高頻電子線路與原理實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一 正弦波振蕩器第一部分 LC 振蕩器一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.根據(jù)圖 2-1 在實(shí)驗(yàn)板上找到振蕩器各零件的位置并熟悉各元件的作用。2.研究振蕩器靜態(tài)工作點(diǎn)對振蕩幅度的影響。（1）將開關(guān) S2 的 1 撥上，構(gòu)成 LC 振蕩器。（2）改變上偏置電位器 RA1，記下發(fā)射極電流 Ieo (=V e/R10)填入表中，并用示波器測量對應(yīng)點(diǎn)的振蕩幅度 VP-P（峰峰值）填于表中，記下停振時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)電流值。分析輸出振蕩電壓和振蕩管靜態(tài)工作點(diǎn)的關(guān)系。分析思路：靜態(tài)電流 ICQ會影響晶體管跨導(dǎo) gm，而放大倍數(shù)和gm 是有關(guān)系的。在飽和狀態(tài)下（ICQ 過大） ，管子電壓增益AV 會下降，一般取 ICQ =（1

2、5mA）為宜。3. 測量振蕩器輸出頻率范圍。用萬用表測量 J1 ，任意改變 CCI，用示波器從 TH1 處觀察波形，并觀察輸出頻率的變化。二、實(shí)驗(yàn)儀器1. 高頻實(shí)驗(yàn)箱 HD-GP- 1 臺2. 雙蹤示波器 1 臺三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 靜態(tài)工作點(diǎn)VQ=2.35V ，F(xiàn)=4.02MHz,停振I=3.93mA,Vpp=480mV,振蕩頻率f0=4.202MHz4、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1 分析靜態(tài)工作點(diǎn)、反饋系數(shù) F 對振蕩器起振條件和輸出波形振幅的影響。晶體管的振蕩條件是基極-發(fā)射極間電壓是-0.1 -0.4V,如果達(dá)不到這個(gè)條件，是不會起振的。所以靜態(tài)工作點(diǎn)要接近這個(gè)電壓，然后加上正反饋后才可起振。正反饋放

3、大器產(chǎn)生振蕩的條件是AF=1，反饋系數(shù)完全是由線性網(wǎng)絡(luò)所決定的比例系數(shù)，與振蕩幅度大小無關(guān)。由于放大器的放大倍數(shù)隨振幅的幅度增大而下降，為了維持一定的振幅的振蕩，反饋系數(shù)F要比AF=1中的F大一些。這樣，就可以使得在AF1情況下起振，而后隨著振幅的增強(qiáng)A0就向A過渡，直到振幅增大到某一程度，出現(xiàn)AF=1時(shí)，振幅就達(dá)到平衡狀態(tài)。因此，振蕩器的起振條件為AF1。振蕩器的平衡條件為AF=1。2 計(jì)算實(shí)驗(yàn)電路的振蕩頻率 f o ，并與實(shí)測結(jié)果比較。 ，為4.5MHz，實(shí)測數(shù)據(jù)為4.202MHz,與實(shí)測值相差不大。第二部分 晶體振蕩器與壓控振蕩器1、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 將電路接成 LC 振蕩器，在室溫下記下

4、振蕩頻率2. 兩種壓控振蕩器的頻率變化范圍（1） 將電路連接成壓控振蕩器，頻率計(jì)接于 J 1 ，直流電壓表接于 TP 3 。（2） 將 W 1 從低阻值、中阻值到高阻值位置（測量 TP3 處直流電壓大小，分別對應(yīng)最大值、最小、中間值） ，分別將變?nèi)荻O管的反向偏置電壓、輸出頻率記于下表中。3. 將電路改接成晶體壓控振蕩器，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果記于下表中。 二、實(shí)驗(yàn)儀器1. 高頻實(shí)驗(yàn)箱 HD-GP- 1 臺2. 雙蹤示波器 1 臺三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1. 將電路接成 LC 振蕩器，在室溫下記下振蕩頻率 f0=4.1MHz2.W1 電阻值W1 低阻值W1 中阻值W1 高電阻值VD1（VD2）3.99

