高頻電子線路實驗資料

1.復(fù)習(xí)選頻網(wǎng)絡(luò)的特性與分析方法；

2.復(fù)習(xí)諧振回路的工作原理與特點；

3.了解諧振放大器的電壓放大倍數(shù)、動態(tài)范圍、通頻帶及選擇性等分析方法和知識；

4.小信號諧振放大器的功用，衡量小信號放大器質(zhì)量好壞的主要指標的含義。實驗預(yù)習(xí)要求單調(diào)諧回路諧振放大器高頻電子線路實驗1

高頻小信號諧振放大器是無線電接收機的前端電路，主要用于電路中高頻小信號或微弱信號的線性放大和選頻。

一部無線電接收機要想使其具有較高的接收靈敏度和較高的選擇性，高頻諧振放大器的電氣性能的優(yōu)劣至關(guān)重要；其電壓增益的高低將直接影響接收機的靈敏度；而選擇性的優(yōu)劣，將直接關(guān)系到接收機的選擇性和鏡像抑制等性能指標參數(shù)的好壞。本次實驗項目：涉及的通信電路為：高頻調(diào)諧電壓放大器核心器件：電壓放大器實驗研究與驗證的內(nèi)容是：高頻信號電壓的選擇與高頻信號電壓的放大電路類型：甲類放大器

一、實驗?zāi)康?/p>

高頻小信號諧振放大器電路是構(gòu)成無線電設(shè)備的主要電路，它的作用是放大信道中的高頻小信號。為使放大信號不失真，放大器必須工作在線性范圍內(nèi)，無線電接收機中的高放、中放電路，就是典型的高頻窄帶小信號諧振放大器。所謂窄帶放大器，是指被放大信號的頻帶寬度小于或遠小于它的中心頻率。如在調(diào)幅接收機的中放電路中，帶寬Δf為9kHz，中心頻率fo為465kHz，相對帶寬Δf/f0

約為百分之二，故屬于窄帶放大器。通過本實驗：1.掌握高頻諧振電壓放大器的電路組成與基本工作原理及交流等效電路的分析方法。2.熟悉諧振回路的調(diào)諧方法及測試方法。3.掌握高頻諧振放大器處于諧振時各項主要技術(shù)指標的意義及測試技能。3、高頻諧振放大器的主要技術(shù)性能指標的測定。1、高頻諧振電壓放大器靜態(tài)工作狀態(tài)的測量。2、高頻諧振放大器諧振頻率fo的調(diào)整與測定。（1）諧振電壓放大倍數(shù)Avo（2）諧振放大器的通頻帶BW0.7（3）諧振放大器的選擇性Kr0.1二、實驗內(nèi)容與儀器設(shè)備4、高頻諧振放大器的綜合性能指標的測定。實驗儀器和設(shè)備信號發(fā)生器TFG30801臺數(shù)字雙蹤示波器TDS-10021臺射頻頻譜分析儀SA1010/1010A1臺數(shù)字萬用表UT-39A1塊高頻小信號諧振放大器電路模塊1塊高頻實驗箱GP-41臺三、實驗應(yīng)知知識1、單調(diào)諧回路諧振放大器的電路組成實際電子工程中，典型單調(diào)諧回路諧振放大器電路組成如圖所示：它主要由放大器與選頻網(wǎng)絡(luò)（即諧振回路）組成。Rb1、Rb2和Re組成分壓式偏置電路，利用直流負反饋穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點Q。T1為輸入變壓器，起信號源輸入、阻抗變換的作用。Ce和Cb均是高頻旁路電容。Ce可使Re對交流不起負反饋作用，增大電路的電壓放大倍數(shù)；Cb使T1次級線圈一端(即信號源的一端接地)交流接地。T2的初級線圈L與C組成LC并聯(lián)諧振回路，作為共射放大電路的負載，并起到選頻作用。變壓器采用中間抽頭的方式，有利于實現(xiàn)放大器與負載的阻抗匹配，以獲得最大的功率增益。單調(diào)諧回路諧振放大器的特點是：

