TKGPZ2高頻電子線路綜合實驗箱

1、實驗一 LC與晶體振蕩器實驗一、實驗目的 1）、了解電容三點式振蕩器和晶體振蕩器的基本電路及其工作原理。 2）、比較靜態(tài)工作點和動態(tài)工作點，了解工作點對振蕩波形的影響。3）、測量振蕩器的反饋系數(shù)、波段復蓋系數(shù)、頻率穩(wěn)定度等參數(shù)。 4）、比較LC與晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度。二、實驗預習要求 實驗前，預習教材：“電子線路非線性部分”第3章：正弦波振蕩器；“高頻電子線路”第四章：正弦波振蕩器的有關章節(jié)。三、實驗原理說明 三點式振蕩器包括電感三點式振蕩器（哈脫萊振蕩器）和電容三點式振蕩器（考畢茲振蕩器），其交流等效電路如圖1-1。1、 起振條件1）、相位平衡條件：Xce和Xbe必需為同性質(zhì)的電抗，Xcb

2、必需為異性質(zhì)的電抗，且它們之間滿足下列關系： 2）、幅度起振條件： 圖1-1 三點式振蕩器 式中：qm晶體管的跨導， FU反饋系數(shù)， AU放大器的增益， qie晶體管的輸入電導， qoe晶體管的輸出電導， q'L晶體管的等效負載電導， FU一般在0.10.5之間取值。2、 電容三點式振蕩器 1）、電容反饋三點式電路考畢茲振蕩器 圖1-2是基本的三點式電路，其缺點是晶體管的輸入電容Ci和輸出電容Co對頻率穩(wěn)定度的影響較大，且頻率不可調(diào)。 （a） 考畢茲振蕩器 （b） 交流等效電路圖1-2 考畢茲振蕩器 2）、串聯(lián)改進型電容反饋三點式電路克拉潑振蕩器 電路如圖1-3所示，其特點是在L支路中

3、串入一個可調(diào)的小電容C3，并加大C1和C2的容量，振蕩頻率主要由 C3和L決定。C1和C2主要起電容分壓反饋作用，從而大大減小了Ci和Co對頻率穩(wěn)定度的影響，且使頻率可調(diào)。 （a） 克拉潑振蕩器 （b） 交流等效電路圖1-3 克拉潑振蕩器 3）、并聯(lián)改進型電容反饋三點式電路西勒振蕩器電路如圖1-4所示，它是在串聯(lián)改進型的基礎上，在L1兩端并聯(lián)一個小電容C4，調(diào)節(jié)C4可改變振蕩頻率。西勒電路的優(yōu)點是進一步提高電路的穩(wěn)定性，振蕩頻率可以做得較高，該電路在短波、超短波通信機、電視接收機等高頻設備中得到非常廣泛的應用。本實驗箱所提供的LC振蕩器就是西勒振蕩器。（a） 西勒振蕩器 （b） 交流等效電路圖

4、1-4 西勒振蕩器 3、晶體振蕩器本實驗箱提供的晶體振蕩器電路為并聯(lián)晶振b-c型電路，又稱皮爾斯電路，其交流等效電路如圖1-5所示。 四、實驗設備 圖1-5 皮爾斯振蕩器TKGPZ-2型高頻電子線路綜合實驗箱；雙蹤示波器；繁用表。五、實驗內(nèi)容與步驟開啟實驗箱，在實驗板上找到與本次實驗內(nèi)容相關的單元電路，并對照實驗原理圖，認清各個元器件的位置與作用，特別是要學會如何使用“短路帽”來切換電路的結(jié)構(gòu)形式。作為第一次接觸本實驗箱，特對本次實驗的具體線路作如下分析，如圖1-6所示（見圖1-6）。電阻R101R106為三極管BG101提供直流偏置工作點，電感L101既為集電極提供直流通路，又可防止交流輸出

5、對地短路，在電阻R105上可生成交、直流負反饋，以穩(wěn)定交、直流工作點。用“短路帽”短接切換開關K101、K102、K103的1和2接點（以后簡稱“短接Kxxx -”）便成為LC西勒振蕩電路，改變C107可改變反饋系數(shù)，短接 K101、K102、K103 2-3，并去除電容C107后，便成為晶體振蕩電路，電容C106起耦合作用，R111為阻尼電阻，圖1-6 LC與晶體振蕩器實驗電原理圖 用于降低晶體等效電感的Q值，以改善振蕩波形。在調(diào)整LC振蕩電路靜態(tài)工作點時，應短接電感L102（即短接K104 2-3）。三極管BG102等組成射極跟隨電路，提供低阻抗輸出。本實驗中LC振蕩器的輸出頻率約為1.5

6、MHz，晶體振蕩器的輸出頻率為10MHz，調(diào)節(jié)電阻R110，可調(diào)節(jié)輸出的幅度。經(jīng)過以上的分析后，可進入實驗操作。接通交流電源，然后按下實驗板上的+12V的總電源開關K1和實驗單元的電源開關K100，電源指示發(fā)光二極管D4和D101點亮。（一）、調(diào)整和測量西勒振蕩器的靜態(tài)工作點，并比較振蕩器射極直流電壓（Ue、Ueq）和直流電流（Ie、Ieq）：1、組成LC西勒振蕩器：短接K1011-2、K1021-2、K103 1-2、K1041-2，并在C107處插入1000p的電容器，這樣就組成了與圖1-4完全相同的LC西勒振蕩器電路。用示波器(探頭衰減10)在測試點TP102觀測LC振蕩器的輸出波形，再

