高頻電子線路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、高頻電子線路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書吳瓊編沈陽大學(xué)信息學(xué)院目錄實(shí)驗(yàn)一:高頻電子儀器使用練習(xí) 2 實(shí)驗(yàn)二:單調(diào)諧回路諧振放大器及通頻帶展寬 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三:幅度調(diào)制器實(shí)驗(yàn) 9 實(shí)驗(yàn)四:小功率功率調(diào)頻發(fā)射、接收實(shí)驗(yàn) 13課程編號:11271141 課程類別 :學(xué)科必修適用層次:本科適用專業(yè) :電子信息科學(xué)與技術(shù)課程總學(xué)時(shí) :64 適用學(xué)期 :第 5學(xué)期實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí) :16 開設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù) :4撰寫人:吳瓊審核人 :張明教學(xué)院長 :范立南實(shí)驗(yàn)一 :高頻電子儀器使用練習(xí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求了解高頻信號發(fā)生器基本結(jié)構(gòu)及用途 ,學(xué)習(xí)該儀器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理及說明本系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)箱和外接實(shí)驗(yàn)?zāi)K兩部分組成 ,其中外接模塊采用插拔

2、式結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì) ,便于功能的擴(kuò)展。實(shí)驗(yàn)箱帶有一個(gè) 0Hz120KHz 的低頻信號源、一個(gè) 20KHz10MHz 的高頻信號源、一個(gè)音頻接口單元。實(shí)驗(yàn)箱可使用自帶電源,也可通過右上角的 4 針電源接口從外部引入。高頻電路單元采用模塊式設(shè)計(jì) ,將有關(guān)聯(lián)的 單元電路放在一個(gè)模塊內(nèi)。高頻模塊可插在實(shí)驗(yàn)箱的 4 個(gè)固定孔上 ,配合高、低頻 信號源和頻率計(jì)即可進(jìn)行高頻電路實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、電源接口測試實(shí)驗(yàn)箱提供的五組電源 (-8V、+5V、-5V、-12V、+12V 輸出。當(dāng)電源正常 時(shí) ,各組電源對應(yīng)的指示燈均被點(diǎn)亮。用萬用表測量各輸出點(diǎn)的電壓值,與電源標(biāo)準(zhǔn)值相對照 ,填表 1-12、低頻信號源

3、本實(shí)驗(yàn)箱采用集成函數(shù)發(fā)生器 ICL8038 產(chǎn)生正弦波、方波和三角波 ,頻率為 0Hz120KHz連續(xù)可調(diào)。輸出信號的幅度從 0V到 5V連續(xù)可調(diào)。 “占空比調(diào)節(jié) ”旋 鈕可調(diào)節(jié)輸出信號的占空比 , “失真度調(diào)節(jié) ”旋鈕可調(diào)整正弦波的失真度。使用時(shí)先 選擇波形 ,然后將“頻率選擇 ”開關(guān)打到合適的檔位 ,通過“頻率調(diào)節(jié) ”旋鈕依據(jù)頻率計(jì) 示數(shù)調(diào)出表 1-2所示波形數(shù)據(jù)。通過 “幅度調(diào)節(jié) ”旋鈕依據(jù)示波器輸出波形調(diào)節(jié)輸出 幅值與表中對應(yīng)。調(diào)解占空比與失真度使示波器輸出標(biāo)準(zhǔn)波形。表 1-23、高頻信號源高頻信號源采用 MAX038 作為信號發(fā)生器 ,本實(shí)驗(yàn)箱只能輸出正弦波 ,頻率為 20KHz 1

