高頻實驗指導書(合)2011

1、高頻電子線路實驗指導書紀 鋼 亓德志石油大學(華東)電子信息工程系二一一年九月前言高頻電子線路實驗是教學過程中重要的實踐性環(huán)節(jié)，其目的是通過實驗和實際操作，獲得必要的感性認識，進一步掌握和鞏固所學的理論知識；學習常用高頻測量儀器的使用和電路參數(shù)的測量方法；分析實驗結(jié)果，編寫實驗報告；提高實驗技能；培養(yǎng)事實求是，嚴謹?shù)目茖W作風。為了使學生做好每次實驗，并且能達到預期的目的，現(xiàn)將實驗工作的一般要求簡述如下：一、實驗前的準備在每次實驗前，必須仔細閱讀實驗指導書和教材上有關(guān)實驗方面的理論知識，充分理解實驗原理和實驗電路、明確本次實驗的目的和任務、熟悉實驗步驟和內(nèi)容。還需要了解實驗儀器的技術(shù)性能、操作方

2、法及注意事項及準備好記錄實驗數(shù)據(jù)表格。二、實驗工作按照實驗步驟和內(nèi)容，有目的地調(diào)整電路參數(shù)和測量數(shù)據(jù)，正確操作測量儀器。讀取數(shù)據(jù)時應仔細準確，實驗數(shù)據(jù)應及時記錄在事先準備好的表格中。實驗數(shù)據(jù)不要隨意涂改，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有誤，可重新測量，以便發(fā)現(xiàn)問題。三、實驗報告的編寫編寫實驗報告是將實驗結(jié)果進行歸納總結(jié)分析和提高的階段。學生在每次實驗課后都應獨立完成這一項工作，實驗報告內(nèi)容應包括：1.實驗名稱、班級和姓名、同組者姓名、實驗日期2.實驗目的和實驗電路3.根據(jù)實驗原始記錄整理出的數(shù)據(jù)、表格、曲線、波形和計算數(shù)據(jù)等等。曲線和波形要畫在坐標紙上，坐標軸要注明物理量的單位。4.對實驗結(jié)果進行討論分析。如：是

3、否達到實驗目的和要求；有何收獲；實驗中產(chǎn)生誤差的原因；回答問題以及對實驗的改進意見等。目錄前言實驗一 高頻小信號諧振放大器（1）實驗二 LC正弦波振蕩器（5）實驗三 乘積調(diào)幅器與大信號檢波器（8）實驗四 調(diào)頻與鑒頻器 （14） 3高頻電子線路實驗指導書實驗一 高頻小信號諧振放大器一、實驗目的1.通過實驗進一步熟悉小信號諧振放大器的組成和工作原理；2.掌握諧振放大器的調(diào)試和基本性能測量方法。二、實驗原理諧振放大器是采用諧振回路做為負載的放大器。根據(jù)諧振回路的特性可以知道諧振放大器對于靠近諧振頻率的信號，有較大的增益；對于遠離諧振頻率的信號，增益迅速下降。所以，諧振放大器不僅有放大作用，而且還起著

4、濾波或選頻的作用。對高頻小信號放大器來說，由于輸入信號小，它可以工作在晶體管的線性范圍內(nèi)。這就允許把晶體管看成線性元件，因此可作為有源線性四端網(wǎng)絡（即小信號微變等效電路）來分析。本實驗采用兩級晶體管窄帶諧振放大器作為實驗內(nèi)容。高頻小信號放大器的主要性能指標有：中心頻率fo：是指放大器的工作頻率。它是設(shè)計放大器電路時，為選擇器件和計算諧振回路元件參數(shù)的依據(jù)。增益：是指放大器對有用信號的放大能力。通常表示為在中心頻率上的電壓增益和功率增益。電壓增益 Kvo=Vo/Vi 功率增益 Kpo=Po/Pi0dB-3dBff0BK(f)圖1-1 通頻帶示意圖式中：Vo ，Vi分別為放大器中心頻率上的輸出和輸

5、入電壓幅度，Po ，Pi分別為放大器中心頻率上的輸出和輸入功率。增益通常用分貝表示。通頻帶：是指放大器電路增益由最大值下降3dB時對應的頻率寬度。它相當于輸入不變時，輸入電壓由最大值下降0.707倍或功率下降到一半時對應的頻率寬度，如圖1-1所示。選擇性：是指放大器對通頻帶的外部抗干擾信號的衰減能力。通常有兩種表示方法：一種是矩形系數(shù)；另一種是抑制比。用矩形系數(shù)說明通頻帶以外的鄰近波道的干擾頻率分量的衰減能力，理想的頻帶放大器頻率響應曲線呈矩形。但實際的曲線形狀往往與矩形有較大的差異，如圖1-2所示。用矩形系數(shù)定義為：圖1-2 實際幅度特性理想實際ff0K(f)/ K(fo)00.20.40.

