高频电子线路与原理实验.docx
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高频电子线路与原理实验
实验一正弦波振荡器
第一部分LC振荡器
一、实验内容
1.根据图2-1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。
2.研究振荡器静态工作点对振荡幅度的影响。
（1）将开关S2的1拨上，构成LC振荡器。
（2）改变上偏置电位器RA1，记下发射极电流Ieo（=Ve/R10）填入表中，并用示波器测量对应点的振荡幅度VP-P（峰—峰值）填于表中，记下停振时的静态工作点电流值。
分析输出振荡电压和振荡管静态工作点的关系。
分析思路：
静态电流ICQ会影响晶体管跨导gm，而放大倍数和gm是有关系的。
在饱和状态下（ICQ过大），管子电压增益AV会下降，一般取ICQ=（1~5mA）为宜。
3.测量振荡器输出频率X围。
用万用表测量J1，任意改变CCI，用示波器从TH1处观察波形，并观察输出频率的变化。
二、实验仪器
1.高频实验箱HD-GP-Ш1台
2.双踪示波器1台
三、实验数据记录
静态工作点VQ=2.35V，F=4.02MHz,停振I=3.93mA,Vpp=480mV,振荡频率f0=4.202MHz
四、实验结果分析
1．分析静态工作点、反馈系数F对振荡器起振条件和输出波形振幅的影响。
晶体管的振荡条件是基极-发射极间电压是-0.1——-0.4V,如果达不到这个条件，是不会起振的。
所以静态工作点要接近这个电压，然后加上正反馈后才可起振。
正反馈放大器产生振荡的条件是AF=1，反馈系数完全是由线性网络所决定的比例系数，与振荡幅度大小无关。
由于放大器的放大倍数随振幅的幅度增大而下降，为了维持一定的振幅的振荡，反馈系数F要比AF=1中的F大一些。
这样，就可以使得在AF>1情况下起振，而后随着振幅的增强A0就向A过渡，直到振幅增大到某一程度，出现AF=1时，振幅就达到平衡状态。
因此，振荡器的起振条件为AF>1。
振荡器的平衡条件为AF=1。
2．计算实验电路的振荡频率fo，并与实测结果比较。
，为4.5MHz，实测数据为4.202MHz,与实测值相差不大。
第二部分晶体振荡器与压控振荡器
一、实验内容
1.将电路接成LC振荡器，在室温下记下振荡频率
2.两种压控振荡器的频率变化X围
（1）将电路连接成压控振荡器，频率计接于J1，直流电压表接于TP3。
（2）将W1从低阻值、中阻值到高阻值位置（测量TP3处直流电压大小，分别对应最大值、最小、中间值），分别将变容二极管的反向偏置电压、输出频率记于下表中。
3.将电路改接成晶体压控振荡器，重复上述实验，并将结果记于下表中。
二、实验仪器
1.高频实验箱HD-GP-Ш1台
2.双踪示波器1台
三、实验数据记录
1.将电路接成LC振荡器，在室温下记下振荡频率
f0=4.1MHz
2.