4、0MHz 連續(xù)可調(diào),幅度從 0V到 5V連續(xù)可調(diào)。使用時(shí)先將 “頻率選擇”開關(guān) 打到合適的檔位 ,再通過 “頻率調(diào)節(jié) ”和“幅度調(diào)節(jié) ”旋鈕調(diào)出所需要的頻率和幅值的 信號。表 1-24、頻率計(jì)頻率計(jì)的參數(shù)為 :顯示 :5 位,紅 LED 顯示量程:50Hz12MHz精度:1%±1字靈敏度 :150mVrms最大輸入電平 :10Vp-p輸入阻抗:1M 歐姆SELECT按鈕為通道選擇。 SELECT 彈起選擇通道 1輸入,SELECT按下選擇通 道 2 輸入。數(shù)碼管左側(cè)有紅、綠兩個(gè)指示燈作為單位顯示 ,紅燈亮?xí)r單位為 “ KHz”, 綠燈亮?xí)r單位為 “Hz”。對于表 1與表 2 第一組數(shù)

5、據(jù) ,分別用通道 1、通道 2進(jìn)行輸入 ,看結(jié)果如何5、音頻接口單元音頻接口單元電路如下圖所示麥克風(fēng)電路采用 LM741 放大器 ,其輸入、輸出均為耳機(jī)接口。揚(yáng)聲器電路采用 LM386 音頻功率放大器 ,輸入為耳機(jī)接口 ,輸出有耳機(jī)接口 ,也有二號孔接口。如將 AOUT 插孔和 SPIN 插孔連接 ,輸入的語音信號經(jīng)功放直接進(jìn)入揚(yáng)聲器。如 AOUT 插孔和 SPIN插孔斷開 ,則可從其它電路輸入音頻信號至 SPIN。6、外接實(shí)驗(yàn)?zāi)K區(qū)外接模塊采用插拔式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,通過卡釘與實(shí)驗(yàn)箱連接 ,便于安裝和拆卸。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ,分析可能發(fā)生的錯(cuò)誤及其原因五、注意事項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)之前必須

6、充分預(yù)習(xí) ,認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 ,掌握好實(shí)驗(yàn)所必需的有關(guān)原理 和理論知識 ;2、對實(shí)驗(yàn)中所用到的儀器使用之前必須了解其性能、使用方法和注意事項(xiàng),并在實(shí)驗(yàn)時(shí)嚴(yán)格遵守 ;3、動手實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)仔細(xì)檢查電路 ,確保無誤后方能接通電源 ;4、由于高頻電路的特點(diǎn) ,要求每次實(shí)驗(yàn)時(shí)連線要盡可能地短且整齊 ,不要有多余 的線;5、調(diào)節(jié)可變電容或可變電阻時(shí)應(yīng)使用無感改錐 ;6、需要改接連線時(shí) ,應(yīng)先關(guān)斷電源 ,再改接線 ;7、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)細(xì)心操作 ,仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ;8、實(shí)驗(yàn)中如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象 ,應(yīng)立即關(guān)斷電源 ,并報(bào)告指導(dǎo)老師 ;9、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后 ,必須關(guān)斷電源 ,整理好儀器、設(shè)備、工具和實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)二:單調(diào)諧回路

7、諧振放大器及通頻帶展寬實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1、熟悉高頻電路實(shí)驗(yàn)箱的組成及其電路中各元件的作用 ;2、熟悉并聯(lián)諧振回路的通頻帶與選擇性等相關(guān)知識 ;3、熟悉負(fù)載對諧振回路的影響 ,從而了解頻帶擴(kuò)展 ;4、熟悉和了解單調(diào)諧回路諧振放大器的性能指標(biāo)和測量方法。、實(shí)驗(yàn)原理及說明本實(shí)驗(yàn)電路如圖 2-1 所示圖 2-1C2、W、R1、R2 和 Re1(Re2為直流偏置電路 ,調(diào)節(jié) W 可改變直流工作點(diǎn) C3、L1 構(gòu)成諧振回路 ,R3為回路電阻 ,RL 為負(fù)載電阻。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、測量諧振放大器的諧振頻率1撥動開關(guān) K3 至“RL”檔;2撥動開關(guān) K1 至“OFF”檔,斷開 R3 ;3 撥動開關(guān)