6、60.81.0f1f22Df0.7B2Df0.1B式中：2Df0.7為相對電壓增益下降到0.7倍時的頻帶寬度，即放大器的通頻帶B；2Df0.1為相對電壓增益下降到0.1倍時的頻帶寬度。顯然，理想矩形系數(shù)應為1，實際矩形系數(shù)均大于1。用抑制比來說明對帶外某一特定干擾頻率fn信號抑制能力的大小，它的定義中心頻率上功率增益Kpfo與特定干擾頻率fn上的功率增益之比。 或 還有其它性能指標參數(shù)，如工作穩(wěn)定性，噪聲系數(shù)等，有關(guān)說明請看教科書。圖1-3 高頻小信號放大器實驗電路三、實驗電路如圖1-3所示實驗電路由兩級高頻小信號諧振放大器組成，第一級與第二級的電路結(jié)構(gòu)完全相同。R1，R2，R3，R5，R6為

7、Q1提供靜態(tài)工作點，T1，C2為諧振回路。R7，R8，R9，R11，R12為Q2提供靜態(tài)工作點，T2，C8為諧振回路。輸入信號經(jīng)過C1加到Q1經(jīng)過放大和諧振回路的選頻送到下一級放大器Q2，再經(jīng)過放大和諧振回路的選頻輸出。四、實驗儀器1.示波器（DC4322D）2.高頻信號發(fā)生器（DF1070）3.高頻電子線路實驗箱五、實驗內(nèi)容及步驟（一）第一級諧振放大器幅頻特性的調(diào)試1.打開電源開關(guān)(電源指示燈亮)，K1開關(guān)撥到00位置；2.將高頻信號發(fā)生器頻率調(diào)到6MHz，輸出信號峰-峰值10mV，將它加到實驗電路板的第一級放大器的輸入端，再將示波器接到第一級輸出端。調(diào)整電感磁芯使其達到諧振頻率，測量輸出電

8、壓Vo，并計算Avo。3.調(diào)整高頻信號發(fā)生器的頻率，測量放大器的通頻帶2Df0.7和2Df0.5，計算矩形系數(shù)Kr0.5，并與理論計算值進行比較。（）f(MHz)2Df0.7 (kHz)2Df0.5(kHz)AvoKr0.564.根據(jù)表格數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)高頻信號發(fā)生器頻率（Vp-p=10mV保持不變）。測量輸出電壓幅頻特性曲線。f(MHz)5.55.65.75.85.96.06.16.26.36.46.5V0 (mV)（二） 第二級諧振放大器幅頻特性的調(diào)試1.將高頻信號發(fā)生器頻率調(diào)到6MHz，輸出信號峰-峰值10mV，將它加到實驗電路板的第二級放大器的輸入端，再將示波器接到第二級輸出端。調(diào)整電感磁芯

9、使其達到諧振頻率，測量輸出電壓Vo，并計算Avo。2.調(diào)整高頻信號發(fā)生器的頻率，測量放大器的通頻帶2Df0.7和2Df0.5，計算矩形系數(shù)Kr0.5，并與理論計算值進行比較。（）f(MHz)2Df0.7 (kHz)2Df0.5(kHz)AvoKr0.563.根據(jù)表格數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)高頻信號發(fā)生器頻率（Vp-p=10mV保持不變）。測量輸出電壓幅頻特性曲線。f(MHz)5.55.65.75.85.96.06.16.26.36.46.5V0 (mV)（三）級聯(lián)后諧振放大器幅頻特性測試把實驗板上的K1開關(guān)撥到11位置，信號發(fā)生器頻率調(diào)到6MHz，輸出信號峰-峰值調(diào)到10mV，然后加到實驗電路板的第一級輸入

