高频电子线路试验指导书.docx

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高频电子线路试验指导书

实验须知

1．实验不得无故缺席，否那么取消期未考试资格；

2．实验前认真做好预习，明确实验目的和原理，了解实验内容和步骤，以及考前须知；

3．实验过程中必须服从指导教师的指导，严格遵守平安及设备操作规章制度；

4．损坏设备、仪器根据情节轻重按学校规定进展全部或局部赔偿；

5．在实验过程中认真记录好实验数据，实验完毕后，实验数据及结果经指导教师认可并签字前方能离开实验室；

6．实验报告格式在本指导书后；

实验一单调谐回路谐振放大器及通频带展宽

一、实验目的

1．熟悉高频电路实验箱的组成及其电路中各电子元器件的作用。

2．熟悉并联谐振回路的幅频特性分析、频带与选择性。

3．熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响，从而了解频带扩展。

4．熟悉和了解单谐振回路谐振放大器的性能指标及其测试方法。

二、预习要求

1．复习选频网络的特性分析方法；

2．复习谐振回路的工作原理；

3．了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性等分析方法和知识。

三、实验原理

小信号调谐放大器是接收机和各种电子设备中广泛应用的一种电压放大器。

它的主要特点是晶体管的集电极〔共发射极电路〕负载不是纯电阻，而是由L、C组成的并联谐振回路。

调谐放大器具有较高的电压增益，良好的选择性，当元件器件性能适宜和构造布局合理时，其工作频段可以做得很高。

图〔1━1〕单调谐放大器电路

小信号调谐放大器的类型很多，按调谐回路区分：

由单调谐回路，双调谐回路和参差调谐回路放大器。

按晶体管连接方法区分，有共基极、共发射极和共集电极放大器。

实用上，构成形式根据设计要求而不同。

典型的单调谐放大器电路如图〔1━1〕所示。

图中W、R1,R2和Re1、Re2是直流偏置电阻，调节W可改变直流工作点。

C2、L1构成谐振回路，R3为回路电阻，RL为负载电阻。

其它有关内容请仔细阅读教科书。

四、实验仪器

1.RVO-2100P采样仪、微机；

2.万用表；

3.高频电路实验箱

五、实验内容及步骤

1、测量谐振放大器的谐振频率：

1〕拨动开关K3至“RL〞档；

2〕拨动开关K1至“OFF〞档，断开R3；

3〕拨动开关K2，选中Re2；

4〕检查无误后接通电源；

5〕高频信号发生器接至电路输入端TP1，示波器接电路输出端TP3；

6〕使高频信号发生器的正弦信号输出幅度为300mV左右（峰峰值），调节其频率在2～11MHz之间变化，找到谐振放大器输出电压幅度最大，且波形不失真的频率并记录下来；〔注意：

如找不到不失真的波形，应同时调节W来配合〕。

参考数据〔3.0--5.2MHZ〕

2、测量放大器在谐振点的动态范围：

1）拨动开关K1,接通R3；

2）拨动开关K2，选中Re1；

3）高频信号发生器接到电路输入端TP1，示波器接电路输出端TP3；

4）调节高频信号发生器的正弦信号输出频率为“放大器的谐振频率〞，调节C2使谐振放大器输出电压幅度uo最大且波形不失真。

此时调节高频信号发生器的信号输出幅度由300mV变化到1V，使谐振放大器的输出经历由不失真到失真的过程，记录下最大不失真的uo值〔如找不到不失真的波形，可同时微调一下W和C2来配合〕，填入表1-1：

表1.1

Ui（mV）

300

400

500

600

700

800

900

1000

uo

Re1=2K

Re2=500

5）再选Re2=500Ω，重复第4〕步的过程；

6〕在一样的坐标上画出不同Ic（有不同的Re决定）时的动态范围曲线，并进展分析和比拟。

3．测量放大器的通频带

1〕拨动开关K1,接通R3；

2〕拨动开关K2，选中Re2；

3〕拨动开关K3至“RL〞档；

4〕高频信号发生器接到电路输入端TP1，示波器接电路输出端TP3；

5〕调节高频信号发生器的正弦信号输出频率为“放大器的谐振频率〞，信号输出幅度由300mV左右，调节C2使谐振放大器输出电压幅度uo最大且波形不失真〔注意检查一下此时谐振放大器如无放大倍数可调节W〕。