8、K2,選中 Re2;4 檢查無誤后接通電源 ;5 高頻信號發(fā)生器接到電路輸入端 TP1,示波器接電路輸出端 TP3;6使高頻信號發(fā)生器的正弦信號輸出幅度為 300mV 左右,調(diào)節(jié)其頻率在 2 11MHz 之間變化 ,找到諧振放大器輸出電壓幅度最大且波形不失真的頻率并記錄下 來;（注意:如找不到不失真的波形 ,應(yīng)同時(shí)調(diào)節(jié) W 來配合2、測量放大器在諧振點(diǎn)的動態(tài)范圍 :1 撥動開關(guān) K1,接通 R3;2 撥動開關(guān) K2,選中 Re1;3 高頻信號發(fā)生器接到電路輸入端 TP1,示波器接電路輸出端 TP3;4調(diào)節(jié)高頻信號發(fā)生器的正弦信號輸出頻率為 4MHz左右,調(diào)節(jié) C2使諧振放大 器輸出電壓幅度 u

9、0 最大且波形不失真。此時(shí)調(diào)節(jié)高頻信號發(fā)生器的信號輸出幅度 由 300mV 變化到 1V, 使諧振放大器的輸出經(jīng)歷由不失真到失真的過程 ,記錄下最大 不失真的 u0值（如找不到不失真的波形 ,可同時(shí)微調(diào)一下 W 和 C2 來配合,填入表 3-1:表 3-15再選 Re2=500,重復(fù)第 4步的過程 ;6 在相同的坐標(biāo)上畫出不同 Ic（由不同的 Re決定時(shí)的動態(tài)范圍曲線 ,并進(jìn)行分析 和比較。3、測量放大器的通頻帶1 撥動開關(guān) K1,接通 R3;2 撥動開關(guān) K2,選中 Re2;3撥動開關(guān) K3 至“RL”檔;4 高頻信號發(fā)生器接到電路輸入端 TP1,示波器接電路輸出端 TP3;5調(diào)節(jié)高頻信號發(fā)

10、生器的正弦信號輸出頻率為 4MHz 左右,信號輸出幅度為 300mV左右,調(diào)節(jié) C2使輸出電壓幅度 u0最大且波形不失真 （注意檢查一下此時(shí)諧振 放大器如無放大倍數(shù)可調(diào)節(jié) W 。以此時(shí)回路的諧振頻率 4MHz 為中心頻率 ,保持高 頻信號發(fā)生器的信號輸出幅度不變 ,改變頻率由中心頻率向兩邊偏離 ,測得在不同頻 率時(shí)對應(yīng)的輸出電壓 uo,頻率偏離的范圍根據(jù)實(shí)際情況確定。將測量的結(jié)果記錄下 來 ,并計(jì)算回路的諧振頻率為 4MHz 時(shí)電路的電壓放大倍數(shù)和回路的通頻帶 ;6 撥動開關(guān) K1,斷開 R3,重復(fù)第 5 步。比較通頻帶的情況。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ,分析可能發(fā)生的錯(cuò)誤及其原因五

11、、注意事項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)之前必須充分預(yù)習(xí) ,認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 ,掌握好實(shí)驗(yàn)所必需的有關(guān)原理 和理論知識 ;2、對實(shí)驗(yàn)中所用到的儀器使用之前必須了解其性能、使用方法和注意事項(xiàng),并在實(shí)驗(yàn)時(shí)嚴(yán)格遵守 ;3、實(shí)驗(yàn)中如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象 ,應(yīng)立即關(guān)斷電源 ,并報(bào)告指導(dǎo)老師 ;4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后 ,必須關(guān)斷電源 ,整理好儀器、設(shè)備、工具和實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。八、預(yù)習(xí)與思考題1、復(fù)習(xí)選頻網(wǎng)絡(luò)的特性分析方法 ;2、復(fù)習(xí)諧振回路的工作原理 ;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。六、思考題1、畫出實(shí)驗(yàn)電路的交流等效電路 ;2、整理各實(shí)驗(yàn)步驟所得的數(shù)據(jù)和圖形 ,繪制出單諧振回路接與不接回路電阻時(shí)