10、端，由第二級輸出端接示波器，反復調(diào)整第一級和第二級電感，使輸出達到最大再測量。f(MHz)2Df0.7 (kHz)2Df0.5(kHz)AvoKr0.56根據(jù)表格數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)高頻信號發(fā)生器頻率（Vp-p=10mV保持不變）。測量輸出電壓幅頻特性曲線。f(MHz)5.55.65.75.85.96.06.16.26.36.46.5V0 (mV)六、預習要求復習有關(guān)小信號諧振放大器的工作原理和性能分析方面的內(nèi)容。七、注意事項1. 高頻信號發(fā)生器輸出衰減20dB；2. 2Df0.7的兩個點和2Df0.5的兩個點都要記錄；3. 在兩級放大器級聯(lián)之后，需要分別將兩級對同一頻率（6M）重調(diào)諧振；4. 注意不要

11、將無感螺絲刀調(diào)斷。八、報告要求畫出諧振曲線，并分析和討論。實驗二 LC正弦波振蕩器一、實驗目的1.通過實驗進一步了解LC三點式振蕩電路的組成及基本工作原理；2.掌握靜態(tài)工作點、反饋系數(shù)等對起振條件、幅值和波形的影響；3.了解反饋和耦合電容對振蕩頻率和起振電壓的影響；4.了解負載對輸出電壓的影響。二、實驗原理R1R2RcReCb1C01C11C21LVCC1圖2-1 電容反饋LC振蕩器電容反饋LC振蕩器，其共基極接法的典型電路如圖2-1所示。根據(jù)三點式振蕩器起振條件可知與晶體管發(fā)射極相連的元件應為同性質(zhì)電抗；與晶體管集-基極相連的元件應為異性電抗。圖2-1所示電路是能夠滿足起振所需的相位條件的。

12、當電路參數(shù)選取合適，滿足起振條件時，電路起振。當忽略負載電阻、晶體管參數(shù)及分布電容等因素影響時，振蕩頻率可近似認為等于諧振回路的固有振蕩頻率fo： （2-1）式中 C近似等于C1與C2的串聯(lián)值 （2-2）從對圖2-1所示電路的等效電路分析可知，設(shè)Yfb為共基極接法晶體管的正向傳輸導納；Gib為其輸入電導；Ge為振蕩回路的等效諧振電導，包括晶體管的輸出電導和負載電導；B為振蕩器的反饋系數(shù)，則電容反饋LC振蕩器的起振條件為 （2-3）式中 （2-4）由式（2-3）看出，考慮到晶體管輸入電阻對回路的加載作用，反饋系數(shù)B并不是越大越容易起振；在晶體管系數(shù)一定的情況下，可以調(diào)節(jié)負載和反饋系數(shù)，靈活選擇保

13、證起振。B一般在0.10.5之間取值。電路起振后，由于振蕩電壓幅度越來越大，晶體管放大器逐漸趨向大信號非線性狀態(tài)，其放大倍數(shù)Ku逐漸下降，當Ku下降到KuB=1時，振蕩幅度趨于穩(wěn)定。圖2-1所示的振蕩器，由于晶體管各極直接和振蕩回路元件L、C1、C2并聯(lián)，而晶體管的極間電容（主要是結(jié)電容）又隨外界因素（如溫度、電壓、電流等）的變化而變化，因此振蕩器的頻率穩(wěn)定性不夠高。為了提高振蕩器的頻率穩(wěn)定性，產(chǎn)生了能夠減小晶體管與回路之間耦合的改進型電容反饋振蕩器。圖2-2 LC正弦波振蕩器實驗電路三、實驗電路實驗電路如圖2-2所示。該電路為改進的電容三點式振蕩電路，輸出級采用射隨器隔離。它是用來減小后一級

14、負載對前一級振蕩回路的影響。四、實驗儀器1.示波器（DC4322D）2.數(shù)字頻率計（DF1070）3.數(shù)字萬用表（DT9202）4.高頻電子線路實驗箱五、實驗內(nèi)容及步驟1.觀察靜態(tài)工作點對輸出的影響不加負載，即K3開關(guān)全部撥為00位置，K1開關(guān)撥到010位置，K2開關(guān)撥到010位置，就分別把C2和C5連通。打開電源開關(guān)(電源指示燈亮)，調(diào)節(jié)電位器W1，改變R4兩端電壓（用萬用表測量電阻兩端R4=1kW），用示波器接到輸出端vo處，觀察輸出波形(注意記錄有無失真)，并測量幅度。VR4(V)0.10.30.50.70.80.91.0Vop-p2.觀察反饋系數(shù)對輸出振幅的影響調(diào)節(jié)W1使R4使端電壓為