7、合上頻率計電源,用頻率計模塊測量其輸出頻率。2、調(diào)整靜態(tài)工作點：短接K104 2-3（即短接電感L102），使振蕩器停振，并測量三極管BG101的發(fā)射極電壓Ueq；然后調(diào)整電阻R101的值，使Ueq=0.5V，并計算出電流Ieq（=0.5V/1K=0.5mA）。3、 測量發(fā)射極電壓和電流：短接K104 1-2，使西勒振蕩器恢復工作，測量BG102的發(fā)射極電壓Ue和Ie。4、 調(diào)整振蕩器的輸出：改變電容C110和電阻R110值，使LC振蕩器的輸出頻率f0為1.5MHz，輸出幅度VLo為1.5VP-P。（二）、觀察反饋系數(shù)Kfu對振蕩電壓的影響： 由原理可知反饋系數(shù)Kfu=C106/C107。按下

8、表改變電容C107的值，在TP102處測量振蕩器的輸出幅度VL（保持Ueq=0.5V），記錄相應的數(shù)據(jù)，并繪制VL=f（C）曲線。C107(pf)5001000150020002500VL(p-p)（三）、測量振蕩電壓VL與振蕩頻率f之間的關系曲線，計算振蕩器波段復蓋系數(shù)f max/ f min： 選擇測試點TP102，改變C110值，測量VL隨f的變化規(guī)律，并找出振蕩器的最高頻率fmax和最低頻率fmin 。f (KHz)VL(p-p)f max = 和fmin= ，f max/ f min= （四）、觀察振蕩器直流工作點Ieq對振蕩電壓VL的影響：保持C107=1000p，Ueq=0.5V

9、，fo=1.5MHz不變，然后按以上調(diào)整靜態(tài)工作點的方法改變Ieq，并測量相應的VL，且把數(shù)據(jù)記入下表。Ieq(mA)0.250.300.350.400.450.500.55VL(p-p)（五）、比較兩類振蕩器的頻率穩(wěn)定度：1、LC振蕩器保持C107=1000p，Ueq=0.5V，f0=1.5MHz不變，分別測量f1在TP101處和f2在TP102處的頻率，觀察有何變化？2、晶體振蕩器 短接K101、K102、K1032-3，并去除電容C107，再觀測TP102處的振蕩波形，記錄幅度VL和頻率f0之值。波形： 幅度VL = 頻率f0= 。然后將測試點移至TP101處，測得頻率f1 = 。根據(jù)以

10、上的測量結(jié)果，試比較兩種振蕩器頻率的穩(wěn)定度f/ f0 ：六、預習思考題 1、靜態(tài)和動態(tài)直流工作點有何區(qū)別？如何測定？2、 本電路采用何種形式的反饋電路？反饋量的大小對電路有何影響？3、 試分析C103、L102對晶振電路的影響？ 4、射極跟隨電路有何特性？本電路為何采用此電路？七、實驗注意事項 1、本實驗箱提供了本課程所有的實驗項目，每次實驗通常只做其中某一個單元電路的實驗，因此不要隨意操作與本次實驗無關的單元電路。2、用“短路帽”換接電路時，動作要輕巧，更不能丟失“短路帽”，以免影響后續(xù)實驗的正常進行。3、在打開的實驗箱箱蓋上不可堆放重物，以免損壞機箱的零部件。4、實驗完畢時必須按開啟電源的

11、逆順序逐級切換相應的電源開關。5、測量模塊在不用時,應保持電源切斷狀態(tài),以免引起干擾。八、實驗報告1、整理實驗數(shù)據(jù)，繪畫出相應的曲線。2、總結(jié)對兩類振蕩器的認識。3、實驗的體會與意見等。實驗二 函數(shù)信號發(fā)生實驗一、實驗目的 1）、了解單片集成函數(shù)信號發(fā)生器ICL8038的功能及特點。 2）、掌握ICL8038的應用方法。二、實驗預習要求參閱相關資料中有關ICL8038的內(nèi)容介紹。三、實驗原理 （一）、ICL8038內(nèi)部框圖介紹 ICL8038是單片集成函數(shù)信號發(fā)生器，其內(nèi)部框圖如圖2-1所示。它由恒流源I2和I1、電壓比較器A 和B、觸發(fā)器、緩沖器和三角波變正弦波電路等組成。外接電容C可由兩個

12、恒流源充電和放電，電壓比較器A、B的閥值分別為總電源電壓（指UCC+UEE）的2/3和1/3。恒流源I2和I1的大小可通過外接電阻調(diào)節(jié)，但必須I2>I1。當觸發(fā)器的輸出為低電平時，恒流源I2斷開 圖2-1 ICL8038原理框圖，恒流源I1給C充電，它的兩端電壓uC隨時間線性上升，當達到電源電壓的2/3時，電壓比較器A的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖剑懔髟碔2接通，由于I2>I1（設I2=2I1），I2將加到C上進行反充電，相當于C由一個凈電流I放電，C兩端的電壓uC又轉(zhuǎn)為直線下降。當它下降到電源電壓的1/3時，電壓比較器B輸出電壓便發(fā)生跳變，使觸發(fā)器的輸出由高