(1)放大電路中集電極負載是一個單回路的LC并聯(lián)諧振回路，它諧振于放大器的中心頻率；

(2)單回路LC并聯(lián)諧振回路采用自耦變壓器形式（即抽頭形式），以保證LC回路性能受到的影響為最?。?/p>

(3)本級電路與下級負載的聯(lián)接采用變壓器耦合形式。三、實驗應(yīng)知知識單調(diào)諧回路諧振放大器的電路分析

“高頻小信號諧振放大器”是《高頻電子線路》課程中較為重要的一個組成部分,調(diào)諧回路諧振放大器的電壓增益、功率增益、頻率特性、選擇性的有關(guān)分析是本章的一個重點和難點。

在理論學(xué)習(xí)時，要分析放大器，必須分析單調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)和通頻帶等技術(shù)指標，因此需將高頻調(diào)諧放大器的工程電路，用Ｙ參數(shù)（采用導(dǎo)納）等效出來，如圖所示。圖中有關(guān)等效的Y參數(shù)在教材中均有詳細說明和計算方法，在此不作說明。三、實驗應(yīng)知知識

2、高頻小信號諧振放大器的高頻等效電路分析

在工程上應(yīng)用的高頻小信號諧振放大器，它包括原理性與技術(shù)性元件，如圖所示，電路較繁雜；在理論上，為分析問題的方便，常將其等效成簡單明了的高頻交流等效電路。等效的方法

（1）將工程電路圖中的直流電源、直流偏置電阻、耦合電容、濾波電容均看作短路。（2）為簡化交流等效圖，一些技術(shù)性元件可以刪除，而原理性元件則不能隨便刪除和變更位置。由此得到的交流等效電路如圖所示：由此圖可一目了然，它為單調(diào)諧回路選頻放大器。

我們學(xué)習(xí)高頻小信號放大器電路的目的，主要是為了掌握它的電路組成、工作原理、工程設(shè)計思想與實際運用時，對它的技術(shù)指標的要求如何，也就是應(yīng)當(dāng)掌握衡量它好壞的主要技術(shù)質(zhì)量指標。三、實驗應(yīng)知知識衡量高頻小信號放大器好壞的主要質(zhì)量指標有：（5）噪聲系數(shù)（noisefigure）（1）諧振增益（gain）（2）通頻帶（passband）（3）選擇性（selectivity）（4）工作穩(wěn)定性（stability）3、高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標三、實驗應(yīng)知知識3、高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標1、諧振增益

放大器的諧振增益是指放大器在諧振頻率上的電壓增益，表征放大器放大微弱信號的能力。記為Avo。一般希望每級放大器的增益盡量大，使?jié)M足總增益時級數(shù)盡量少。它的表示方法有兩種：(1)增益的倍數(shù)表示法電壓增益的倍數(shù)表示法Avo=Uo/Ui電流增益的倍數(shù)表示法Ai=Io

/Ii功率增益的倍數(shù)表示法Ap=Po

/Pi

電路增益的倍數(shù)表示法，在學(xué)習(xí)上比較直觀和易于為人們接受。(2)增益的分貝表示法電壓增益的分貝表示法Gu=20lgAv=20lg(Uo

/Ui)分貝

但在工程上，由于電路增益很高（達幾十萬倍甚至上千萬倍），用倍數(shù)表示就不大方便；同時由于人耳對聲音響度的感覺并不是呈現(xiàn)線性（即倍數(shù)）關(guān)系，而是呈對數(shù)關(guān)系，所以在電子工程中表示增益通常用對數(shù)值表示，稱為分貝表示法。電流增益的分貝表示法功率增益的分貝表示法Gi=20lgAi=20lg

(Io

/Ii)分貝Gp=10lgAp=10lg(Po

/Pi

)分貝

放大器增益的大小，決定于所用的晶體管、要求的通頻帶寬度、是否良好的匹配和穩(wěn)定的工作。

一般來說，晶體管的大些，電壓增益會大些。有時為了使通頻帶寬些，引入較深的負反饋，這就會影響放大器的增益。同樣為了使前后級阻抗匹配，需要采用不同的負載和反饋形式，也會影響放大器的增益。為此，在實際工程應(yīng)用時，應(yīng)綜合考慮。

放大器的諧振增益也可用諧振特性曲線說明1fo表示放大器的中心諧振頻率。Av/Avo表示相對電壓增益。Avo當(dāng)輸入信號的頻率恰好等于fo時，放大器的增益最大。特性曲線