15、0.5V，K2開關(guān)撥到100把C6連通，再通過K1開關(guān)分別把C1，C2，C3連通(注意開關(guān)撥到1為接通，撥到0為斷開)，并用示波器觀察輸出波形及幅度。C1=47pC2=120pC3=470pVop-p (V)3.觀察耦合電容對電路的影響耦合電容對起振的影響(注意失真情況)K1開關(guān)撥到100位置，把C1連通，再通過K2開關(guān)分別連接C4，C5，C6，調(diào)節(jié)W1測量電路剛能起振的工作點。再把K1開關(guān)分別撥到010和 001位置上，分別連接C2和C3，重復上述步驟。注意起振點和停振點的區(qū)別。(示波器輸入為0.1V/格)。當C1=43p時C4=43pC5=82pC6=470pVe(mV)當C2=120p時

16、C4=43pC5=82pC6=470pVe(mV)當C1=470p時C4=43pC5=82pC6=470pVe(mV)觀察耦合電容對頻率覆蓋系數(shù)的影響選擇合適的靜態(tài)工作點，K1開關(guān)撥到010位置和VR4=0.5V，再用K2開關(guān)分別連接C4，C5和C6，用頻率計測量振蕩頻率。C4=43pC5=82pC6=470pf5.觀察電路負載對輸出幅度的影響K1開關(guān)撥到010位置接通C2，K2開關(guān)撥到010位置接通C5，VR4=0.5V，首先測空載(K3撥到00位置輸出電壓)，然后再用K3分別接通電阻R5，R6，測出輸出電壓。R(kW)空載R5R6Vo(V)六、預習要求復習有關(guān)LC振蕩器振蕩原理，由實驗內(nèi)容

17、擬定實驗步驟，熟悉各項操作的意義，繪制必要的表格。七、注意事項1.測頻率用高頻信號發(fā)生器；2.示波器和頻率計不能同時接上；3.注意靜態(tài)工作點的調(diào)整，把所有的連接都連接號后再調(diào)工作點。每次改變連接后都要重新調(diào)整靜態(tài)工作點。八、實驗報告要求 用所學理論分析各項實驗結(jié)果。實驗三 乘積調(diào)幅器與大信號檢波器一、實驗目的1.通過實驗進一步了解模擬乘法器調(diào)幅電路的工作原理；2.通過實驗進一步了解二極管大信號檢波器的工作原理；3.掌握示波器測量調(diào)幅指數(shù)和電路調(diào)試方法；4.觀察檢波器電路參數(shù)對輸出信號失真的影響。二、實驗原理1.振幅調(diào)制調(diào)制是用調(diào)制信號（如聲音，圖象等低頻或視頻信號）去控制載波的某一參數(shù)，使這個

18、參數(shù)隨調(diào)制信號而變化的過程。載波經(jīng)過調(diào)制后稱為已調(diào)波。振幅調(diào)制就是用調(diào)制信號去控制載波的振幅，使載波的振幅按調(diào)制信號的規(guī)律變化。設(shè)調(diào)制信號為 載波信號為 則根據(jù)振幅調(diào)制的定義可以得出載波振幅信號的表達式為：式中稱為調(diào)幅指數(shù)或調(diào)幅度，它通常以百分數(shù)表示；Kd稱為調(diào)制靈敏度。為使已調(diào)波不失真，調(diào)幅指數(shù)應為ma1，當ma>1時，稱為過調(diào)制，此時產(chǎn)生嚴重失真，這種情況應該避免。將前面的v(t)式展開得：由上式可以看出調(diào)幅波是由三個不同頻率的正弦波組成。第一項為未調(diào)幅的載波；第二項的頻率等于載波頻率與調(diào)制頻率之和，稱為上邊頻；第三項的頻率等于載波頻率與調(diào)制頻率之差，稱為下邊頻。實際上，調(diào)制信號是比

