高頻電子線路實(shí)驗(yàn)

高頻電子線路實(shí)驗(yàn)講義侯長波宮芳編哈爾濱工程大學(xué)電工電子教學(xué)中心高頻課程組2014年9月目錄基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（一）小信號諧振放大器的設(shè)計(jì) ····························1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1二、實(shí)驗(yàn)原理及電路 1三、實(shí)驗(yàn)器材 8四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 9五、實(shí)驗(yàn)步驟 9六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 10七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 10基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（二）丙類功率放大器的設(shè)計(jì) ·····························11一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?11二、實(shí)驗(yàn)原理及電路 11三、實(shí)驗(yàn)器材 13四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 13五、實(shí)驗(yàn)步驟 13六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 15七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 15基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（三）LC振蕩器與晶體振蕩器的設(shè)計(jì) ·························16一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?16二、實(shí)驗(yàn)原理及電路 16三、實(shí)驗(yàn)器材 21四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 21五、實(shí)驗(yàn)步驟 22六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 23七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 23基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（四）振幅調(diào)制與解調(diào)電路的研究 ···························24一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?24二、實(shí)驗(yàn)原理及電路 24三、實(shí)驗(yàn)器材 29四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 29五、實(shí)驗(yàn)步驟 30六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 31七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 31課程設(shè)計(jì)（一）調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ······························32一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?32二、實(shí)驗(yàn)原理及電路 32三、實(shí)驗(yàn)器材 35四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 35五、實(shí)驗(yàn)步驟 36六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 37七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 37課程設(shè)計(jì)（二）調(diào)幅接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ······························38一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?38二、實(shí)驗(yàn)原理及電路 38三、實(shí)驗(yàn)器材 41四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 41五、實(shí)驗(yàn)步驟 41六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 43七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 43課程設(shè)計(jì)（三）調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ······························44一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?44二、實(shí)驗(yàn)原理及電路 44三、實(shí)驗(yàn)器材 46四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 46五、實(shí)驗(yàn)步驟 46六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 47七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 47課程設(shè)計(jì)（四）調(diào)頻接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ······························48一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?48二、實(shí)驗(yàn)原理及電路 48三、實(shí)驗(yàn)器材 49四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 50五、實(shí)驗(yàn)步驟 50六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 51七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 52附錄1調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)總體原理圖 ·······························53附錄2調(diào)幅接收系統(tǒng)總體原理圖 ·······························54附錄3調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)總體原理圖 ·······························55附錄4調(diào)頻接收系統(tǒng)總體原理圖 ·······························56參考文獻(xiàn)···········································57基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（一）小信號諧振放大器的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉小信號諧振放大器的工作原理及工程估算的方法。2、掌握小信號諧振放大器主要性能指標(biāo)（電壓增益、選擇性、通頻帶）的調(diào)試方法。3、研究電路參數(shù)對小信號諧振放大器技術(shù)指標(biāo)的影響。4、了解函數(shù)/任意波形發(fā)生器、數(shù)字示波器、數(shù)字合成掃頻儀、高頻 Q表的基本原理，學(xué)習(xí)它們的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理及電路（一）實(shí)驗(yàn)原 理高頻小信號諧振放大器是通信設(shè)備中常用的功能電路。 “高頻”是指被放大信號的頻率在數(shù)百千赫茲至數(shù)百兆赫茲， “小信號”是指放大器輸入信號小，可以認(rèn)為放大器的晶體管（或場效應(yīng)管）是在線性范圍內(nèi)工作。諧振放大器的主要特點(diǎn)是晶體管的集電極負(fù)載不是純電阻，而是由 LC組成的并聯(lián)諧振回路。由于 LC并聯(lián)諧振回路的阻抗是隨頻率變化的，在諧振頻率f0 12 LC 處，其阻抗是純電阻且達(dá)到最大值， 此時(shí)放大器具有最大的電壓放大倍數(shù)，偏離諧振頻率，放大倍數(shù)就會(huì)迅速減少。因此，這種放大器可以有選擇性地放大所需要的頻率信號，而抑制不需要的信號或外界干擾噪聲。諧振放大器的主要性能指標(biāo)有：1、諧振電壓放大倍數(shù) Au0放大器諧振時(shí)輸出電壓與輸入電壓的比值，即最大的電壓放大倍數(shù)。2、通頻帶單諧振放大器的諧振特性如圖 1-1所示。通頻帶定義為電壓放大倍數(shù)下降到諧振電壓放大倍數(shù)的 0.707倍時(shí)所對應(yīng)的上下限頻率之差。其理論計(jì)算公式為BW 2f0.7 f0QL