由圖可知，高頻諧振電壓放大器的諧振增益具有與諧振回路相似的諧振特性。由于放大器負載為并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，且并聯(lián)諧振回路的阻抗隨頻率而變，在諧振頻率點處其阻抗是純電阻，達到最大值，此時調(diào)諧放大器的增益也為最大值。稍離開此頻率，電壓增益即迅速減小。我們可以用這種放大器來放大所需要的某一頻率范圍的信號，而抑制不需要的信號或外界干擾信號。因此，調(diào)諧放大器在無線電通信系統(tǒng)中被廣泛用作高頻和中頻放大器。三、實驗應(yīng)知知識2、通頻帶(1)通頻帶的定義我們知道，高頻小信號放大器一般放大的是已調(diào)制信號，而已調(diào)制信號往往有一定的頻譜寬度。例如AM（調(diào)幅）無線電廣播，某電臺雖然有一個中心頻率fo，但因為聲音是具有一定的頻率范圍信號，經(jīng)調(diào)制后這個電臺發(fā)出的無線電波有9kHz的頻譜寬度，稱為頻帶。

因此，放大器必須具備一定的通頻帶，才能對具有一定頻譜寬度的信號進行放大，否則會引起頻率失真。

當(dāng)放大器的電壓增益Av下降到最大值A(chǔ)v0的0.7倍時所對應(yīng)的頻率范圍稱為通頻帶，一般用2Δf0.7(或Bw0.7)表示。OAv/Av0f1f02f0.70.7三、實驗應(yīng)知知識3高頻諧振放大器主要性能指標

因為電壓-3dB對應(yīng)的功率比為0.5，因而亦稱半功率點帶寬。

因為0.7對應(yīng)電壓分貝表示法的-3dB，亦稱為-3dB帶寬。

(2)決定放大器通頻帶帶寬的因素OAv/Av0f1f02f0.70.7①負載回路形式若負載回路由純電阻組成，則放大器的通頻帶可以較寬，若負載回路由LC諧振回路組成，則放大器的通頻帶會較窄。

②負載回路的等效品質(zhì)因數(shù)QL負載回路的等效品質(zhì)因數(shù)QL越大，諧振曲線越陡，即放大器的通頻帶越窄。

QL小

QL大③電壓增益由模擬電路的知識可知：放大器的電壓增益與帶寬的乘積是一個常數(shù)，所以放大器的電壓增益越大則通頻帶越窄。三、實驗應(yīng)知知識3、高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標2、通頻帶3、選擇性(1)選擇性的意義放大器從含有各種不同頻率的信號總和（有用的和有害的）中選出有用信號，排除有害（干擾）信號的能力，稱為放大器的選擇性。0Av/Av0f10.72f0.7實際通頻帶選擇性指標是針對抑制干擾而言的。如對鄰近電臺干擾、調(diào)制波產(chǎn)生的諧波干擾等。衡量選擇性的指標有兩個——矩形系數(shù)和抑制比。三、實驗應(yīng)知知識3、高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標2f0.1(2)矩形系數(shù)Kr0.1①矩形系數(shù)：是指電壓放大倍數(shù)下降到諧振電壓放大倍數(shù)Avo的0.1倍時所對應(yīng)的頻率范圍與電壓放大器倍數(shù)Avo下降到0.7倍時對應(yīng)的頻率偏移之比。102－1≈9.95Kr0.1=矩形系數(shù)的定義：0Av/Av0f10.72f0.70.12f0.1

2Δf0.12Δf0.7

根據(jù)并聯(lián)諧振回路的原理可知，諧振曲線遵循以下關(guān)系——

=———————11+2AVAV0(———)2QL?ff0

把Av/Av0=0.1代入上式可得2Δf0.1的寬度。f0102－1—2?f0.1=QL本電路的通頻帶為：2Δf0.7=——f0QL單調(diào)諧放大器的矩形系數(shù)為實際通頻帶理想通頻帶三、實驗應(yīng)知知識3、高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標———Kr0.1=