5、V7.65V11.7VLC壓控振蕩器（振蕩頻率）4.274MHz4.250MHz4.329MHzW1 電阻值W1 低阻值W1 中阻值W1 高電阻值VD1（VD2）3.12V5.20V10.6V晶體壓控振蕩器（振蕩頻率）4.318MHz4.300MHz4.367MHz4、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1. 比較所測數(shù)據(jù)結(jié)果，結(jié)合理論進(jìn)行分析。 通過數(shù)據(jù)可以看出，晶體壓控振蕩器的振蕩頻率比LC壓控振蕩器的振蕩頻率高，而且振蕩頻率很穩(wěn)定。這是由于石英晶體的性能非常穩(wěn)定，受溫度影響小，振蕩頻率非常穩(wěn)定，Q值非常高。2. 晶體壓控振蕩器的缺點(diǎn)是頻率控制范圍很窄，如何擴(kuò)大其頻率控制范圍？ 在用石英晶體穩(wěn)頻的振蕩器中，把變

6、容二極管和石英晶體相串接，就可形成晶體壓控振蕩器。為了擴(kuò)大調(diào)頻范圍，石英晶體可用AT切割和取用其基頻率的石英晶體，在電路上還可采用展寬調(diào)頻范圍的變換網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)二 振幅調(diào)制與解調(diào)第一部分 模擬乘法器調(diào)幅（ AM 、 DSB 、 SSB）1、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)測：使調(diào)制信號 V=0,載波 VC=0，調(diào)節(jié) W1 使各引腳偏置電壓接近下列參考值：管腳1234567891011121314電壓（V）0-0.74-0.740-7.168.705.9305.9308.70-8.2R11、R12 、R13、R14 與電位器 W1 組成平衡調(diào)節(jié)電路，改變 W1 可以使乘法器實(shí)現(xiàn)抑止載波的振幅調(diào)制或有

7、載波的振幅調(diào)制和單邊帶調(diào)幅波。為了使 MCl496 各管腳的電壓接近上表，只需要調(diào)節(jié) W1 使 1、4 腳的電壓差接近 0V 即可，方法是用萬用表表筆分別接 1、4 腳，使得萬用表讀數(shù)接近于 0V。 2. 抑止載波振幅調(diào)制：J1 端輸入載波信號 VC(t),其頻率 fC=465KHz,峰峰值 VCPP500mV。J5 端輸入調(diào)制信號 V(t)，其頻率 f1KHz，先使峰峰值 VPP0，調(diào)節(jié) W1，使輸出 VO=0（此時(shí)41），再逐漸增加 VPP，則輸出信號 VO（t）的幅度逐漸增大，最后出現(xiàn)如圖 3-3 所示的抑 止載波的調(diào)幅信號。由于器件內(nèi)部參數(shù)不可能完全對稱，致使輸出出現(xiàn)漏信號。腳 1 和

8、 4 分別接電阻 R12 和 R14， 可以較好地抑止載波漏信號和改善溫度性能。全載波振幅調(diào)制J1 端輸入載波信號Vc(t) , fc=465KHz, VCPP500mV，調(diào)節(jié)平衡電位器W1，使輸出信號VO（t）中有載波輸出（此時(shí)V1 與V4 不相等）。再從J2 端輸入調(diào)制信號，其f1KHz，當(dāng)VPP 由零逐漸增大時(shí)，則輸出信號VO（t）的幅度發(fā)生變化，最后出現(xiàn)如圖3-4 所示的有載波調(diào)幅信號的波形，記下AM 波對應(yīng)Vmmax和Vmmin，并計(jì)算調(diào)幅度m。4. 步驟同 3，從 J6 處觀察輸出波形。5. 加大 V，觀察波形變化，比較全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅的波形.二、實(shí)驗(yàn)儀器