（式1-1）式1-1中，QL為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)，而QLRCL，其中R是與LC相并聯(lián)的回路等效損耗電阻。R增大，QL就越大，通頻帶變窄。1圖1-1 單諧振放大器的諧振特性3、選擇性選擇性是指放大器對不同失諧頻率的干擾信號的抑制能力。 理想情況下，通頻帶以外的信號應(yīng)衰減為 0，在實(shí)際中通常用矩形系數(shù)來衡量放大器諧振曲線接近理想矩形的程度。它定義為電壓放大倍數(shù)下降到諧振電壓放大倍數(shù)的 0.1倍時(shí)對應(yīng)的頻率帶寬2f0.1與電壓放大倍數(shù)下降到諧振電壓放大倍數(shù)的0.707倍時(shí)對應(yīng)的頻率帶寬2f0.7之比，即KV0.12f0.12f0.72f0.1BW（式1-2）矩形系數(shù)越接近1，諧振放大器的選擇性也就越好。（二）實(shí)驗(yàn)電路小信號諧振放大器實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖1-2所示。圖1-2中，由三極管Q1及偏置電阻、集電極回路組成單級單諧振放大器，電路中的C4為輸入耦合電容，RP1、R3、R4是基極偏置電阻，調(diào)整RP1可改變靜態(tài)工作點(diǎn)，R5、C5為發(fā)射極偏置電阻及高頻旁路電容，諧振電路由變壓器T1的初級及電容C2、C3構(gòu)成，C3為可變電容，調(diào)整C3可以改變諧振頻率，R1為回路阻尼電阻，可用來改變諧振回路的品質(zhì)因數(shù)。2圖1-2 小信號諧振放大器實(shí)驗(yàn)電路原理圖（三）電路調(diào) 試方法電路焊接完成之后，首先應(yīng)調(diào)整電路的直流工作點(diǎn)。電路中基極偏置電阻和發(fā)射極電阻決定晶體管的靜態(tài)工作狀態(tài)。改變基極偏值電阻比值，可改變晶體管基極電壓，進(jìn)而改變晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)，使晶體管工作在線性放大狀態(tài)，其調(diào)試方法與阻容耦合放大器相同。對于諧振放大器的頻率特性、增益的調(diào)整與測試，一般有兩種方法，一種是逐點(diǎn)法；一種是掃頻法，后者比較簡單、直觀。1、逐點(diǎn)法所謂逐點(diǎn)法，就是以高頻信號發(fā)生器為信號源，逐點(diǎn)改變信號源輸出頻率，用示波器或電壓表連接放大器的輸出端， 觀察和測量輸出電壓，進(jìn)而得出被測電路的幅頻特性。（1）諧振頻率的調(diào)試為了使小信號諧振放大器處于諧振狀態(tài)，必須進(jìn)行調(diào)諧。調(diào)諧時(shí)，首先將高頻信號發(fā)生器的輸出頻率置于f0上，輸出幅度調(diào)到適當(dāng)大小，接到被測電路的輸入端，然后將示波器接到被測電路的輸出端，調(diào)整放大器諧振回路中的微調(diào)元件，使放大器的輸出電壓達(dá)到最大值，此時(shí)回路便被調(diào)諧于工作頻率 f0上。在調(diào)整過程中，應(yīng)注意幾點(diǎn)：第一，信號源輸出幅度不能過大而使放大器進(jìn)入非線性狀態(tài)，將使調(diào)諧不準(zhǔn)；第二，當(dāng)信號源輸出端接到輸入端時(shí)，應(yīng)有隔直電容，否則信號源的接入會(huì)影響放大器的直流工作點(diǎn)；第三，在調(diào)諧回路的電感3或電容時(shí)，最好使用無感螺絲刀；第三，需要考慮測量儀器對諧振電路的影響，如示波器輸入電容對諧振電路諧振頻率的影響。（2）幅頻特性的調(diào)試當(dāng)中心頻率調(diào)整好后，就可測試放大器的頻率特性了。 在輸出幅度不超過放大器線性動(dòng)態(tài)范圍的條件下，保持輸入電壓幅度不變，在諧振頻率f0兩旁逐點(diǎn)改變信號頻率，用示波器測出相應(yīng)的輸出電壓U0，計(jì)算出各頻率點(diǎn)的放大倍數(shù)Au，就可描出放大器的諧振曲線Auf，如圖1-1所示，從曲線上即可求出2f0.7和2f0.1。若這些指標(biāo)的測量值與設(shè)計(jì)值相差較遠(yuǎn)， 應(yīng)根據(jù)它們的表達(dá)式分析。例如放大倍數(shù)Au0較小，可以通過調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn) IC，接入系數(shù)p1或更換β較大的晶體管，使Auo增加。如果2f0.7過窄，可以通過減小阻尼電阻 R，從而增加插入損耗使2f0.7變寬。由于分布參數(shù)的影響，放大器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足要求后的元件參數(shù)與設(shè)計(jì)計(jì)算值有一定偏差。采用逐點(diǎn)法測量，調(diào)整起來比較麻煩，花費(fèi)的時(shí)間也比較多。因此目前采用較多的方法是掃頻法，用頻率特性測試儀直接測量回路的諧振曲線。2、掃頻法掃頻測量法是將等幅掃頻信號加至被測電路輸入端，檢波探頭對被測電路的輸出信號進(jìn)行峰值檢波，并將檢波所得信號送往示波器Y軸電路，該信號的幅度變化正好反映了被測電路的幅頻特性，因而在屏幕上能直接觀察到被測電路的幅頻特性曲線。由于掃頻信號的頻率是連續(xù)變化的，在示波器屏幕上可直接顯示出被測電路的幅頻特性。SP3000系列全數(shù)字頻率特性掃頻儀是一臺(tái)集網(wǎng)絡(luò)分析、掃頻測量、點(diǎn)頻信號等多種測量為一體的智能化測試儀器，用它可測定無線電設(shè)備（如寬帶放大器，中頻放大器，高頻放大器，濾波器等有源和無源四端網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性，阻抗，-3dB帶寬，Q值等）的頻率特性。測試方法見下例。（1）典型測量順序第一步：輸入測量參數(shù)。操作者可使用儀器面板按鍵或旋鈕輸入自己需要的掃描信號源輸入通道及顯示參數(shù)等的具體測量參數(shù)。4第二步：校準(zhǔn)掃頻儀。在開始使用儀器時(shí)，建議最好進(jìn)行儀器的頻率校準(zhǔn)，儀器可提供高精確的測量結(jié)果（校準(zhǔn)是對當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)），如圖 1-3所示。圖1-3 SP3000系列全數(shù)字頻率特性掃頻儀校準(zhǔn)連接圖第三步：連接設(shè)備，按圖 1-4a連接方式連接被測設(shè)備。第四步：觀察測量結(jié)果。連接完成后，調(diào)整儀器的信號輸出、顯示參數(shù)，利用儀器提供的頻標(biāo)功能，以及-3dB帶寬，Q值測量等功能，來觀察和測量你所需要的參數(shù)數(shù)值。（2）具體的測量介紹①幅頻特性例：測量一個(gè)帶寬為 30M左右的放大器的增益和帶寬的操作如下。5圖1-4a圖1-4b圖1-4c圖1-4SP3000系列全數(shù)字頻率特性掃頻儀幅頻特性測量連接圖第一步：按【頻率】鍵，進(jìn)入頻率參考設(shè)置菜單，起始頻率設(shè)置為1MHz，終止頻率設(shè)置為 40MHz。第二步：按【顯示】鍵，進(jìn)入顯示參數(shù)設(shè)置菜單，顯示方式置 log顯示刻度10dB/div，參考電平置-30dBm，參考位置4，顯示格式為絕對方式（ ABS）。第三步：按【電平】鍵，進(jìn)入電平參數(shù)設(shè)置菜單，輸出電平置為 -30dBm，輸出阻抗50歐/75歐根據(jù)負(fù)載選擇。第四步：將射頻輸出與輸入用射頻電纜連接。第五步：按【校正】鍵，進(jìn)入校正設(shè)置菜單，進(jìn)行頻率自動(dòng)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后，掃描曲線如圖1-4b所示，這時(shí)A的位置如圖1-4b所示。6第六步：按圖1-4a所示連接被測網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)增益線由A到B的位置如圖1-4c所示。第七步：進(jìn)入【頻標(biāo)】菜單，使用旋鈕或數(shù)字輸入，設(shè)置需要讀數(shù)的頻率點(diǎn)，顯示格式選擇REL狀態(tài)，然后就可以在屏幕的右上角讀出相應(yīng)頻率點(diǎn)的增益數(shù)。用旋鈕調(diào)整頻率標(biāo)記的頻率點(diǎn)，可以測量放大器的帶寬，也可以直接打開-3dB帶寬測量。-3dB寬帶測量和Q值測量如：測一個(gè)455k的陶瓷諧振器圖1-5a圖1-5b圖1-6SP3000系列全數(shù)字頻率特性掃頻儀測量連接圖第一步：將輸出輸入用 BNC相接。按【頻率】鍵，進(jìn)入頻率設(shè)置參數(shù)菜單，起始頻率設(shè)置為 440k，終止頻率設(shè)置為 460k。7第二步：按【顯示】鍵，進(jìn)入顯示設(shè)置菜單，顯示方式置 log，顯示刻度10dB\div。第三步：按【電平】鍵，進(jìn)入電平設(shè)置菜單，輸出電平置 -10dBm。第四步：按【校正】鍵，進(jìn)入校正設(shè)置，按頻率校正，進(jìn)行頻率校正。第五步：將被測件按圖 1-5a方式連接。第六步：按【頻標(biāo) 】鍵，進(jìn)入頻標(biāo)功能設(shè)置菜單，后按【峰值搜尋】復(fù)用鍵搜尋最大值和最小值。第七步：按【自動(dòng)居中】復(fù)用鍵，把最大值移動(dòng)到中心位置。第八步：按【Q值測量】鍵，打開 Q值測量功能，儀器自動(dòng)測量器件的 Q值，并在屏幕的下方顯示數(shù)值。注：以上測試方式，須將輸出電平置合適的位置，以免影響測量值。三、實(shí)驗(yàn)器材（一）實(shí)驗(yàn)儀器序號型號數(shù)量說明1DP8321臺(tái)數(shù)字可編程直流穩(wěn)壓電源2DG41021臺(tái)函數(shù)/任意波形發(fā)生器3DS1104Z1臺(tái)數(shù)字示波器4SP301201臺(tái)數(shù)字合成掃頻儀（共用）5QBG-3D1臺(tái)高頻Q表（共用）6數(shù)字萬用表1塊自備（二）實(shí)驗(yàn)材料序號型號數(shù)量說明1印制萬用板1塊小信號諧振放大器實(shí)驗(yàn)板2NXO-1001個(gè)繞制變壓器390141個(gè)45-30pF可調(diào)電容1個(gè)5100k電位器1個(gè)6碳膜電阻若干自取7瓷片電容若干自取8導(dǎo)線、焊錫若干自取8四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1、實(shí)驗(yàn)電路技術(shù)指標(biāo)要求： f0 10MHz，Auo 20dB，2f0.7 (1~2)MHz。2、在印制電路板上焊接電路，焊接完畢檢查無誤后方可進(jìn)行通電調(diào)試。3、調(diào)整并測試三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)。4、用逐點(diǎn)法測試并調(diào)整放大器的各項(xiàng)技術(shù)指：中心頻率 f0、電壓增益Au0、通頻帶2f0.1，矩形系數(shù)Kr0.1，使其符合技術(shù)指標(biāo)要求。5、研究電路參數(shù)（靜態(tài)工作點(diǎn)、回路阻尼電阻）對放大器技術(shù)指標(biāo)Au0和2f0.7的影響。6、用數(shù)字頻率特性掃頻儀測量放大器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。（選作）五、實(shí)驗(yàn)步驟1、使用磁環(huán)NXO-100繞制高頻變壓器 T1，初級次級比為 3:1。2、在印制電路板上焊接電路。焊接前，需測量電阻值是否取用正確；焊接完畢后，使用萬用表檢查焊接有無短路， 變壓器是否焊接可靠，檢查無誤后方可進(jìn)行通電調(diào)試。3、測量晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)：調(diào)整可調(diào)電阻RP1，使IEQ1~4mA，測量相應(yīng)的基極電位UBQ和集電極電位UCQ，并完成表1所要求的項(xiàng)。表1靜態(tài)工作點(diǎn)的測試數(shù)據(jù)實(shí)測值 由實(shí)測值計(jì)算 判斷三極管 Q1是否工作在放大狀態(tài)UBQ/V UEQ/V UCQ/V ICQ/mA UCEQ/V 是/否注：放大區(qū)應(yīng)滿足的條件是： UBEQUBQUEQ0.6V~0.7V，UCEQUCQUEQ1V。4、調(diào)整放大器諧振頻率（ 10MHz）由信號發(fā)生器輸出頻率為 10MHz的高頻信號（VPP=20～100mV，保證輸出信號不失真），接至諧振放大器的輸入端，用示波器在輸出端觀察輸出電壓，慢慢微調(diào)可變電容 C3使輸出波形幅度最大。此時(shí)，增大和降低信號源輸出頻率，檢驗(yàn)放大器是否調(diào)諧于 10MHz。5、測量諧振電壓放大倍數(shù)諧振時(shí)，用示波器測量放大器的輸入和輸出電壓，計(jì)算電壓放大倍數(shù)。