反向直流偏壓和調(diào)制電壓（圖），則變?nèi)荻O管電容量將隨改變，通過二極管的變?nèi)萏匦裕▓D）可以找出電容隨時間的變化曲線（圖）。此電容由兩部分組成，一部分是為固定值；另一部分是為變化值，是變化部分的幅度，則有十將代入的公式，化簡整理可得式中=是時，由和固定電容所決定的諧振頻率，稱為中心頻率，。是頻率的變化部分，而是變化部分的幅值，稱為頻偏。式中的負號表示當回路電容增加時，頻率是減小的。我們還可通過圖6-1（）及圖（）（固定，與成反比曲線）找出頻率和時間的關系。比較圖（a）及圖（e），可見頻率是在隨調(diào)制電壓而變，從而實現(xiàn)了調(diào)頻。從圖6-1可以看出，由于和兩條曲線并不是成正比的，最后得到的曲線形狀

44、將不與曲線完全一致，這就意味著調(diào)制失真，失真的程度不僅與變?nèi)荻O管的變?nèi)萏匦杂嘘P，而且還決定于調(diào)制電壓的大小。顯然，調(diào)制電壓愈大，則失真愈大。為了減小失真，調(diào)制電壓不宜過大，但也不宜太小，因為太小則頻移太小。實際上應兼顧二者，一般取調(diào)制電壓比偏壓小一半多，即。圖8-1變?nèi)荻O管調(diào)頻原理3.變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路如圖8-2。圖8-2變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路四、實驗內(nèi)容1.用頻譜分析儀觀測高頻信號發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)頻信號的頻譜2變?nèi)荻O管調(diào)頻靜態(tài)調(diào)制特性測試。3變?nèi)荻O管調(diào)頻動態(tài)調(diào)制特性測試。4變?nèi)荻O管的CjV特性曲線的測量（選作）。五、實驗步驟1.用頻譜分析儀觀測高頻信號發(fā)生器產(chǎn)

45、生調(diào)頻信號的頻譜2（1）變?nèi)荻O管調(diào)頻靜態(tài)調(diào)制特性測試在實驗箱主板上插上變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路模塊。接通實驗箱上電源開關，電源指標燈點亮。斷開J2，連接J1。調(diào)整電位器RW1，在測試點TP2測電壓為+5V，即變?nèi)荻O管的反向偏壓為-5V。連接J1、J2。調(diào)整微調(diào)電容CV1，電位器RW2、RW3在TP3得到頻率為10.7MHz的最大不失真正弦信號（頻率由OUT端測試）。調(diào)整RW1，改變變?nèi)荻O管兩端的反向電壓VD，測量變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路的輸出頻率，得到變?nèi)荻O管調(diào)頻靜態(tài)調(diào)制特性。表7-1變?nèi)荻O管調(diào)頻靜態(tài)調(diào)制特性VD(V)f(MHz)（2）變?nèi)荻O管調(diào)頻動態(tài)調(diào)制特性測試先把電容耦合相位鑒頻器

46、模塊插入實驗箱主板上，接通電源，使鑒頻器工作于正常狀態(tài)，即鑒頻特性是：中心頻率為10.7MHz、上下頻偏及幅度對稱的S形曲線。以高頻信號發(fā)生器作為音頻調(diào)制信號源，輸出頻率f=1kHz、峰-峰值Vp-p=2V左右（用示波器監(jiān)測）的正弦波。把實驗箱上的函數(shù)發(fā)生器輸出的音頻調(diào)制信號加入到變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路模塊IN1端，在變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路模塊OUT端上用示波器觀察FM波的波形，用頻譜分析儀觀測頻譜。把調(diào)頻器單元的調(diào)頻輸出端連接到鑒頻器單元的輸入端上，便可在鑒頻器單元的OUT端上觀察到經(jīng)解調(diào)后的音頻信號。改變調(diào)制信號的頻率和相位，觀測鑒頻器單元的OUT端上經(jīng)解調(diào)后的音頻信號。需要指出的是，動態(tài)

47、調(diào)制特性（實為調(diào)頻特性）的本義是：調(diào)頻器的輸出頻偏與輸入電壓之間的關系曲線。這里，用相位鑒頻器作為頻偏儀。只要相位鑒頻器的鑒頻線性足夠好，就可以鑒頻器的輸出電壓代替鑒頻器輸入頻偏（兩者之間相差一個系數(shù)），本實驗即為此。（3）變?nèi)荻O管的CjV特性曲線的測量（選作）六、實驗報告要求1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在坐標紙上畫出靜態(tài)調(diào)制特性曲線，求出其調(diào)頻靈敏度，說明曲線斜率受哪些因素的影響。2畫出動態(tài)調(diào)制特性曲線。3繪出變?nèi)荻O管的CjV特性曲線。4總結(jié)由本實驗所獲得的體會。實驗九電容耦合相位鑒頻器實驗實驗目的進一步學習掌握頻率解調(diào)相關理論。了解電容耦合回路相位鑒頻器的工作原理。3.了解鑒頻特性（S形曲線的調(diào)試

