高頻電子第二次實驗報告三極管混頻電路

實驗報告課程:高頻電子技術(shù)實驗:三極管混頻電路班級:電信142班組員:辛杰李聰黃盟宋明春羅流菊日期:二零一五年十月三十日一、實驗目的①通過實驗熟悉三極管混頻電路的工作原理。②掌握三極管混頻電路的混頻增益的測試方法。二、實驗原理混頻,又稱為變頻,是一種信號頻率變換過程,指將信號的某一個頻率或頻段變換成我們需要的另一種頻率或頻段。能完成這種頻率變換過程的電路就叫做變頻器,也稱混頻器。三極管混頻電路是超外差接收機中廣泛應用的電路。它的主要特點通過混頻（變頻）實現(xiàn)高頻信號的頻率變換。從而將一個較大的頻率空間內(nèi)的接收頻率轉(zhuǎn)變成為一個固定的較低的頻率。因而，主放大電路可以按照這個頻率進行設(shè)計，從而保證整機的增益、通帶等性能指標。實驗電路如圖1-1所示。接收到的高頻信號（由高頻信號發(fā)生器產(chǎn)生）送到混頻管的基極。本機振蕩信號（由高頻信號發(fā)生器產(chǎn)生）送到混頻管的發(fā)射極。由于三極管的非線性作用，將產(chǎn)生一個差頻信號（中頻）由集電極輸出并由LC諧振回路選出。送到中頻放大電路。圖1—1三極管混頻電路三、實驗電路圖1-1所示電路為實驗電路，它是本振信號從發(fā)射極注入式的晶體管混頻電路。具有較高的混頻增益。本實驗電路要求完成的技術(shù)指標：輸出中頻fI=465KHz，通頻帶2△f0.7=6KHz，增益A>20dB，RL=1kΩ。電路主要元件參數(shù)：晶體管CS9018，β=60，查手冊知在f0=300MHz，IC=2mA，Vcc=9V條件下測得y參數(shù)為gie=2mS，Cie=12PF，goe=250μs，Coe=4pF，yfc=40mS，yre=350μS。如果工作條件發(fā)生變化，則上述參數(shù)值僅作為參考。要得到晶體管的y參數(shù)也可由混合π參數(shù)計算出y參數(shù)。中頻變壓器參數(shù)：L=4μH，Q0=100，P1=0.6，P2=0.3?；芈冯娙軨1=10PF，C2=(5～20)PF，在調(diào)諧過程中使用微調(diào)電容C2，調(diào)整中心頻率。直流偏置由Rb1、Rb2、Rc實現(xiàn)，電阻器W1為47kΩ，用于調(diào)整靜態(tài)工作點。電路中的電容一般使用體積小的瓷片電容。四、實驗儀器高頻信號產(chǎn)生器QF-10561臺雙蹤示波器DOS-645B1臺頻率特性測試儀BT-31臺超高頻毫伏表DA-361臺晶體管直流穩(wěn)壓電源1臺萬用表1塊無感起子1把小信號調(diào)諧放大器實驗電路板1塊五、實驗內(nèi)容及步驟（一）三極管混頻器的測試1、產(chǎn)生射頻信號和本振信號在主板上正確插好正弦波振蕩器模塊，用石英晶體振蕩器產(chǎn)生10.7MHz的射頻信號，用集成電路振蕩器產(chǎn)生10.245MHz的本振信號。操作步驟如下：（1）K1、K9、K10、K11、K12向左撥，K2、K3、K5、K7、K8向下?lián)埽琄4、K6向上撥。主板GND接模塊GND，主板＋12V接模塊＋12V，主板＋5V接模塊＋5V，主板－5V接模塊－5V。檢查連線正確無誤后，打開實驗箱右側(cè)的船形開關(guān)，K1、K11、K12向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED1、LED4、LED5亮。（2）射頻信號（10.7MHz）從TP5處輸出，調(diào)節(jié)W2可改變射頻信號的幅度，使該模塊TP5處10.7MHz信號的峰峰值為2V左右（用數(shù)字存儲示波器觀察讀數(shù)）。（3）本振信號（10.245MHz）從TP7處輸出。調(diào)節(jié)W4可改變本振信號的幅度，使該模塊TP7處10.245MHz信號的峰峰值為2V左右（用數(shù)字存儲示波器觀察讀數(shù)）。2、連接三極管混頻實驗電路,測量靜態(tài)工作點（1）在主板上正確插好混頻器模塊，該模塊開關(guān)K1、K2、K3、K4向左撥，K7向下?lián)?，K5向右撥（K6向上向下?lián)芫桑?。主板GND接該模塊GND，主板＋12V接該模塊＋12V，主板－12V接該模塊－12V。檢查連線正確無誤后，打開實驗箱右側(cè)的船形開關(guān)。K4向右撥，若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED4亮。（2）測量靜態(tài)工作點。