6、測量放大器的幅頻特性曲線9在保持輸入信號幅度不變的條件下，記錄輸出電壓為最大輸出電壓的 0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1倍時(shí)所對應(yīng)的上下邊頻，填入表2，繪出諧振曲線，并求通頻帶和矩形系數(shù)。表2諧振特性曲線的測量結(jié)果Uo/VUo/Uomax0.10.20.30.40.50.60.70.80.91fin上邊頻/MHzf0fin下邊頻/MHz相對電壓放大倍數(shù)Auo7、自擬實(shí)驗(yàn)方案，研究靜態(tài)工作點(diǎn)、回路阻尼電阻對放大電路的影響。8、用數(shù)字頻率特性掃頻儀測量放大器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。（選作）六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)原理，掌握電路參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，明確電路調(diào)試方法。2、撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告：（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?）實(shí)驗(yàn)原理及電路；（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求；（4）實(shí)驗(yàn)步驟；（5）回答預(yù)習(xí)思考題。3、閱讀高頻電子儀器使用說明。4、預(yù)習(xí)思考題：（1）為什么提高電壓增益時(shí)，通頻帶會(huì)減??？可采用哪些措施提高電壓增益？（ 2）使用高頻信號源，如何判斷諧振回路處于諧振狀態(tài)？怎樣測量幅頻特性曲線？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析；（3）實(shí)驗(yàn)總結(jié)，包含實(shí)驗(yàn)結(jié)論及實(shí)驗(yàn)心得。10基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（二）丙類功率放大器的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解丙類功率放大器的基本工作原理，掌握丙類放大器的調(diào)諧特性，熟悉主要技術(shù)指標(biāo)的測量方法。2、了解高頻功率放大器丙類工作過程以及當(dāng)激勵(lì)信號、負(fù)載、電源電壓變化對功率放大器工作狀態(tài)的影響， 加深對欠壓、過壓、臨界三種工作狀態(tài)的理解。3、掌握丙類放大器的計(jì)算與設(shè)計(jì)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理及電路（一）基本原 理放大器按照電流導(dǎo)通角 的范圍可分為甲類、乙類、丙類及丁類等不同類型。功率放大器電流導(dǎo)通角 越小，放大器的效率 越高。甲類功率放大器的 180，效率 最高只能達(dá)到50%，適用于小信號低功率放大，一般作為中間級或輸出功率較小的末級功率放大器。非線性丙類功率放大器的電流導(dǎo)通角 90，效率可達(dá)到 80%，通常作為發(fā)射機(jī)末級功放以獲得較大的輸出功率和較高的效率。 特點(diǎn)：非線性丙類功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(信號的通帶寬度只有其中心頻率的 1％或更小)，基極偏置為負(fù)值，電流導(dǎo)通角 90，為了不失真地放大信號，它的負(fù)載必須是LC諧振回路。下面介紹丙類功放的工作原理及基本關(guān)系式。1、基本關(guān)系式丙類功率放大器的基極偏置電壓 VBB是利用發(fā)射極電流的直流分量 IEO（≈ICO）在射極電阻上產(chǎn)生的壓降來提供的，故稱為自給偏壓電路。當(dāng)放大器的輸入信號ui為正弦波時(shí)，集電極的輸出電流 iC為余弦脈沖波。利用諧振回路 LC的選頻作用可輸出基波諧振電壓 Vc1。Vc1mIc1mRP（式2-1）式2-1中，Vc1m為集電極輸出的基波電壓的振幅；Ic1m為集電極基波電流振幅；RP為集電極回路的諧振阻抗。PO1Vc1mIc1m1Ic21mRP1Vc1m2（式2-2）222RP式2-2中，PO為集電極輸出功率。11VCCICO

（式2-3）式2-3中，P為電源VCC供給的直流功率；ICO為集電極電流脈沖iC的直流分量。放大器的效率為1Vc1mIc1m2VCCICO

（式2-4）2、負(fù)載特性當(dāng)放大器的電源電壓VCC，基極偏壓VBB，輸入電壓(或稱激勵(lì)電壓)Uim確定后，如果電流導(dǎo)通角選定，則放大器的工作狀態(tài)只取決于集電極回路的等效負(fù)載電阻RP。當(dāng)放大器處于臨界工作點(diǎn)時(shí)，管子的集電極電壓正好等于管子的飽和壓降VCES，集電極電流脈沖接近最大值 Icm，此時(shí)集電極輸出的功率 PC和效率 都較高。RP所對應(yīng)的值稱為最佳負(fù)載電阻，用 R0表示，即R0

(VCC VCES)22P0（式2-5）當(dāng)Rp﹤R0時(shí)，放大器處于欠壓狀態(tài)，集電極輸出電流雖然較大，但集電極電壓較小，因此輸出功率和效率都較小。當(dāng) Rp＞R0時(shí)，放大器處于過壓狀態(tài)，集電極電壓雖然比較大，但集電極電流波形有凹陷，因此輸出功率較低，但效率較高。為了兼顧輸出功率和效率的要求， 諧振功率放大器通常選擇在臨界工作狀態(tài)。判斷放大器是否為臨界工作狀態(tài)的條件是：VCC Vcm VCES

（式2-6）（二）實(shí)驗(yàn)電 路電路原理圖如圖2-1所示，其中L1、C7、R3、R2組成自給負(fù)偏置電路，C5不焊接，T1為高頻變壓器，采用中周變壓器TTF2-2，負(fù)載電阻可通過電阻R4、R6、RP1設(shè)置，可改變回路Q值，用來研究負(fù)載變化對工作狀態(tài)的影響，R2為發(fā)射極電流的采樣電阻，TP1測試點(diǎn)用來觀察發(fā)射極電流的波形。C1和C6為集電極電源濾波電容。12圖2-1高頻丙類功率放大器實(shí)驗(yàn)原理圖三、實(shí)驗(yàn)器材（一）實(shí)驗(yàn)儀器序號型號數(shù)量說明1DP8321臺(tái)數(shù)字可編程直流穩(wěn)壓電源2DG41021臺(tái)函數(shù)/任意波形發(fā)生器3DS1104Z1臺(tái)數(shù)字示波器4SP301201臺(tái)數(shù)字合成掃頻儀5萬用表1塊自備（二）實(shí)驗(yàn)材 料序號 型號 數(shù)量 說明1 高頻丙類功率放大器實(shí)驗(yàn)板 1塊四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1、實(shí)驗(yàn)電路技術(shù)指標(biāo)要求： f0 460 10kHz。2、研究激勵(lì)電壓、負(fù)載、電源電壓對功率放大器工作狀態(tài)的影響。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接電路連接直流電源（注意電源電壓 VCC 12.0V，以萬用表測量為準(zhǔn)），取諧振功放輸出負(fù)載電阻 RL 150 。2、調(diào)諧特性的測試（中心頻率 450kHz）13將高頻信號發(fā)生器的輸出峰峰值調(diào)至約 1.8V，接至放大器的輸入端。示波器連接功率放大器輸出，測量輸出電壓大小，調(diào)節(jié)可調(diào)電容使諧振回路調(diào)諧于450kHz。3、研究激勵(lì)電壓變化對工作狀態(tài)的影響將高頻信號發(fā)生器的輸出頻率調(diào)至諧振頻率， 改變輸出信號幅度，示波器接于測試點(diǎn)，觀察集電極電流的脈沖形狀，研究工作狀態(tài)，記錄三種狀態(tài)下的信號源輸出電壓值，并測試在這三種狀態(tài)下的效率，填入表 1。表1激勵(lì)電壓對工作狀態(tài)影響（VV，RL150）CC12.0狀態(tài)欠壓臨界過壓Ui(VPP)UO(VPP)4、研究負(fù)載特性對工作狀態(tài)的影響在臨界狀態(tài)下（RL 150 ，高頻信號源輸出幅度為步驟 3中臨界狀態(tài)下信號源輸出幅度），示波器接于測試點(diǎn)，觀察集電極電流的脈沖形狀，改變負(fù)載電阻，研究工作狀態(tài)，記錄三種狀態(tài)下的信號源輸出電壓值， 并測量在這三種狀態(tài)下的效率，填入表2。表2負(fù)載特性對工作狀態(tài)影響（VVCC12.0）狀態(tài)欠壓臨界過壓RL()150UO(VPP)電源輸出電流 ICO電源輸出功率 P輸出功率 PO集電極效率5、研究電源電壓對工作狀態(tài)的影響在臨界狀態(tài)下（RL 150 ，高頻信號源輸出幅度為步驟 3中臨界狀態(tài)下信號源輸出幅度），示波器接于測試點(diǎn)，觀察集電極電流的脈沖形狀，改變電源電壓，研究工作狀態(tài)，記錄三種狀態(tài)下的電源電壓和輸出電壓值，填入表 3。表3 電源電壓對工作狀態(tài)影響（ RL 150 ）VCC（V）工作狀態(tài)UO(VPP)14六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)原理，掌握電路參數(shù)的設(shè)計(jì)，明確電路調(diào)試方法。2、撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告：撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告：（ 1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?）實(shí)驗(yàn)原理及電路；（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求；（4）實(shí)驗(yàn)步驟；（5）回答預(yù)習(xí)思考題。3、閱讀高頻電子儀器使用說明。4、預(yù)習(xí)思考題：（1）如何驗(yàn)證功放處于丙類？（ 2）如何調(diào)節(jié)功放工作在臨界狀態(tài)？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析；（3）實(shí)驗(yàn)總結(jié)，包含實(shí)驗(yàn)結(jié)論及實(shí)驗(yàn)心得。15基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（三）LC振蕩器與晶體振蕩器的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過本實(shí)驗(yàn)，加深對LC三點(diǎn)式正弦波振蕩器和晶體振蕩器工作原理及特點(diǎn)的理解。2、熟悉和掌握克拉潑振蕩器、西勒振蕩器和晶體振蕩器的設(shè)計(jì)及調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理及電路（一）基本原 理正弦波振蕩電路是高頻電路中最常用的功能電路， 振蕩器是一種不需要輸入信號控制，能自動(dòng)將直流電源的能量轉(zhuǎn)換為一定波形、 一定頻率的交變能量的電路。在眾多類型的振蕩電路中， LC三點(diǎn)式正弦波振蕩器是目前應(yīng)用最廣泛的振蕩電路。振蕩電路由諧振放大器和正反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成， LC振蕩器振蕩應(yīng)滿足起振條件和平衡條件。