《高頻電子線路》實驗指導書..

1、高頻電子線路高頻電子線路實驗指導書實驗指導書石家莊鐵道學院石家莊鐵道學院電氣分院電氣分院1實驗一調(diào)諧放大器實驗一調(diào)諧放大器2實驗二實驗二LC電容反饋式三點式振蕩器電容反饋式三點式振蕩器5實驗三振幅調(diào)制器實驗三振幅調(diào)制器6實驗五變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器實驗五變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器12實驗四實驗四調(diào)幅波信號的解調(diào)調(diào)幅波信號的解調(diào)2實驗一調(diào)諧放大器實驗一調(diào)諧放大器一、實驗目的一、實驗目的1熟悉電子元器件和高頻電路實驗箱。2熟悉諧振回路的幅頻特性分析（通頻帶與選擇性）。3熟悉信號源內(nèi)阻及負載對諧振回路的影響，從而了解頻帶擴展 4了解放大器的動態(tài)范圍及其測試方法。二、實驗儀器設備二、實驗儀器設備1雙蹤示波器2

2、掃頻儀3高頻信號發(fā)生器4毫伏表5萬用表6實驗板 G1三、預習要求三、預習要求1復習諧振回路的工作原理。2了解諧振放大器的電壓放大倍數(shù)、動態(tài)范圍、通頻帶及選擇性相互之間關系。3.實驗電路中，若電感量 L=l“h,回路總電容 C=220pf（分布電容包括在內(nèi)），計算回路中心頻率 f0。四、實驗內(nèi)容及步驟四、實驗內(nèi)容及步驟一）單調(diào)諧回路諧振放大器。1.實驗電路見圖圖 1-11-1實驗六相位鑒頻器實驗六相位鑒頻器143（1）按圖圖 1-11-1 所示連接電路（注意接線前先測量+12V 電源電壓，無誤后，關斷電源再接線）。（2）接線后仔細檢查，確認無誤后接通電源。2. 靜態(tài)測量實驗電路中選 Re=1K

3、測量各靜態(tài)工作點，計算并填表表 1.11.1表表 1.11.1實際測量實測計算根據(jù) Vce判斷 V 是否在放大區(qū)原因VBVEICVCE是否*V、V是三極管的基極和發(fā)射極對地電壓。BE3. 動態(tài)研究（1）測放大器的動態(tài)范圍 ViV0（在諧振點）選 R=10K,Re=1K。把高頻信號發(fā)生器接到電路輸入端，電路輸出端接毫伏表，選擇正常放大區(qū)的輸入電壓 Vi,調(diào)節(jié)頻率 f 使其為 10.7MHz,調(diào)節(jié) CT 使回路諧振，使輸出電壓幅度為最大。此時調(diào)節(jié) Vi 由 0.02V 變到 0.8 伏，逐點記錄 V0電壓，并填入表表 1.21.2。Vi 的各點測量值（各自）可根據(jù)實測情況來確定。表表 1.21.2

4、Vi(V)0.020.8Vo(V)Re=1KRe=500QRe=2K（2）當 Re 分別為 500Q、2K 時，重復上述過程，將結果填入表表 1.21.2。在同一坐標紙上畫出 Ic 不同時的動態(tài)范圍曲線，并進行比較和分析。（3）用掃頻儀調(diào)回路諧振曲線。仍選 R=10K，Re=1K。將掃頻儀射頻輸出送入電路輸入端，電路輸出接至掃頻儀R1亠亠C4工工（：亠亠C2L1/wv_T_0+i2UC3|oOUTR“BK,21(,470URe=lK,500,2M圖 11 單調(diào)諧回路諧振放大器原理圖4檢波器輸入端。觀察回路諧振曲線（掃頻儀輸出衰減檔位應根據(jù)實際情況來選擇適當位置），調(diào)回路電容 CT,使 f0=1