9、1 高頻實(shí)驗(yàn)箱 HD-GP- 1 臺2 雙蹤示波器 1 臺3 萬用表 1 個(gè)三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 實(shí)測 MC1496 各引腳的實(shí)測數(shù)據(jù)。管腳1234567891011121314電壓（V）0.1-0.82-0.830-7.008.5705.9805.9808.60-8.22四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1分析過調(diào)幅的原因。 過調(diào)幅時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號包絡(luò)過零點(diǎn)處載波相位反向，包絡(luò)和基帶信號不再保持線性關(guān)系產(chǎn)生了過調(diào)幅失真，此時(shí)信號已不能用包絡(luò)檢波器解調(diào)，只能采用同步解調(diào)。3. 畫出全載波調(diào)幅波形、抑止載波雙邊帶調(diào)幅波形及單邊帶調(diào)幅波形，比較三者區(qū)別。 用Matlab畫出AM、DSB、SSB的波形： AM波包含三個(gè)頻

10、率分量，頻譜中間是載波分量；DSB。實(shí)驗(yàn)三 振幅調(diào)制與解調(diào)第二部分 包絡(luò)檢波及同步檢波實(shí)驗(yàn)1、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (一)二極管包絡(luò)檢波1.解調(diào)全載波調(diào)幅信號（1）m100%的調(diào)幅波檢波 從 J2 處輸入 455KHZ、峰峰值 Vp-p=0.5V1V、 m100%的已調(diào)波。將開關(guān) S1 的 1撥上（2 撥下）,S2 的 2 撥上（1 撥下）,將示波器接入 TH5 處,觀察輸出波形。（2） 加大調(diào)制信號幅度,使 m=100%,觀察記錄檢波輸出波形。 2.觀察對角切割失真保持以上輸出,將開關(guān) S1 的 2 撥上（1 撥下）,檢波負(fù)載電阻由 2.2K變?yōu)?51K, 在TH5 處用示波器觀察波形并記錄,與上述波

11、形進(jìn)行比較。3.觀察底部切割失真將開關(guān) S2 的 1 撥上（2 撥下），S1 同步驟 2 不變，在 TH5 處觀察波形，記錄并與正常 解調(diào)波形進(jìn)行比較。 （二）集成電路（乘法器）構(gòu)成解調(diào)器1. 解調(diào)全載波信號按調(diào)幅實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容獲得調(diào)制度分別為 100的調(diào)幅波。將它們依次加至解調(diào)器調(diào)制信號輸入端 J11，并在解調(diào)器的載波輸入端 J8 加上與調(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。2. 解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號 按調(diào)幅實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的條件獲得抑制載波調(diào)幅波，加至圖 3-9 的調(diào)制信號輸入端 J11，觀察記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號相比較。二、實(shí)驗(yàn)儀器1. 高頻實(shí)驗(yàn)

12、箱 HD-GP- 1 臺2. 雙蹤示波器 1 臺3. 萬用表 1 塊三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1.通過一系列檢波實(shí)驗(yàn),記錄波形。4、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1. 觀察對角切割失真和底部切割失真現(xiàn)象并分析產(chǎn)生原因。 利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負(fù)載 RC 的充放電過程實(shí)現(xiàn)檢波，所以 RC 時(shí)間常數(shù)的選擇很重要。RC時(shí)間常數(shù)過大，則會產(chǎn)生對角切割失真又稱惰性失真。RC 常數(shù)太小，高頻分量會濾不干凈。綜合考慮要求滿足下式：其中：m 為調(diào)幅系數(shù)，max為調(diào)制信號最高角頻率。 當(dāng)檢波器的直流負(fù)載電阻 R 與交流音頻負(fù)載電阻 R 不相等，而且調(diào)幅度ma 又相當(dāng)大時(shí)會產(chǎn)生負(fù)峰切割失真（又稱底邊切割失真） ，為了保證不產(chǎn)生負(fù)峰