振蕩的建立與振蕩器的起振條件：A0F＞1 (式3-1)A+ F =2nπ(n=0，1，2，?，n) (式3-2)其中，A0為當(dāng)電源接通時(shí)的電壓增益。式 3-1是起振的振幅條件，其物理意義是振蕩為增幅振蕩。即振蕩從弱小電壓能夠經(jīng)過多次反饋后增大， 說明自激振蕩能夠建立起來。式 3-2是起振的相位條件。其物理意義是振蕩器閉環(huán)相位差為零，即為正反饋。正反饋加增幅振蕩就能保證振蕩能建立起來。振蕩的建立與振蕩器的起振條件：AF=1(式3-3)A+F=2nπ(n=0，1，2，?，n)(式3-4)式3-3稱為振幅平衡條件，其物理意義是振蕩為等幅振蕩。式3-4稱為相位平衡條件，其物理意義是振蕩器閉環(huán)相位差為零，即為正反饋。振蕩器有一個(gè)LC并聯(lián)諧振回路，由于其選頻作用，所以使振蕩器只有在某一頻率時(shí)才能滿足振蕩條件，于是得到單一頻率的振蕩信號。在三點(diǎn)式振蕩電路中，LC選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)和晶體管的三個(gè)極分別相連，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)不同分為電容三點(diǎn)式和電感三點(diǎn)式。目前電容三點(diǎn)式振蕩器應(yīng)用比較廣泛，其中應(yīng)用較多的是改16進(jìn)型的電容三點(diǎn)式振蕩器，即“克拉潑振蕩器”和“西勒振蕩器”。若用石英晶體作為振蕩回路元件，則構(gòu)成晶體振蕩器。1、克拉潑振蕩電路原理如圖3-1所示為克拉潑振蕩電路，與普通電容三點(diǎn)式振蕩器的最明顯的區(qū)別是在LC諧振回路中串入了電容C3，由于C3較小，所以它可以有效地減小振蕩管極間電容的變化而引起的振蕩頻率的變化，能有效地提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度。由于C3C1，C3C2，則回路的諧振頻率主要C3決定，即振蕩器的振蕩頻率為：1(式3-5)f0LC3圖3-1克拉潑振蕩電路及等效電路2、西勒振蕩電路原理圖3-2為西勒振蕩器原理圖，西勒振蕩電路與克拉潑振蕩電路的形式與頻率穩(wěn)定度基本相同，只是在回路的電感兩端并聯(lián)一個(gè)可變電容C4。因此工作頻率主要由3、4和L的并聯(lián)諧振頻率決定，振蕩頻率為：f01，調(diào)節(jié)電容C4CC2L(C3C4)就可調(diào)節(jié)振蕩頻率。圖3-2西勒振蕩電路及等效電路173、晶體振蕩電路原理圖3-3所示為一種典型的晶體振蕩器電路，晶體連接在集電極與基極之間，構(gòu)成并聯(lián)型晶體振蕩器。當(dāng)振蕩器的振蕩頻率在晶體的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率之間時(shí)，晶體呈感性，該電路滿足三點(diǎn)式振蕩器的組成原則，為電容三點(diǎn)式振蕩器。需要注意的是石英晶體諧振器的標(biāo)稱頻率都是在出廠前，在石英晶體諧振器上并接一定負(fù)載電容條件下測定的，實(shí)際使用時(shí)外加負(fù)載電容要與晶體的負(fù)載電容相匹配，因此在實(shí)際電路中可以在晶體的支路上串接一個(gè)可變電容， 經(jīng)微調(diào)后才能獲得標(biāo)稱頻率。圖3-3晶體振蕩器原理圖（二）實(shí)驗(yàn)電 路正弦波振蕩器實(shí)驗(yàn)總電路原理圖如圖 3-4所示，圖3-5、3-6、3-7分別是基于實(shí)驗(yàn)總電路圖連接完成的克拉潑振蕩器電路、 西勒振蕩器電路、晶體振蕩器電路。圖3-4中，電路中RP1、R1、R2是基極偏置電阻，調(diào)整RP1可改變靜態(tài)工作點(diǎn)，R4為發(fā)射極偏置電阻，C3和C4決定反饋系數(shù)，一般反饋系數(shù)F取0.1～0.5。圖3-4 正弦波振蕩器實(shí)驗(yàn)板電路原理圖18圖3-5克拉潑振蕩器電路圖圖3-6西勒振蕩器電路圖19圖3-7晶體振蕩器電路圖（三）電路調(diào) 試方法1、振蕩器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試按照所設(shè)計(jì)的電路圖焊接電路板， 接通直流電源后，首先調(diào)試三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)，可以通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 RP1來調(diào)整電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，使晶體管工作在合適的工作狀態(tài)，以滿足振蕩器動(dòng)態(tài)特性的要求， 此時(shí)用示波器在輸出端可觀察到有不失真的正弦波輸出電壓波形。2、振蕩頻率的調(diào)整與測試振蕩頻率調(diào)整的主要方法是調(diào)節(jié)振蕩回路中的L或C，在調(diào)試的過程中應(yīng)注意過大的調(diào)節(jié)L或C時(shí)會(huì)引起反饋系數(shù)F的變化，使輸出電壓的波形和幅度發(fā)生變化，因此在調(diào)試的過程中要始終觀察示波器上的振蕩波形。振蕩頻率的測量使用數(shù)字頻率計(jì)進(jìn)行。3、振蕩幅度的調(diào)整與測試振蕩電路加上直流電源后，在輸出端的示波器上可觀察到輸出波形，若無振蕩波形則說明電路沒有起振，此時(shí)應(yīng)首先檢查直流工作點(diǎn)是否合適，反饋極性是否正確，反饋系數(shù)是否合適。若輸出幅度不符合設(shè)計(jì)要求，則可通過改變靜態(tài)工作點(diǎn)和反饋系數(shù)來調(diào)整。4、振蕩器頻率穩(wěn)定度的測試振蕩電路經(jīng)過以上調(diào)整后，波形、頻率和幅度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可測量振蕩器的頻率穩(wěn)定度，一般測量其短期穩(wěn)定度，例如測量半小時(shí)的穩(wěn)定度，用數(shù)20字頻率計(jì)每3分鐘測量一次，共測量10次，用10次的平均值作為 f0求出相對變化量，然后計(jì)算出振蕩器 30分鐘的頻率穩(wěn)定度 fmax。f0三、實(shí)驗(yàn)器材（一）實(shí)驗(yàn)儀器序號型號數(shù)量說明1DP8321臺(tái)數(shù)字可編程直流穩(wěn)壓電源2DS1104Z1臺(tái)數(shù)字示波器3NFC-1000C-11臺(tái)頻率計(jì)4QBG-3D1臺(tái)高頻Q表（共用）5萬用表1塊自備（二）實(shí)驗(yàn)材料序號型號數(shù)量說明1印制萬用板1塊正弦波振蕩器實(shí)驗(yàn)板2NXO-1001個(gè)繞制振蕩電感390141個(gè)46MHz晶體1個(gè)55-30pF可調(diào)電容1個(gè)6100k電位器1個(gè)7碳膜電阻若干自取8瓷片電容若干自取9導(dǎo)線、焊錫若干自取四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1、技術(shù)指標(biāo)要求：振蕩頻率 f0 6MHz，頻率穩(wěn)定度fmax110-4f0振蕩幅度Vom。0.22、在印制電路板上焊接電路，制作一個(gè)克拉潑振蕩器，進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試，使振蕩頻率、頻率穩(wěn)定度和振蕩幅度符合設(shè)計(jì)要求。3、改變反饋電容的大小，研究反饋系數(shù)對振蕩波形的影響。4、在克拉潑振蕩電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行電路修改，制作一個(gè)西勒振蕩器，并測出其頻率范圍和頻率穩(wěn)定度。5、在克拉潑振蕩電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行電路修改，制作一個(gè)晶體振蕩器，并測出其振蕩頻率和振蕩幅度。21五、實(shí)驗(yàn)步驟1、電感的繞制及測量。要求：均勻繞 11圈左右，測量電感量和 Q值。指標(biāo)要求：Q≥100，電感量10uH左右。2、焊接、調(diào)試克拉潑振蕩器。（1）焊接實(shí)驗(yàn)電路。（2）調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)使輸出波形滿足技術(shù)指標(biāo)要求。表3-1靜態(tài)工作點(diǎn)的測試數(shù)據(jù)實(shí)測值由實(shí)測值計(jì)算判斷三極管Q1是否工作在放大狀態(tài)UBQ/VUEQ/VUCQ/VICQ/mAUCEQ/V是/否（3）測量輸出電壓幅度UOm和頻率穩(wěn)定度。UOm②頻率穩(wěn)定度測量記錄表3-2 頻率穩(wěn)定度測量表格f0/MHzf01f02f03f04f05f06f07f08f09f10f0測量值f0平均值ffmax/f03、焊接、調(diào)試西勒振蕩器。（1）焊接實(shí)驗(yàn)電路。（2）調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)使輸出波形滿足技術(shù)指標(biāo)要求。表3-3靜態(tài)工作點(diǎn)的測試數(shù)據(jù)實(shí)測值由實(shí)測值計(jì)算判斷三極管Q1是否工作在放大狀態(tài)UBQ/VUEQ/VUCQ/VICQ/mAUCEQ/V是/否（3）測量輸出電壓幅度UOm和頻率穩(wěn)定度。UOm②頻率穩(wěn)定度測量記錄表3-4頻率穩(wěn)定度測量表格f0/MHzf01f02f03f04f05f06f07f08f09f10f0測量值f0平均值ffmax/f0224、焊接、調(diào)試晶體振蕩器。（1）焊接實(shí)驗(yàn)電路。（2）調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)使輸出波形滿足技術(shù)指標(biāo)要求。表3-5靜態(tài)工作點(diǎn)的測試數(shù)據(jù)實(shí)測值由實(shí)測值計(jì)算判斷三極管Q1是否工作在放大狀態(tài)UBQ/VUEQ/VUCQ/VICQ/mAUCEQ/V是/否（3）測量輸出頻率和電壓幅度 UOm。foUOm六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)原理，掌握電路參數(shù)的設(shè)計(jì)，明確電路調(diào)試方法。2、撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告：撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告：（ 1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?）實(shí)驗(yàn)原理及電路；（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求；（4）實(shí)驗(yàn)步驟；（5）回答預(yù)習(xí)思考題。3、閱讀高頻電子儀器使用說明。4、預(yù)習(xí)思考題：（1）如果電路不起振，是什么原因？應(yīng)怎樣調(diào)試？（ 2）為了提高振蕩器的輸出幅度， 除了增加振蕩管的工作電流外， 還可以調(diào)試那些元件？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析；（3）實(shí)驗(yàn)總結(jié)，包含實(shí)驗(yàn)結(jié)論及實(shí)驗(yàn)心得。