GP4通信电子线路实验指导书sange444.docx

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GP4通信电子线路实验指导书sange444

实验一高频小信号调谐放大器

一、实验目的

1．掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算。

2．掌握信号源内阻及负载对谐振回路Q值的影响。

3．掌握高频小信号放大器动态范围的测试方法。

二、实验内容

1．调测小信号放大器的静态工作状态。

2．用示波器观察放大器输出与偏置及回路并联电阻的关系。

3．观察放大器输出波形与谐振回路的关系。

4．调测放大器的幅频特性。

5．观察放大器的动态范围。

三、基本原理：

1-1实验电路图

小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。

其实验单元电路如图1-1所示。

该电路由晶体管VT7、选频回路CP2二部分组成。

它不仅对高频小信号放大，而且还有一定的选频作用。

本实验中输入信号的频率fs＝10MHz。

R67、R68和射极电阻决定晶体管的静态工作点。

拨码开关S7改变回路并联电阻，即改变回路Q值，从而改变放大器的增益和通频带。

拨码开关S8改变射极电阻，从而改变放大器的增益。

四、实验步骤

单调谐回路谐振放大器单元电路实验：

熟悉实验板电路和各元件的作用，正确接通实验箱电源。

1．静态测量

将开关S8的2，3，4分别置于“ON”，测量对应的静态工作点，将短路插座J27断开，用直流电流表接在J27C.DL两端，记录对应Ic值，计算并填入表1.1。

将S8“1”置于“ON”，调节电位器VR15，观察电流变化。

表1.1

实测

据Vce判断V是否作在放大区

开关置于ON号

Vce

是

否

500Ω

1KΩ

2KΩ

*Vb，Ve是三极管的基极和发射极对地电压。

2．动态测试

（1）将10MHZ高频小信号（<50mV）输入到“高频小信号放大”模块中J30（XXH.IN）。

（2）将示波接入到该模块中J31（XXH.OUT）。

（3）J27处短路块C.DL连到下横线处，拨码开关S8必须有一个拨向ON，示波器上可观察到已放大的高频信号。

（4）改变S8开关，可观察增益变化，若S8“1”拨向“ON”则可调整电位器VR15，增益可连续变化。

（5）将S8其中一个置于“ON”，改变输出回路中周或半可变电容使增益最大，即保证回路谐振。

（6）将拨码开关S7逐个拨向“ON”，可观察增益变化，该开关是改变并联在谐振回路上的电阻，即改变回路Q值。

使S7开关处于断开，S8中“3”拨向“ON”，改变输入信号，并将对应值填入表1.2中。

Vi的值可根据各自实测情况确定。

表1.2

Vi（V）

0.02

0.05

0.1

0.2

0.03

0.04

0.3

Vo（V）

Re=500Ω

Re=1kΩ

Re=2kΩ

S8=1电位器，S8＝22KΩ，S8＝31KΩ，S8＝4500Ω

当Re分别为500Ω、2K时，重复上述过程，将结果填入表1.2。

在同一坐标纸上画出Ic不同时的动态范围曲线，并进行比较和分析（此时也可在J27两端测Ic值）。

3．用扫频仪调回路谐振曲线。

将扫频仪射频输出端送入电路输入端，电路输出接至扫频仪检波器输入端。

观察回路谐振曲线（扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当的位置），调回路电容CT4使回路谐振。

4．测量放大器的频率特性

当回路电阻R＝10K时（S7的2拨向ON），并且S8“4”拨向“ON”，选择正常放大区的输入电压Vi，将高频信号发生器输出端接至电路输入端，调节频率f使其为10MHz，调节CT4使回路谐振，使输出电压幅度为最大，此时的回路谐振频率fo＝10MHz为中心频率，然后保持输入电压Vi不变，改变频率f由中心频率向两边逐点偏离，测的偏离范围可根据各自实测的情况来确定。

表1.3

F（MHz）

R=10KΩ

R=2KΩ

R=470Ω

开路

计算fo＝10MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值。

S7=1开路，S7=2R=10KΩ，S7=3R=2K，S7=4470Ω

5）改变谐振回路电阻，拨动S8使R分别为2KΩ，470Ω时，重复上述测试，并填入表1.3。

比较通频带情况。

五、实验报告要求

1．写明实验目的。

2．画出实验电路的交流等效电路。

3．计算直流工作点，与实验实测结果比较。

4．写明实验所用仪器、设备及名称、型号。

5．整理实验数据，分析说明回路并联电阻对Q值的影响。

6．假定CT和回路电容C总和为30PF，根据工作频率计算回路电感L值。

7．画出R为不同值时的幅频特性。

实验二高频功率放大器

一、实验目的：

1．了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的调谐特性以及负载变时的动态特性。

2．了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化和电源电压Vcc变化时对功率放大器工作状态的影响。