13、電平跳變?yōu)樵瓉淼牡碗娖?，恒流源I2斷開，I1再給C充電，如此周而復始，產(chǎn)生振蕩。若調(diào)整電路，使I2=2I1，則觸發(fā)器輸出為方波，經(jīng)反相緩沖器由引腳9輸出方波信號。C 上的電壓uc，上升與下降時間相等（呈三角形），經(jīng)電壓跟隨器從引腳3輸出三角波信號。將三角波變?yōu)檎也ㄊ墙?jīng)過一個非線性網(wǎng)絡（正弦波變換器）而得以實現(xiàn)，在這個非線性網(wǎng)絡中，當三角波電位向兩端頂點擺動時，網(wǎng)絡提供的交流通路阻抗會減小，這樣就使三角波的兩端變?yōu)槠交恼也?，從引腳2輸出。1、 ICL8038引腳功能圖圖2-2 ICL8038引腳圖 供電電壓為單電源或雙電源： 單電源10V30V 雙電源±5V±15V2、

14、實驗電路原理圖如圖2-3 所示。圖2-3 ICL8038實驗電路圖其中K1為輸出頻段選擇波段開關，K2為輸出信號選擇開關，電位器W1為輸出頻率細調(diào)電位器，電位器W2調(diào)節(jié)方波占空比，電位器W3、W4調(diào)節(jié)正弦波的非線性失真。 3、實際線路分析 ICL8038的實際線路與圖2-3基本相同，只是在輸出增加了一塊LF353雙運放，作為波形放大與阻抗變換。如圖2-4所示。根據(jù)所選的電路元器件值，本電路的輸出頻率范圍為約10Hz11KHz；幅度調(diào)節(jié)范圍：正弦波為012V，三角波為020V，方波為022V。若要得到更高的頻率，可適當改變?nèi)龣n電容的值。圖2-4 函數(shù)信號發(fā)生實驗電原理圖四、實驗儀器與設備TKGP

15、Z-2型高頻電子線路綜合實驗箱；雙蹤示波器。五、實驗內(nèi)容與步驟 在實驗箱上找到本次實驗所用的單元電路，并與電路原理圖相對照，了解各個切換開關的功能與使用。然后按前述的實驗步驟開啟相應的電源開關。(一)、輸出正弦波的調(diào)整與測量1、 取某一頻段的正弦波輸出，用示波器觀測輸出端（TP201）的波形。通過反復調(diào)節(jié)電位器W203、W204、W205，使輸出正弦波的失真為最小。2、 用示波器分別測量三個頻段的頻率調(diào)節(jié)范圍和各頻段的輸出頻響特性V=f(f)：頻率f電壓Vp-p從最低頻段開始，調(diào)節(jié)頻率細調(diào)電位器W201，測定本頻段的頻率調(diào)節(jié)范圍和輸出電壓（在最高與最低頻率之間選取若干點）。 切換到中間頻段，重

16、復的步驟。 切換到最高頻段，重復的步驟。(二）、輸出三角波的觀察通過調(diào)節(jié)頻率和幅度，觀測輸出的波形。（三）、觀察輸出的方波信號1、通過調(diào)節(jié)頻率和幅度，觀測輸出的波形。2、通過調(diào)節(jié)W202，可以改變輸出方波的占空比。 六、實驗注意事項1、正弦波的波形調(diào)整是一項較細致的實驗步驟，往往需要反復多次調(diào)整相關的電位器，以獲得一個失真度最小的正弦波形。2、經(jīng)實驗（三）的第2項步驟后，要想重新恢復正弦波輸出，則必須重新調(diào)整電位器W202。七、預習思考題 1、如果采用單電源或不對稱的雙電源供電，對輸出有何影響？ 2、本電路輸出的最高頻率與最低頻率受哪些因素的影響？ 3、要想同時輸出三種不同波形的信號，有否可能

17、？如何實現(xiàn)？ 4、在實驗的實際電路中后兩級的運放有何作用？去除它行嗎？八、實驗報告1、 作出各頻段的頻響特性曲線。2、 回答預習中的思考題。實驗三 幅度調(diào)制與解調(diào)實驗一、實驗目的 1）、加深理解幅度調(diào)制與檢波的原理。 2）、掌握用集成模擬乘法器構(gòu)成調(diào)幅與檢波電路的方法。 3）、掌握集成模擬乘法器的使用方法。 4）、了解二極管包絡檢波的主要指標、檢波效率及波形失真。二、實驗預習要求 實驗前預習“電子線路非線性部分”第4章：振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻電路；“高頻電子線路”第六章：調(diào)幅與檢波；“高頻電子技術”第8章：調(diào)幅、檢波與混頻頻譜線性搬移電路有關章節(jié)。三、實驗原理1、調(diào)幅與檢波原理簡述： 調(diào)幅就是用

18、低頻調(diào)制信號去控制高頻振蕩（載波）的幅度，使高頻振蕩的振幅按調(diào)制信號的規(guī)律變化；而檢波則是從調(diào)幅波中取出低頻信號。振幅調(diào)制信號按其不同頻譜結(jié)構(gòu)分為普通調(diào)幅（AM）信號，抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB）信號，抑制載波和一個邊帶的單邊帶調(diào)制信號。 把調(diào)制信號和載波同時加到一個非線性元件上(例如晶體二極管和晶體三極管)，經(jīng)過非線性變換電路，就可以產(chǎn)生新的頻率成分，再利用一定帶寬的諧振回路選出所需的頻率成分就可實現(xiàn)調(diào)幅。 2、集成四象限模擬乘法器MC1496簡介：本器件的典型應用包括乘、除、平方、開方、倍頻、調(diào)制、混頻、檢波、鑒相、鑒頻動態(tài)增益控制等。它有兩個輸入端VX、VY和一個輸出端VO。一個理想乘

