高频电子线路实验指导书正文

1、高频电子线路实验要求1. 实验前必须充分预习，完成指定的预习任务，要求如下。（1）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行估算。（2）完成各实验“预习要求”中指定的内容，熟悉实验任务。（3）熟悉实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。2. 使用仪器前必须掌握其性能、操作方法及注意事项，使用时应严格遵守。3. 实验时应认真接线，仔细检查，确定无误后再接通电源。4. 高频电路实验注意事项。（1）各实验模块板所需的正负电源应另外使用导线进行连接。（2）高频电路频率较高，分布参数及相互感应的影响较大，因此在接线时连线应尽可能短。接地点必须接触良好，以减少干扰。（3）做混频、FM相位鉴频实

2、验时，最好采用扫频仪、频谱仪，效果更佳。5. 实验时应注意观察，若发现有元件冒烟、异味等破坏性异常现象，应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障后继续实验。6. 实验过程中需要改接线时，应关断电源后再拆线、接线。7. 实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形、现象）。所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。8. 实验结束后，必须关断电源，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理好。9. 实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。10. 实验过程中应注意培养以下能力。（1）根据所学理论正确分析提供的实验电路，找出可调元件的内在联系，完成对电路有关参数

3、的调整，使测试结果符合性能指标要求。（2）通过实验课程养成记录实验数据、分析实验结果的习惯。（3）根据测量得到的实验数据、结果，绘制出规范的实验曲线，写出合乎要求的实验报告。第1章 实验设备使用说明1.1 DJ2007高频电子线路实验箱DJ2007高频电子线路实验系统包括八个物理单元模块，即高低频信号源模块、数字频率计模块、小信号选频放大及高功放模块、调幅与检波模块、调频与鉴频模块、正弦波振荡及VCO模块、锁相环电路应用模块、混频模块，如图1.1所示。单调谐放大 双调谐放大高频功率放大DJ2007高频电路实验箱压控振荡器调幅信号产生 同步检波 包络检波调频振荡器相位鉴频器信号产生器锁相环双平衡

4、混频三极管混频频率计12345678图1.1 DJ2007高频电子实验箱面板结构图DJ2007高频电路实验箱采用了模块化结构，含有电源、信号源、频率计、单元电路等模块，可完成高频电子线路课程规定的十多项实验内容。本实验箱采用独特的两用板工艺，正面印有原理图及相应的符号，反面为印制导线，并焊有相应的元器件，需要连接部分备有自锁紧式连接线，需要测量及观察的部分另设置有测试点，使用直观、可靠、维修方便、简捷。本实验箱的特点是：克服了高频实验箱信号质量差、干扰严重、实验困难等问题，实验箱使用灵活，便于升级与维修。1.1.1实验箱的技术性能（1）电源AC输入：220V10%DC输出：5V、12V；最大输

5、出电流均为800mA（2）信号源（函数发生器）输出波形：方波、三角波、正弦波幅值：正弦波V p-p：0-2V连续可调方 波V p-p：0-2V连续可调三角波V p-p：0-2V连续可调频率范围：0.415MHz连续可调音频信号：1kHz，0.5V p-p连续可调（3）频率计测频范围：200Hz15MHz灵敏度：优于50mV计数单位：kHz显示方式：LCD1.1.2 实验内容（1）小信号单、双调谐放大器（2）丙类高频功率放大器（3）调幅信号产生（4）调幅波信号的解调（5）变容二极管调谐振荡器（6）相位鉴频器（7）LC电容反馈三点式振荡器（8）石英晶体振荡器（9）非正弦波压控振荡及调频（10）锁相

6、环电路应用（11）二极管双平衡混频（12）三极管混频实验1.2 HFT-TG302高频电子线路实验箱HFT-TG302高频电子线路实验箱与IST-B型智能信号测试仪配套使用，可完成高频电子线路课程中规定的多种实验。本实验箱主要分为电路实验区和电路开发区两大部分，内含DDS信号源；提供了真正意义上的高频实验内容（工作频率2MHz以上），采用了双面印刷电路板工艺，各部分的电路元器件焊接在正面，需要连接的部分备有短接片，需要测量和观察的部分专门设置了测试点，使用直观、可靠，维修方便、简捷。HFT-TG302高频电子线路实验箱面板结构图如图1.2所示。电源保护电路输 出电 路电 源 输 出 接 线 柱