19、較復雜的，它含有許多頻率分量，因此，由它所產(chǎn)生的調(diào)幅波中的上邊頻和下邊頻都不是一個頻率，而是許多個頻率分量組成了所謂上邊頻帶與下邊頻帶。2、振幅解調(diào)從高頻已調(diào)信號中恢復出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)，解調(diào)是調(diào)制的逆過程。調(diào)幅信號的解調(diào)通常稱為檢波，檢波實現(xiàn)方法可分為包絡檢波和同步檢波兩大類。前一種只適用于載波振幅信號（AM），后一種只能用于抑制載波振幅信號（DSB）或單邊帶調(diào)制信號（SSB），當然同步檢波也可解調(diào)載波振幅信號（AM）。二極管包絡檢波分為峰值包絡檢波和平均包絡檢波，前者輸入信號要求電壓大于0.5V，檢波器輸出與輸入之間是線性關(guān)系線性檢波；后者輸入信號較小，一般幾毫伏至幾十毫伏，輸出的平

20、均電壓與輸入信號電壓振幅的平方成正比，又稱平方率檢波，它廣泛用于測量儀表中的功率指標。本實驗僅研究峰值包絡檢波，其原理電路如圖3-1所示。圖3-1 二極管峰值包絡檢波器DR+CUoUi1_圖中輸入回路提供調(diào)幅信號Ui，檢波二極管通常選用導通電壓小和導通電阻小的鍺管。RC電路有兩個作用：一是作為檢波器的負載，在它的兩端產(chǎn)生調(diào)制信號電壓；二是濾除檢波電流中的高頻分量。為此RC網(wǎng)絡必須滿足： 式中，wo為載波角頻率，W為調(diào)制波角頻率。檢波過程實質(zhì)上就是信號通過二極管向電容C充電以及電容對電阻R放電的過程。充電時間常數(shù)為RdC，Rd為為二極管的正向?qū)娮琛７烹姇r間常數(shù)RC，通常Rd<<R

21、，因此，對C而言充電快，放電慢。經(jīng)過若干個周期后檢波器輸出電壓Uo在充電過程中逐漸建立起來。該電壓對二極管D形成一個大的負電壓，從而使二極管在輸入電壓的峰值附近才導通，導通時間很短，電流通角很小。當C充放電達到動態(tài)平衡后，Uo按高頻周期做鋸齒波動，其平均值是穩(wěn)定的且變化規(guī)律與輸入調(diào)幅信號包絡變化規(guī)律相同，從而實現(xiàn)了載波振幅信號的解調(diào)。下面簡單說明一下二極管峰值包絡檢波器的兩項主要性能指標。（1）傳輸系數(shù)Kd傳輸系數(shù)Kd也稱為檢波系數(shù)或檢波效率，它是描述檢波器對輸入已調(diào)信號的解調(diào)能力或效率的一個參數(shù)。如輸入電壓振幅Vom，輸出直流電壓Vdc，則Kd定義為：對于載波振幅調(diào)制信號，其定義為檢波器輸出

22、低頻電壓振幅與輸入高頻已調(diào)波包絡振幅之比：這兩個定義是一致的。Kd的大小決定于RC的取值及二極管導通電阻Rd的大小，Kd越趨近于1，檢波效率越高。圖3-2 惰性失真 tvcvi（2）檢波器的失真圖3-3 負峰值切割失真波形 tvWVimVRmaVim0二極管峰值包絡檢波器的失真，除具有與放大器相同的線性和非線性失真外，還存在兩種特有的失真惰性失真和底部切割失真，如圖3-2和圖3-3所示。惰性失真表現(xiàn)為輸出波形不隨包絡形狀而變，它總是起始于輸入電壓負斜率的包絡線的下降速度。這種失真是由于RC過大造成的，通過調(diào)節(jié)R或C的大小，可以避免產(chǎn)生惰性失真。底部切割削失真又稱為負峰切割失真，這種失真是因為檢

23、波器的交直流負載不同引起的。分析表明：為防止這種失真，檢波器交流負載與直流負載之比不得小于調(diào)幅波的調(diào)制度ma。因此，必須限制交流和直流負載的差別。圖3-4 乘法調(diào)幅與大信號檢波電路三、實驗電路如圖3-4所示電路為乘法調(diào)幅與大信號檢波電路，它由三部分組成，集成模擬乘法器MC1496P組成調(diào)幅電路；晶體管Q1組成射隨器完成前后兩級電路的阻抗匹配；二極管D1等阻容元件組成二極管大信號包絡檢波器。圖3-4中調(diào)幅電路所用的集成電路MC1496P是摩托羅拉公司生產(chǎn)的模擬乘法器，可用做寬帶和抑制載波雙邊帶平衡調(diào)制器，不需要耦合變壓器或調(diào)諧電路，它還可以作為高性能的SSB乘法檢波器，AM調(diào)制/解調(diào)器，混頻器，