23基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（四）振幅調(diào)制與解調(diào)電路的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉集成模擬乘法器MC1496的電路組成和基本工作原理，能夠正確使用MC1496構(gòu)成調(diào)幅電路，實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅和雙邊帶調(diào)幅。2、研究已調(diào)波與二個(gè)輸入信號的關(guān)系，掌握調(diào)幅指數(shù)的測試方法。3、通過實(shí)驗(yàn)熟悉大信號檢波器的電路組成和工作原理。4、掌握檢波器技術(shù)指標(biāo)的測試方法，研究電路參數(shù)對檢波特性的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理及電路（一）基本原 理1、集成模擬乘法器 MC1496芯片介紹集成模擬乘法器是完成兩個(gè)模擬量(電壓或電流)相乘的電子器件，它是一個(gè)多用途的器件，不僅用于模擬信號的運(yùn)算，而且已經(jīng)應(yīng)用到頻譜變換的各種電路中。MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器，其內(nèi)部電路如圖4-1所示。T1、T2與T3、T4組成雙差分放大器，T5、T6組成單差分放大器用于激勵(lì)T1~T4，T7、T8及其偏置電路構(gòu)成恒流源電路。引腳8和10接輸入電壓ux，引腳1和4接另一輸入電壓uy，輸出電壓從引腳6和12輸出。引腳2和3外接電阻可調(diào)節(jié)乘法器的信號增益，擴(kuò)展輸入電壓的動(dòng)態(tài)范圍。引腳5外接電阻，用來調(diào)節(jié)恒流源電流。引腳14在雙電源供電時(shí)為負(fù)電源端，在單電源供電時(shí)為接地端。圖4-1MC1496內(nèi)部電路圖2、MC1496電路原理圖24由MC1496構(gòu)成的振幅調(diào)制電路如圖 4-2所示，載波信號由芯片的引腳 8和10輸入，調(diào)制信號由引腳 1和4輸入，引腳6接帶通濾波器，帶通濾波器的中心頻率應(yīng)與載波的頻率相同。 偏置電阻RB使I0=2mA；R1和R2電阻分壓給8端和10端提供直流偏壓，8端為交流地電位；51Ω電阻為與傳輸電纜特性阻抗匹配；兩只10kΩ電阻與RP構(gòu)成的電路，用來對載波信號調(diào)零。圖4-2MC1496應(yīng)用電路圖（1）平衡調(diào)幅輸出（DSB調(diào)幅波）實(shí)驗(yàn)中通過調(diào)節(jié) RP使引腳1、4兩端的直流電位差為零，那么 1、4兩端輸入的調(diào)制信號為um Umcos t；引腳8、10兩端輸入的載波信號為uc Ucmcosct，載波信號和調(diào)制信號相乘的結(jié)果為平衡調(diào)幅信號：uo(t)KucuKUcmUmcosccost1M[cos(c)tcos(c)t]KUcmU2

（式4-1）（2）普通調(diào)幅輸出（AM調(diào)幅波）實(shí)驗(yàn)中通過調(diào)節(jié)RP使引腳1、4兩端的直流電位差不為零，那么相當(dāng)于1、4兩端輸入的調(diào)制信號為umV直流Umcost；引腳8、10兩端輸入的載波信號為ucUcmcosct，載波信號和調(diào)制信號相乘的結(jié)果為普通調(diào)幅波信號：25uo(t) Kucu KUccos ct(V直流 U cos t）1KV直流Uccos ct KUcU[cos(c )t cos(c )t]2

（式4-2）3、大信號包絡(luò)檢波器原理調(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、同步檢波器，本實(shí)驗(yàn)任務(wù)主要研究大信號包絡(luò)檢波器。圖4-3所示為大信號二極管峰值包絡(luò)檢波器電路，它是由信號源、二極管和RC低通濾波器和負(fù)載組成。適用于解調(diào)普通調(diào)幅波，輸入信號振幅大于 0.5V，利用二極管正向?qū)〞r(shí)對電容C充電，反向截止時(shí)，電容C上電壓對電阻R放電這一特性實(shí)現(xiàn)檢波。圖4-3 包絡(luò)檢波器原理圖（1）性能指標(biāo)①檢波效率（電壓傳輸系數(shù) Kd）檢波效率或電壓傳輸系數(shù) Kd等于輸出低頻電壓的振幅與輸入高頻電壓包絡(luò)線的振幅之比。當(dāng)輸入為高頻等幅波時(shí)，即uiUimcosit時(shí)，檢波輸出為直流電壓U0，則電壓傳輸系數(shù)KdUo。Uim當(dāng)輸入為單音頻普通調(diào)幅波， 即ui Uim(1 macost)cosit時(shí)，則電壓傳輸系數(shù)Kd Um ，式中，UΩm為檢波器輸出的低頻信號振幅， maUim為輸入普通調(diào)幅波maUim包絡(luò)的振幅。②輸入電阻Ri對于高頻信號源來說，檢波器相當(dāng)于一個(gè)負(fù)載，此負(fù)載就是檢波器的等效輸入阻抗，一般可用電阻和電容表示。通常把電容部分都計(jì)入到前級高頻諧振回路26電容內(nèi)，因此只考慮等輸入電阻 Ri。如果二極管的耗損可以忽略不計(jì)， 則可近似認(rèn)為檢波器的輸入電阻Ri1R。2（2）檢波失真①惰性失真檢波器的低通濾波器RC的數(shù)值對檢波器的特性有較大影響。電阻R越大，檢波器的電壓傳輸系數(shù)Kd越大，等效輸入電阻Ri越大，但是隨著負(fù)載電阻R的增大，RC電路的時(shí)間常數(shù)將增大，就有可能產(chǎn)生惰性失真。為了克服這種失真1ma2就要滿足RCmax。ma②負(fù)峰切割失真為了將調(diào)制信號傳送到負(fù)載RL上，采用了隔直電容CC來實(shí)現(xiàn)，由于交直流負(fù)載電阻的不同，有可能產(chǎn)生負(fù)峰切割失真。為了避免負(fù)峰切割失真，應(yīng)滿足ma

RL RR RL R式中RRRL。RRL4、降低負(fù)峰切割失真的包絡(luò)檢波器原理圖圖4-4 包絡(luò)檢波器實(shí)驗(yàn)電路圖因信號源、二極管D與負(fù)載電阻R串聯(lián)故稱為串聯(lián)檢波器。電路中直流負(fù)載電阻RLR1R25.51k交流負(fù)載電阻RR1R2R33.84kR2R3從上式可以看出R1越大，交、直流電阻差別就越小，負(fù)峰切割失真就不易產(chǎn)生。但是R1與R2的分壓作用，使輸出電壓減小，因此兼顧二者，R1=（0.1~0.2）27R2。為了提高檢波器的高頻率波能力，在電路中的 R2上并接了電容C3=C2=0.01μF。為了避免對輸出低頻信號產(chǎn)生分壓， CC取10μF。（二）實(shí)驗(yàn)電 路1、振幅調(diào)制部分振幅調(diào)制實(shí)驗(yàn)原理圖如圖4-5所示。P13為載波輸入接口，P15為音頻信號輸入接口。模擬乘法器的輸出采用變壓器T1將雙端信號轉(zhuǎn)變?yōu)閱味溯敵?，可提高調(diào)幅信號的平衡性。C27、C26、T1初級調(diào)諧于載波中心頻率。跳線P5和P6在短路時(shí)，可增大引腳1和4的直流電壓差，可增大調(diào)幅指數(shù)。圖4-5MC1496振幅調(diào)制實(shí)驗(yàn)電路圖2、振幅解調(diào)部分振幅解調(diào)實(shí)驗(yàn)原理圖如圖4-6所示。在無失真解調(diào)調(diào)幅信號時(shí)，P3選擇R2，P4選擇R14，P7選擇R9。在觀看惰性失真時(shí)，P4選擇R8；在觀察負(fù)峰切割失真時(shí)，P7選擇R7。圖4-6 大信號包絡(luò)檢波器實(shí)驗(yàn)電路圖28三、實(shí)驗(yàn)器材（一）實(shí)驗(yàn)儀器序號型號數(shù)量說明1DP8321臺(tái)數(shù)字可編程直流穩(wěn)壓電源2DG41021臺(tái)函數(shù)/任意波形發(fā)生器3DS1104Z1臺(tái)數(shù)字示波器4萬用表1塊自備（二）實(shí)驗(yàn)材 料序號 型號 數(shù)量 說明1 實(shí)驗(yàn)電路板 1塊 振幅調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)板四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求（一）振幅調(diào)制部分1、用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅（1）改變載波信號幅度或調(diào)制信號幅度，觀察對調(diào)幅信號的影響。（2）觀察并記錄ma=30%、ma=100%和ma=300%三種調(diào)制度的波形情況。2、用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（平衡調(diào)幅）（1）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 R45使電路輸出雙邊帶波形；改變輸入信號的幅度，觀察并記錄輸出波形。（2）比較分析雙邊帶調(diào)幅與調(diào)幅指數(shù) ma=100%調(diào)幅波波形。（二）振幅解調(diào)部分1、技術(shù)指標(biāo)：調(diào)幅信號載頻 fc 1MHz調(diào)制信號頻率 F 500Hz~1kHz調(diào)幅指數(shù)ma 0.3~0.5檢波器負(fù)載RL 10k2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）分別測試檢波器在輸入等幅波和 AM波時(shí)的電壓傳輸系數(shù)，并畫出檢波器的輸出波形。（2）改變電路參數(shù)使輸出波形產(chǎn)生惰性失真，畫出波形，并分析產(chǎn)生失真的原因。（3）改變電路參數(shù)使輸出波形產(chǎn)生負(fù)峰切割失真，畫出波形，并分析產(chǎn)生失真的原因。29五、實(shí)驗(yàn)步驟（一）調(diào)制電 路的研究1、正確連接+12V，-8V直流電源。圖4-7電源連接示意圖2、靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)整。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R45，使1、4引腳電位差為0V，然后用萬用表測量MC1496各管腳直流電位。（注：此時(shí)跳線P5、P6連接。）表4-1MC1496靜態(tài)工作點(diǎn)測量表3、逐點(diǎn)法測量帶通濾波器中心頻率。將電路板中調(diào)制電路和解調(diào)電路之間的連接斷開。在載波輸入端加入峰值為 100～300mV，頻率為3～5MHz的正弦信號（步進(jìn)為100kHz），用示波器測量輸出端波形，記錄數(shù)據(jù)。（ fo ）注：此時(shí)需要調(diào)整滑動(dòng)變阻器 R45，使MC1496引腳1、4直流電位差最大。4、實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅波。將信號源輸出的高頻信號（載波信號）頻率調(diào)到濾波器的中心頻率，用示波器測量幅度 200mV左右，加入載波輸入端，然后加入低頻信號（調(diào)制信號），調(diào)制信號在加入前也要在示波器上觀察，頻率調(diào)至 1kHz，幅度合適（300mV），波形不失真。