7、小信号调谐放大器 振幅调制电路二极管包络检波振荡器变容二极管调频电路相位鉴频器（FM解调器）集 成锁相环面包板面包板数码管 直接数字频率合成（D D S）键 盘图1.2 HFT-TG302高频电子实验箱面板结构图喇叭1.2.1 技术性能（1）直流电源输入：+5V，-5V，+12V，-12V（2）DDS信号源：:频率范围为1Hz-2MHz，分辨率为1Hz（3）电路实验板：一整块实验板，可完成十余项典型的高频电子线路实验。（4）电路开发区：进口面包板两块。1.2.2 使用方法（1）将实验箱自各的专用电源线正确地接到智能信号测试仪相应的直流电源上，接通开关，电源指示灯亮，表示实验箱主电源输入正确。（

8、2）跳线开关：实验箱面板上各部分单元电路都配有跳线开关，这些开关主要是保证该单元电路直流电源的加电。（3）实验时先阅读实验指导书，在断开电源的状态下按实验要求接好跳线开关，检查无误后再接通主电源。1.2.3 实验内容（1）小信号调谐放大器（2）LC三点式振荡器（3）振幅调制器（4）包络检波器（5）模拟集成锁相环（6）变容二极管调频振荡器（7）鉴频器（8）直接数字信号合成器DDS（9）调频模拟通信系统1.3 NTG-401通信与高频技术综合实验模块NTG-401通信与高频技术综合实验模块是为了高频电子技术和通信原理两门课程的综合性、设计性实验、课程设计以及有关专业毕业设计之需要而准备的基础平台。

9、考虑到微电子技术与现代通信技术的充分融合，综合设计平台安排了相当一部分单片微型计算机和可编程逻辑器件应用的设计内容。在高频电子线路课程与通信课程的专业设计方面，综合设计平台更突出了系统性、专业性和工程性，既安排了培养基本技能的课题，也安排了新技术新方法的应用课题。本设计平台丰富的硬件资源和专业内容，与相关的实验装置配合使用，可以构造出多种多样的设计课题。学生可以根据自己的能力选择合适的课题，独立地完成有关设计，得到应有的锻炼和提高。成绩优秀的学生可以选择一些难度大的题目，以提高自己的能力，展示自己的才华。本指导书根据综合电子设计平台的相关电路，配套使用，书中提供的设计示例及其软件都以在平台上调

10、试通过，可直接使用或供参考。NTG-401通信与高频技术综合实验模块提供的硬件可以实现下列各电路单元模块。（1）LED灯驱动电路（2）数码管及电子显示屏驱动电路（3）单片机系统电路（4）逻辑译码电路（5）液晶接口电路（6）键盘电路（7）串行通信电路（8）IIC设备电路（9）模数转换电路（10）常用简单电路（11）数模转换电路（12）二进制分频器电路（13）CPLD器件及其外围电路（14）数字电位器电路（15）电平选择开关（16）输出接口（17）高频振荡电路（18）调频解调电路第2章 DJ2007实验箱高频电子实验2.1 小信号调谐放大器2.1.1 实验目的（1）通过实验进一步熟悉小信号谐振放大

11、器的工作原理。（2）熟悉谐振回路的幅频特性分析通频带与选择性。（3）熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响，从而了解扩展频带的方法。（4）熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。2.1.2 实验原理2.1.2.1 共射极高频小信号等效电路密勒近似电路共射极高频小信号放大电路如图2.1所示，其中图（a）为共射极放大电路的简化交流通路（图中略去了R b、RL），图（b）为高频小信号等效电路的密勒近似电路。图中r bb为基区体电阻，r be为发射极的小信号电阻。图2.1 共射极高频小信号放大器等效电路和幅频特性(a) g m(b)+R sR c+-r beC tb+-R sR c-r bbceg m+

12、C t+-R tR c-ec+-(c)(d) f /Hzf HOu （2.1）互导g m为 （2.2）式中VT=26mV，所以 （2.3）等效电容Ct为 （2.4）其中，f T为BJT的特征频率，可以从手册中查到。 ，CM为密勒电容，为反偏势垒电容，可以从手册中查到。2.1.2.2 幅频特性图2.1（b）可进一步等效为图2.1（c）的形式，显然是一RC低通电路。可以算得其中频区电压增益 （2.5）高频源电压增益 （2.6）其中f H为上限频率 （2.7） （2.8）由公式（2.6）可得共发射极放大电路的幅频特性如图2.1（d）所示。2.1.2.3 RLC并联谐振电路RLC并联谐振电路如图2.2