19、法器的輸出為VO=KVXVY，而實際上輸出存在著各種誤差，其輸出的關系為：VO=K（VX +VXOS）（VY+VYOS）+VZOX。為了得到好的精度，必須消除VXOS、VYOS與VZOX三項失調(diào)電壓。集成模擬乘法器MC1496是目前常用的平衡調(diào)制/解調(diào)器，內(nèi)部電路含有8 個有源晶體管。本實驗箱在幅度調(diào)制，同步檢波，混頻電路三個基本實驗項目中均采用MC1496。 MC1496的內(nèi)部原理圖和管腳功能如圖3-1所示：圖3-1 集成電路MC1496電路原理圖 MC1496各引腳功能如下： 1）、SIG+ 信號輸入正端 2）、GADJ 增益調(diào)節(jié)端 3）、GADJ 增益調(diào)節(jié)端 4）、SIG- 信號輸入負端

20、 5）、BIAS 偏置端 6）、OUT+ 正電流輸出端 7）、NC 空腳 8）、CAR+ 載波信號輸入正端 9）、NC 空腳 10）、CAR- 載波信號輸入負端 11）、NC 空腳 12）、OUT- 負電流輸出端 13）、NC 空腳 14）、V- 負電源 3、實際線路分析 實驗電路如圖3-2所示，圖中U301是幅度調(diào)制乘法器，音頻信號和載波分別從J301和J302輸入到乘法器的兩個輸入端，K301和K303可分別將兩路輸入對地短路，以便對乘法器進行輸入失調(diào)調(diào)零。W301可控制調(diào)幅波的調(diào)制度，K302斷開時，可觀察平衡調(diào)幅波，R302為增益調(diào)節(jié)電阻，R309和R304分別為乘法器的負載電阻，C3

21、09對輸出負端進行交流旁路。C304為調(diào)幅波輸出耦合電容，BG301接成低阻抗輸出的射級跟隨器。 U302是幅度解調(diào)乘法器，調(diào)幅波和載波分別從J304和J305輸入，K304和K305可分別將兩路輸入對地短路，以便對乘法器進行輸入失調(diào)調(diào)零。R311、R317、R313和C312作用與上圖相同。圖3-2 幅度調(diào)制與解調(diào)實驗電原理圖四、實驗儀器與設備 TKGPZ-2型高頻電子線路綜合實驗箱； 雙蹤示波器； 繁用表。五、實驗內(nèi)容與步驟 在實驗箱上找到本次實驗所用的單元電路，對照實驗原理圖熟悉元器件的位置和實際電路的布局，然后按下12V，+5V,12V總電源開關K1，K2, K3，函數(shù)信號發(fā)生實驗單元

22、電源開關K200，本實驗單元電源開關K300，與此相對應的發(fā)光二極管點亮。 準備工作：幅度調(diào)制實驗需要加音頻信號VL和高頻信號VH。調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出為0.3VPP、1KHz的正弦波信號；合上頻率計測量模塊電源,調(diào)節(jié)載波發(fā)生器的輸出為0.6VPP、10MHz 的正弦波信號。 （一）、乘法器U501失調(diào)調(diào)零將音頻信號接入調(diào)制器的音頻輸入口J301，高頻信號接入載波輸入口J302或TP302, 用雙蹤示波器同時監(jiān)視TP301和TP303的波形。通過電路中有關的切換開關和相應的電位器對乘法器的兩路輸入進行輸入失調(diào)調(diào)零。具體步驟參考如下：1）、短接K301的2-3， K303的1-2， K302

23、的2-3，調(diào)節(jié)W302至TP303輸出最小。2）、短接K301的1-2， K303的2-3， K302的1-2，調(diào)節(jié)W303 和W301，至TP303輸出最小。3）、短接K301的1-2， K303的1-2， K302的1-2，微調(diào)W302，即能得到理想的10MHz調(diào)幅波。 （二）、觀測調(diào)幅波 在乘法器的兩個輸入端分別輸入高、低頻信號，調(diào)節(jié)相關的電位器（W301等），短接K3021-2，在輸出端觀測調(diào)幅波VO，并記錄VO的幅度和調(diào)制度。此外，在短接K302 2-3時，可觀測平衡調(diào)幅波VO，記錄VO的幅度。 （三）、觀測解調(diào)輸出1、 參照實驗步驟（一）的方法對解調(diào)乘法器進行失調(diào)調(diào)零。2、 在保持

24、調(diào)幅波輸出的基礎上，將調(diào)制波和高頻載波輸入解調(diào)乘法器U302，即分別連接J303和J304，J302和J305，用雙蹤示波器分別監(jiān)視音頻輸入和解調(diào)器的輸出。然后在乘法器的兩個輸入端分別輸入調(diào)幅波和載波。用示波器觀測解調(diào)器的輸出，記錄其頻率和幅度。若用平衡調(diào)幅波輸入（K3022-3短接），再觀察解調(diào)器的輸出并記錄之。六、實驗注意事項1、 為了得到準確的結(jié)果，乘法器的失調(diào)調(diào)零至關重要，而且又是一項細致的工作，必須要認真完成這一實驗步驟。 2、用示波器觀察波形時，探頭應保持衰減10倍的位置。3、其它同前。七、預習思考題 1、三極管調(diào)幅與乘法器調(diào)幅各自有何特點？當它們處于過調(diào)幅時，兩者的波形有何不同？