5、0.7MHz。4）測量放大器的頻率特性。當回路電阻 R=10K 時， 選擇正常放大區(qū)的輸入電壓 Vi,將高頻信號發(fā)生器輸出端接至電路輸入端，調(diào)節(jié)頻率 f 使其為為 10.7MHz，調(diào)節(jié) CT 使回路諧振，使輸出電壓幅度為最大，此時的回路諧振頻率 f0=10.7MHz 為中心頻率，然后保持輸入電壓 Vi 不變，改變頻率 f 由中心頻率向兩邊逐點偏離，測得在不同頻率 f 時對應的輸出電壓 V0,將測得的數(shù)據(jù)填入表表 1.31.3。頻率偏離范圍可根據(jù)（各自）實測情況來確定。表表 1.31.3f(MHz)10.7VoR=10KR=2KR=470Q計算 f0=10.7MHz 時的電壓放大倍數(shù)及回路的通頻

6、帶和 Q 值。5(5)改變諧振回路電阻，即 R 分別為 2KQ,470Q 時，重復上述測試，并填入表表 1.31.3比較通頻帶情況。二)雙調(diào)諧回路諧振放大器1.實驗線路見圖圖 1-21-21) 用掃頻儀調(diào)雙回路諧振曲線接線方法同上 3(3)。觀察雙回路諧振曲線，選 C=3pf,反復調(diào)整 CT1、CT2 使兩回路諧振在 10.7MHz。2) 測雙回路放大器的頻率特性按圖圖 1-21-2 所示連接電路，將高頻信號發(fā)生器輸出端接至電路輸入端，選 C=3pf，置高頻信號發(fā)生器頻率為 10.7MHz,反復調(diào)整 CT1、CT2 使兩回路諧振，使輸出電壓幅度為最大，此時的頻率為中心頻率，然后保持高頻信號發(fā)生

7、器輸出電壓不變，改變頻率，由中心頻率向兩邊逐點偏離，測得對應的輸出頻率 f 和電壓值，并填入表表 1.31.3。表表 1.31.3f(MHz)10.7VoC=3pFC=10pFC=12pF2改變耦合電容 C 為 10p、20pf，重復上述測試，并填入表表 1.31.3。五、實驗報告要求五、實驗報告要求1. 寫明實驗目的。2. 畫出實驗電路的直流和交流等效電路，計算直流工作點，與實驗實測結果比較。3. 寫明實驗所用儀器、設備及名稱、型號。4. 整理實驗數(shù)據(jù)，并畫出幅頻特性。(1) 單調(diào)諧回路接不同回路電阻時的幅頻特性和通頻帶，整理并分析原因。(2)雙調(diào)諧回耦合電容 C 對幅頻帶， 通頻帶的影響。

8、 從實驗結果找出單調(diào)諧回路和雙調(diào)諧回路的優(yōu)缺點。5本放大的動態(tài)范圍是多少(放大倍數(shù)下降 1dB 的折彎點 V0定義為放大器動態(tài)范圍)，討論圖 12 雙調(diào)諧回路諧振放大器原理圖6Ic 對動態(tài)范圍的影響。實驗二實驗二 LCLC 電容反饋式三點式振蕩器電容反饋式三點式振蕩器一、實驗目的一、實驗目的1.握 LC 三點式振蕩電路的基本原理，掌握 LC 電容反饋式三點振蕩電路設計及電參數(shù)計算。2掌握振蕩回路 Q 值對頻率穩(wěn)定度的影響。3.掌握振蕩反饋系數(shù)不同時，靜態(tài)工作電流對振蕩器起振及振幅的影響。二、預習要求二、預習要求1. 復習 LC 振蕩器工作原理。2. 復習 LC 振蕩器反饋系數(shù)和振蕩頻率的計算方

9、法。三、實驗儀器設備三、實驗儀器設備1.雙蹤示波器2. 掃頻儀3. 高頻信號發(fā)生器4. 毫伏表5.萬用表6.實驗板 G1四、實驗內(nèi)容和報告要求四、實驗內(nèi)容和報告要求1. 設計一個電容反饋的三點式振蕩電路。畫出實驗電路的直流與交流等效電路。2. 測量并研究振蕩器靜態(tài)工作點對振蕩起振特性的影響。3. 分析振蕩頻率由什么因素決定，受什么條件影響。4. 總結所設計電路的特點。7實驗三振幅調(diào)制器（利用乘法器實驗三振幅調(diào)制器（利用乘法器）一、實驗目的一、實驗目的1.掌握用集成模擬乘法器實現(xiàn)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系。2.掌握測量調(diào)幅系數(shù)的方法。3.通過實驗中波