以此时的回路的谐振频率“放大器的谐振频率〞为中心频率，保持高频信号发生器的信号输出幅度不变，改变频率由中心频率向两边偏离，测得在不同频率时对应的的输出电压uo值，频率偏离的范围根据实际情况确定，将测量的结果记录下来，并计算回路的谐振频率为“放大器的谐振频率〞时电路的电压放大倍数和回路的通频带；填入表1-2：

表1.2

f（MHZ）

2.5

2.8

3.0

3.2

3.4

3.61

3.8

4.0

4.2

4.6

5.0

uo

R3=10K

R3=∞

6〕拨动开关K1,断开R3；，重复第5〕步的过程。

比拟通频带的情况。

六、实验报告要求

1．画出实验电路的交流等效电路；

2．整理各实验步骤所得的数据和图形，绘制出单调谐回路接与不接回路电阻时的幅频特性和通频带，整理并分析原因；

3．讨论Ic的大小不同对放大器的动态范围所造成的影响；

4．试验心得体会。

实验二高频功率放大器

一、实验目的

1．了解谐振功率放大器的根本工作原理，掌握高频功率放大器的计算与设计方法。

2．了解电源电压与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。

二、预习要求

1.复习功率谐振放大器原理及特点。

2.分析图2－1所示的实验电路，说明各元器件作用。

三、实验电路说明

实验电路如图2－1所示：

图2－1功率放大器原理图

本电路由两级组成：

Q1等构成前级推动放大，Q2为负偏压丙类功率放大器，R4、R5提供基极偏压〔自己偏压电路〕，L1为输入耦合电路，主要作用是使谐振功放的晶体三极管的输入电抗与前级电路的输出阻抗相匹配。

L2为输出耦合回路，使晶体三极管集电极的最正确负载电阻与实际负载电阻相匹配。

RL为负载电阻。

四、实验仪器

1．双踪示波器；

2．万用表；

3．数字频率计；

4．高频电路实验箱。

五、实验内容及步骤

1．将开关拨到接通RL的位置，万用表选直流毫安的适当档位，红表笔接P2，黑表笔接P3；

2．检查无误后翻开电源开关，调整W使电流表的指示最小〔时刻注意监控电流不要过大，否那么损坏晶体三极管〕；

3．将示波器接在TP1和地之间，在输入端P1接入8MHZ幅度约为500mV的高频正弦信号〔可从实验箱自带的高频信号源接入〕，缓慢增大高频信号的幅度，直到示波器出现波形。