25、 2、如果平衡調(diào)幅波出現(xiàn)下圖所示的波形，是何緣故？ 3、檢波電路的電壓傳輸系統(tǒng)Kd如何定義？八、實驗報告1、 根據(jù)觀察結(jié)果繪制相應的波形圖，并作詳細分析。2、 回答預習思考題。3、 其它體會與意見。 實驗四 變?nèi)荻O管調(diào)頻器與相位鑒頻器實驗一、實驗目的 1）、了解變?nèi)荻O管調(diào)頻器的電路結(jié)構(gòu)與電路工作原理。 2）、掌握調(diào)頻器的調(diào)制特性及其測量方法。 3）、觀察寄生調(diào)幅現(xiàn)象，了解其產(chǎn)生的原因及其消除方法。二、實驗預習要求實驗前，預習“電子線路非線性部分”第5章：角度調(diào)制與解調(diào)電路；“高頻電子線路”第八章：角度調(diào)制與解調(diào)；“高頻電子技術”第9章：角度調(diào)制與解調(diào)非線性頻率變換電路等有關章節(jié)的內(nèi)容。三、

26、實驗原理 1、變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路： 變?nèi)荻O管實際上是一個電壓控制的可變電容元件。當外加反向偏置電壓變化時，變?nèi)荻O管PN結(jié)的結(jié)電容會隨之改變，其變化規(guī)律如圖4-1所示。 變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cj與電容二極管兩端所加的反向偏置電壓之間的關系可以用下式來表示： 式中，Uj為PN結(jié)的勢壘電位差 圖4-1 變?nèi)荻O管的Cju曲線（硅管約0.7V，鍺管約為0.20.3V）；Co為未加外電壓時的耗盡層電容值；u為變?nèi)荻O管兩端所加的反向偏置電壓；為變?nèi)荻O管結(jié)電容變化指數(shù)，它與PN結(jié)滲雜情況有關，通常=1/21/3。采用特殊工藝制成的變?nèi)荻O管值可達15。 直接調(diào)頻的基本原理是用調(diào)制信號直接控制振蕩回

27、路的參數(shù)，使振蕩器的輸出頻率隨調(diào)制信號的變化規(guī)律呈線性改變，以生成調(diào)頻信號的目的。 若載波信號是由LC自激振蕩器產(chǎn)生，則振蕩頻率主要由振蕩回路的電感和電容元件決定。因而，只要用調(diào)制信號去控制振蕩回路的電感和電容，就能達到控制振蕩頻率的目的。 若在LC振蕩回路上并聯(lián)一個變?nèi)荻O管，如圖4-2所示，并用調(diào)制信號電壓來控制變?nèi)荻O管的電容值，則振蕩器的輸出頻率將隨 圖4-2 直接調(diào)頻示意圖調(diào)制信號的變化而改變，從而實現(xiàn)了直接調(diào)頻的目的。 2、電容耦合雙調(diào)諧回路相位鑒頻器： 相位鑒頻器的組成方框圖如4-3示。圖中的線性移相網(wǎng)絡就是頻相變換網(wǎng)絡，它將輸入調(diào)頻信號u1 的瞬時頻率變化轉(zhuǎn)換為相位變化的信號u

28、2，然 圖4-3 相位鑒頻器的組成框圖后與原輸入的調(diào)頻信號一起加到相位檢波器，檢出反映頻率變化的相位變化，從而實現(xiàn)了鑒頻的目的。圖4-4的耦合回路相位鑒頻器是常用的一種鑒頻器。這種鑒頻器的相位檢波器部分是由兩個包絡檢波器組成，線性移相網(wǎng)絡采用耦合回路。為了擴大線性鑒頻的范圍，這種相位鑒頻器通常都接成平衡和差動輸出。 圖4-4 耦合回路相位鑒頻器圖4-5（a）是電容耦合的雙調(diào)諧回路相位鑒頻器的電路原理圖，它是由調(diào)頻調(diào)相變換器和相位檢波器兩部分所組成。調(diào)頻調(diào)相變換器實質(zhì)上是一個電容耦合雙調(diào)諧回路諧振放大器，耦合回路初級信號通過電容Cp耦合到次級線圈的中心抽頭上，L1C1為初級調(diào)諧回路，L2C2為次

29、級調(diào)諧回路，初、次級回路均調(diào)諧在輸入調(diào)頻波的中心頻率fc上，二極管D1、D2和電阻R1、R2分別構(gòu)成兩個對稱的包絡檢波器。鑒頻器輸出電壓uo由C5兩端取出，C5對高頻短路而對低頻開路，再考慮到L2、C2對低頻分量的短路作用，因而鑒頻器的輸出電壓uo等于兩個檢波器負載電阻上電壓的變化之差。電阻R3對輸入信號頻率呈現(xiàn)高阻抗，并為二極管提供直流通路。圖（a）中初次級回路之間僅通過Cp與Cm進行耦合，只要改變Cp和Cm 的大小就可調(diào)節(jié)耦合的松緊程度。由于Cp的容量遠大于Cm，Cp 對高頻可視為短路?；谏鲜觯詈匣芈凡糠值慕涣鞯刃щ娐啡鐖D4-5（b）所示。初級電壓u1經(jīng)Cm耦合，在次級回路產(chǎn)生電壓u2