48、與測試方法。二、實驗使用儀器1電容耦合相位鑒頻器實驗板260MH雙蹤示波器3.萬用表4.頻譜分析儀三、實驗基本原理與電路1.實驗基本原理從調(diào)頻波中取出原來的調(diào)制信號，稱為頻率檢波，又稱鑒頻。完成鑒頻功能的電路，稱為鑒頻器。在調(diào)頻波中，調(diào)制信息包含在高頻振蕩頻率的變化量中，所以調(diào)頻波的解調(diào)任務就是要求鑒頻器輸出信號與輸入調(diào)頻波的瞬時頻移成線性關系。鑒頻器實際上包含兩個部分：借助于諧振電路將等幅的調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成幅度隨瞬時頻率變化的調(diào)幅調(diào)頻波，用二極管檢波器進行幅度檢波，以還原出調(diào)制信號。根據(jù)工作原理鑒頻器可分為：斜率鑒頻器、參差調(diào)諧鑒頻器、相位鑒頻器、比例鑒頻器、脈沖計數(shù)式鑒頻器、鎖相鑒頻器本實驗采

49、用的是相位鑒頻器。相位鑒頻器是利用回路的相位-頻率特性來實現(xiàn)調(diào)頻波變換為調(diào)幅調(diào)頻波的。它是將調(diào)頻信號的頻率變化轉(zhuǎn)換為兩個電壓之間的相位變化，再將這相位變化轉(zhuǎn)換為對應的幅度變化，然后利用幅度檢波器檢出幅度的變化。相位鑒頻器由頻相轉(zhuǎn)換電路和鑒相器兩部分組成。輸入的調(diào)頻信號經(jīng)正、反向并聯(lián)二極管D1、D2限幅之后，加到放大器T的基極上。放大管的負載是頻相轉(zhuǎn)換電路，該電路是通過電容CV3耦合的雙調(diào)諧回路。初級和次級都調(diào)諧在中心頻率上。初級回路電壓直接加到次級回路中的串聯(lián)電容C4、C5的中心點上，作為鑒相器的參考電壓；同時，又經(jīng)電容CV3耦合到次級回路，作為鑒相器的輸入電壓，即加在L2兩端用表示。鑒相器采

50、用兩個并聯(lián)二極管檢波電路。檢波后的低頻信號經(jīng)RC濾波器輸出。圖9-1頻率電壓轉(zhuǎn)換原理圖。圖9-1頻率電壓轉(zhuǎn)換原理圖。2.電容耦合相位鑒頻器實驗原理圖電容耦合相位鑒頻器實驗原理如圖9-2。圖9-2電容耦合相位鑒頻器實驗電路四、實驗內(nèi)容1調(diào)頻-鑒頻過程觀察：用示波器觀測調(diào)頻器輸入、輸出波形，鑒頻器輸入、輸出波形；2鑒頻特性（S形曲線）觀察；3觀察初級回路電容、次級回路電容、耦合電容變化對FM波解調(diào)的影響；4觀察初級回路電容、次級回路電容、耦合電容變化對S形特性曲線的影響。五、實驗步驟五、實驗步驟1.在實驗箱主板上插上實驗用電容耦合回路相位鑒頻器和變?nèi)荻O管調(diào)頻器模塊，接通實驗箱上電源開關電源指標燈

51、點亮。2鑒頻特性（S形曲線）觀察頻譜分析儀輸出信號接在電容耦合回路相位鑒頻器模塊的輸入端，頻譜分析儀輸入端接在電容耦合回路相位鑒頻器輸出端（起始頻率9MHz，終止頻率12MHz），觀測鑒頻特性曲線（S曲線），調(diào)整容耦合回路相位鑒頻器模塊的VC1、VC2、VC3，使S曲線形狀較好，即鑒頻靈敏度、頻帶寬度、線性度最好（中心頻率：10.7MHz，有效帶寬：500KHZ）。3.調(diào)頻-鑒頻過程觀察用示波器觀測調(diào)頻器輸入、輸出波形，鑒頻器輸入、輸出波形用實驗六變?nèi)荻O管調(diào)頻器模塊產(chǎn)生FM波（示波器監(jiān)視），并將調(diào)頻器單元的輸出連接到鑒頻器單元的輸入IN上。用雙蹤示波器觀察變?nèi)荻O管調(diào)頻模塊的輸入信號波形和鑒