24、倍頻器和鑒相器等。圖3-5為內(nèi)部電路及引腳圖。其中晶體管T1T4組成雙差分放大器，T5、T6組成單差分放大器，用以激勵T1T4。T7、T8、D1、R1R3組成偏置電路作為T5、T6的恒流源。圖3-5 MC1496內(nèi)部電路及引腳T11T21T31T41T51T61T71T81D11R11R211R31250015001500163210841514(+)(-)(-)(+)(+)(-)UooUxoUyo差分放大器工作在線性區(qū)時，輸出電壓Uo=KUxUy式中K為常數(shù)，它與外圍元件有關(guān)。分析表明，MC1496P線性區(qū)和飽和區(qū)的臨界點在1520mV左右，僅當式如信號電壓均小于26mV時，器件才有理想的相

25、乘作用，否則輸出電壓中會出現(xiàn)較大的非線性誤差。顯然，輸入線性動態(tài)范圍的上限值太小，不適應實際需要。為此，可在發(fā)射極引出端引腳2和引腳3之間根據(jù)需要接入反饋電阻，這樣可以調(diào)整（擴大）調(diào)制信號的輸入線性動態(tài)范圍，但是反饋電阻同時會影響調(diào)制器增益。增大反饋電阻會使器件增益下降，但它能改善調(diào)制信號輸入的動態(tài)范圍。模擬乘法器MC1496P的引腳1和引腳4之間直流電壓E0的最大值為：當Vc > 0.2V時，調(diào)整V或E0可改變調(diào)幅波的調(diào)幅度。四、實驗儀器1.示波器（DC4322D）2.高頻信號發(fā)生器（DF1070）3.低頻信號發(fā)生器（EM1642）4.數(shù)字萬用表（DT9202）5.高頻電子線路實驗箱五

26、、實驗內(nèi)容及步驟打開電源開關(guān)(紅綠指示燈亮)。（一）乘積調(diào)幅器1.調(diào)制信號幅度對調(diào)幅度ma的影響調(diào)節(jié)W1，使E0=0.5V（注意1腳電壓應高于4腳）萬用表紅表筆放到J1插孔中，黑表筆放到J4插孔中，則圖3-62V的大小就是調(diào)幅信號的調(diào)幅度。E0是MC1496p的引腳1和4兩端電壓，在實驗板上已經(jīng)留出測試孔。高頻信號發(fā)生器提供載波信號，將它調(diào)到頻率為465kHz，Vp-p=0.2V，接入到Uc端。低頻信號發(fā)生器提供調(diào)制信號，將它調(diào)到頻率為1kHz的正弦波，接入到Vs端，測量晶體管Q1的發(fā)射極的波形。如圖3-6所示，改變Vs用示波器觀察輸出(AM-UOT)波形并讀出A和B數(shù)值，根據(jù)A和B的數(shù)值計算

27、ma，畫出ma<1，ma=1，ma>1時的調(diào)幅波波形。首先測全調(diào)制時的Vs，然后測過調(diào)制的A,B值，過調(diào)制的B值為負值，做全調(diào)制和過調(diào)制時低頻信號發(fā)生器不衰減，其它情況衰減20dB。Vp-p0.10.20.40.60.81.2AB0ma2.E0對調(diào)幅度ma的影響載波信號不變，調(diào)制信號Vsp-p為0.4V。調(diào)節(jié)W1，改變E0，觀察E0對ma的影響。E0(V)0.50.40.30.1AB0ma（二）二極管大信號檢波器1.觀察惰性失真交流負載ri(R15或R16)不接，載波信號不變，E0調(diào)整為0.5V，調(diào)制信號Vsp-p為0.4V不變。取不同的fs，示波器接檢波器輸出端(ZLR),調(diào)節(jié)W