用示波器測量輸出波形，觀察并記錄ma=30%、ma=100%、ma=300%的波形，分別記錄以下數(shù)據(jù)：（1）UCm=；Um=（2）ma=；U14=5、實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅波。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 R47使輸出雙邊帶波形，改變載波幅度UCm和調(diào)制信號幅度Um，研究影響波形的因素。注：此時(shí)跳線P5、P6斷開。分別記錄以下數(shù)據(jù)：30（1）UCm= ；Um=（2）U14=（二）解調(diào)電 路的研究1、將信號源輸出的高頻信號（等幅波）加入檢波器輸入端，測試其輸出電壓和電壓傳輸系數(shù)。記錄以下數(shù)據(jù)：輸入等幅波時(shí)，Uim= UO= Kd= 。2、將信號源輸出的調(diào)幅信號加入檢波器輸入端，測試其輸出電壓和電壓傳輸系數(shù)。記錄以下數(shù)據(jù)：輸入調(diào)幅波時(shí)，maUim= Um= Kd= 。3、惰性失真研究。記錄產(chǎn)生惰性失真時(shí)的電路參數(shù)，并畫下波形。4、負(fù)峰切割失真研究。記錄產(chǎn)生負(fù)峰切割失真時(shí)的電路參數(shù)， 并畫下波形。六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)原理，掌握電路參數(shù)的設(shè)計(jì)，明確電路調(diào)試方法。2、撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告：撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告：（ 1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?）實(shí)驗(yàn)原理及電路；（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求；（4）實(shí)驗(yàn)步驟；（5）回答預(yù)習(xí)思考題。3、閱讀高頻電子儀器使用說明。4、預(yù)習(xí)思考題：（1）研究振幅調(diào)制電路時(shí)，如何區(qū)分調(diào)制波形是 100%普通波和平衡調(diào)幅波形？（2）研究振幅解調(diào)電路時(shí)，當(dāng)輸入信號為高頻等幅波時(shí)，在電路的什么位置測量輸出， 使用什么儀器？當(dāng)輸入信號為普通調(diào)幅波時(shí)， 在電路的什么位置測量輸出，使用什么儀器？（ 3）研究振幅解調(diào)電路時(shí)，不改變電路參數(shù)，只改變輸入的 AM波形能否產(chǎn)生惰性失真和負(fù)峰切割失真，分析原因。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析；（3）實(shí)驗(yàn)總結(jié)，包含實(shí)驗(yàn)結(jié)論及實(shí)驗(yàn)心得。31課程設(shè)計(jì)（一）調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解一個(gè)典型調(diào)幅發(fā)射機(jī)的構(gòu)成和工作原理。2、掌握幅度調(diào)制、功率放大器的原理及設(shè)計(jì)與調(diào)試。3、掌握調(diào)幅發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)的定義及測試方法。4、掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試技能，培養(yǎng)綜合工程能力。二、實(shí)驗(yàn)原理及電路（一）基本原 理1、調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖5-1為調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的基本組成框圖，表示的是直接調(diào)幅發(fā)射機(jī)。本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要研究直接調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)，電路總體原理圖如附錄1所示。主振器 緩沖器 振幅調(diào)制 高頻功放音頻信號圖5-1 直接調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)組成框圖調(diào)幅發(fā)射機(jī)是利用振幅調(diào)制器將音頻信號加入到主振器產(chǎn)生的高頻載波信號中，去控制高頻載波的幅度，再經(jīng)過高頻功放將已調(diào)信號進(jìn)行功率放大， 最后由天線輻射到空間進(jìn)行傳播。2、單元電路設(shè)計(jì)2.1主振器及緩沖器電路設(shè)計(jì)主振器有多種電路實(shí)現(xiàn)形式，如 LC三點(diǎn)式正弦波振蕩器、石英晶體振蕩器等，由于系統(tǒng)要求有較高的頻率穩(wěn)定度， 因此選用石英晶體振蕩器來實(shí)現(xiàn)， 緩沖器采用射極跟隨器，避免負(fù)載對主振器特性的影響。主振器及緩沖器電路如圖5-2所示。32圖5-2主振器及緩沖器電路圖5-2中，Q1為振蕩級，電路形式為共集極組態(tài)考畢茲型石英振蕩電路，Q2為緩沖級，緩沖器的負(fù)載為 50歐電阻。振蕩級中，Q1的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻 R3、R7、R10決定。振蕩器的靜態(tài)工作電流ICQ通常選在0.5～4mA。ICQ越大，可使輸出電壓幅度增加，但波形失真會(huì)增大；ICQ偏小，會(huì)使振蕩器停振。 C6、C10、C13、C14為晶體的負(fù)載電容，為使晶體能夠起振，負(fù)載電容范圍一般在 10～30pF。緩沖級中，Q2的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻 R7、R8、R11決定。緩沖器靜態(tài)的設(shè)計(jì)需要考慮輸出電壓的大小。2.2振幅調(diào)制電路設(shè)計(jì)振幅調(diào)制有多種電路實(shí)現(xiàn)形式，如二極管平衡調(diào)幅、二極管環(huán)形調(diào)幅、模擬乘法器調(diào)幅、集電極調(diào)幅、基極調(diào)幅等，本系統(tǒng)選用模擬乘法器來實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制，模擬乘法器芯片選用MC1496。振幅調(diào)制電路如圖5-3所示。圖5-3 振幅調(diào)制電路33圖5-3中，P6為載波輸入接口，P2為音頻信號輸入接口。模擬乘法器的輸出采用變壓器T1將雙端信號轉(zhuǎn)變?yōu)閱味溯敵?，可提高調(diào)幅信號的平衡性。C8、C9、T1初級調(diào)諧于載波中心頻率。為使模擬乘法器的非線性失真較小，要求載波信號≤600mVPP，音頻信號≤1VPP。2.3高頻功放電路設(shè)計(jì)高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件，用于發(fā)射機(jī)的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換成為高頻交流輸出。放大器可以按照電流導(dǎo)通角的不同，分為甲類（導(dǎo)通角=360度）、乙類（導(dǎo)通角=180度）、甲乙類（導(dǎo)通角=180度～360度）、丙類（導(dǎo)通角小于180度）。本系統(tǒng)選用甲類功率放大器作為末級高頻功放，其電路如圖 5-4所示。圖5-4 高頻功放電路設(shè)計(jì)圖5-4中，Q3為高頻功放的功率管，其靜態(tài)由 R19、R20、R24決定，靜態(tài)設(shè)置需綜合考慮負(fù)載要求輸出的功率大小。 L2、L3、C25、C26為匹配網(wǎng)絡(luò)，其作用是實(shí)現(xiàn)濾波和阻抗匹配。 L6為扼流電感，C21、C22在實(shí)際使用可不焊接。34三、實(shí)驗(yàn)器材（一）實(shí)驗(yàn)儀器序號型號數(shù)量說明1DP8321臺(tái)數(shù)字可編程直流穩(wěn)壓電源2DG41021臺(tái)函數(shù)/任意波形發(fā)生器3DS1104Z1臺(tái)數(shù)字示波器4QBG-3D1臺(tái)高頻Q表（共用）5數(shù)字萬用表1塊自備（二）實(shí)驗(yàn)材料序號型號數(shù)量說明1印制萬用板1塊調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板2MC14961片模擬乘法器3NXO-1001個(gè)繞制變壓器4NXO-201個(gè)繞制電感590143個(gè)65-30pF可調(diào)電容1個(gè)747k電位器1個(gè)86M晶體1個(gè)9碳膜電阻若干自取10瓷片電容若干自取11導(dǎo)線、焊錫若干自取四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1、設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求：（1）載波頻率：6MHz，頻率穩(wěn)定度： 10-4。（2）功率放大器：發(fā)射功率 PO≥30mW（在50歐負(fù)載上測量）。（3）系統(tǒng)整機(jī)效率 10%。（4）在50歐假負(fù)載電阻上測量，輸出無失真調(diào)幅信號。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)主振器及緩沖器電路、幅度調(diào)制電路和高頻功放電路參數(shù)，并采用電路仿真軟件（推薦 Multisim12.0）仿真、優(yōu)化電路參數(shù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。3、焊接調(diào)試電路，并測試電路各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。4、根據(jù)調(diào)試過程和測試數(shù)據(jù)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。35五、實(shí)驗(yàn)步驟1、焊接及調(diào)試晶體振蕩電路，用示波器測量輸出波形，記錄輸出電壓大小，用頻率計(jì)測量輸出頻率穩(wěn)定度。測量頻率穩(wěn)定度表格如表 5-1所示，每間隔1分鐘測量一次。表5-1晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度測量表格（單位：MHz）f0f01f02f03f04f05f06f07f08f09f10測量值f0平均值ffmax/f02、焊接緩沖器電路，注意一定要焊接 R9，R9是緩沖器負(fù)載電阻，用示波器測量輸出波形，記錄輸出電壓大小，緩沖器輸出≤ 600mVP-P。3、焊接振幅調(diào)制電路，先調(diào)試靜態(tài)，在靜態(tài)工作點(diǎn)正確的基礎(chǔ)上，加入射頻和音頻信號進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試。