52、頻輸出信號（OUT）波形。將變?nèi)荻O管調(diào)頻模塊的輸入信號波形與鑒頻輸出信號（OUT）波形畫在實驗報告紙上并作比較。如果變?nèi)荻O管調(diào)頻器模塊上增大調(diào)制信號幅度，則鑒頻器輸出信號幅度亦會相應增大。六、實驗報告要求1將變?nèi)荻O管調(diào)頻模塊的輸入信號波形與鑒頻輸出信號（OUT）波形畫在實驗報告紙上并作比較。2分析鑒頻器模塊的回路電容CV2、耦合電容CV3對鑒頻性能的影響。3總結(jié)由本實驗所獲得的體會。實驗參考結(jié)果中心頻率：10.7MHz有效帶寬：500KHZ輸出電壓：正負2.8V10.7MHz對應為0V實驗十鎖相實驗（基礎部分）實驗目的加深對鎖相環(huán)基本工作原理的理解。掌握鎖相環(huán)同步帶、捕捉帶的測試方法，增

53、加對鎖相環(huán)捕捉、跟蹤和鎖定等概念的理解。掌握集成鎖相環(huán)CD4046的使用方法。二、實驗原理鎖相環(huán)由鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LF)和電壓控制振蕩器(VCO)三個基本部件組成。鎖相環(huán)路是一個相位誤差控制系統(tǒng)，它將參考信號與輸出信號之間的相位進行比較，產(chǎn)生相位誤差電壓來調(diào)整輸出信號的相位，以達到與參考信號同頻的目的。鎖相環(huán)路由于具有良好的跟蹤特性、窄帶濾波特性和良好的門限特性等一些特殊的性能，而廣泛應用于電子技術的各個領域。圖10-1是鎖相環(huán)的構成框圖。圖10-1鎖相環(huán)的構成框圖鑒相器是相位比較器，用來比較輸入信號ui(t)與壓控振蕩器輸出信號uo(t)的相位，輸出電壓對應于這兩個信號相位差的函

54、數(shù)。環(huán)路濾波器是濾除ud(t)高頻分量及噪聲，以保證環(huán)路所要求的性能。壓控振蕩器受環(huán)路濾波器輸出電壓uc(t)的控制,使振蕩頻率向輸入信號的頻率靠攏，直至兩者的頻率相同，使得VCO輸出信號的相位和輸入信號的相位保持某種特定的關系，達到相位鎖定的目的。設輸入信號和本振信號（壓控振輸出信號）分別是正弦和余弦信號，它們在鑒相器內(nèi)進行比較，鑒相器的輸出是一個與兩者的相位差成比例的的電壓，一般把它稱為誤差電壓。環(huán)路低通濾波器濾除鑒相器中的高頻分量，然后把輸出電壓加到VCO的輸入端，VCO送出的本振信號頻率隨著輸入電壓的變化而變化。如果二者頻率不一致，則鑒相器的輸出將產(chǎn)生低頻變化分量并通過低通濾波器使VC

55、O的頻率發(fā)生變化。最后如果本振信號的頻率和輸入信號的頻率保持一致，兩者的相位差保持某一恒定值，則鑒相器的輸出將是一個恒定直流電壓，環(huán)路低通濾波器的輸出也是一個直流電壓，這時，環(huán)路處于“鎖定狀態(tài)”。與鎖相環(huán)有關的幾個基本概念：環(huán)路鎖定：如果環(huán)路有一個輸入信號u(t)，開始時輸入頻率總是不等于VCO的自由振蕩頻率，即io。如果i與o相差不大，在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，鑒相器輸出一誤差電壓，經(jīng)環(huán)路濾波器變換后控制VCO的頻率，使其輸出頻率變化接近到i，i=o，而且兩信號的相位差為常數(shù)，這種狀態(tài)稱為環(huán)路鎖定。設壓控振蕩器的自由振蕩頻率fo與輸入基準信號頻率fi相差較遠。隨著基準頻率fi向壓控振蕩頻率fo靠攏，達