10、形的變換，學會分析實驗現(xiàn)象。二、預習要求二、預習要求1.預習幅度調(diào)制器有關知識。2.認真閱讀實驗指示書，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、實驗儀器設備三、實驗儀器設備1.雙蹤示波器。2.高頻信號發(fā)生器。3.萬用表。4.實驗板 G3。四、實驗電路說明四、實驗電路說明幅度調(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

11、模擬乘法器 1496 來構成調(diào)幅器，圖圖 3-13-1 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 VIV4 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了一對差分電路，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，載波信號加在 V1V4 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 1KQ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（即引腳 6、12 之間）輸出。用 1496

12、 集成電路構成的調(diào)幅器電路圖如圖圖 3-23-2 所示，圖中 Rpl 用來調(diào)節(jié)引出腳、之間的平衡，Rp2 用來調(diào)節(jié)、之間的平衡，三極管 V 為射極跟隨器，以提高調(diào)幅器帶負載的能力。8五、實驗內(nèi)容及步驟五、實驗內(nèi)容及步驟實驗電路見圖圖 3-23-21直流調(diào)制特性的測量(1) 調(diào) Rp2 電位器使載波輸入端平衡： 在調(diào)制信號輸入端 IN2 加峰值為 lOOmV,頻率為 lKHz的正弦信號，調(diào)節(jié) Rp2 電位器使輸出端信號最小，然后去掉輸入信號。(2) 在載波輸入端 IN1 加峰值 Vc 為 10mV，頻率為 lOOKHz 的正弦信號，用萬用表測量 A、B之間的電壓 V,用示波器觀察 OUT 輸出端

13、的波形，以 V=0.1V 為步長，記錄 Rpl 由一ABAB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)ABC計算出系數(shù) K 值。并填入表表 3.13.1。表表 3.13.192.實現(xiàn)全載波調(diào)幅(1) 調(diào)節(jié) Rpl 使 VA=0.1V，載波信號仍為 V(t)=10sin2nX1051(mV)，將低頻信號ABCVs(t)=V$sin2nX1031(mV)加至調(diào)制器輸入端 IN2,畫出 Vs=30mV 和 lOOmV 時的調(diào)幅波形(標明峰峰值與谷谷值)并測出其調(diào)制度 m。(2) 加大示波器掃描速率， 觀察并記錄 m=100%和 m 100%兩種調(diào)幅波在零

14、點附近的波形情況。(3) 載波信號 Vc(t)不變，將調(diào)制信號改為 Vs(t)=100sin2nX1031(mV)調(diào)節(jié) Rp1 觀察輸出波形VAM(t)的變化情況，記錄m=30%t和m=100%調(diào)幅波所對應的VAB值。(4) 載波信號 Vc(t)不變，將調(diào)制信號改為方波，幅值為 lOOmV,觀察記錄 V=0V、0.1V、AB0.15V 時的已調(diào)波。3實現(xiàn)抑制載波調(diào)幅(1) 調(diào) Rp1 使調(diào)制端平衡，并在載波信號輸入端 IN1 加 VC(t)=10sin2nX1051(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)

15、=10sin2nX10123451(mV)信號， 觀察記錄波形，并標明峰峰值電壓。(3) 加大示波器掃描速率，觀察記錄已調(diào)波在零點附近波形，比較它與 m=100%調(diào)幅波的區(qū)別。(4) 所加載波信號和調(diào)制信號均不變，微調(diào) Rp2 為某一個值，觀察記錄輸出波形。(5) 在(4)的條件下，去掉載波信號，觀察并記錄輸出波形，并與調(diào)制信號比較。六、實驗報告要求六、實驗報告要求1整理實驗數(shù)據(jù)用坐標紙畫出直流調(diào)制特性曲線。2畫出調(diào)幅實驗中 m=30%、m=100%r、m100%的調(diào)幅波形，在圖上標明峰一峰值電壓。3畫出當改變 V 進能得到幾種調(diào)幅波形，分析其原因。AB4畫出 100%調(diào)幅波形及抑制載波雙邊帶