30、，經(jīng)L2中心抽頭分成兩個相等的電壓，由圖可見，加到兩個二極管上的信號電壓分別為：uD1=和uD2= ，隨著輸入信號頻率的變化。u1和u2之間的相位也發(fā)生相應的變化，從而使它們的合成電壓發(fā)生變化，由j此可將調(diào)頻波變成調(diào)幅調(diào)頻波，最后由包絡檢波器檢出調(diào)制信號。 (a) （b）圖4-5 電容耦合雙調(diào)諧回路相位鑒頻器 3、實際線路分析：電路原理圖如圖4-6所示，圖中的上半部分為變?nèi)荻O管調(diào)頻器，下半部分為相位鑒頻器。BG401為電容三點式振蕩器，產(chǎn)生10MHz的載波信號。變?nèi)荻O管D401和C403構(gòu)成振蕩回路電容的一部分，直流偏置電壓通過R427、W401、R403和L401加至變?nèi)荻O管D401的

31、負端，C402為變?nèi)荻O管的交流通路，R402為變?nèi)荻O管的直流通路，L401和R403組成隔離支路，防止載波信號通過電源和低頻回路短路。低頻信號從輸入端J401輸入，通過變?nèi)荻O管D401實現(xiàn)直接調(diào)頻，C401為耦合電容，BG402對調(diào)制波進行放大，通過W402控制調(diào)制波的幅度，BG403為射級跟隨器，以減小負載對調(diào)頻電路的影響。從輸出端J402或TP402輸出10MHz調(diào)制波，通過隔離電容C413接至頻率計；用示波器接在TP402處觀測輸出波形，目的是減小對輸出波形的影響。J403為相位鑒頻器調(diào)制波的輸入端，C414提供合適的容性負載；BG404和BG405接成共集共基電路，以提高輸入阻抗

32、和展寬頻帶，R418、R419提供公用偏置電壓，C422用以改善輸出波形。BG405集電極負載以及之后的電路在原理分析中都已闡明，這里不再重復。圖4-6 變?nèi)荻O管調(diào)頻器與相位鑒頻器實驗電原理圖四、實驗儀器設備TKGPZ-2型高頻電子線路綜合實驗箱；掃頻儀； 雙蹤示波器；繁用表。五、實驗內(nèi)容與步驟 在實驗箱上找到本次實驗所用的單元電路，然后接通實驗箱的電源，并按下+12V,+5V,-12V總電源開關K1，K2, K3, 函數(shù)信號發(fā)生實驗單元的電源開關K200和本單元電源開關K400，相對應的發(fā)光二極管被點亮。接通測量模塊電源,頻率計數(shù)碼管被點亮。 （一）、振蕩器輸出的調(diào)整 1、將切換開關K40

33、1的1-2接點短接，調(diào)整電位器W401使變?nèi)荻O管D401的負極對地電壓為+2V，并觀測振蕩器輸出端的振蕩波形與頻率。2、 調(diào)整線圈L402的磁芯和可調(diào)電阻R404，使R407兩端電壓為2.5±0.05V（用直流電壓表測量），使振蕩器的輸出頻率為10±0.02MHz。3、調(diào)整電位器W402，使輸出振蕩幅度為 1.6 VP-P。 （二）、變?nèi)荻O管靜態(tài)調(diào)制特性的測量輸入端J401無信號輸入時，改變變?nèi)荻O管的直流偏置電壓，使反偏電壓Ed在05.5V范圍內(nèi)變化，分兩種情況測量輸出頻率，并填入下表。 Ed（V）00.511.522.533.544.555.5f0MHz不并C404

34、并C404（三）、相位鑒頻器鑒頻特性的測試1、 相位鑒頻器的調(diào)整： 掃頻輸出探頭接TP403，掃頻輸出衰減30db，Y輸入用開路探頭接TP404，Y衰減10（20db），Y增幅最大，掃頻寬度控制在0.5格/MHz左右，使用內(nèi)頻標觀察和調(diào)整10MHz鑒頻S曲線，可調(diào)器件為L406，T401，C426，C428，C429 五個元件。其主要作用為： T401、C428 調(diào)中心10MHz至X軸線。 L406、C426 調(diào)上下波形對稱。 C429 調(diào)中心10MHz附近的的線性。 2、鑒頻特性的測試： 使載波發(fā)生器模塊輸出載波CW，頻率10MHz, 幅度0.4 VP-P，接入輸入端TP403，用直流電壓表

35、測量輸出端TP405對地電壓（若不為零，可略微調(diào)T401和C428，使其為零），然后在9.0MHz11MHz范圍內(nèi)，以相距0.2MHz的點頻，測得相應的直流輸出電壓，并填入下表。f(MHz)9.09.29.49.69.81010.210.410.610.811V0(mV) 繪制f-VO曲線，并按最小誤差畫出鑒頻特性的直線（用虛線表示）。 3、相位鑒頻器的解調(diào)功能測量： 使變?nèi)荻O管調(diào)頻器輸出FM調(diào)頻信號，幅度為0.4 VP-P，頻率為10MHz，頻偏最大，并接入電路輸入端J403，在輸出端TP405測量解調(diào)信號： 波形： 波 頻率： K 幅度： VP-P（允許略微調(diào)節(jié)T401）。 （四）、變?nèi)?/p>

36、二極管動態(tài)調(diào)制特性的測量在變?nèi)荻O管調(diào)頻器的輸入端J401接入1K的音頻調(diào)制信號Vi。將K401 的1-2短接，令Ed=2V，連接J402與J403。用雙蹤示波器同時觀察調(diào)制信號與解調(diào)信號，改變Vi的幅度 ，測量輸出信號，結(jié)果填入下表。VI(VP-P)00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.6V0(VP-P)六、實驗注意事項 1、實驗前必須認真閱讀掃頻儀的使用方法。2、 實驗時必須對照實驗原理線路圖進行，要與實驗板上的實際元器件一一對應。3、其它同前。七、預習思考題1、 變?nèi)荻O管有何特性？有何應用？2、 電容耦合雙調(diào)諧回路是如何實現(xiàn)鑒頻的？ 3、相位鑒頻