13、所示。由电路理论可知，RLC并联谐振电路在电流源激励下，其输出电压与电源频率有关。图2.2 RLC并联谐振电路LCR+-阻抗 （2.9）谐振时阻抗最大，Z(j)=R，因而输出电压达到最大值。其谐振频率 （2.10）电路的品质因数 （2.11）通频带 （2.12）2.1.2.4 高频小信号谐振放大器的工作原理单调谐回路谐振放大器电路如图2.4所示，双调谐回路谐振放大器如图2.5所示。（1）单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器由共发组态的晶体管和并联谐振回路组成，其直流偏置由R1、R2、Re实现，C2为高频旁路电容。输入信号V1加在晶体管的b、e之间，放大后，由并联谐振回路（L、C、CT、R）

14、选频后，经C3耦合输出电压Vo。 电压增益根据定义，用Y参数等效电路，求得放大器谐振时，对应的谐振频率。其中，Y fe为晶体管的正向传输导纳，g为回路两端总电导，P1、P2为接入系数。 谐振曲线放大器失谐时其增益，其谐振曲线是放大器的相对电压增益与输入信号频率的关系即 （2.13）对谐振放大器来说，通常讨论的f和f 0相差不会很大，可认为f在f 0附近变化，则，其中。令称为广义失谐，则，取其模，得，谐振特性曲线如图2.3(a)所示。图2.3 谐振特性曲线-110.707(a)1=0.5(b)1=1=1.5 放大器的通频带根据通频带的定义，时所对应的2f为放大器的通频带。，则，因此。 放大器的矩

15、形系数根据矩形系数定义：，其中2f 0.1是时所对应的频带宽度，即，因此。则矩形系数为K r0.1=10。单调谐回路放大器的矩形系数远大于1，也就是它的谐振曲线与矩形相差较远，选择性差。（2）双调谐回路谐振放大器改善放大器选择性和解决放大器的增益和通频带之间矛盾的有效方法之一是采用双调谐回路谐振放大器。双调谐回路谐振放大器具有频带较宽，选择性较好的优点，其谐振曲线如图2.3(b)所示。双调谐谐振放大器电路的性能参数如下。 电压增益 （2.14）其中为耦合因数，为广义失谐。发生谐振时，则，当=1（临界耦合状态时），有。 通频带双调谐回路放大器的谐振曲线表示式为 （2.15）当1时为强耦合。对于较

16、常用的临界耦合=1，有。 令，求出临界耦合时的通频带为。双调谐回路放大器的通频带比单调谐回路放大器加宽了倍。 矩形系数按定义，当时，有，寄过计算可以求得，因此，。双调谐回路放大器的矩形系数较小，谐振曲线更接近于矩形。2.1.3 实验内容及步骤2.1.3.1 单调谐放大器单调谐放大器实验电路如图2.4所示，按图示连接电路（注意接线前先测量+12V电源电压，无误后，关断电源再接线）。接线后仔细检查，确认无误后接通电源。图2.4 单调谐放大器实验电路（1）静态测量实验电路中R6=500，R71k，R8=2k，选Re=1k。测量各静态工作点，计算并填表2.1。表2.1 单调谐放大器静态测量实 测计 算

17、根据V判断放大器是否工作在放大区V BV EI CV CE是否原因注：VB、VE是三极管的基极和发射极的电压。（2）动态研究 测放大器的动态范围V i V o（在谐振点）。实验电路中R3=10k，R4=2 k，R5=470，选R=10k，Re=1k，将高频信号产生器的高频输出信号调到10.7MHz，V p-p为50mV，接到单回路谐振电路输入端J1，电路输出端J6接示波器。调节C4使回路谐振，输出电压幅度为最大。此时调节输入信号V i由20mV800mV，逐点记录输出电压V o，填入表2.2中。V o的各点测量值可根据实测情况来确定。表2.2 单调谐放大器动态测量V i （mV）20800V

18、o（V）Re = 1 kRe = 500Re = 2 k 当Re分别为500、2k时，重复上述过程，将结果填入表中。在同一坐标纸上画出IC不同时的动态范围曲线，并进行分析和比较。 用扫频仪调回路谐振曲线。仍选R=10k，Re=1k，将扫频仪射频输出送入电路输入端，电路输出端接至扫频仪检波器输入端。观察回路谐振曲线（扫频仪输出衰减挡位应根据实际情况来选择适当位置），调回路电容C4，使f =10.7MHz。 测量频率放大器的频率特性当回路电阻R=10k时，将高频信号发生器的高频输出信号调到10.7MHz，Vp-p为50mV，接到单回路谐振电路输入端J1，电路输出端J6接示波器。调节C4使回路谐振，