12、的幅頻特性和通頻帶 ,分析原因 ;3、分析 Ic 的大小不同對放大器的動態(tài)范圍所造成的影響。4、談?wù)剬?shí)驗(yàn)的心得體會。實(shí)驗(yàn)三 :幅度調(diào)制器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1、掌握集成模擬乘法器的基本工作原理 ;2、掌握集成模擬乘法器構(gòu)成的振幅調(diào)制電路的工作原理及特點(diǎn);3、學(xué)習(xí)調(diào)制系數(shù) m 及調(diào)制特性 (m Um的測量方法 ,了解 m<1 和 m=1 及 m>1 時(shí)調(diào)幅波的波形特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理及說明本實(shí)驗(yàn)電路如圖 3-1 所示圖 3-1圖中 MC1496 芯片引腳 1和引腳 4接兩個(gè) 51和兩個(gè) 75電阻及 51K 電位器 用來調(diào)節(jié)輸入饋通電壓 ,調(diào)偏 W,有意引入一個(gè)直流補(bǔ)償電壓 ,由于調(diào)制

13、電壓 U 與直 流補(bǔ)償電壓相串聯(lián) ,相當(dāng)于給調(diào)制信號 U疊加了某一直流電壓后與載波電壓 Uc 相 乘 ,從而完成普通調(diào)幅。如需要產(chǎn)生抑制載波雙邊帶調(diào)幅波 ,則應(yīng)仔細(xì)調(diào)節(jié) W,使 MC1496輸入端電路平衡。另外 ,調(diào)節(jié) W 也可改變調(diào)制系數(shù) m。1496芯片引腳 2和 引腳 3之間接有負(fù)反饋電阻 R3,用來擴(kuò)展 U 的輸入動態(tài)范圍。載波電壓 Uc由引 腳 8 輸入。MC1496芯片輸出端 （引腳 6接有一個(gè)由并聯(lián) L1 、C5回路構(gòu)成的帶通濾波器 , 原因是考慮到當(dāng) Uc 幅度較大時(shí) ,乘法器內(nèi)部雙差分對管將處于開關(guān)工作狀態(tài) ,其輸 出信號中含有 3c±、 5c±、 等無用

14、組合頻率分量 ,為抑制無用分量和選出c±分量 ,故不能用純阻負(fù)載 ,只能使用選頻網(wǎng)絡(luò)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、接通電源 ;2、調(diào)節(jié)高頻信號源使其產(chǎn)生 fc=8MHz 幅度為 200mV（連線后測左右的正弦信 號作為載波接到幅度調(diào)制電路輸入端 TP1,從函數(shù)波發(fā)生器輸出頻率為 f =1KHz幅 度為 600mV 左右的正弦調(diào)制信號到幅度調(diào)制電路輸入端 TP2，示波器接幅度調(diào)制電路輸出端 TP3； 3、反復(fù)調(diào)整 W 及 C5 使之出現(xiàn)合適的調(diào)幅波，觀察其波形并測量調(diào)制系數(shù) m； 4、調(diào)整 U 的幅度（調(diào)制信號幅度和 W 及 C5，同時(shí)觀察并記錄 m< 1、m=1 及 m>1 時(shí)的調(diào)

15、幅波形； 5、在保證 fc、f和 Ucm（載波幅度）一定的情況下測量 mU 曲線。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析 觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析可能發(fā)生的錯(cuò)誤及其 原因五、注意事項(xiàng) 1、實(shí)驗(yàn)之前必須充分預(yù)習(xí)，認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，掌握好實(shí)驗(yàn) 所必需的有關(guān)原理和理論知識； 2、對實(shí)驗(yàn)中所用到的儀器使用之前必須了解其性 能、使用方法和注意事項(xiàng)，并在實(shí)驗(yàn)時(shí)嚴(yán)格 遵守； 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，必須關(guān)斷電 源，整理好儀器、設(shè)備、工具和實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。 六、預(yù)習(xí)與思考題 1、預(yù)習(xí)幅度調(diào)制器 的有關(guān)知識； 2、認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，分析實(shí)驗(yàn)電路中用 1496 乘法器調(diào)制的工 作原理，并分析計(jì)算各引 腳的直流電壓； 3、了解調(diào)制系數(shù) m 的意義