56、到某一頻率，這時環(huán)路進入鎖定狀態(tài)，該過程稱為環(huán)路捕獲。一旦入鎖以后，壓控頻率就等于基準頻率，且fo隨fi而變化，這就稱為跟蹤。若再繼續(xù)增加fi到，fo不再隨fi之變化。但反之，若降低fi，則當它回到時，環(huán)路并不入鎖，只有當fi降低到一個更低的頻率f2的時候，環(huán)路才重新入鎖。之間的范圍稱為環(huán)路的捕捉帶，而之間的范圍則稱為同步帶。f1f2f1f2捕捉帶同步帶圖10-2鎖相環(huán)的同步帶與捕捉帶*判斷環(huán)路是否鎖定的方法1）在有雙蹤示波器的情況下開始，環(huán)路處于失鎖狀態(tài)，加大輸入信號頻率，用雙蹤示波器觀察壓控振蕩器的輸出信號和環(huán)路的輸入信號，當兩個信號由不同步變成同步，且fi=fo時，表示環(huán)路已經(jīng)進入鎖定狀

57、態(tài)。2）單蹤普通示波器在沒有雙蹤示波器的情況下，在單蹤示波器上可以用李沙育圖形來判定環(huán)路是否處于鎖定狀態(tài)。把鑒相器的輸入信號ui(t)加到示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板上，把uo(t)加到水平偏轉(zhuǎn)板（或者相反），并使兩信號幅度相等。如果環(huán)路已鎖定，且在理想情況下，即李沙育圖形應是一個圓。圖10-3未鎖定時波形及李沙育圖形圖10-4鎖定時波形及李沙育圖形圖10-5是常用的鎖相環(huán)集成芯片CD4046邏輯框圖10-6CD4046的外引線排列圖12345678910111213141516CD4046圖10-5鎖相環(huán)集成芯片CD4046邏輯框圖圖10-6CD4046外引線排列圖CD4046包含相位比較器、壓控振蕩

58、器兩部分，使用時需外接低通濾波器（阻、容元件）形成完整的鎖相環(huán)。內(nèi)部6.2V的齊納穩(wěn)壓管在需要用的時候作為輔助電源。CD4046有16個管腳，工作頻率為1MHz。1相位脈沖2比較器I輸出3比較器II輸入4壓控振蕩器輸出端（VCOO）5禁止端（INH）6VCO外接電容端（C1）7C28地（VSS）9壓控振蕩器輸入端（VCOI）10解調(diào)器輸出11VCO外接電阻端（R1）12VCO外接電阻端（R2）13比較器II輸出14比較器I輸入15齊納管16電源（VDD）2.實驗電路本實驗用電路模塊為：鎖相環(huán)調(diào)頻與測試模塊。見圖10-7J3TP4J4圖10-7鎖相環(huán)調(diào)頻與測試電路三、實驗儀器1鎖相環(huán)調(diào)頻與測試電

59、路實驗板220MH雙蹤示波器3.萬用表四、實驗內(nèi)容。1.壓控振蕩器的測試。2.同步帶和捕捉帶的測量。五、實驗步驟1.壓控振蕩器的測試在實驗箱主板上插上鎖相環(huán)調(diào)頻與測試電路實驗模塊。接通實驗箱上電源開關，電源指標燈點亮。斷開J1，連接J2左，J3左，J4形成壓控振蕩器的測試電路。用示波器觀察VCO波形（TP1點），調(diào)整電位器RW1，使其自由振蕩頻率為500KHz（參考值）。調(diào)節(jié)電位器RW2，改變壓控振蕩器的控制電壓（TP3點），記錄VCO頻率在表10-1中。畫出控制電壓頻率關系曲線。表10-1壓控振蕩器測試數(shù)據(jù)自由強振蕩頻率fKHz控制電壓（V）振蕩頻率（KHz）2。同步帶和捕捉帶的測量連接J1

60、、J2右，J3左，J4，輸入500KHz、5V方波信號由低頻源提供，從IN1入。（1）用示波器觀察VCO波形，調(diào)整電位器RW1，使其自由振蕩頻率為500KHz（參考值）此步可省略。（2）同步帶和捕捉帶的測量可按定義來測量，方法如下：調(diào)基準頻率fi，使fifvco，環(huán)路處于失鎖狀態(tài)，然后緩緩增加輸入信號頻率fi，用雙蹤示波器仔細觀察相位比較器兩輸入信號之間的關系。當發(fā)現(xiàn)兩輸入信號由不同步變?yōu)橥?，且fi=fvco，表示環(huán)路已進入到鎖定狀態(tài)，用頻率計記下此時的頻率為f1，這就是捕捉帶的下限頻率，繼續(xù)增加fi，此時壓控振蕩器頻率fvco將隨fi而變。但當fi增加到f2時，f0不再隨fi而變，這個f2