这时调节L1、L2，同时通过示波器及万用表的指针来判断集电极回路是否谐振，即示波器的波形为最大值，电流表的指示IO为最小值时集电极回路处于谐振状态。

用示波器监测此时波形应不失真。

4．根据实际情况选两个适宜的输入信号幅值，分别测量各工作电压和峰值电压及电流，并根据测得的数据分别计算：

1〕电源给出的总功率；

2〕放大电路的输出功率；

3〕三极管的损耗功率；

4〕放大器的效率。

f=8.0MHZ

实测数据

实测计算

Vi（V）

VO（V）

IO（A）

P0（W）

PD（W）

PC（W）

η

VC=12V

RL=50Ω

RL=50Ω

其中：

Vi：

输入电压峰-峰值

V0：

输出电压峰-峰值

I0：

电源给出总电流

PD：

电源给出总功率（PD=VcI0）（Vc：

为电源电压）；P0：

输出功率

PC：

为管子损耗功率（PC=IcVce）

六、实验报告要求

1．根据实验测量结果，计算以下各项的结果：

P0、、PD、PC、η。

2．说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系。

实验三LC电容反应三点式振荡器

一、实验目的

1．通过实验理解LC电容反应三点式振荡电路的根本原理，掌握LC电容反应式三点式振荡器的构成及电路各元件的作用；

2．分析不同静态工作点对振荡器起振、振荡幅度和振荡波形的影响；

3．学习使用示波器和频率计测量高频振荡器振荡频率的方法；

4．观测电源电压和负载变化对振荡幅度和振荡频率及频率稳定性的影响。

二、预习要求

1．复习LC振荡器的工件原理，了解影响振荡器起振、波形和频率的各种因素；

2．了解实验电路中各元件作用。

三、实验电路说明

图3-1LC电容反应三点式振荡器

实验电路如图3-1所示：

C2、C3、C4、C5和L1组成振荡回路。

Q1的集电极直流负载为R3，偏置电路由R1、R2、W和R4构成，改变W可改变Q1的静态工作点。

静态电流的选择既要保证振荡器处于截止平衡状态也要兼顾开场建立振荡时有足够大的电压增益。

Q2与R6、R8组成射随器，起隔离作用。

振荡器的交流负载实验电阻为R5。

R7的作用是为了用频率计〔一般输入阻抗为几十Ω〕测量振荡器工作频率时不影响电路的正常工作。

四、实验仪器

1．双踪示波器

2．频率计

3．万用表

4．高频电路实验箱

五、实验内容及步骤

1．研究晶体三极管静态工作点不同时对振荡器输出幅度和波形的影响：

1〕将开关K1和K2均拨至1X档，负载电阻R5暂不接入，接通+12V电源，调节W使振荡器振荡，此时用示波器在TP1观察不失真的正弦电压波形；

2〕调节W使Q1静态电流在0.5-4mA之间变化〔可用万用表测量R4两端的电压来计算相应的IeQ，至少取4个点〕，用示波器测量并记下TP1点的幅度与波形变化情况。

静态电流IeQ

0.5mA

4mA

R4端电压

幅度u0

波形（TP1点）

2．研究外界条件变化时对振荡频率的影响及正确测量振荡频率：

1〕选择以适宜的稳定工作点电流IeQ，使振荡器正常工作，利用示波器在TP3点和TP2点分别估测振荡器的振荡频率；

2〕用频率即重测，比拟在TP3点和TP2点测量有何不同？

3）将负载电阻R5接入电路〔将开关K3拨至R5档〕，用频率计测量振荡频率的变化〔为估计振荡器频率稳定度的数量级，可每10s记录一次频率，至少记录5次〕，并填入表3-1：

Rf

f1

f2

f3

f4

f5

R5

表3-1

4〕分别将开关K3拨至“OFF〞档和“R5”档，比拟负载电阻R5不接入电路和接入电路两种情况下，输出振幅和波形的变化。

用示波器在TP1点观察并记录。

3．将开关K1和K2均拨至2X档。

比拟选取电容值不同的C2、C3和C2X、C3X，反应系数不同时的起振情况。

注意改变电容值时应保持静态电流值不变。

六、实验报告要求

1．整理各实验步骤所得的数据和波形，绘制输出振幅随静态电流变化的实验曲线。

2．答复以下问题：

1〕为什么静态工作点电流不适宜时会影响振荡器的起振？

2〕振荡器负载的变化为什么会引起输出振幅和频率的变化？

3〕在TP3点和TP2点用同一种仪器〔频率计或示波器〕所测得的频率不同是什么原因?

