实验一 高频小信号调谐放大器实验doc.docx
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实验一高频小信号调谐放大器实验
一、实验目的
1、掌握高频小信号谐振电压放大器的电路组成与基本工作原理。
2、熟悉谐振回路的调谐方法及测试方法。
3、掌握高频谐振放大器处于谐振时各项主要技术指标意义及测试技能。
二、实验内容
1、谐振频率的调整与测定。
2、主要技术性能指标的测定：
谐振频率、谐振放大增益Avo及动态范围、通频带BW0.7、矩形系数Kr0.1。
三、实验仪器
1、高频信号发生器1台
2、2号板小信号放大模块1块
3、频率计1台
4、双踪示波器1台
5、万用表1台
6、扫频仪（可选）1台
四、实验原理
（一）单调谐小信号放大器
图1-1单调谐小信号放大电路图
小信号谐振放大器是接收机的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线形放大。
图1-1为单调谐回路小信号谐振放大器的原理电路，实验单元电路由晶体管N1和选频回路T1组成，不仅对高频小信号放大，而且还有选频作用。
其中W1,R5,R6,R7为直流偏置电阻（因与C3并联相接,所以C3仅有直流负反馈作用），同时调节W1可为放大器选择合适的静态工作点。
C5为输入信号的耦合电容，E4,C3,C5为旁路滤波电容，R1为中周初级负载。
C1与电感L组成并联谐振回路，调节C1或改变中周T1磁芯的位置可以使回路谐振在信号中心频率上。
本实验中单调谐小信号放大的谐振频率为fs=10.7MHz。
因此频率为10.7的小信号自C5耦合输入，经选频、放大后，中周次级将获得最大输出。
放大器各项性能指标及测量方法如下：
1、谐振频率
放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f0称为放大器的谐振频率，对于图1-1所示电路（也是以下各项指标所对应电路），f0的表达式为
式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；
为调谐回路的总电容，
的表达式为
式中，Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容；P1为初级线圈抽头系数；P2为次级线圈抽头系数。
谐振频率f0的测量方法是：
用扫频仪作为测量仪器，测出电路的幅频特性曲线，调变压器T的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f0。
2、电压放大倍数
放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数AV0称为调谐放大器的电压放大倍数。
AV0的表达式为
式中，
为谐振回路谐振时的总电导。
要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V0与输入电压Vi相位差不是180º而是为180º+Φfe。
AV0的测量方法是：
在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1中输出信号V0及输入信号Vi的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算：
AV0=V0/Vi或AV0=20lg（V0/Vi）dB
3、通频带
由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数AV下降到谐振电压放大倍数AV0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW，其表达式为
BW=2△f0.7=f0/QL
式中，QL为谐振回路的有载品质因数。
分析表明，放大器的谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的关系为
上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容
为定值时，谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的乘积为一常数。
这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。
通频带BW的测量方法：
是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。
测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。
扫频法的测试：
1）将BT-3频率特性测试仪射频输出电缆（即扫频电压输出端）与检波探头相接，找到零频点并对频率特性测试仪的Y轴放大器进行零分贝校正，将“输出衰减”置为“0Db”,调节Y轴“增益”旋钮，使显示屏的方框占有一定的高度h（如5格），调节中心频率刻度盘，使10,7MHz频点位于显示屏中心。
2）BT-3频率特性测试仪的射频输出电缆接小信号谐振放大器的信号输入端，实验板输出测试端与频率特性测试仪的检波探头相接。
微调中心频率刻度盘，使显示屏上显示出放大器的“幅频特性曲线”，改变“输出衰减”按钮，使其幅度适中，用绝缘起子慢慢旋动变压器磁芯或CCA2,使中心频率F0=10.7MHz.
