高頻電子線路實驗

1、 實驗一 低電平振幅調(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)全載波調(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. 認真閱讀實驗指導(dǎo)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. SP1461型高頻信號發(fā)生器。3. 萬用表。4. TPE-GP4高頻綜合實驗箱（實驗區(qū)域：乘法

2、器調(diào)幅電路） 四、 實驗電路說明圖 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 號的振幅成正比。通常稱高頻信號為載波 圖1 1496芯片內(nèi)部電路圖信號，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V1-V4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

3、，載波信號加在V1-V4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1K電阻，以擴大調(diào)制信號動態(tài)范圍，已調(diào)制信號取自雙差動放大器的兩集電極(即引出腳、之間)輸出。用1496集成電路構(gòu)成的調(diào)幅器電路圖如圖2所示，圖中RP5002用來調(diào)節(jié)引出腳、之間的平衡，RP5001用來調(diào)節(jié)、腳之間的平衡，三極管V5001為射極跟隨器，以提高調(diào)幅器帶負載的能力。五、 實驗內(nèi)容及步驟 實驗電路見圖2圖2 1496構(gòu)成的調(diào)幅器1. 直流調(diào)制特性的測量1) 載波輸入端平衡調(diào)節(jié)：在調(diào)制信號輸入端P5002加入峰值為100mv，頻率為1KHz的正弦信號，調(diào)節(jié)Rp5001電位

4、器使輸出端信號最小，然后去掉輸入信號。2) 在載波輸入端P5001加峰值為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RP5002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 VO=KVABVC(t) 計算出系數(shù)K值。并填入表1。實際使用載波幅值VC=1.13v表1VAB(mV)0.1070.2010.2970.4090.472VO（P-P）(mV)0.821.361.982.623.08K6.785.985.905.675.772. 實現(xiàn)全載波調(diào)幅1) 調(diào)節(jié)RP5002使VAB

5、=0.1V，載波信號仍為VC(t)=1sin2×10.7×106t(V)，將低頻信號Vs(t)=VSsin2×103t(mV)加至調(diào)制器輸入端P5002，畫出VS=30mV和100mV時的調(diào)幅波形(標(biāo)明峰一峰值與谷一谷值)并測出其調(diào)制度m。VS=30mV峰-峰值:832mV 谷-谷值:720mV調(diào)制度m=7.2%VS=100mV峰-峰值:992mV 谷-谷值:576mV調(diào)制度m=26.5%2) 載波信號VC(t)不變，將調(diào)制信號改為VS(t)=100sin2×103t(mV)調(diào)節(jié)RP5002觀察輸出波形VAM(t)的變化情況，記錄m=30%和m=100%

6、調(diào)幅波所對應(yīng)的VAB值。m=30% VAB =0.6mV m=100% VAB =3mV3. 實現(xiàn)抑制載波調(diào)幅1) 調(diào)RP5002使調(diào)制端平衡，并在載波信號輸入端IN1加VC(t)=10Sin2×105t(mV) 信號，調(diào)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)=100sin2×103t(mV) 信號，觀察記錄波形，并標(biāo)明峰一峰值電壓。峰-峰值:210mV實驗二 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

7、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)生波形失真的主要因素。三、 實驗儀器設(shè)備1. 雙蹤示波器2. SP1461型高頻信號發(fā)生器3. 萬用表4. TPE-GP4高頻綜合實驗箱（實驗區(qū)域：二極管包絡(luò)檢波器、同步檢波器）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1所示，主要由二極管D5006及RC低通濾波器組成，它利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負

8、載RC的充放電過程實現(xiàn)檢波。 所以RC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1 二極管包絡(luò)檢波器 綜合考慮要求滿足下式:其中: m為調(diào)幅系數(shù)，fO為載波頻率，為調(diào)制信號角頻率。 圖中，D5006是檢波二極管，R5037、C5025、C5026濾掉殘余的高頻分量，R5038、和RP5004是可調(diào)檢波直流負載，C5028、R5039、RP5005是可調(diào)檢波交流負載，改變RP5004和RP5005可觀察負載對檢波效率和波形的影響。2.同步檢波器 圖2 1496構(gòu)成的解調(diào)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