上述表明：矩形系數(shù)Kr0.1越小，越接近1，即2Δf0.1越接近2Δf0.7，則實際曲線愈接近理想矩形，對鄰近波道選擇性愈好，濾除鄰近波道干擾信號的能力愈強。但單調(diào)諧回路放大器的矩形系數(shù)遠大于1，這是單調(diào)諧回路放大器的缺點。故實際工程應(yīng)用中，通常采用多級諧振放大器。(3)抑制比d抑制比的意義：抑制比是表示電路對某一特定的干擾頻率的抑制能力。OAfAv0Avf0fn諧振頻率干擾頻率諧振頻率的最大增益干擾頻率的增益例如在彩色電視機中，必須對29MHz和38.5MHz兩個頻率進行抑制，以減少鄰近頻道對本頻道圖像和伴音的干擾。抑制比的定義：d=

——AV0AV顯然，d越大，說明對干擾頻率fn抑制能力越強，電路的選擇性越好。抑制比的分貝表示法：d(dB)=20lgd=20lg——AV0AV三、實驗應(yīng)知知識3、高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標工作穩(wěn)定性的意義：一般的不穩(wěn)定現(xiàn)象是增益變化、中心頻率偏移、通頻帶變窄、諧振曲線變形等。

極端的不穩(wěn)定狀態(tài)是放大器自激，致使放大器完全不能正常工作等。工作穩(wěn)定性是指放大器的工作狀態(tài)（直流偏置）、晶體管參數(shù)、電路元件參數(shù)等發(fā)生可能的變化時，放大器的主要特性的穩(wěn)定程度。4、工作穩(wěn)定性三、實驗應(yīng)知知識3、高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標

(1)信噪比5、噪聲系數(shù)Fn輸入信號Psi放大器A輸入噪聲Pni輸出信號Pso輸出噪聲Pno信噪比=

——PsPn電路中的信號必然存在有用信號Ps和噪聲Pn

，為了定量描述噪聲干擾的情況，引入了信噪比這個物理量。輸入端信噪比=

——PsiPni

輸出端信噪比=

——PsoPno顯然，信噪比越大，噪聲干擾越小，信號質(zhì)量越高。三、實驗應(yīng)知知識3、高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標輸入信號Psi放大器A輸入噪聲Pni輸出信號Pso輸出噪聲Pno如果放大器本身沒有噪聲，那么放大器對輸入信號Psi和噪聲Pni同樣放大，有———

=1Psi/PniPso/Pno如果放大器本身有噪聲，則放大器輸出的噪聲Pno是對輸入噪聲Pni放大后再與本身噪聲疊加之和，那么輸出信號的信噪比下降了。此時有———>1Psi/PniPso/Pno顯然，輸入、輸出端信噪比的比值反應(yīng)了信號通過放大器后信噪比的變壞程度。所以在電子學(xué)上把這個比值稱為噪聲系數(shù)。Fn=————Psi/PniPso/Pno

(2)噪聲系數(shù)Fn三、實驗應(yīng)知知識3、高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標噪聲系數(shù)Fn的分貝表示法Fn(dB)=10lg———Psi/PniPso/Pno顯然噪聲系數(shù)Fn一定是大于1的，越接近1，則說明放大器的質(zhì)量指標越好。實驗現(xiàn)場操作規(guī)程

a、注意安全操作規(guī)程，確保人身安全請注意人身安全和儀器設(shè)備的安全?。?！為了防止器件損壞，在切斷實驗電路板上的電源后才能改接電路。調(diào)換儀器時應(yīng)切斷實驗臺的電源。

逐步養(yǎng)成單手操作的習(xí)慣。

b、愛護儀器設(shè)備儀器在使用過程中，不必經(jīng)常開關(guān)電源。切忌無目的地撥弄儀器面板上的開關(guān)和按鈕。儀器設(shè)備出現(xiàn)問題，請向老師尋求幫助，請勿隨便調(diào)換配件。注意儀表允許安全電壓（或電流），切勿超過！當(dāng)被測量值的大小無法估計時，應(yīng)從儀表的最大量程開始測試，然后逐漸減小量程。c、實驗完成后

請將所有設(shè)備電源關(guān)斷，實驗箱蓋按號還原，連接線、工具請放回箱內(nèi)，并將實驗臺面清理干凈，養(yǎng)成良好的習(xí)慣。4-1實驗電路組成與說明四、實驗應(yīng)會知識