逐点法的测量步骤是：
先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f0及电压放大倍数AV0然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压VS不变），并测出对应的电压放大倍数AV0。
由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图1-2所示。
可得：
通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。
要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益，除了选用yfe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量CΣ。
如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。
（二）双调谐放大器
图1-3双调谐小信号放大电路图
为了克服单调谐回路放大器的选择性差、通频带与增益之间矛盾较大的缺点，可采用双调谐回路放大器。
双调谐回路放大器具有频带宽、选择性好的优点，并能较好地解决增益与通频带之间的矛盾，从而在通信接收设备中广泛应用。
在双调谐放大器中，被放大后的信号通过互感耦合回路加到下级放大器的输入端，若耦合回路初、次级本身的损耗很小，则均可被忽略。
1、电压增益为
2、通频带
为弱耦合时，谐振曲线为单峰；
为强耦合时，谐振曲线出现双峰；
临界耦合时，双调谐放大其的通频带
BW=2△f0.7=
fo/QL
五、实验步骤
（一）单调谐小信号放大器单元电路实验
1、了解该实验电路的工作原理，各元件的作用：
熟悉实验电路板的结构、各元件的位置、各测试点的位置
2、断电状态下，按如下框图进行连线：
（注：
图中符号
表示高频连接线。
）
图1–4单调谐小信号放大电路连线框图
表1–1连线表1
源端口
目的端口
连线说明
高频信号源：
RFOUT1
（Vp-p=200mVf=10.7M）
2号板：
P3
高频小信号输入
高频信号源：
RFOUT2
频率计：
P3
频率计观察输入频率
3、调整晶体管的静态工作点：
不加输入信号，用万用表直流电压档，测量三极管N发射极的电压Veq.调整电位器使电压为。
测量、记录静态工作点。
4、频率谐振的调试
（1）用高频信号发生器一个输出幅度为200mV、频率为10.7MHz正弦波信号，加到小信号谐振放大器的输入端。
（2）顺时针调节W1到底，用示波器观测TP1，调节中周，使TP1幅度最大且波形稳定不失真。
此时的状态为谐振最佳状态。
5、主要指标测试（用示波器、扫频仪测试）
（1）保持输入信号频率不变，调节高频信号发生器的幅度旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP3的幅度。
用示波器观察在不同幅度信号下TP1处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入下表，计算电压增益Avo。
在坐标轴中画出动态曲线。
表1–2动态测试表1
输入信号fs（MHz）
10.7MHz
输入信号Vi（mv）TP3
50
100
200
300
输出信号Vo（v）TP1
增益Avo（dB）
6、通频带特性测试
（1）保持输入信号幅度不变，调节信号源的频率旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP3的频率。
用示波器观察在不同频率信号下TP1处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入下表，在坐标轴中画出幅度-频率特性曲线。
若配有扫频仪，可用扫频仪观测回路谐振曲线。
表1–3幅度-频率特性测试数据表1
输入信号Vi（mv）TP3
200mv
输入信号fs（MHz）
10.4
10.5
10.6
10.7
10.8
10.9
11.0
11.1
输出信号Vo（v）TP1
增益（dB）
（2）调节输入信号频率，测试并计算出BW0.707。
7、谐振曲线的矩形系数Kr0.1测试
（1）调节信号频率，测试并计算出BW0.1。
（2）计算矩形系数Kr0.1。
扫频仪测试法：
（1）测量谐振电压增益Av0:
按频率特性测试仪使用方法2，保持中心频率F=10.7MHZ处所对应的幅值最大，在“Y轴增益”不变的前提下，改变扫频信号的“输出衰减”按钮，使谐振曲线的高度与按频率特性测试仪使用方法步骤1中的H值相当时，记下此时的“输出衰减”的数值NdB,谐振电压增益即为：
Av0=NdB
计算出被测放大器的谐振电压增益。
（2）测量通频带2Δf0.7:
调节“频率偏移”（扫频宽度）旋钮，使相邻两个小频标在横轴上占有适当的格数（
即1MHZ对应的宽度），调节“Y轴移位”旋钮，移动被测放大器谐振曲线，使0。
707Av0
对应的两对称频率点位于横轴上，读出他们在横轴上占有的格数（宽度），根据比值关系就可以近似算出放大器的通频带：
实测曲线两对称频率点占有的格数
2Δf0.7=1MHz×————————————————————
1MHz频标占有的格数
（3）测量放大器的矩形系数K0.1:
用同样的方法测出2Δf0.1即可得：
2Δf0.7
Kr0.1=—————
2Δf0.1
计算出被测放大器的矩形系数。
（4）（选做）在CA3两端并一10K可调电位器，改变LC回路RΣ,观测电阻大小对放大器的幅频特性，通频带的影响。
（二）双调谐小信号放大器单元电路实验（选做）
1、断电状态下，按如下框图进行连线：
图1–5双调谐小信号放大电路连线框图
注：
图中符号
表示高频连接线。
表1–4连线表2
源端口
目的端口
连线说明
高频信号源：
RFOUT1
（Vp-p=150mVf=465K）
2号板：
P5
高频小信号输入
高频信号源：
RFOUT2
频率计：
P3
频率计观察输入频率
2、频率谐振的调整
（1）用示波器观测TP6，调节①号板信号源模块，使之输出幅度为150mV、频率为465KHz正弦波信号。
（2）顺时针调节W1到底，反复调节中周T2和T3，使TP7幅度最大且波形稳定不失真。
3、动态测试
保持输入信号频率不变，调节信号源模块的幅度旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP6的幅度。
用示波器观察在不同幅度信号下TP7处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入下表，计算电压增益Avo。
在坐标轴中画出动态曲线。
表1–5动态测试表2
输入信号fs（KHz）
465KHz
输入信号Vi（mv）TP6
50
100
150
200
输出信号Vo（v）TP7
增益Avo（dB）
4、通频带特性测试
（1）保持输入信号幅度不变，调节信号源的频率旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP6的频率。
用示波器观察在不同频率信号下TP7处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入下表，在坐标轴中画出幅度-频率特性曲线。
若配有扫频仪，可用扫频仪观测回路谐振曲线。
（2）
表1–6幅度-频率特性测试表2
输入信号Vi（mv）TP6
150mv
输入信号fs（KHz）
435
445
455
465
475
485
495
505
输出信号Vo（v）TP7
增益（dB）
（3）调节输入信号频率，测试并计算出BW0.707。
六、实验报告要求
1、写明实验目的。
2、画出实验电路原理图，并说明其工作原理。
3、整理实验所测得的数据，画出幅频特性曲线（将表格转换成坐标轴的形式），并得出结论。
4、计算出电压增益、通频带、矩形系数。
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