那一点测得的结果更准确？

3．绘出实验电路的交流通路并说明本振荡电路的特点。

实验四振幅调制器〔集成模拟乘法器〕

一、实验目的

1.掌握集成模拟乘法器的根本工作原理；

2.掌握集成模拟乘法器构成的振幅调制电路的工作原理及特点；

3.学习调制系数m及调制特性〔m~UΩm〕的测量方法，了解m<1和m=1及m>1时调幅波的波形特点。

二、预习要求

1．预习幅度调制器的有关知识。

2．认真阅读实验指示书，了解实验原理及内容，分析实验电路中用1496乘法器调制的工作原理，并分析计算各引出脚的直流电压。

3．分析全载波调幅信号的特点，并画出其频谱图。

4．了解调幅系数的意义及测量方法。

5．了解实验电路中各元件的作用。

三、实验电路说明

1．幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性变化。

变化的周期与调制信号周期一样。

即振幅变化与调制信号的振幅成正比。

通常称高频信号为载波信号，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。

本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器。

2．实验电路如下图

图中MC1496芯片引脚1和引脚4接两个51Ω和两个75Ω电阻及51K电位器用来调节输入馈通电压，调偏W，有意引入一个直流补偿电压，由于调制电压uΩ与直流补偿电压相串联，相当于给调制信号uΩ叠加了某一直流电压后与载波电压uc相乘，从而完成普通调幅，如需产生抑制载波的双边带调幅波，那么应仔细调节W，使MC1496输入端电路平衡。

另外，调节W也可改变调制系数m。

1496芯片引脚2和引脚3之间皆有负反应电阻R3，用来扩展uΩ的输入动态范围。

载波电压uc由引脚8引入。

MC1496芯片输出端〔引脚6〕界有一个由并联L1、C5回路构成的带通滤波器，原因是考虑到当uc幅度较大时，乘法器内部双差分对管将处于开关工作状态，其输出信号中含有3ω±Ω、5ω±Ω、…等无用组合频率分量，为抑制无用分量和选出ω±Ω分量，故不能用纯阻负载，只能使用选频网络。

四、实验仪器

1．双踪示波器。

2．万用表。

3．高频电路实验箱

五、实验内容及步骤

1．接通电源；

2．调节高频信号源使其产生fc=10MHZ幅度为200mV左右的正弦信号作为载波接到幅度调制电路输入端TP1，从函数波发生器输出频率为fΩ=1KHZ幅度为600mV左右的正弦调制信号到幅度调制电路输入端TP2，示波器界幅度调制电路输出端TP3；

3．反复调整uΩ的幅度和W及C5使之出现适宜的调幅波，观察其波形并测量调制系数m；4．调整uΩ的幅度和W及C5，同时观察并记录m<1和m=1及m>1时的调幅波形；

5．在保证fc、fΩ和ucm一定的情况下测量m~UΩm曲线。

六、实验报告要求

1．整理各实验步骤所得的数据和波形，绘制出m~UΩm调制特性曲线。

2．画出调幅实验中m<1.0，m=1.0，m>1.0的调幅波形。

3．分析各实验步骤所得的结果。

实验五调幅波信号的解调

一、实验目的

1.进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。

2.了解二极管峰值包络检波器的工作过程、主要指标、波形失真，学习检波器的电压传输系数的测量方法。

3.了解用集成电路实现同步检波的方法。

二、预习要求

1.复习课本中的有关调幅和解调原理。

2.分析二极管包络检波产生波形失真的主要因素。

3.了解试验电路中各元件的作用。

4.了解检波器电压传输系数Kd的意义及测量方法

三、实验说明电路

调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常成之为检波。

调幅波解调方法有二极管包络检波器，同步检波器。

1.幅度解调实验电路〔一〕二极管包络检波器如图5-1所示

图5-1二极管包络检波器

图中C1、C2、为不同的检波负载电容，当其取值过小时，检波器输出波纹较大。

R2、R3为交流负载电阻，如过小，，将出现负峰切割失真。

2.幅度解调实验电路〔二〕同步检波器如图5-2所示

电路中MC1496构成解调器，在波信号加在8-10脚之间，调幅信号加在1-4脚之间，相乘后信号由12脚输出，经C6、C7和R12组成的低通滤波器输出解调出来的调制信号。

四、实验仪器设备

1．双踪示波器

2．万用表

3．频率计

4．高频电路实验箱及幅度调制、解调模块

5．高频信号发生器

五．实验内容及步骤

（一）二极管包络检测器

实验电路见图5-1

1．从P1端输入载波频率fc=10MHZ、调制信号fΩ=1KHZ左右、uo=1.5V左右的调幅波〔可从上个实验中的幅度调制器电路获得，注意每次均应调整好幅度调制器电路使其输出理想的调幅波〕，K1接C1，K2接负载电阻R3，用示波器测量检波器电压传输系数Kd。