37、器的頻率特性為什么會是一條以載波頻率為中心的S 曲線？試從原理上加以分析。八、實驗報告1、 在同一座標紙上畫出兩根變?nèi)荻O管的靜態(tài)調(diào)制特性曲線，并求出其調(diào)制靈敏度S，說明曲線斜率受哪些因素的影響。2、 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制相位鑒頻器的鑒頻特性fVO曲線。3、 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制相位鑒頻器的動態(tài)調(diào)制特性曲線VOVi和VOf，并分析輸出波形產(chǎn)生畸變的原因。4、 根據(jù)實驗步驟(四)的測量結(jié)果，并結(jié)合相頻特性測試所得的S曲線，求出變?nèi)荻O管輸出調(diào)頻波的頻偏f。 實驗五 高頻功率放大與發(fā)射實驗一、實驗目的 1）、了解丙類功率放大器的基本工作原理，掌握丙類功率放大器的調(diào)諧特性以負載變化時的動態(tài)特性。 2）、了解

38、激勵信號變化對功率放大器工作狀態(tài)的影響。 3）、比較甲類功率放大器與丙類功率放大器的功率、效率與特點。二、實驗預習要求 實驗前預習教材“電子線路非線性部分”第2章：諧振功率放大器；“高頻電子線路”第三章：高頻功率放大器；“高頻電子技術”第7章：高頻 功率放大電路的有關章節(jié)。三、實驗原理丙類功率放大器通常作為發(fā)射機末級功放以獲得較大的功率和較高的效率。本實驗單元由三級放大器組成，如圖5-1所示。 發(fā)射 天線輸入BG503甲類放大BG502射極跟隨BG501前置放大BG501丙類放大圖5-1 高頻功率放大器原理框圖 高頻功率放大與發(fā)射的實際電路如圖5-2所示。圖中，BG501是一級甲類線性放大器，

39、以適應較小的輸入信號電平。W501和R503可調(diào)節(jié)這一級放大器的偏置電壓，同時控制輸入電平；BG502為射級跟隨電路，W502和W503可控制后兩級放大器的輸入電平，以滿足甲類功放和丙類功放對輸入電平的要求；BG503為甲類功率放大器，其集電極負載為LC選頻諧振回路，諧振頻率為10MHz，R509和R511可調(diào)節(jié)甲類放大器的偏置電壓，以獲得較寬的動態(tài)范圍；BG504為一典型的丙類高頻功率放大電路，其基級無直流偏置電壓。只有載波的正半周且幅度足夠才能使功率管導通，其集電極負載為LC選頻諧振回路，諧振在載波頻率以選出基波，因此可獲得較大的功率輸出。R513可調(diào)節(jié)丙類放大器的功率增益，SW501可選

40、擇丙類放大器的輸出負載。全部電路由+12V電源供電。 圖5-2 高頻功率放大與發(fā)射實驗電原理圖四、實驗儀器設備TKGPZ-2型高頻電子線路綜合實驗箱；雙蹤示波器；繁用表。五、實驗內(nèi)容與步驟在實驗箱上找到本實驗的單元電路，并接通實驗箱電源，按下+12V，+5V，-12V總電源開關K1，K2 ，K3本實驗單元的電源開關K500，相對應的發(fā)光二極管點亮。（一）、調(diào)整高頻功率放大電路三級放大器的工作狀態(tài)對照圖5-2電原理圖，用掃頻儀觀察整個高頻功率放大與發(fā)射電路的增益和頻率特性，掃頻輸出探頭接TP501，檢波探頭夾在發(fā)射天線絕緣外層上，輸出衰減3040db(SW501撥在4)，觀察諧振點10MHz。在

41、TP501（或J501）輸入10MHz，0.4VP-P，調(diào)制度為30%的調(diào)幅波（由實驗3產(chǎn)生），用示波器在TP503、TP504和TP505觀察，調(diào)整電路中各電位器，使甲放與丙放的輸出最大，失真最小。（SW501撥在4）（二）、甲類、丙類功放直流工作點的比較在上述狀態(tài)下，用繁用表直流電壓檔測量BG503和BG504的基極電壓，然后斷開TP501處的高頻輸入信號，再次測量BG503和BG504的基極電壓，進行比較。（三）、調(diào)諧特性的測試在上述狀態(tài)下，改變輸入信號頻率（由載波發(fā)生器產(chǎn)生），頻率范圍從7MHz13MHz，用示波器測量TP505的電壓值（SW501撥在4）。f(MHz)7MHz8MHz

42、9MHz10MHz11MHz12MHz13MHzUc (VP-P)（四）、負載特性的測試在上述狀態(tài)下，保持輸入信號頻率10MHz，然后將負載電阻轉(zhuǎn)換開關SW501依次從1-4撥動，用示波器測量TP504的電壓值Uc和發(fā)射極的電壓值Ue，分析負載RL對工作狀態(tài)的影響。RL()68015051天線Uc(VP-P)Ue(VP-P)（五）、功率、效率的測量與計算f(10MHz)VbVcVceViViVo IoIcP=Po Pc 甲放丙放 其中：Vi：輸入電壓峰峰值 Vo：輸出電壓峰峰值 Io：發(fā)射極直流電壓 / 發(fā)射極電阻值 P=：電源給出直流功率（P=Vcc*Io） Pc：為三極管損耗功率（Pc=I