19、输出电压幅度为最大。以此时的回路谐振频率f =10.7MHz为中心频率，然后保持输入电压V i不变，改变频率f由中心频率向两边逐点偏离，测得在不同频率f时对应的输出电压V o，将测得的数据填入表2.3中。频率偏离范围可根据实测情况来确定。计算f =10.7MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值。 改变谐振回路电阻，即R分别为2k、470时，重复上述测试，并填入表中，计算、比较通频带情况。表2.3 单调谐放大器动态测量f （MHz）10.7V o（V）R = 10 kR = 2 kR = 4702.1.3.2 双调谐放大器双调谐放大器实验电路见图2.5所示。图2.5 双调谐放大器实验电路按图

20、示连接电路，接线后仔细检查，确认无误后接通电源。（1）用扫频仪调双回路谐振曲线实验电路中C15=3pF，C16=6pF，C17=9pF。观察双回路谐振曲线，选C=3pF，反复调整C12、C13使两回路谐振在10.7MHz。（2）测双回路放大器的频率特性 按图2.5所示连接电路，将高频信号产生器高频输出端接至电路输入端J9，选C=3pF，高频输出信号频率置为10.7MHz，Vp-p为50mV，电路输出端J14接示波器。反复调整C12、C13使两回路谐振，输出电压幅度为最大，以此时的频率为中心频率，然后保持高频信号发生器输出电压不变，改变频率，由中心频率向两边逐点偏离，测得对应的输出频率f和电压值

21、，并填入表2.4中。 改变耦合电容C为6pF、9pF，重复上述测试，并填入表2.4中。表2.4 单调谐放大器动态测量f （MHz）10.7V o（V）C = 3 p FC = 6 p FC = 9 p F2.1.4 实验仪器设备（1）TDS-210数字存储示波器（2）IST-B智能信号测试仪（扫频仪）（3）万用表（4）DJ2007高频电子实验箱2.1.5 预习要求（1）复习谐振回路的工作原理。（2）了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性相互之间的关系。（3）实验电路中，若电感量L=1H，回路总电容C=220pF（分布电容包括在内），计算中心频率f 0。2.1.6 实验报告要求（

22、1）画出实验电路的直流和交流等效电路，计算直流工作点，与实验实测结果比较。（2）整理实验数据，并画出幅频特性。 计算单调谐回路接不同回路电阻时的幅频特性和通频带，整理并分析原因。 说明双调谐回路耦合电容C对幅频特性、通频带的影响。从实验结果找出单调谐回路和双调谐回的优缺点。（3）本放大器的动态范围是多少，（放大倍数下降1dB的折弯点V o定义为放大器的动态范围），讨论IC对动态范围的影响。2.2 丙类高频功率放大器2.2.1 实验目的（1）理解谐振功率放大器的工作原理、负载阻抗和激励信号电压变化对其工作状态的影响。（2）掌握谐振功率放大器的调谐特性、放大特性和负载特性。2.2.2 实验原理用选

23、频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角愈小，放大器的效率q愈高。如甲类功放的=180，效率最高也只能达到50%，而丙类功放的90，效率可达到80%。甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器，丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。图2.6为由两级功率放大器组成的高频功率放大器电路，其中晶体管Q1组成甲类功率放大器，晶体管Q2组成丙类谐振功率放大器，这两种功率放大器的应用十分广泛。2.2.2.1 甲类功率放大器（1）静态工

24、作点如图2.6所示，晶体管Q1组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。其中RB1、RB2为基极偏置电阻；RE1为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。RF1为交流负反馈电阻，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。电路的静态工作点由下列关系式确定。 （2.16）式中R F1通常为几欧姆到几十欧姆。 （2.17） （2.18） （2.19）图2.6 高频功率放大器（2）负载特性如图2.6所示，甲类功率放大器的输出负载由丙类功放的输入阻抗决定，两级间通过变压器进行耦合，因此甲类功放的交流输出功率Po可表示为： （2.20）式中，PH为输出负载上的实际功率，B为变压器的传输效率，一般为0.750.85