實驗電路是由共發(fā)射極組態(tài)的晶體管和并聯(lián)諧振回路組成的單級單調(diào)諧放大器。小信號調(diào)諧放大器的主要特點是晶體管的集電極負載不是純電阻，而是由LC組成的并聯(lián)諧振回路。如圖所示。電路上共有兩個可調(diào)元件，一個是電位器Rw，用于調(diào)節(jié)放大器的靜態(tài)工作點，使放大器工作于合適的工作區(qū)；另一個是可變電容Ct，調(diào)節(jié)電容可改變電路的諧振頻率。放大器的諧振頻率為：本實驗電路諧振頻率fo＝6.5MHz。為驗證放大器的基本理論，特安裝有兩個撥碼開關(guān)；其撥碼開關(guān)SW1改變諧振回路并聯(lián)阻尼電阻R，即改變回路Q值，從而改變放大器的增益和通頻帶，撥碼開關(guān)SW2改變射極電阻Re，從而改變放大器的增益。四、實驗應(yīng)會知識實驗用電路模塊地輸入+12V輸入四、實驗應(yīng)會知識4-1實驗電路組成與說明實驗用電路模塊如圖所示：+12V輸入信號輸入信號輸出SW1阻尼電阻SW2射極電阻四、實驗應(yīng)會知識4-2實驗內(nèi)容與操作步驟1.放大器靜態(tài)測量與工作狀態(tài)判斷基本條件：R=10KVcc=12V(SW1=3)按表要求分別改變Re時，測試數(shù)據(jù)記錄于表中：Re實際測量值（V)計算值根據(jù)Vce

判斷VT是否工作在放大區(qū)VbVeVcVceIc(mA)是否原因5001K2KVb:基極對地電壓。Ve:發(fā)射極對地電壓。Vc：集電極對地電壓Vce：集電極與發(fā)射極之間電壓。說明1：放大器工作在放大區(qū)的原因。說明2：當(dāng)Re變化后，Ic有否變化？6MHZ測試信號加入“IN”與地之間示波器CH1探頭檢測輸入信號，并調(diào)整信號幅度100mVp-p示波器CH2探頭檢測”O(jiān)UT”輸出信號信號地四、實驗應(yīng)會知識4-2實驗內(nèi)容與操作步驟2.諧振頻率fo與諧振增益Avo的測定與計算測試電路原理框圖如圖所示：基本條件：R=10KVcc=12V

實驗測試數(shù)據(jù)1/當(dāng)（Re=1.5K）Fo=？AVo=？輸入/輸出信號波形

實驗測試數(shù)據(jù)2/當(dāng)（Re=500Ω）輸入/輸出信號波形Fo=？AVo=？說明1：放大器的AVo表征的是：說明2：放大器射極電阻Re變化對AVO的影響。示波器測定Avo的操作步驟利用TDS-1002示波器，可方便的測試出放大器的放大倍數(shù)，其操作方法是：按壓讀數(shù)“MEASURE”

功能鍵按壓第一個菜單鍵一次，使“參數(shù)設(shè)置”菜單變換再后，選擇“信源1”按壓第二個菜單鍵，在“類型”菜單項，選擇需用參數(shù)（如峰-峰值）按壓“返回”菜單鍵+第四個菜單鍵一次。重新返回“參數(shù)設(shè)置”菜單：重復(fù)以上“信源”選擇與”類型“選擇操作，設(shè)置CH2通道。再按”返回“即可。四、實驗應(yīng)會知識4-2實驗內(nèi)容與操作步驟3.諧振放大器矩形系數(shù)Kr0.1的測定基本條件：Re=1K

測試數(shù)據(jù)1（R=10K）Bw0.7=fH-FL=？通頻帶特性曲線

測試數(shù)據(jù)2(R=10KΩ)Bw0.1=fH-FL=？0.1倍頻帶特性曲線說明1：什么是通頻帶？說明2：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)結(jié)果，算出矩形系數(shù)Kr0.1=四、實驗應(yīng)會知識4-2實驗內(nèi)容與操作步驟4.諧振放大器通頻帶Bw0.7的測定基本條件：Re=1