W1电阻值
W1低阻值
W1中阻值
W1高电阻值
VD1（VD2）
3.99V
7.65V
11.7V
LC压控振荡器（振荡频率）
4.274MHz
4.250MHz
4.329MHz
W1电阻值
W1低阻值
W1中阻值
W1高电阻值
VD1（VD2）
3.12V
5.20V
10.6V
晶体压控振荡器（振荡频率）
4.318MHz
4.300MHz
4.367MHz
四、实验结果分析
1.比较所测数据结果，结合理论进行分析。
通过数据可以看出，晶体压控振荡器的振荡频率比LC压控振荡器的振荡频率高，而且振荡频率很稳定。
这是由于石英晶体的性能非常稳定，受温度影响小，振荡频率非常稳定，Q值非常高。
2.晶体压控振荡器的缺点是频率控制X围很窄，如何扩大其频率控制X围？
在用石英晶体稳频的振荡器中，把变容二极管和石英晶体相串接，就可形成晶体压控振荡器。
为了扩大调频X围，石英晶体可用AT切割和取用其基频率的石英晶体，在电路上还可采用展宽调频X围的变换网络。
实验二振幅调制与解调
第一部分模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）
一、实验内容
1.静态工作点调测：
使调制信号VΩ=0,载波VC=0，调节W1使各引脚偏置电压接近下列参考值：
管脚
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
电压（V）
0
-0.74
-0.74
0
-7.16
8.7
0
5.93
0
5.93
0
8.7
0
-8.2
R11、R12、R13、R14与电位器W1组成平衡调节电路，改变W1可以使乘法器实现抑止载波的振幅调制或有载波的振幅调制和单边带调幅波。
为了使MCl496各管脚的电压接近上表，只需要调节W1使1、4脚的电压差接近0V即可，方法是用万用表表笔分别接1、4脚，使得万用表读数接近于0V。
2.抑止载波振幅调制：
J1端输入载波信号VC（t）,其频率fC=465KHz,峰－峰值VCP－P＝500mV。
J5端输入调制信号VΩ（t），其频率fΩ＝1KHz，先使峰－峰值VΩP－P＝0，调节W1，使输出VO=0（此时ν4＝ν1），再逐渐增加VΩP－P，则输出信号VO（t）的幅度逐渐增大，最后出现如图3-3所示的抑止载波的调幅信号。
由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号。
脚1和4分别接电阻R12和R14，可以较好地抑止载波漏信号和改善温度性能。
全载波振幅调制
J1端输入载波信号Vc（t）,fc=465KHz,VCP－P＝500mV，调节平衡电位器W1，使输出信号VO（t）中有载波输出（此时V1与V4不相等）。
再从J2端输入调制信号，其fΩ＝1KHz，当VΩP－P由零逐渐增大时，则输出信号VO（t）的幅度发生变化，最后出现如图3-4所示的有载波调幅信号的波形，记下AM波对应Vmmax和Vmmin，并计算调幅度m。
4.步骤同3，从J6处观察输出波形。
5.加大VΩ，观察波形变化，比较全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的波形.
二、实验仪器
1．高频实验箱HD-GP-Ш1台
2．双踪示波器1台
3．万用表1个
三、实验数据记录
实测MC1496各引脚的实测数据。
管脚
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
电压（V）
0.1
-0.82
-0.83
0
-7.00
8.57
0
5.98
0
5.98
0
8.6
0
-8.22
四、实验结果分析
1．分析过调幅的原因。
过调幅时，标准调幅信号包络过零点处载波相位反向，包络和基带信号不再保持线性关系产生了过调幅失真，此时信号已不能用包络检波器解调，只能采用同步解调。
3.画出全载波调幅波形、抑止载波双边带调幅波形与单边带调幅波形，比较三者区别。
用Matlab画出AM、DSB、SSB的波形：
AM波包含三个频率分量，频谱中间是载波分量；DSB。
实验三振幅调制与解调
第二部分包络检波与同步检波实验
一、实验内容
（一）二极管包络检波
1.解调全载波调幅信号
（1）m<100%的调幅波检波
从J2处输入455KHZ、峰－峰值Vp-p=0.5V~1V、m<100%的已调波。
将开关S1的1拨上（2拨下）,S2的2拨上（1拨下）,将示波器接入TH5处,观察输出波形。
（2）加大调制信号幅度,使m=100%,观察记录检波输出波形。
2.观察对角切割失真
保持以上输出,将开关S1的2拨上（1拨下）,检波负载电阻由2.2KΩ变为51KΩ,在TH5处用示波器观察波形并记录,与上述波形进行比较。
3.观察底部切割失真
将开关S2的1拨上（2拨下），S1同步骤2不变，在TH5处观察波形，记录并与正常解调波形进行比较。
（二）集成电路（乘法器）构成解调器
1.解调全载波信号