9、通濾波器濾除高頻分量而獲得調(diào)制信號。本實驗如圖2所示，采用1496集成電路構(gòu)成解調(diào)器，載波信號VC經(jīng)過電容C5010加在、腳之間，調(diào)幅信號VAM經(jīng)電容C5011加在、腳之間，相乘后信號由(12)腳輸出，經(jīng)C5013、C5014、R5020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 (一)二極管包絡(luò)檢波器 實驗電路見圖11. 解調(diào)全載波調(diào)幅信號(1).m30%的調(diào)幅波的檢波 載波信號仍為VC(t)=10sin2×105(t)(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%的調(diào)幅波，并將它加至寬帶放大器的輸入端，由OUT1處觀察放大后

10、的調(diào)幅波（確定放大器工作正常），在OUT2觀察解調(diào)輸出信號，調(diào)節(jié)RP5004改變直流負載，觀測二極管直流負載改變對檢波幅度和波形的影響，記錄此時的波形。調(diào)節(jié)RP5004 旋至最左端調(diào)節(jié)RP5004 旋至最右端(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。調(diào)節(jié)RP5004 旋至最右端調(diào)節(jié)RP5004 旋至最右端 (二)集成電路(乘法器)構(gòu)成解調(diào)器 實驗電路見圖2 1.解調(diào)全載波信號 (1).將圖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%的調(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

11、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。30% 100%100%(2) .去掉C4，C5觀察記錄m=30%的調(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，C5觀察記錄輸出波形。實驗三 變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器一、 實驗?zāi)康?. 了解變?nèi)荻O管調(diào)頻器電路原理及構(gòu)成。2. 了解調(diào)頻器調(diào)制特性及測量方法。3. 觀察寄生調(diào)幅現(xiàn)象，了解其產(chǎn)生原因及消除方

12、法。二、 預(yù)習(xí)要求1. 復(fù)習(xí)變?nèi)荻O管的非線性特性，及變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器調(diào)制特性。2. 復(fù)習(xí)角度調(diào)制的原理和變?nèi)荻O管調(diào)頻電路有關(guān)資料。三、 實驗儀器設(shè)備1. 雙蹤示波器2. 頻率計3. 萬用表4. TPE-GP4高頻綜合實驗箱（實驗區(qū)域：變?nèi)莨苷{(diào)頻器） 圖一 變?nèi)莨苷{(diào)頻器實驗電路四、 實驗原理及電路簡介：1. 變?nèi)莨苷{(diào)頻原理：變?nèi)莨芟喈?dāng)于一只壓控電容，其結(jié)電容隨所加的反向偏壓而變化。當(dāng)變?nèi)莨軆啥送瑫r加有直流反向偏壓和調(diào)制信號時，其結(jié)電容將在直流偏壓所設(shè)定的電容基礎(chǔ)上隨調(diào)制信號的變化而變化，由于變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容是回路電容的一部分，所以振蕩器的振蕩頻率必然隨著調(diào)制信號而變化，從而實現(xiàn)了調(diào)頻。變?nèi)?/p>

13、二極管結(jié)電容Cj與外加偏壓的關(guān)系為：式中：C0為變?nèi)莨芰闫珪r的結(jié)電容，VD為PN結(jié)的勢壘電位差，為電容變化指數(shù)。設(shè)加在變?nèi)莨軆啥穗妷簎=VQ+Usint，代入上式經(jīng)簡化后得 Cj= Cj0(1+mcsint) 式中： 表示u=VQ時的電容量，即無調(diào)制時的電容量。2. 實驗電路簡介：圖一是本實驗電路的原理圖。圖中，V4001、C4012、C4008、C4006、C4007、D4001以及電感L4002構(gòu)成了調(diào)頻器的主振級，電路采用了西勒電容三點式振蕩形式。其交流等效電路如圖二所示。由圖可見，變?nèi)荻O管的結(jié)電容以部分接入的形式納入在回路中。 圖二 主振級交流等效電路 圖三 變?nèi)荻O管直流偏置電路回

14、路總電容為：C為C4007、C4008、C4011的串聯(lián)等效電容（式中縮寫為C7、C8、C11等）回路振蕩頻率：當(dāng)回路電容有微量變化是，振蕩頻率的變化由下式?jīng)Q定： 無調(diào)制時 有調(diào)制時回路電容為C， 變?nèi)荻O管結(jié)電容接入系數(shù)為：變?nèi)荻O管的直流偏置電路，如圖三所示。五、 實驗內(nèi)容及步驟：接通TPE-GP4高頻綜合實驗箱的總電源，然后按下本次實驗單元電路的電源開關(guān)按鈕，發(fā)光二極管發(fā)光，表示電源已接通。1. 電路調(diào)整：1) 將示波器探頭接在電路輸出端（M4002)以觀察波形，在M4003處接頻率計。2) 輸入端不接音頻信號，J4002保持開路狀態(tài)，調(diào)整電位器RP4001，使Ed =4V。調(diào)整調(diào)整電位