16、調(diào)幅波形。比較二者的區(qū)別。5畫出實現(xiàn)抑制載波調(diào)幅時改變 RP2 后的輸出波形，分析其現(xiàn)象。10一、實驗目的一、實驗目的1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了解二極管包絡檢波的主要指標，檢波效率及波形失真3掌握用集成電路實現(xiàn)同步檢波的方法。二、預習要求二、預習要求1復習課本中有關調(diào)幅和解調(diào)原理。2分析二極管包絡檢波產(chǎn)生開失真的主要因素三、實驗儀器設備三、實驗儀器設備1雙蹤示波器2高頻信號發(fā)生器3萬用表4實驗板 G3四、實驗電路說明四、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)方法有二極管包絡檢波器和同步檢波器。1二極管包絡檢波器。適合于解

17、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)，本實驗如圖圖 4-14-1 所示， 主要由二極管 D 及 RC 低通濾波器組成， 它利用二極管的單向導電特性和檢波負載 RC 的充放電過程實現(xiàn)檢波。所以 C 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。綜合考慮要求滿足下式:fRC乎0m其中：m 為調(diào)幅系數(shù)，f0為載波頻率，Q為調(diào)制信號角頻率。實驗四實驗四 調(diào)幅波信號的解調(diào)調(diào)幅波信號的解調(diào)11圖中 A 對輸入的調(diào)幅波進行幅度放大 （滿足大信號的要求） ， D 是檢波二極管， R4、 C2,C3濾掉殘余的高頻分量，R5、和 R

18、P1 是可調(diào)檢波直流負載，C5、R6、RP2 是可調(diào)檢波交流負載，改變 RP1 和 RP2 可觀察負載對檢波效率和波形的影響。2同步檢波器利用一個和調(diào)幅信號的載波同頻同相的載波信號與調(diào)幅波相乘，再通過低通濾波器濾除高頻分量而獲得調(diào)制信號。本實驗如圖圖 4-24-2 所示，采用 1496 集成電路構成解調(diào)器，載波信號Vc 經(jīng)過電容 C1 加在、腳之間，調(diào)幅信號 VAM經(jīng)電容 C2 加在、腳之間，相乘后信號由（12）腳輸出，經(jīng) C4、C5、R6 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)容及步驟五、實驗內(nèi)容及步驟（注意（注意：做此實驗之前需恢復實驗三的實驗內(nèi)容做此實驗之前需恢復實驗三

19、的實驗內(nèi)容 2 2（1 1）的內(nèi)容的內(nèi)容。）（一）二極管包絡檢波器實驗電路見圖圖 4-14-11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）=10sin2nX1051（mV）調(diào)節(jié)調(diào)制信號幅度，按調(diào)幅實驗中實驗內(nèi)容n8X XUM+12UQOUTF1496圖 4-2MC1496 構成的解調(diào)器122（1）的條件獲得調(diào)制度 m30%的調(diào)幅波，并將它加至圖圖 4-14-1 信號輸入端，（需事先接入-12V 電源），由 OUT1 處觀察放大后的調(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) RP1 改變直流負載，觀測二極管直流負載檢波幅度和波形的影響,記錄此時

20、的波形。（2）適當加大調(diào)制信號幅度，重復上述方法，觀察記錄檢波輸出波形。（3）接入 C4,重復（1）、（2）方法，觀察記錄檢波輸出波形。（4）去掉 C4、RP1 逆時針旋至最大，短接 a、b 兩點，在 0UT3 觀察解調(diào)輸出信號，調(diào)節(jié) RP2改變交流負載，觀測二極管交流負載對檢波幅度和波形的影響，記錄檢波輸出波形。2解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號。載波信號不變，將調(diào)制信號 Vs 的峰值電壓調(diào)到 80mV，調(diào)節(jié) RP1 使調(diào)制器輸出為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號， 然后加至二極管包絡檢波器輸入端， a、 b 兩點， 觀察記錄檢波輸出 OUT2端波形，并與調(diào)制信號相比較。（二）集成電路（乘法器）構成解調(diào)

21、器實驗電路見圖圖 4-24-21解調(diào)全載波信號（1）將圖圖 4-24-2 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）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，并加至圖圖 4-24-2 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，