3．比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点、功率、效率。

二、实验内容：

1．观察高频功率放大器丙类工作状态的现象，并分析其特点

2．测试丙类功放的调谐特性

3．测试丙类功放的负载特性

4．观察电源电压变化对丙放工作状态的影响及激励信号变化、负载变化对工作状态的影响。

三、实验基本原理：

丙类功率放大器通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。

本实验单元模块电路如图2－1所示。

该实验电路由两级功率放大器组成。

其中VT1（3DG12）、XQ1与C15组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，其中R2、R12、R13、VR4组成静态偏置电阻，调节VR4可改变放大器的增益。

XQ2与CT2、C6组成的负载回路与VT3（3DG12）组成丙类功率放大器。

甲类功放的输出信号作为丙放的输入信号（由短路块J5连通）。

VR6为射极反馈电阻，调节VR6可改变丙放增益。

与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻，改变S5拨码开关的位置可改变并联电阻值，即改变回路Q值。

当短路块J5置于开路位置时则丙放无输入信号，此时丙放功率管VT3截止，只有当甲放输出信号大于丙放管VT3be间的负偏压值时，VT3才导通工作。

四、实验步骤：

1．了解丙类工作状态的特点

1）对照电路图2－1，了解实验板上各元件的位置与作用。

2）将功放电源开关S1拨向右端（+12V），负载电阻转换开关S5全部拨向开路，示波器开路电缆接于J13与地之间，从J7处输入0.8V，10MHz高频信号，调节甲放VR4使JF.OUT（J8）为6伏左右。

若没有0.8V高频信号源，可将J4短路块连通，从前置放大模块输入端J24处输入0.1V、10MHZ信号，调整VR10，使J7处为0.8V。

将J5短路环接入1、2间，J10短路环C.DL接入横线处，用万用表测量VT3be间的电压（即J3、J9间电压），该电压为负偏压。

改变输入电压振幅，该偏压随之变化，此时，示波器上可看到放大输出信号振幅也随之变化，当输入电压振幅减小到一定值时，可看到输出电压为0，记下此时输入电压幅值。

也可将短路环J5断开，使激励信号Ub＝0，则Uo为0，此时负偏压也为0，由此可看出丙类工作状态的特点。

2．测试调谐特性

使电路正常工作，从前置放大模块中J24处输入0.2V左右的高频信号，使功放管输入信号为6伏左右，S5仍全部开路，改变输入信号频率从4MHz－16MHz，记下输出电压值。

表2－1Vb＝6伏

f（MHz）

7MHz

8MHz

10MHz

12MHz

14MHz

16MHz

Vc（V）

3．测试负载特性

将功放电源开关拨向左端（+5V），使Vcc＝5V，S5全断开，将J5短路环断开用信号源输入Vb＝6伏左右f0=10MHZ的高频信号，调整回路电容CT2使回路调谐（以示波器显示J7处波形为对称的双峰为调谐的标准）。