用數(shù)字萬用表測三極管Q1、Q3相關(guān)數(shù)據(jù)，填表1－1。表1－1靜態(tài)工作點管號UE（V）UC（V）UB（V）UBE（V）UCE（V）Q12.939.363.580.650.42Q3-10.11-10.11-9.470.6303、輸入本振信號和射頻信號（1）連接正弦波振蕩器模塊的TP5與混頻器模塊的TP7。（2）連接正弦波振蕩器模塊的TP7與混頻器模塊的TP8。4、觀察中頻信號用數(shù)字存儲示波器在混頻器模塊的TT1處觀察中頻信號的頻率是否為10.7MHz－10.245MHz＝455KHz。調(diào)節(jié)混頻器模塊的W1使TT1處波形最大不失真。用數(shù)字存儲示波器觀察讀數(shù)，記錄TT1處波形的最大峰峰Vmp-p及頻率f，填表1－2。表1－2三極管混頻--觀察中頻信號T（s）f（KHz）Vmp-p（V）理論值實測值2.21us455khz453khz2.88v（二）乘法器混頻的測試1、產(chǎn)生射頻信號和本振信號在主板上正確插好正弦波振蕩器模塊，用石英晶體振蕩器產(chǎn)生10.7MHz的射頻信號，用集成電路振蕩器產(chǎn)生10.245MHz的本振信號。操作步驟如下：（1）K1、K9、K10、K11、K12向左撥，K2、K3、K5、K7、K8向下?lián)?，K4、K6向上撥。主板GND接模塊GND，主板＋12V接模塊＋12V，主板＋5V接模塊＋5V，主板－5V接模塊－5V。檢查連線正確無誤后，打開實驗箱右側(cè)的船形開關(guān)，K1、K11、K12向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED1、LED4、LED5亮。（2）射頻信號（10.7MHz）從TP5處輸出，調(diào)節(jié)W2可改變射頻信號的幅度，使該模塊TP5處10.7MHz信號的峰峰值為1V左右（用數(shù)字存儲示波器觀察讀數(shù)）。（3）本振信號（10.245MHz）從TP7處輸出。調(diào)節(jié)W4可改變本振信號的幅度，使該模塊TP7處10.245MHz信號的峰峰值為大于1.5V（用數(shù)字存儲示波器觀察讀數(shù)）。2、連接混頻實驗電路在主板上正確插好混頻器模塊，該模塊開關(guān)K1、K2、K3、K4向左撥，K7向下?lián)?、K5向右撥（K6向上向下?lián)芫桑?。主板GND接該模塊GND，主板＋12V接該模塊＋12V，主板－12V接該模塊－12V。檢查連線正確無誤后，打開實驗箱右側(cè)的船形開關(guān)。K2、K3向右撥。若正確連接，則該模塊上的電源指示燈LED2、LED3亮。3、輸入本振信號和射頻信號（1）連接正弦波振蕩器模塊的TP5與混頻器模塊的TP6。（2）連接正弦波振蕩器模塊的TP7與混頻器模塊的TP5。（三）實驗中注意事項1、本實驗使用了兩個模塊，測量信號時，數(shù)字存儲示波器探頭的接地線應接在該信號所在的模塊上，以便使觀察到的波形更好。2、由于三極管Q3極間PN結(jié)的存在，當三極管混頻器的-12V電源不打開時，三極管混頻器則成為二極管混頻器。因此，即使－12V電源不打開，也能在TT1處觀察到455KHz的中頻信號，且此中頻信號的頻譜較之打開電源時純凈（在數(shù)字示波器上反映為此波形較細），這是因為三極管混頻器較之二極管混頻器組合頻率較多，干擾嚴重且噪聲較大。3、當10.245MHz本振信號和10.7MHz射頻信號都接入到混頻器時，由于本振信號、射頻信號和中頻信號之間并不是完全隔離的，所以，這三路信號之間可通過電路中的元器件、公共電源和地等相互影響。這種影響表現(xiàn)為混頻器輸入端本振信號和射頻信號的抖動，可通過適當調(diào)節(jié)本振信號和射頻信號的幅度來改善。六、思考題1、為什么輸入與輸出相差465KHZ時電路能夠?qū)崿F(xiàn)變頻作用，輸出中頻465KHZ。其它頻率輸出很小或不輸出。解：由本機振蕩器和混頻器組成，其作用是將輸入電路選出的信號（載波頻率為fs的高頻信號）與本機振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號（頻率為fr）在混頻器中進行混頻，結(jié)果得到一個固定頻率（465kHz）的中頻信號。這個過程稱為“變頻”，它只是將信號的載波頻率降低了，而信號的調(diào)制特性并沒有改變，仍屬于調(diào)幅波。由于混頻管的非線性作用，fs與fr在混頻過程中，