16、及測量方 法； 4、分析全載波調(diào)幅信號的特點(diǎn)； 5、了解實(shí)驗(yàn)電路中各元件作用。 6、整理 各實(shí)驗(yàn)步驟所得的數(shù)據(jù)和波形，繪制出 mU 調(diào)制特性曲線； 7、分析各實(shí)驗(yàn)步 驟所得的結(jié)果。 11實(shí)驗(yàn)四：小信號功率調(diào)頻發(fā)射、接受實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求 1、通過實(shí)驗(yàn)掌 握調(diào)頻發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的組成原理和調(diào)試方法。 2、掌握音頻功放原理和調(diào)試方 法。二、實(shí)驗(yàn)原理及說明小功率調(diào)頻發(fā)射電路由前述的頻率調(diào)制電路和高頻功率 放大電路組成，而小功率調(diào)頻接 收電路由單片調(diào)頻接收芯片 MC3362 和外圍電路 組成。此外調(diào)頻接收模塊上還有音頻放大電 路。其電路如下所示： 圖 91 小功率 調(diào)頻接收電路圖 92 音頻放大電

17、路來自天線的信號經(jīng)匹配電路輸入 MC3362 的 1 腳， 21、腳上的 LC 選頻電路決定第一 22 級本振的振蕩頻率。該信號與輸入信號 進(jìn)行第一級混頻后經(jīng) 10.7M 陶瓷濾波器輸出第一中頻 12信號，從 17 腳送至第二混頻器。第二級本振決定于 3、4 腳上的 10.245M 的 晶體，第二本振與第一中頻混頻后，經(jīng) 455K 陶瓷濾波器輸出第二中頻信號。該信 號經(jīng)過放大、鑒頻，從 13 腳上輸出恢復(fù)原音頻信號。 四、實(shí)驗(yàn)儀器序號 1 名稱 實(shí)驗(yàn)箱及小信號調(diào)頻發(fā)射、接收電路模塊 2 3 示波器一臺萬用表觀察波形測量 電壓、電流主要用途連接形成小信號調(diào)頻發(fā)射、接收電路三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 1、

18、小功率調(diào)頻發(fā)射實(shí)驗(yàn)： （1）從函數(shù)波發(fā)生器輸入一 1K，200mV 左右的正弦波 （音頻）信號到模塊的“Vin端”作為調(diào)制信號，調(diào)整頻率調(diào)制電路使其在 “TP2”端 輸出理想的波形； （2）按高頻功率放大器的調(diào)試方法調(diào)整電路使其 “TP1”端輸出 最大且不失真； （3）將高頻功率放大器電路的天線拉出，使其處于發(fā)射狀態(tài)。 2、小功率調(diào)頻接收實(shí)驗(yàn)： （1）將天線拉出，調(diào)節(jié)微調(diào)電容，使 “VOUT”端輸出基 本清晰的低頻波形。注：如微調(diào)電 容定不住，可配合調(diào)整發(fā)射模塊的 W2 使波形 清晰穩(wěn)定。若輸出波形有明顯的抖動現(xiàn)象可以 用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)箱來做綜合實(shí)驗(yàn)，因?yàn)?用一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱有可以造成電源之間的干擾。 （2）改變函數(shù)波發(fā)生器的頻率，輸出 信號的頻率應(yīng)隨之改變。 3、音頻放大實(shí)驗(yàn)音頻功放電路的輸入端“VIN”接 實(shí)驗(yàn)箱 的低頻信號發(fā)生器或調(diào)頻接收電路的 “Vout端”，“SPEAK”R端接實(shí)驗(yàn)箱音頻接口的 “SPIN”。 調(diào)節(jié)音頻放大器電路的 W2，使揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音大且清晰，輸出波形 基本不失真。改