然后将负载电阻转换开关S5依次从1→4拨动，用示波器测量相应的Vc值和Ve波形，描绘相应的ie波形，分析负载对工作状态的影响。

表2－2Vb＝6伏f＝10MHzVcc＝5V

RL（Ω）

680

150

开路

Vc（V）P-P

Ve（V）P-P

ie的波形

图2－1电路图

1）先将J15短路环断开，从J24输入0.2伏，10MHz高频正弦信号，调整电位器VR10使J26（FD.OUT）输出最大。

2）将J4和J5短路环连通，调整VR4使J13输出最大正弦信号并保证波形不失真。

3）将示波器开路电缆接入VT3管发射极J3处，开关S1拨向+5V，调整VR6和VR4，使其波形为凹顶脉冲。

（此时S4全部开路）。

4）将S1电源电压拨为＋5V，J3处ie波形为凹顶脉冲，将S5开关从3→1依次接通，可看到负载变化对波形的影响，即对工作状态的影响。

3．观察激励电压变化对工作状态的影响

先将ie波形调到凹顶脉冲，然后改变Ub由大到小变化（即减小输入信号），用示波器观察ie波形的变化。

4．观察电源电压Vcc变化对工作状态的影响

将ie波形调到凹顶脉冲波形，改变Vcc从5V至12V变化，用示波器观察ie波形的变化。

5．若无高频信号源也可按下列步骤观察丙类功放工作状态的变化：

1）将前置放大中J15连通到ZD，放大模块中短路块J4连通到下横线，从J8处可看到放大后的高频信号。

此时振荡模块中的S2应将“4”拨向“ON”，即为品振。

2）将短路块J5连通，在J13处可观察到进一步放大后的高频信号。

（注此时开关S1拨向右端+12V，J10短路块连通）。

3）改变拨码开关S5，可观察输出信号幅度的变化。

4）用示波器在J3处可观察ie电流波形，此时可比较S1拨向+5V或+12V两种不同的情况。

当S1拨向+5V时，改变S5，可观察工作状态的变化。

5）改变电位器VR4、VR6可改变功放的放大量和ie的波形变化。

6．实测功率、效率计算：

将Vcc调为12V，测量丙放各参量填入表2－3，并进行功率、效率计算。

表2－3

f=10MHz

实测

实测计算

Vce

Vcc=12V

甲放

丙放

RL=∞

RL=50Ω

其中：

Vi：

输入电压峰－峰值

Vo：

输出电压峰－峰值

Io：

发射极直流电压÷发射极电阻值

P=：

电源给出直流功率（P==Vcc*Io）

Pc：

为管子损耗功率（Pc＝IcVce）

Po：

输出功率（Po=

）

五、实验报告要求

1．根据实验测量结果，计算各种情况下Ic、Po、P＝、η。

2．说明电源电压、输入激励电压、负载电阻对工作状态的影响，并用实验参数和波形进行分析说明。

3．用实测参数分析丙类功率放大器的特点。

实验三混频器

一、实验目的：

1．掌握晶体三极管混频器频率变换的物理过程和本振电压Vo和工作电流Ie对中频输出电压大小的影响。

2．掌握由集成模拟乘法器实现的平衡混频器频率变换的物理过程

3．比较晶体管混频器和平衡混频器对输入信号幅度及本振电压幅度要求的不同点。

二、实验内容：

1．研究晶体管混频器的频率变换过程。

2．研究晶体管混频器输出中频电压Vi与混频管静态工作点的关系。

3．研究晶体管混频器输出中频电压Vi与输入本振电压的关系。

4．研究平衡混频器的频率变换过程。

三、基本原理

混频器常用在超外差接收机中，它的任务是将已调制（调幅或调频）的高频信号变成已调制的中频信号而保持其调制规律不变。

本实验中包含两种常用的混频电路：

晶体三极管混频器和平衡混频器。

其实验电路分别如图6－1、6－2所示。

图6－1为晶体管混频器，该电路主要由VT8（3DG6或9014）和6.5MHz选频回路（CP3）组成。

10K电位器（VR13）改变混频器静态工作点，从而改变混频增益。

输入信号频率fs＝10MHz，本振频率fo＝16.455MHz，其选频回路CP3选出差拍的中频信号频率fi＝6.5MHz，由J36输出。

图6－2为平衡混频器，该电路由集成模拟乘法器MC1496完成。

MC1496模拟乘法器，其内部电路和引脚参见4－1，MC1496可以采用单电源供电，也可采用双电源供电。

本实验电路中采用＋12V，－9V供电。

VR19（电位器）与R95（10KΩ）、R96（10KΩ）组成平衡调节电路，调节VR19可以使乘法器输出波形得到改善。

CP5为6.5MHz选频回路。

本实验中输入信号频率为fs＝10MHz，本振频率fo＝16.455MHz。

图6－3为16.455MHz本振振荡电路，平衡混频器和晶体管混频器的本振信号可由J43输出。

图6－1晶体管混频电路

图6－2平衡混频电路

图6－316.455MHZ本振振荡电路

四、实验步骤

（一）晶体管混频器

1．熟悉实验板上各元件的位置及作用

2．观察晶体管混频前后的波形变换：

将J28短路块连通在C.DL，J34（BZ.IN）短路块连接在下横线处，平衡混频中的J49断开，即将16.455MHZ本振信号加入晶体管混频器上，将10MHZ100mV左右的高频小信号加到晶体管混频器信号输入端J32处，此时短路块J33应置于开路。

用示波器在晶混的输出端（JH.OUT）J36处可观察混频后的中频电压波形。

3．用无感小起子轻旋CP3中周，观察波形变化，直到中频输出达到最大，记下输入信号fs幅度和输出中频电压幅度，计算其混频电压增益。

若需测电流，可将电流表串接在J28下横线两端。

4．用示波器分别观察输入信号Vs和输出中频信号Vi的载波频率，在观察波形中，注意它们之间频率的变化，并用频率计分别测出输入信号频率（在J32处）、本振频率（在J35处）、混频输出频率（在J36处），并分析比较。