15、器RP4003，使輸出波形幅值最大。調(diào)整電位器RP4002使輸出幅度大約為1.5VP-P，頻率f=10.7MHz，若頻率偏離較遠，可微調(diào)可變電容（此后不要再調(diào)整）。2. 靜態(tài)調(diào)制特性測量：Ed(V)0.5123456788.5f0（MHz）J4002開路9.879.9310.1210.2610.3610.4510.510.5810.6410.66輸入端不接音頻信號，J4002保持開路狀態(tài)，重新調(diào)節(jié)電位器RP1，使Ed在0.58.5V范圍內(nèi)變化，將對應(yīng)的頻率填入表中。將J4002的1-2端短接，使C4005(150pf)接入回路中，重復(fù)上述步驟。Ed(V)0.5123456788.5f0（MHz

16、）J4002短路8.78.969.299.529.699.819.9510.0510.1310.173.動態(tài)測試(需利用相位鑒頻器作輔助測試)： 適當(dāng)選擇載波信號與調(diào)制信號，調(diào)整使得示波器上看到較清晰的調(diào)頻波。實驗四 相位鑒頻器一、 實驗?zāi)康南辔昏b頻器是模擬調(diào)頻信號解調(diào)的一種最基本的解調(diào)電路，它具有鑒頻靈敏度高，解調(diào)線性好等優(yōu)點。通過本實驗：1. 熟悉相位鑒頻電路的基本工作原理。2. 了解鑒頻特性曲線(S曲線)的正確調(diào)整方法。3. 將變?nèi)荻O管調(diào)頻器與相位鑒頻器兩實驗進行聯(lián)合試驗，進一步了解調(diào)頻和解調(diào)全過程及整機調(diào)試方法。二、 預(yù)習(xí)要求1. 認真閱讀實驗內(nèi)容，預(yù)習(xí)有關(guān)相位鑒頻的工作原理，以及典

17、型電路和實用電路。2. 分析初級回路、次級回路和耦合回路有關(guān)參數(shù)對鑒頻器工作特性(S曲線)的影響。三、 實驗儀器設(shè)備1. 雙蹤示波器2. 掃頻儀3. 萬用表4. TPE-GP4高頻綜合實驗箱（實驗區(qū)域：相位鑒頻器部分）圖1 電容耦合雙調(diào)諧相位鑒頻器原理圖圖2 相位鑒頻器簡化原理圖四、 實驗原理及電路簡介：電容耦合雙調(diào)諧相位鑒頻器原理：圖一是本實驗電路的原理圖。圖二是相位鑒頻器簡化圖，圖中對相關(guān)元件的編號進行了縮寫，如L4005、CT4001分別寫為L5、CT1，其余相同，以便于敘述。1) 晶體管V4004、V4005與C4025、L4005、CT4001等元件組成限幅放大器，以提高相位鑒頻器輸

18、入電壓和抑制寄生調(diào)幅對解調(diào)輸出的影響。2) 參見圖二，V1是限幅放大器的輸出電壓，極性如圖所示。L5、CT1，L7、CT2通過CT3組成電容耦合雙調(diào)諧電路，L5、CT1等為初級回路，L7、CT2等為次級回路。由于C7>> CT3，所以C7主要起隔直流的作用，它使放大器輸出電壓V1加到線圈L7的中間抽頭與地之間和電阻R24的兩端。V1通過CT3產(chǎn)生流過次級的電流I，它在L7兩端感應(yīng)出電壓V2。于是加到二極管兩端的高頻電壓由兩部分組成，即R24上的電壓和L7感應(yīng)的一半電壓的矢量和，為而它們檢波輸出的電壓VO1和VO2分別與 、 成正比，即 鑒頻器的輸出電壓為 VO= VO1- VO23) 由于CT3的容量很小，其容抗遠大于L7、CT2回路的并聯(lián)諧振電阻，V.2I0.V1.(a)V1.V1.V1.V2.2V2.2V2.2V2.2V2.2V2.2(b) =0(c) 0(d) 0故I可看作一個不隨諧振電路阻抗變化的電流源，即圖3其相位超前于相位