2．观察并记录不同的检波负载对检波器输出波形的影响：

1〕令输入调幅波的m>0.5，fc=10MHZ、fΩ=1KHZ和fΩ=10KHZ，选择不同的检波负载电容，观察并记录检波器输出波形的变化；

2〕令输入调幅波的m>0.5，fc=10MHZ和fΩ=1KHZ，选择不同的外接负载电阻R2和R3，观察并记录检波器输出波形的变化，此时，接入的检波电容应选择适宜的电容值。

〔二〕集成电路〔乘法器〕构成的同步检波器：

实验电路见图5-2

1．从高频信号源输出fc=10MHZ，uc=200mV的正弦信号到幅度解调电路的P1端作为同步信号〔其频率为调幅波的载波〕；

2．从幅度解调电路的P2端依次输入载波频率fc=10KMHZ、fΩ=1KHZ，us=1V左右，调制度分别为m=0.3、m=1及m>1的调幅波。

分别记录解调输出波形，并与调制信号相比拟；

3．将抑制载波的调幅波加至P2端，观察并记录解调输出波形，并与调制信号相比拟。

六．实验报告要求

1．整理各实验步骤所得的数据和波形，分析各实验步骤所得的结果。

2．在二极管包络检波器电路中，如果m=0.5、m=1、m>1，试估算一下本实验不产生惰性和负峰失真时，负载电阻和检波负载电容值应该是多少？

3．试验的心得体会。

实验六变容二极管频率调制电路实验

一、实验目的

1.了解变容二极管调频电路原理和测试方法；

2.了解调频器调制特性及主要性能参数的测量方法；

3.观察寄生调幅现象，了解其产生原因及消除方法。

二、预习要求

1．复习变容二极管的非线性特性，变容二极管调频振荡器调制特性；

2．复习角度调制的原理和变容二极管调频电路的组成。

三、实验电路说明

本实验电路如下图

本电路由LC正弦波振荡器与变容二极管调频电路两局部组成。

图中晶体三极管组成电容三点式振荡器。

C1为基极耦合电容，Q的静态工作点由W1、R1、R2、R3及R4共同决定。

L1、C5与C2、C3组成并联谐振回路。

调频电路由变容二极管D1及耦合电容C6组成，W2、R6与R7为变容二极管提供静态时的反向直流偏置电压，R5为隔离电阻。

C7与高频扼流圈L2给调制信号提供通路，C8起高频滤波作用。

四、实验仪器

1．双踪示波器

2．万用表

3．频率计

4．高频电路实验箱及频率调制解调模块

五、实验内容及步骤

1．静态调制特性测试

1〕接通电源；

2〕输入端不接调制信号，将频率计接到TP1端，示波器接至TP2观察波形；

3〕调节W1使振荡器起振，且波形不失真，振荡器频率约为6.0MHZ左右；

4〕调节W2使TP3处的电压变化〔Ud-二极管电压〕，将对应的频率填入表6-1。

表6-1

Ud（V）

f0（MHZ）

2．动态测试：

调节频率调制电路的f0=6.0MHZ左右，从P1端输入F=2KHZ的调制信号Um，将输出端TP1接至相位鉴频器的输入端P1，在相位鉴频器的输出TP1端观察Um与调频波的上下频偏的关系〔仔细调谐相位鉴频电路，使输出为不失真的调制信号。

用万用表交流电压档，测量输出电压〕，将对应的频率填入表

表6-2

Um〔V〕

0

0．1

0．2

0．3

0．4

0．5

0．6

0．7

0．8

0．9

U0〔V〕

六、实验报告要求

1．整理各实验步骤所得的数据和波形，绘制静态调制特性曲线。

2．绘制动态特性曲线，求出调制灵敏度S〔曲线斜率〕。