28、2，測量剛好產(chǎn)生惰性失真時的直流負載電阻R(=W2+R14)值。注意先斷電，再用萬用表檔測量電阻。f（kHz）1510R（k）2.觀察負峰切割失真調(diào)節(jié)W2為5.1K，然后把開關(guān)K3分別撥到01和10位置上分別接通R15和R16交流負載，通過示波器接交流輸出端Uo觀察輸出情況。調(diào)整Us，改變ma，測量剛好產(chǎn)生負峰切割失真時的ma。E0=0.5V，Vcp-p=0.2V，fs=1kHz。ri（K）(R15) 1K(R16) 5.1KABma（%）六、預習要求1.復習有關(guān)模擬乘法器、二極管大信號檢波的工作原理和性能分析方面的內(nèi)容。2.預習示波器測量調(diào)幅系數(shù)ma的方法。七、注意事項1. 輸入信號應在板上

29、的實測值(以示波器測量為準)；2. 在同一量程下A和B只讀格數(shù)不讀電壓值；3. 測量直流電阻時，先斷電源，再用萬用表測電阻的值，測完電阻后，應萬用表立即打回到直流電壓檔上；4. 測電阻時，黑表筆接地，紅表筆測量；5. 測調(diào)制波時，如果上下步對稱時，調(diào)W2增大電阻后波形可正常；6. 高頻信號發(fā)生器使用時不用衰減，低頻信號發(fā)生器除做全調(diào)制和過調(diào)制時衰減20dB；7. 調(diào)電位器時應注意標號，W1，W2電位器可調(diào)，W3電位器在實驗中嚴禁調(diào)動。八、報告要求1.繪出ma隨V和E0變化的曲線。2.描繪當ma<1，ma=1，ma>1時，調(diào)幅波的波形。3.描繪檢波器惰性失真和負峰切割失真時的輸出電壓

30、波形。實驗四 頻率調(diào)制與鑒頻實驗一、實驗目的1.通過實驗進一步理解頻率調(diào)制工作原理及實現(xiàn)方法；2.通過實驗了解變?nèi)荻O管直接調(diào)頻的原理及電路組成；3.掌握測量變?nèi)荻O管特性的方法；4.觀察改變頻率調(diào)制電路參數(shù)對輸出信號的影響。5.通過實驗進一步理解頻率調(diào)制信號的解調(diào)原理及實現(xiàn)方法；6.掌握乘積型相位鑒頻器工作原理，實現(xiàn)電路及測量方法。二、實驗原理1.頻率調(diào)制的一般原理頻率調(diào)制就是用低頻信號去控制高頻載波的頻率，使高頻載波的振幅不變，而瞬時頻率與調(diào)制信號的強度成線性關(guān)系。設(shè)調(diào)制信號為： 載波信號為： 調(diào)頻時，載波信號的瞬時角頻率w(t)隨調(diào)制信號成正比變化，即：瞬時相位q(t)為：因此，可得調(diào)頻

31、波(FM波)的表達式為：式中：稱為調(diào)頻波的的最大角頻偏；稱為調(diào)頻波的的調(diào)頻指數(shù)。mf可以大于1，mf越大抗噪聲性能越好，但是要占據(jù)更大的信號帶寬。我們知道LC振蕩器的振蕩頻率，如果能使振蕩器回路的L或C受調(diào)制信號控制而變化，則振蕩頻率就會受調(diào)制信號控制而變化。只要DC(t)或DL(t)與VW(t)成正比例關(guān)系，如果DC(t)很小，可以證明（教科書第556頁）Df也與DC成正比例關(guān)系，所以最后必然得出Df與VW(t)恰成正比例關(guān)系的結(jié)論，從而實現(xiàn)線性調(diào)頻。2.變?nèi)荻O管直接調(diào)頻變?nèi)荻O管是單向?qū)щ娖骷?，在反偏時，它的PN結(jié)呈現(xiàn)一個與反向偏壓U有關(guān)的結(jié)電容Cj，利用其特性可使振蕩頻率隨外加電壓而變

32、化，實現(xiàn)調(diào)頻。Cj與U的關(guān)系是非線性的，所以變?nèi)荻O管電容Cj屬于非線性電容。Cj受反向偏壓的控制特性曲線簡稱CjU曲線，如圖4-1所示。Cj /pFu /V1020304050607080100123456789圖4-1 變?nèi)荻O管CjU曲線變?nèi)荻O管結(jié)電容與外加電壓的關(guān)系可表示為：其中Cj0是變?nèi)荻O管在零偏壓時的電容值；VD是變?nèi)荻O管的勢壘電位差（硅管約為0.7V，鍺管約為0.2V）；g是電容變化系數(shù)，通常g=1/21/3；U是外加反向偏壓的絕對值，包括靜態(tài)工作電壓EQ和調(diào)制信號電壓VW，即U=EQ+ VW。設(shè)調(diào)制信號為，當變?nèi)荻O管作為回路總電容全部接入振蕩回路后，振蕩頻率可表示為：