5．研究混频器输出中频电压Vi与混频管静态工作点的关系

保持本振电压V0=0.5V左右，信号电压Vs＝100mV左右，调节VR13记录对应的Ve电压和中频电压Vi。

（Ve为晶体管发射极电阻R64两端电压。

）

5.5

7.4

9.5

10V

6．研究混频器输入本振电压和输出中频电压Vi的关系，改变输入本振信号电压幅度。

观察输出电压Vi波形及幅度并记录。

注：

若无高频信号发生器，则可将本实验板上调幅器J23的输出信号（TF.OUT）用短路线连通到混频器的输入端J32处，按以上各步骤完成各项实验。

（二）平衡混频器

1．将平衡混频器的短路环J49（BZ）接通，晶体管混频中的短路环J34断开，将高频信号发生器频率调到10MHz左右，输出信号幅度VS＝100mV左右，接入J47处（XXH.IN），用示波器从平衡混频器输出端J54处（P.H.OUT）观察混频后的输出中频电压波形。

2．将振荡器J6输出的10MHz信号调到100mV左右接到平衡混频器输入端J47，此时短路环J49连通，从平衡混频器输出端J54（P.H.OUT）处观察混频输出波形，并轻旋中周CP5，观察其变化。

3．调节电位器VR19（50KΩ），观察波形变化。

4．改变输入信号电压幅度，记录输出中频Vi电压加以分析（Vo＝500mV）。

Vs（mV）

100

150

200

300

Vi（mV）

5．改变本振电压幅度，记录输出中频Vi电压（Vs＝100mV）。

Vo（mV）

100

150

200

300

Vi（mV）

6．用频率计测量混频前后波形的频率。

五、实验报告要求

1．写出实验目的任务

2．将晶体管混频器和平衡混频器实验数据列表分析。

3．绘制晶体管混频器中Vi－Ie和Vi－Vo的关系曲线，并用所学理论进行分析说明。

4．计算晶体管混频器的电压增益和平衡混频的混频增益进行比较。

实验四调幅系统实验

一、实验目的

1．在模块实验的基础上掌握调幅发射机、接收机，整机组成原理，建立调幅系统概念。

2．掌握系统联调的方法，培养解决实际问题的能力。

二、实验内容：

1．完成调幅发射机整机联调

2．完成调幅接收机整机联调

3．进行调幅发送与接收系统联调。

（注：

可直接做第三项）

三、实验电路说明：

（Jnn在板上的排列秩序均为从左到右，从上到下排列。

）

该调幅实验系统组成原理框图如图10-1（a）（b）所示，图（a）为调幅发射机组成模块，图（b）为接收机组成模块。

各模块位置参见布局分布图。

系统实验电路见整机原理图10-2（发射）、10-3（接收）。

发射部分由低频信号发生器、载波振荡、幅度调制、前置放大、功率放大器五部分电路组成，若将短路块J4、J5、J10、J11、J17连通，J15连通TF则组成调幅发射机。

接收机由高频小信号放大器、晶体管混频器、平衡混频器、二次混频、中放、包络检波器、16.455MHZ本振振荡电路、低放等八部分组成。

将短路块J33、J34连通，J29连通J.H.IN，J42连通J.B.IN，开关S9拨向右端，组成晶体管混频调幅接收机，若将短路块J48、J49连通，J33、J34断开，J29连通P.H.IN其他同上，则组成平衡混频调幅接收机。

各部分电路中元件的功能与作用前述单元电路中己讲述，参见各章。

四、实验步骤：

（一）AM发射机实验：

1．将振荡模块中拨码开关S2中“4”置于“ON”即为晶振。

将振荡模块中拨码开关S4中“3”置于“ON”，“S3”全部开路。

用示波器观察J6输出10MHZ载波信号，调整电位器VR5，使其输出幅度为0.3V左右。

2．低频调制模块中开关S6拨向左端，短路块J11，J17连通到下横线处，将示波器连接到振幅调制模块中J19处（TZXH1），调整低频调制模块中VR9，使输出1KHZ正弦信号VPP=0.1~0.2V。

3．将示波器接在J23处可观察到普通调幅波。

4．将前置放大模块中J15连通到TF下横线处，用示波器在J26处可观察到放大后的调幅波。

改变VR10可改变前置放大单元的增益。

5．调整前置放大模块VR10使J26输出1Vpp左右的不失真AM波，将功率放大模块中J4连通，调节VR4使J8（JF.OUT）输出6Vpp左右不失真的放大信号.。