43、c*Vce） Po：輸出功率（Po=0.5*Vo2/RL）六、實驗注意事項 1）、實驗時，應注意BG503、BG504金屬外殼的溫升情況，必要時，可暫時降低載波器輸出電平。 2）、發(fā)射天線可用短接線插頭向上疊加代替，高度應適當。七、預習思考題 1）、丙類放大器的特點是什么？為什么要用丙類放大器？ 2）、影響功率放大器功率和效率的主要電路參數(shù)是什么？八、實驗報告 按照實驗內(nèi)容的四個步驟寫出實驗報告。實驗六 接收與小信號調(diào)諧放大實驗一、實驗目的 1）、了解諧振回路的幅頻特性分析通頻帶與選擇性。 2）、了解信號源內(nèi)阻及負載對諧振回路的影響，并掌握頻帶的展寬方法。 3）、掌握放大器的動態(tài)范圍及其測試方

44、法。二、實驗預習要求實驗前，預習“電子線路非線性部分”附錄：選頻網(wǎng)絡；“高頻電子線路”第二章：小信號諧振放大器；“高頻電子技術”第1章：直接檢波接收機，LC選頻與檢波電路，第6章：高頻小信號放大電路分析基礎。三、實驗原理說明（一）、小信號調(diào)諧放大器基本原理高頻小信號放大器電路是構(gòu)成無線電設備的主要電路，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)，例如無線電接收機中的高放電路，都是典型的高頻窄帶小信號放大電路。窄帶放大電路中,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，帶寬為9KHz，中心頻率為465KHz，相對帶寬f/f0約為

45、百分之幾。因此，高頻小信號放大電路的基本類型是選頻放大電路，選頻放大電路以選頻器作為線性放大器的負載，或作為放大器與負載之間的匹配器。它主要由放大器與選頻回路兩部分構(gòu)成。用于放大的有源器件可以是半導體三極管，也可以是場效應管，電子管或者是集成運算放大器。用于調(diào)諧的選頻器件可以是LC諧振回路，也可以是晶體濾波器，陶瓷濾波器，LC集中濾波器，聲表面波濾波器等。本實驗用三極管作為放大器件，LC諧振回路作為選頻器。在分析時，主要用如下參數(shù)衡量電路的技術指標：中心頻率、增益、噪聲系數(shù)、靈敏度、通頻帶與選擇性。單調(diào)諧放大電路一般采用LC回路作為選頻器的放大電路，它只有一個LC回路，調(diào)諧在一個頻率上，并通過

46、變壓器耦合輸出，圖6-1為該電路原理圖。 中心頻率為f0 帶寬為f=f2-f1圖6-1 單調(diào)諧放大電路為了改善調(diào)諧電路的頻率特性，通常采用雙調(diào)諧放大電路，其電路如圖6-2所示。雙調(diào)諧放大電路是由兩個彼此耦合的單調(diào)諧放大回路所組成。它們的諧振頻率應調(diào)在同一個中心頻率上。兩種常見的耦合回路是：1）兩個單調(diào)諧回路通過互感M耦合，如圖6-2（a）所示，稱為互感耦合雙調(diào)諧振回路；2）兩個單調(diào)諧回路通過電容耦合，如圖6-2（b）所示，稱為電容耦合雙調(diào)諧回路。 a） 互感耦合 （b） 電容耦合圖6-2 雙調(diào)諧放大電路若改變互感系數(shù)M或者耦合電容C，就可以改變兩個單調(diào)諧回路之間的耦合程度。通常用耦合系數(shù)k來表

47、征其耦合程度。電容耦合雙調(diào)諧回路的耦合系數(shù)為：式中C1與C2 是等效到初、次級回路的全部電容之和。 圖6-3 雙調(diào)諧電路的幅頻特性曲線（二）、實際線路分析實際電路如圖6-4所示，圖中，由BG601等元器件組成單調(diào)諧放大器，由BG602等元器件組成雙調(diào)諧放大器，它們的天線輸入端（J601和J603）接收10MHz調(diào)制波信號。至放大管之間的LC元件組成天線輸入匹配回路。切換開關K601用于改變射級電阻，以改變BG601的直流工作點。切換開關K602用于改變LC振蕩回路的阻尼電阻，以改變LC回路的Q值。切換開關K603可改變雙調(diào)諧回路的耦合電容，以觀測<1，=1，>1三種狀態(tài)下的雙調(diào)諧回

48、路幅頻特性曲線。圖6-4 接收與小信號調(diào)諧放大實驗電原理圖四、實驗儀器與設備 TKGPZ-2型高頻電子線路綜合實驗箱； 掃頻儀； 雙蹤示波器。五、實驗內(nèi)容與步驟 首先在實驗箱上找到本次實驗所用到的單元電路，然后接通實驗箱電源，并按下+12V，+5V,-12V總電源開關K1,K2, K3,以及本實驗單元電源開關K600。（一）、輸入回路的調(diào)節(jié)將掃頻儀的輸出探頭接在J601或J603，檢波探頭接在TP602或TP605，調(diào)節(jié)L601或L602、C602或C614，使輸入回路諧振在10MHz頻率處。測量輸入回路諧振曲線，并記錄之。（二）、單調(diào)諧放大器增益和帶寬的測試將掃頻儀的輸出探頭接到電路的輸入端TP602，掃頻儀的檢波探頭接到電路的輸出端TP603，然后在放大器的射極和調(diào)諧回路中分別接入不同阻值的電阻，并通過調(diào)節(jié)調(diào)諧回路的磁芯T