33、其中，mc表示結(jié)電容調(diào)制深度的調(diào)制指數(shù)，稱為電容調(diào)制度，由以上兩式可得出，只有當g=2時，才能實現(xiàn)線性調(diào)頻。在g¹2時，調(diào)頻過程將產(chǎn)生非線性失真。不過，當VWm較小時，且EQ合適的話，調(diào)頻非線性失真很小。對調(diào)頻電路的性能要求主要有調(diào)制線性、最大頻偏、調(diào)制靈敏度及中心頻率穩(wěn)定度等。前三項可由靜態(tài)頻率調(diào)制特性曲線上估計測出來。3.頻率解調(diào)的一般原理能夠完成對調(diào)頻信號解調(diào)的電路稱為鑒頻器。它的基本方法是將調(diào)頻波進行特定的波形變換，使其變換后的波形中，包含有反映調(diào)頻波瞬時頻率變化規(guī)律的某種參量，例如幅度、相位或平均分量，然后設(shè)法檢測出這個參量，即得到原始調(diào)制信號。鑒頻器的電路類型很多，例如將

34、調(diào)頻波通過幅頻特性斜率不等于零的線性網(wǎng)絡，使調(diào)頻波的振幅按其瞬時頻率規(guī)律變化，變?yōu)檎{(diào)頻調(diào)幅波，再通過包絡檢波器檢測出反映幅度變化的解調(diào)電壓。這種鑒頻器稱為幅度鑒頻器或斜率鑒頻器。移相網(wǎng)絡低通濾波器FM信號FM-PM信號ViV圖4-2乘積型相位鑒頻器方框圖又如，將調(diào)頻波通過相頻特性斜率不等于零的線性網(wǎng)絡，使調(diào)頻波的相位按其瞬時規(guī)律變化，變?yōu)檎{(diào)頻調(diào)相波，再通過相位鑒頻器檢測出反映相位變化的解調(diào)電壓。這種鑒頻器稱為相位鑒頻器。VWmBmf0f圖4-3 鑒頻特性曲線本實驗采用相位鑒頻器，乘積型相位鑒頻器的實現(xiàn)框圖5-1所示。在圖中，移相網(wǎng)絡一般采用單諧振回路或耦合回路，乘法器一般采用模擬乘法器，低通濾

35、波器為RC網(wǎng)絡。乘法器和低通濾波器構(gòu)成的相位檢波器又稱為鑒相器。鑒相器的主要特性是鑒頻特性，也就是它的輸出電壓VWm與輸入FM信號的頻偏Df（或瞬時頻率f）之間的關(guān)系曲線，如圖5-2所示。圖中，對應FM信號的中心頻率f0（Df=0），輸出電壓為零；當信號頻率向左右偏離時，分別得到負、正輸出電壓。因為FM信號的頻偏按調(diào)制信號規(guī)律變化，故鑒頻器輸出還原了原調(diào)制信號。曲線中直線段的頻率范圍Bm為鑒頻器的線性范圍。Bm應大于調(diào)頻信號最大頻偏的兩倍以上。圖4-4 頻率調(diào)制實驗電路三、實驗電路1.頻率調(diào)制電路用變?nèi)荻O管組成的頻率調(diào)制電路如圖4-4所示。以Q61、L62、C62和C63等元件組成LC振蕩電路；R65、R66、R67和W62為變?nèi)荻O管提供偏壓使變?nèi)荻O管與調(diào)制信號近似成線性關(guān)系，變?nèi)荻O管通過C65耦合加入到振蕩器的諧振回路，調(diào)制信號信號通過C66和L63加在變?nèi)荻O管BD61兩端；Q62等元件組成射隨器。2.頻率解調(diào)電路乘積型相位鑒頻器實驗電路如圖4-5所示。圖中，集成模擬乘法器MC1496及其輸出電路（由R13、R14、C8和C9組成低通濾波器）構(gòu)成乘積型鑒