25、。图2.7为甲类功放的负载特性。为获得最大不失真输出功率，静态工作点Q应选在交流负载线AB的中点，此时集电极的负载电阻RH称为最佳负载电阻。集电极的输出功率PC的表达式为： （2.21）式中U Cm为集电极输出的交流电压振幅，。UCES称为饱和压降，约为1V。I Cm为交流电流的振幅，。图2.7 甲类功放的负载特性如果变压器的初级线圈匝数为N1，次级线圈臣数为N2，则 （2.22）式中RH为变压器次级接入的负载电阻，即下级丙类功放的输入阻抗。（3）功率增益与电压放大器不同的是功率放大器应有一定的功率增益，对于图2.7所示电路，甲类功率放大器不仅要为下一级功放提供一定的激励功率，而且还要将前级输

26、入的信号进行功率放大，功率增益AP的表达式为： （2.23）2.2.2.2 丙类功率放大器（1）基本关系式如图2.6所示，丙类功率放大器的基极偏置电压UBE是利用发射极电流的直流分量IEO（ICO）在射极电阻RE2上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号ui为正弦波时，集电极的输出电流i c为余弦脉冲波，如图2.8所示。图2.8 丙类功放的基极、集电极电流和电压波形利用谐振回路L2C3的选频作用可输出基波谐振电压uc1，电流i c1。根据丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系可得下列基本关系式： （2.24）式中uclm为集电极输出的谐振电压即基波电压的振幅。I

27、clm为集电极基波电流振幅。Ro为集电极回路的谐振阻抗。 （2.25）式中，PC为集电极输出功率。 （2.26）式中，PD为电源ucc供给的直流功率。ICO为集电极电流脉冲i c的直流分量。图2.9为功放管特性曲线折线化后的输入电压u be与集电极电流脉冲i c的波形关系。图2.9 输入电压u be与集电极电流脉冲i c的波形由图可得 式中u j为晶体管导通电压（硅管约为0.6V，锗管约为0.3V）。Ubm为输入电压（或激励电压）的振幅。UB为基极直流偏压，。当输入电压uBE大于导通电压u j时，晶体管导通，工作在放大状态，则基极电流脉冲I bm与集电极电流脉冲I cm成线性关系，即满足： （

28、2.27）因此基极电流脉冲的基波幅度I blm及直流分量I bo也可以表示为 （2.28）基极基波输入功率P i为，放大器的功率增益A p为或dB。（2）负载特性当功率放大器的电源电压+u cc，基极偏压u b，输入电压或称激励电压u sm确定后，如果电流导通角选定，则放大器的工作状态只取决于集电极回路的等效负载电阻R q。谐振功率放大器的交流负载特性如图2.10所示。图2.10 谐振功放的负载特性由图可见，当交流负载线正好穿过静态特性曲线的转折点A时，管子的集电极电压正好等于管子的饱和压降uCES，集电极电流脉冲接近最大值I cm。此时，集电极输出的功率P c和效率都较高，此时放大器处于临界

29、工作状态。R q所对应的值称为最佳负载电阻值，用R o表示，即 （2.29）当R qR o时，放大器处于过压状态，如图2.11中B点所示，集电极电压虽然较大，但集电极电流波形有凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态。判断放大器是否为临界工作状态的条件是： （2.30）式中u cm为集电极输出电压幅度，u CES部晶体管饱和压降。2.2.3 实验内容及步骤实验电路如图2.11所示。图2.11丙类功率放大器电路原理图（1）按图接好实验模块所需电源+12V，负载电阻全部接上（约50），在输入端J17接入f =6.5MHz、V i =50

30、mV的信号，反复调整C24、C28，使其谐振在6.5MHz的频率上。（2）实验电路中R25=820，R26=560，R27=270 ，R28=75。在输入端J17接入f =6.5MHz的信号，同时用示波器测量输入、输出峰值电压，将测量值填入表2.4中。表2.4 输入、输出峰值电压测量数据VCCf =6.5MHz实测结果计算结果V iR LV iV oP iP o12V20mV75 270 560 100mV75 270 560 其中：V i为输入电压峰-峰值，V o为输出电压峰-峰值，P i为电源给出总功率（P i=VCCI o），Po为输出功率（Po=U2/RL）。（3）观察放大特性从J17

31、处输入6.5MHz信号，信号大小从VP-P开始增加，永示波器探头观察发射极电压波形（A点），直至观察到下凹的电流波形为止，说明此时功放管进入过压状态（如果下凹的电流波形左右不对称，则微调C24、C28可使其非对称性得到适当地改善）。如果再继续增加输入信号的大小，则可以观测到电压波形的下凹深度增加。（如果示波器探头用1挡看下凹不明显，则用10挡看。）（4）观察负载特性输入信号为V p-p=50mV左右。调C24、C28（此时负载应为50，均连上），使电路谐振在6.5MHz上（此时从J28处用示波器观察，波形应不失真，且最大）。微调输入信号大小，在A点的发射极处观察，使放大器处于临界工作状态。改变