按调幅实验中实验内容获得调制度分别为<100％，=100％与>100％的调幅波。
将它们依次加至解调器调制信号输入端J11，并在解调器的载波输入端J8加上与调幅信号相同的载波信号,分别记录解调输出波形，并与调制信号相比。
2.解调抑制载波的双边带调幅信号按调幅实验中实验内容的条件获得抑制载波调幅波，加至图3-9的调制信号输入端J11，观察记录解调输出波形，并与调制信号相比较。
二、实验仪器
1.高频实验箱HD-GP-Ш1台
2.双踪示波器1台
3.万用表1块
三、实验数据记录
1.通过一系列检波实验,记录波形。
四、实验结果分析
1.观察对角切割失真和底部切割失真现象并分析产生原因。
利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程实现检波，所以RC时间常数的选择很重要。
RC时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。
RC常数太小，高频分量会滤不干净。
综合考虑要求满足下式：
其中：
m为调幅系数，Ωmax为调制信号最高角频率。
当检波器的直流负载电阻R与交流音频负载电阻RΩ不相等，而且调幅度ma又相当大时会产生负峰切割失真（又称底边切割失真），为了保证不产生负峰切割失真应满足：
实验四频率调制与解调
第一部分变容二极管调频实验
一、实验内容
静态调制特性测量
将电路接成压控振荡器，J2端不接音频信号，将频率计接于J1处，调节电位器W1，记下变容二极管D1、D2两端电压和对应输出频率，并记于表中。
二、实验仪器
1.高频实验箱HD-GP-Ш1台
2.双踪示波器1台
3.万用表1个
三、实验数据记录
静态调制特性测量
VD1（V）
-1.71
-2.42
-3.57
-4.67
-6.28
-7.51
-8.50
-10.34
-12.09
VD2（V）
-1.71
-2.42
-3.57
-4.67
-6.28
-7.51
-8.50
-10.34
-12.09
F0（MHz）
3.756
3.832
3.895
3.916
3.918
3.931
3.955
4.035
4.066
四、实验结果分析
1.在坐标纸上画出静态调制特性曲线（二极管电压取正），并求出其调制灵敏度。
说明曲线斜率受哪些因素的影响。
由
可以求得调制灵敏度约为0.8。
由
可以看出，当回路电容C-u特性曲线的n值（即斜率的绝对值）愈大，调制灵敏度越高。
因此，如果对调频器的调制线性没有要求，则不外接串联或并联固定电容，并选用n值大的变容管，就可以获得较高的调制灵敏度。
第二部分正交鉴频实验
一、实验内容
乘积型鉴频器
（1）调谐并联谐振回路，使其谐振（谐振频率fC=4.5MHz）。
方法是将峰－峰值Vp-p=500mV左右fC=4.5MHz、调制信号的频率fΩ=1KHz的调频信号从J6端输入，按下“FM”开关，将“FM频偏”旋钮旋到最大，调节谐振回路电感L1使输出端获得的低频调制信号vo（t）的波形失真最小，幅度最大。
（2）鉴频特性曲线（S曲线）的测量。
测量鉴频特性曲线的常用方法有逐点描迹法和扫频测量法。
本实验中我们采用逐点描迹法。
记录入下表中。
二、实验仪器
1．高频实验箱1台
2．双踪示波器1台
3．万用表1块
三、实验数据记录
鉴频特性曲线的测量值
F（MHz）
3.51
3.613.66
3.663.71
3.713.81
3.763.91
3.814
3.863.91
3.91
3.96
4.01
V0（mV）
-6.81
-7.07
-10.69
-10.37
-9.76
-9.39
-9.16
-8.98
-8.91
-8.84
四、实验结果分析
1.说明乘积型鉴频鉴频原理。
鉴频是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。
鉴频原理是：
先将调频波经过一个线性移相网络变换成调频调相波，然后再与原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。
因此，实现鉴频的核心部件是相位检波器。
相位检波又分为叠加型相位检波和乘积型相位检波，利用模拟乘法器的相乘原理可实现乘积型相位检波。
其基本原理是：
在乘法器的一个输入端输入调频波vs（t），设其表达式为：
式中，mf为调频系数，
或
，其中⊗ω为调制信号产生的频偏。
另一输入端输入经线性移相网络移相后的调频调相波v'（t），设其表达式为
式中，第一项为高频分量，可以被滤波器滤掉。
第二项是所需要的频率分量，只要线性移相网络的相频特性ϕ（ω）在调频波的频率变化X围内是线性的，当ϕ（ω）≤0.4rad时，sinϕ（ω）≈ϕ（ω）。
因此鉴频器的输出电压vo（t）的变化规律与调频波瞬时频率的变化规律相同，从而实现了相位鉴频。
所以相位鉴频器的线性鉴频X围受到移相网络相频特性的线性X围的限制。
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