6．将J5，J10连通到下横线处，开关

拨向右端（+12V）处，示波器在J13（BF.OUT）可观察到放大后的调幅波,改变电位器VR6可改变丙放的放大量。

（二）AM接收机实验

1．在小信号放大器模块J30处（XXH，IN）处加入10MHZ小于50mv的调幅信号，调幅度小于30%。

2．将晶体管混频模块中J33，J34均连通到下横线处，示波器在输出端J36（J.H.OUT）端可观察到混频后6.455MHZ的AM波。

3．调整中周CP3及VR13使J36处输出电压最大。

4．将J29连通到J.H.IN下横线处，开关S9拨向右端，调整VR14使二次混频输出J38（Z.P.OUT）输出0.2V,455KHZ不失真的调幅波。

5．连通中放模块中J40到下横线处，在中放输出端J55处可观察到放大后的AM波。

6．调谐中周CP6使J55输出1Vpp左右的AM信号。

7．振幅解调处J46连通，开关S13拨向左端，S14、S15、S16拨向右端，在J52处可观察到解调后的低频信号。

S15拨向左端可观察到惰性失真，S15、S16，同时拨向左端可观察到底部失真。

S14拨向左端可观察到不加高频滤波的现象。

8．若J42连通J.B.I.N，则在J44处可观察到放大后的低频信号。

（三）调幅系统联调：

1．按实验

（一）将平衡调幅器输出调到0.1V左右。

2．前置模块中J15断开，将J23处的AM信号用短路线连到晶体管混频处的J32处（J33断开，J34连通），J36处可观察到混频后的AM波。

3．将二次混频处的开关S9拨向右端，J29连通到JH.IN,J38处可观察到二次混频后的AM波。

（注：

若此波形失真，则可调电位器VR14（右旋）

4．将J38处波形调到0.2V左右,中放处J40连通在J55处可观察到放大后的AM波。

5．振幅解调处J46连通，开关S13拨向左端，S14、S15、S16拨向右端，在J52处可观察到解调后的低频信号。

S15拨向左端可观到惰性失真，S15，S16，同时拨向右端可观察到底部失真。

S14拨向左端可观察不加高频滤波的现象。

6．J42连通J.B.I.N，则在J44处可观察到放大后的低频信号。

7．用双踪示波器对比解调后的输出波与原调制信号。

将示波器一路接入平衡调幅模块中J19（TZXH1）处，另一路接检波输出J52处，观察两波形并进行对比。

五、实验报告要求：

1．写出实验目的任务：

2．画出调幅发射机组成框图和对应点的实测波形并标出测量值大小。

3．写出调试中遇到的问题，并分析说明。

图10-1（a）调幅发射机实验组成原理框图

图10-1（b）调幅接收机实验组成原理框图

图11-1（a）调频发射机实验组成原理框图

图11-1（b）调频接收机实验组成原理框图

GP-4型通信电子线路简易操作说明

将频率合成器模块中的S12拨向OFF。

实验一高频小信号放大器

1．将10MHZ高频小信号（<100mV）输入到“高频小信号放大”模块中J30（XXH.IN）。

2．将示波接入到该模块中J31（XXH.OUT）。

3．J27处短路块C.DL连到下横线处，拨码开关S8必须有一个拨向ON，示波器上可观察到已放大的高频信号。

4．改变S8开关，可观察增益变化，若S8“1”拨向“ON”则可调整电位器VR15，增益可连续变化。

5．将拨码开关S7逐个拨向“ON”，可观察增益变化，该开关是改变并联在谐振回路上的电阻，即改变回路Q值。

6．改变输出回路中周或半可变电容也可观察增益变化。

7．改变输入信号频率，则可观察增益随之变化，可作出谐振曲线的频率特性。

8．若用扫频仪可直接观察谐振曲线的频率特性，同时可重复以上过程，观察曲线的变化。

实验二功率放大器

1．将前置放大中J15连通到ZD，功率放大模块中短路块J4连通到下横线，从J8处可看到甲放放大后的高频信号。

此时振荡模块中的S2应将“4”拨向“ON”，即为晶振。

2．将短路块J5连通，在J9处用示波器开路电缆可观察到进一步放大后的高频信号。

（注此时开关S1拨向右端+12V，J10短路块连通）。

3．改变拨码开关S5，可观察输出信号幅度的变化。

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