（1）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 RP1，使1、4引腳電位差為0V，然后用萬用表測量MC1496各管腳直流電位，MC1496各引腳靜態(tài)電壓如表 5-2所示。表5-2MC1496各引腳靜態(tài)電壓（單位： V）（2）用高頻信號源加入音頻信號，音頻信號頻率為 1kHz，電壓峰峰值為 1V，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 RP1，使輸出調(diào)幅波調(diào)幅指數(shù)為 30%，記錄波形。4、焊接調(diào)試高頻功放，并測量高頻功放在 50歐假負(fù)載上的輸出功率。（注：可用高頻信號源加入射頻信號， 改變信號源的輸出頻率，來檢驗(yàn)高頻功放的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。）5、測量系統(tǒng)的整機(jī)效率。6、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。高頻功放輸出連接天線，斷開50歐假負(fù)載，從耳機(jī)接口輸入音樂信號，從高頻接收平臺(tái)收聽音樂信號。36六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)原理，掌握電路參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，明確電路調(diào)試方法。2、撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告：（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?）實(shí)驗(yàn)原理及電路；（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求；（4）實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)設(shè)計(jì)；（5）實(shí)驗(yàn)步驟；（6）回答預(yù)習(xí)思考題。3、閱讀高頻電子儀器使用說明。4、預(yù)習(xí)思考題：（1）調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)高頻功放電路可以選用丙類功率放大器電路嗎，為什么？（2）調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)中，調(diào)幅指數(shù)如何選??？（3）如何提高系統(tǒng)的整機(jī)效率？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析；（3）實(shí)驗(yàn)總結(jié)，包含實(shí)驗(yàn)結(jié)論及實(shí)驗(yàn)心得。37課程設(shè)計(jì)（二）調(diào)幅接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解一個(gè)典型調(diào)幅接收機(jī)的構(gòu)成和工作原理。2、掌握小信號諧振放大器、包絡(luò)檢波器的原理及設(shè)計(jì)與調(diào)試。3、掌握調(diào)幅接收機(jī)技術(shù)指標(biāo)的定義及測試方法。4、掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試技能，培養(yǎng)綜合工程能力。二、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、調(diào)幅接收系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖6-1為調(diào)幅接收系統(tǒng)的基本組成框圖，表示的是直接調(diào)幅接收機(jī)。本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要研究直接調(diào)幅接收系統(tǒng)，電路總體原理圖如附錄2所示。小信號調(diào)包絡(luò)喇叭諧放大器音頻功放檢波器圖6-1 直接調(diào)幅接收系統(tǒng)組成框圖天線接收到的射頻信號經(jīng)過小信號諧振放大器選頻放大，濾除帶外信號，然后經(jīng)過包絡(luò)檢波器解調(diào)出音頻信號，再經(jīng)過音頻功放放大驅(qū)動(dòng)低阻抗喇叭，將音頻播放出來。2、單元電路設(shè)計(jì)2.1小信號諧振放大器電路設(shè)計(jì)小信號諧振放大器是高頻電子線路中的基本單元電路，是通信機(jī)收端的前端電路，主要用于高頻小信號或微弱信號的線性放大，常見電路形式有單諧振放大器和雙諧振放大器。單諧振放大器是采用諧振回路為負(fù)載的放大器，稱為諧振放大器，它不僅具有放大的作用，還同時(shí)具有濾波的和選頻的作用，是小信號放大器的最常用形式。雙諧振放大器具有通頻帶較窄、選擇性較好的優(yōu)點(diǎn)。雙調(diào)諧回路諧振放大器是將單調(diào)諧回路放大器的單調(diào)諧回路改用雙調(diào)諧回路，其原理基本相同。本系統(tǒng)采用單諧振放大器，其電路圖如圖6-2所示。38圖6-2小信號諧振放大器電路圖6-2所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管高頻小信號諧振放大器。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻 R9、R5、R6及R7決定靜態(tài)電流ICQ。靜態(tài)工作電流ICQ通常選在1～4mA。ICQ越大，增益越大。 C5、C6和變壓器T1初級調(diào)諧于調(diào)幅波的中心頻率，變壓器 T1采用NXO-100的磁環(huán)繞制，初級和次級匝數(shù)影響調(diào)諧回路的Q值和增益。2.2包絡(luò)檢波器電路設(shè)計(jì)調(diào)幅信號的解調(diào)是振幅調(diào)制的相反過程，是從高頻已調(diào)信號中取出調(diào)制信號，通常將這種解調(diào)稱為檢波。根據(jù)輸入的調(diào)幅信號的不同特點(diǎn)， 檢波電路可分為兩大類，包絡(luò)檢波和同步檢波。包絡(luò)檢波是指檢波器的輸出電壓直接反映輸入高頻調(diào)幅波包絡(luò)變化規(guī)律的一種檢波方式。根據(jù)調(diào)幅波的波形特點(diǎn)，它適用于普通調(diào)幅波的解調(diào)。同步檢波主要是用于雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波的檢波。本系統(tǒng)需要解調(diào)普通調(diào)幅波信號，因此選用包絡(luò)檢波，其電路如圖6-3所示，電路形式為減小交直流負(fù)載差別的檢波電路。圖6-3 包絡(luò)檢波器電路392.3音頻功放電路設(shè)計(jì)音頻功放的主要作用是將輸入的較微弱音頻信號進(jìn)行放大后，產(chǎn)生足夠大的電流去推動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行聲音的重放。按功放中功放管的導(dǎo)電方式不同，可以分為甲類功放（又稱A類）、乙類功放（又稱B類）、甲乙類功放（又稱AB類）和丁類功放（又稱D類）。按功放輸出級結(jié)構(gòu)，可以分為單端放大器和推挽放大器。本系統(tǒng)音頻功放電路選用集成音頻功放芯片LM386。LM386是集成OTL型功放電路的常見類型，與通用型集成運(yùn)放的特性相似，是一個(gè)三級放大電路：第一級為差分放大電路；第二級為共射放大電路；第三級為準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級功放電路。其電路圖如圖6-4所示。圖6-4音頻功放電路在LM386引腳中，引腳1和8是增益設(shè)定端，內(nèi)部有1個(gè)1.35kΩ的負(fù)反饋電阻。當(dāng)引腳1、8開路時(shí)，負(fù)反饋?zhàn)畲螅妷悍糯蟊稊?shù)最小，此時(shí)Aumax20；當(dāng)引腳1、8之間接入10μF電容，內(nèi)部負(fù)反饋電阻被交流短路，電壓放大倍數(shù)最大，為Aumax200；若將R與C串聯(lián)后接在引腳1、8之間，電阻R取值不同可使Au在20～200之間調(diào)節(jié)，R值越大電壓放大倍數(shù)越高。引腳7（BYPASS）外接一個(gè)電解電容到地，起濾除噪聲的作用。圖6-4中，RP1是音量調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，R2、C10為輸入級的低通濾波器，可抑制高頻噪聲；C7是耦合電容，它的作用是隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會(huì)損壞喇叭線圈，它與揚(yáng)聲器負(fù)載構(gòu)成了一階高通濾波器。40三、實(shí)驗(yàn)器材（一）實(shí)驗(yàn)儀器序號型號數(shù)量說明1DP8321臺(tái)數(shù)字可編程直流穩(wěn)壓電源2DG41021臺(tái)函數(shù)/任意波形發(fā)生器3DS1104Z1臺(tái)數(shù)字示波器4QBG-3D1臺(tái)高頻Q表（共用）5數(shù)字萬用表1塊自備（二）實(shí)驗(yàn)材料序號型號數(shù)量說明1印制萬用板1塊調(diào)幅接收系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板2LM3861片3NXO-1001個(gè)繞制變壓器490141個(gè)52AP91個(gè)610k電位器1個(gè)7碳膜電阻若干自取8瓷片電容若干自取9導(dǎo)線、焊錫若干自取四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1、設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求：（1）接收機(jī)中心頻率：6MHz；（2）接收機(jī)靈敏度：≥30mVPP；（ma=30%，音頻信號輸出UOPP≥0.5V）（3）接收機(jī)通頻帶≤1MHz；（4）包絡(luò)檢波器解調(diào)輸出無明顯失真；（5）接收音頻信號無明顯失真（音頻功放后測量）。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)小信號諧振放大器、包絡(luò)檢波器電路參數(shù)，并采用電路仿真軟件（推薦 Multisim12.0）仿真、優(yōu)化電路參數(shù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。3、焊接調(diào)試電路，并測試電路各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。4、根據(jù)調(diào)試過程和測試數(shù)據(jù)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、焊接小信號諧振放大器及包絡(luò)檢波器電路（ RP1為包絡(luò)檢波器負(fù)載，需要焊接），用高頻信號源輸出調(diào)幅指數(shù)為 30%，射頻信號頻率為 6MHz，電壓峰41峰值為100mVPP，調(diào)制信號頻率為 1kHz，用示波器測量包絡(luò)檢波器解調(diào)輸出的音頻信號，此時(shí)，調(diào)節(jié)可調(diào)電容 C6，使輸出音頻信號最大。2、改變信號源輸出射頻信號頻率，測量在 5～7MHz范圍內(nèi)，輸出音頻信號的幅度，檢測小信號諧振放大器是否調(diào)諧在 6MHz。