13、切割失真應(yīng)滿足：實(shí)驗(yàn)四 頻率調(diào)制與解調(diào)第一部分 變?nèi)荻O管調(diào)頻實(shí)驗(yàn)1、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 靜態(tài)調(diào)制特性測量將電路接成壓控振蕩器，J2 端不接音頻信號，將頻率計(jì)接于 J1 處，調(diào)節(jié)電位器 W1， 記下變?nèi)荻O管 D1、D2 兩端電壓和對應(yīng)輸出頻率，并記于表中。二、實(shí)驗(yàn)儀器1. 高頻實(shí)驗(yàn)箱 HD-GP- 1 臺2. 雙蹤示波器 1 臺3. 萬用表 1 個(gè)三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 靜態(tài)調(diào)制特性測量VD1(V)-1.71-2.42-3.57-4.67-6.28-7.51-8.50-10.34-12.09VD2(V)-1.71-2.42-3.57-4.67-6.28-7.51-8.50-10.34-12.09 F0(M

14、Hz)3.7563.8323.8953.9163.9183.9313.9554.0354.0664、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 1. 在坐標(biāo)紙上畫出靜態(tài)調(diào)制特性曲線(二極管電壓取正)，并求出其調(diào)制靈敏度。說明曲線斜率受哪些因素的影響。 由可以求得調(diào)制靈敏度約為0.8。 由可以看出，當(dāng)回路電容 C-u 特性曲線的 n 值（即斜率的絕對值）愈大，調(diào)制靈敏度越高。因此，如果對調(diào)頻器的調(diào)制線性沒有要求，則不外接串聯(lián)或并聯(lián)固定電容，并選用 n 值大的變?nèi)莨?，就可以獲得較高的調(diào)制靈敏度。第二部分 正交鑒頻實(shí)驗(yàn)1、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 乘積型鑒頻器（1）調(diào)諧并聯(lián)諧振回路，使其諧振（諧振頻率 fC=4.5MHz）。方法是將峰峰值

15、Vp-p=500mV 左右 fC=4.5MHz、調(diào)制信號的頻率 f=1KHz 的調(diào)頻信 號從 J6 端輸入，按下“FM”開關(guān)，將“FM 頻偏”旋鈕旋到最大，調(diào)節(jié)諧振回路電感 L1 使輸出端獲得的低頻調(diào)制信號 vo (t) 的波形失真最小，幅度最大。（2） 鑒頻特性曲線（S 曲線）的測量。 測量鑒頻特性曲線的常用方法有逐點(diǎn)描跡法和掃頻測量法。本實(shí)驗(yàn)中我們采用逐點(diǎn)描跡法。記錄入下表中。2、 實(shí)驗(yàn)儀器1 高頻實(shí)驗(yàn)箱 1 臺2 雙蹤示波器 1 臺3 萬用表 1 塊三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄鑒頻特性曲線的測量值F(MHz)3.513.61 3.663.66 3.713.71 3.813.76 3.913.81 43.86 3.913.91 3.96 4.01 V0(mV)-6.81-7.07-10.69-10.37-9.76-9.39-9.16-8.98-8.91-8.84四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1. 說明乘積型鑒頻鑒頻原理。 鑒頻是調(diào)頻的逆過程，廣泛采用的鑒頻電路是相位鑒頻器。鑒頻原理是：先將調(diào)頻波經(jīng)過一個(gè)線性移相網(wǎng)絡(luò)變換成調(diào)頻調(diào)相波，然后再與原調(diào)頻波一起加到一個(gè)相位檢波器進(jìn)行鑒頻。因此，實(shí)現(xiàn)鑒頻的核心部件是相位檢波器。 相位檢波又分為疊加型相位檢波和乘積型相位檢波，利用模擬乘法器的相乘原理可實(shí)現(xiàn)乘積型相位檢波。其基本原理是：在乘法器的一個(gè)輸入端輸入調(diào)頻波vs (t) ，設(shè)其表達(dá)式為