如果未能調(diào)諧在 6MHz，需要根據(jù)測量數(shù)據(jù)改變固定電容 C5的大小。3、經(jīng)過步驟1和2之后，調(diào)幅接收機(jī)的中心頻率為 6MHz。此時(shí)，改變信號源輸出射頻信號頻率，測量在 5～7MHz范圍內(nèi)，輸出音頻信號的幅度，測量接收機(jī)的通頻帶。測量接收機(jī)通頻帶表格如表 6-1所示。表6-1接收機(jī)通頻帶測量表格f0/MHz解調(diào)輸出音頻信號電壓/VPPf0/MHz解調(diào)輸出音頻信號電壓/VPP4、焊接音頻功放電路，測量音頻功放在 300Hz～3.4kHz范圍內(nèi)的幅頻特性，測量表格如表6-2所示。表6-2音頻功放幅頻特性測量表格f0/kHz輸出音頻信號電壓/VPPf0/kHz輸出音頻信號電壓/VPP5、測量接收機(jī)靈敏度。靈敏度定義：在接收機(jī)輸出端得到額定信號功率和額定信噪比的條件下，接收機(jī)天線上所需要的最小的感應(yīng)電動(dòng)勢。 所需要的感應(yīng)電動(dòng)勢越小，則靈敏度越高，說明接收信號的能力越強(qiáng)。電子設(shè)備接收機(jī)的靈敏度一般都在微伏數(shù)量級。靈敏度測量方案如下：42圖6-5接收機(jī)靈敏度測量方案圖（1）設(shè)置信號源輸出信號（工作頻率、調(diào)制參數(shù)、輸出電平值等）；（2）保持射頻、中頻增益最大，調(diào)節(jié)被檢設(shè)備的音量直至音頻信號輸出的電平為規(guī)定的電平值 US。（3）關(guān)閉調(diào)制信號，從音頻毫伏表中讀取噪聲電平值 UN。當(dāng)US、UN的單位均為dBm時(shí)，US與UN之差即為輸出信噪比。（4）調(diào)節(jié)信號源輸出電平，重復(fù)（ 2）、（3），直至輸出信噪比等于設(shè)備的技術(shù)要求規(guī)定值時(shí)為止，此時(shí)被檢設(shè)備輸入端電平值即為被檢設(shè)備在該工作頻率上的靈敏度值。考慮到實(shí)驗(yàn)條件限制，本實(shí)驗(yàn)約定調(diào)幅接收機(jī)靈敏度測量方案如下：（1）設(shè)置信號源輸出信號（工作頻率=6MHz、ma=30%、輸出電壓50mVPP）；（2）保持射頻、中頻增益最大，用示波器測量接收機(jī)輸出音頻信號大小，調(diào)節(jié)信號源輸出信號幅度，當(dāng)接收機(jī)輸出音頻信號幅度為UOPP=0.5V，此時(shí)射頻信號源輸出的射頻信號大小即為接收機(jī)靈敏度。6、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。小信號諧振放大器前端連接天線，從耳機(jī)接口連接耳機(jī)，收聽從高頻發(fā)射平臺(tái)發(fā)送的音樂信號。六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)原理，掌握電路參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，明確電路調(diào)試方法。2、撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告：（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模唬?）實(shí)驗(yàn)原理及電路；（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求；（4）實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)設(shè)計(jì)；（5）實(shí)驗(yàn)步驟；（6）回答預(yù)習(xí)思考題。3、閱讀高頻電子儀器使用說明。4、預(yù)習(xí)思考題：（1）調(diào)幅接收系統(tǒng)能接收調(diào)頻信號嗎，為什么？（2）如何提高接收機(jī)的靈敏度？（3）如何改進(jìn)接收機(jī)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)變頻接收？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析；（3）實(shí)驗(yàn)總結(jié)，包含實(shí)驗(yàn)結(jié)論及實(shí)驗(yàn)心得。43課程設(shè)計(jì)（三）調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解一個(gè)典型調(diào)頻發(fā)射機(jī)的構(gòu)成和工作原理。2、掌握頻率調(diào)制、功率放大器的原理及設(shè)計(jì)與調(diào)試。3、掌握調(diào)頻發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)的定義及測試方法。4、掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試技能，培養(yǎng)綜合工程能力。二、實(shí)驗(yàn)原理及電路1、調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖7-1為調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的基本組成框圖，表示的是直接調(diào)頻發(fā)射機(jī)。本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要研究直接調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)，電路總體原理圖如附錄3所示。圖7-1 直接調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)組成框圖調(diào)頻發(fā)射機(jī)是利用音頻信號去控制高頻載波的振蕩頻率， 使其不失真地反映調(diào)制信號變化規(guī)律，然后再經(jīng)過高頻功放將已調(diào)信號進(jìn)行功率放大， 最后由天線輻射到空間進(jìn)行傳播。2、單元電路設(shè)計(jì)2.1頻率調(diào)制電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法可分為直接調(diào)頻和間接調(diào)頻兩大類。直接調(diào)頻是利用調(diào)制信號直接控制載波振蕩器的振蕩頻率，使其不失真地反映調(diào)制信號變化規(guī)律。一般來說，要用調(diào)制信號去控制載波振蕩器的瞬時(shí)頻率，也就是用調(diào)制信號去控制決定載波振蕩器振蕩頻率的可變電抗元件的電抗值，從而使載波振蕩器的瞬時(shí)頻率按調(diào)制信號變化規(guī)律線性地改變，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)直接調(diào)頻?？勺冸娍乖梢圆捎米?nèi)荻O管或電抗管電路。目前，最常用的是變?nèi)荻O管。間接調(diào)頻是先將調(diào)制信號積分，然后通過調(diào)相的方法實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。本系統(tǒng)采用直接調(diào)頻方式，通過音頻信號去改變變?nèi)荻O管的結(jié)電容來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，載波的產(chǎn)生選用西勒振蕩器，其電路如圖7-2所示。44圖7-2頻率調(diào)制電路圖7-2中，首先不加入調(diào)制信號時(shí)，通過調(diào)節(jié)電位器RP1改變變?nèi)荻O管的反偏電壓，進(jìn)而改變變?nèi)荻O管結(jié)電容，產(chǎn)生符合要求的載波中心頻率，然后加入音頻信號就可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。2.2高頻功放電路設(shè)計(jì)為了提高調(diào)頻發(fā)射機(jī)的效率，高頻功放選用丙類高頻功率放大器，其電路形式如圖7-3所示。圖7-3高頻功放電路設(shè)計(jì)圖7-3中，Q1為推動(dòng)級，Q2為輸出級。變壓器T1實(shí)現(xiàn)級間匹配，L2、L3、C19、C20為負(fù)載和輸出級匹配電路。 Q1的靜態(tài)由R1、R2、R3、R5決定。T1初45級和L2為晶體管Q1、Q2的集電極扼流電感。負(fù)載和輸出級匹配電路的設(shè)計(jì)需根據(jù)輸出級輸入信號和負(fù)載需要獲取的功率來整體設(shè)計(jì)。三、實(shí)驗(yàn)器材（一）實(shí)驗(yàn)儀器序號型號數(shù)量說明1DP8321臺(tái)數(shù)字可編程直流穩(wěn)壓電源2DG41021臺(tái)函數(shù)/任意波形發(fā)生器3DS1104Z1臺(tái)數(shù)字示波器4QBG-3D1臺(tái)高頻Q表（共用）5數(shù)字萬用表1塊自備（二）實(shí)驗(yàn)材料序號型號數(shù)量說明1印制萬用板1塊調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板2NXO-1001個(gè)繞制變壓器390141個(gè)45-30pF可調(diào)電容1個(gè)5100k電位器1個(gè)6碳膜電阻若干自取7瓷片電容若干自取8導(dǎo)線、焊錫若干自取四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1、設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求：（1）載波頻率：6MHz，頻率穩(wěn)定度： 10-3。（2）功率放大器：發(fā)射功率PO≥30mW（在50歐負(fù)載上測量），效率 40%。（3）在50歐假負(fù)載電阻上測量，輸出無失真調(diào)頻信號。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)頻率調(diào)制電路、低通濾波電路和高頻功放電路參數(shù)，并采用電路仿真軟件（推薦 Multisim12.0）仿真、優(yōu)化電路參數(shù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。3、焊接調(diào)試電路，并測試電路各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。4、根據(jù)調(diào)試過程和測試數(shù)據(jù)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、焊接及調(diào)試頻率調(diào)制電路，在不加音頻信號時(shí)，用示波器測量輸出波形，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器RP2，使輸出載波信號頻率為6MHz，記錄輸出電壓大小，用頻46率計(jì)測量輸出頻率穩(wěn)定度。測量頻率穩(wěn)定度表格如表 7-1所示，每間隔1分鐘測量一次。表7-1壓控振蕩器頻率穩(wěn)定度測量表格（單位：MHz）f0f01f02f03f04f05f06f07f08f09f10測量值f0平均值ffmaxf02、焊接低通濾波器電路，用示波器測量低通濾波器輸出波形，記錄輸出電壓大小，與頻率調(diào)制電路輸出波形對比。3、焊接調(diào)試高頻功放，用高頻信號源加入射頻信號，射頻信號