32、负载（组合R25、R26、R27、R28的连接），用示波器在A点的发射极处能观察到不同负载时的电流波形（由欠压、临界至过压）。在改变负载时，应保证输入信号大小不变（即在最小负载50时处于临界状态）。同时在不同负载下，电路应处于最佳谐振（即在J28处观察到的波形应最大且不失真。如果示波器探头用1挡看下凹不明显，则用10挡看。）2.2.4 实验仪器设备（1）TDS-210数字存储示波器（2）IST-B智能信号测试仪（扫频仪）（3）DI2007高频电子实验箱（4）万用表2.2.5 实验报告要求（1）根据实验测量结果，计算各种情况下的I c、P o、P i、。（2）画出放大器三种工作状态（欠压、临界、

33、过压）的电流波形。（3）绘出负载特性曲线。（4）说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系。（5）总结在功率放大器中对功率放大晶体管有哪些要求。2.3 调幅信号产生2.3.1实验目的（1）掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅以及抑制载波双边带调幅的方法与过程，并研究已调波与二输入信号的关系。（2）掌握测量调幅系数的方法。（3）通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。2.3.2 实验原理幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化，变化的周期与调制信号周期相同，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

34、法器1496来构成调幅器，图2.12为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对，由V1-V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。 D、V7、V8为差动放大V5、V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1-V4的输入端，即引脚（8）、（10）之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端即引脚（1）、（4）之间，引脚（2）、（3）脚外接1k电阻，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极即引出脚（6）、（12）之间输出。图2.12 1496芯

35、片内部电路图用1496集成电路构成的调幅器电路图如图2.13所示，图中RP1用来调节引出脚（l）、（4）之间的平衡，RP2用来调节（8）、（10）脚之间的平衡，三极管V为射极跟随器，以提高调幅带负载的能力。2.3.3 实验内容及步骤实验电路如图2.13所示。（1）直流调制特性的测量 振幅调制器调零。将信号产生器的音频输出接到调制信号输入端J2，输入频率为1k，幅度为50mV的正弦信号，调制输出J10接示波器。用万用表测量A、B两点的直流电压，调节电位器RP2使|UAB|=0.1V。调节电位器RP1使J10输出信号为最小，然后去掉输入信号。图2.13 1496构成的调幅器电路 将信号产生器的高频

36、输出接到载波信号输入端J1，送入频率为455K，幅度为50mV（P-P）的正弦信号，用万用表测量A、B之间的电压，用示波器观察调幅信号输出端J10的波形。以UAB=0.1V为步长，记录RP2由一端调至另一端的输出波形及其峰间值电压，注意观察相位变化，根据公式U O=KUABU c计算出系数K值并填表。表2.5 调幅信号输出幅度及系数UABUO（P-P）K（2）实现全载波调幅 调节RP2使UAB=0.1V，载波信号仍为455K，50mV（P-P），将f =1kHz的低频调制信号加至J2，用示波器观察调幅信号输出端J10的波形。画出此时的调幅波形，标明峰-峰值与谷-谷值，并测出其调制度m。 加大示

37、波器扫描速率，观察没m=100%和m100%两种调幅波在零点附近波形情况。 载波信号U c不变，调制信号幅度改为100mV（P-P），调节RP2观察输出波形的变化情况，记录m=30%和m=100%调幅波所对应的UAB值。（3）实现抑制载波调幅 载波信号U c不变，调RP2使UAB=0V，调制信号输入端J2不加信号，观察并记录输出端波形。 载波信号U c不变，调RP2使UAB=0V，在调制信号输入端J2加1kHz、50mV（P-P）的音频调制信号，观察记录波形，并标明峰-峰值电压。 加大示波器扫描速率，观察己调波在UAB接近零点附近的波形，比较它与m=100%调幅波的区别。2.3.4实验仪器设备

38、 （1）TDS-210型数字存储示波器（2）IST-B型智能信号测试仪（3）DJ2007型高频电子实验箱（4）万用表2.3.5 预习要求（1）预习幅度调制器有关知识。（2）认真阅读实验指导书，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）分析全载波调幅及抑制载波调幅信号特点，并画出其频谱图。2.3.6 实验报告要求（1）整理实验数据，用坐标纸画出直流调制特性曲线。（2）画出调幅实验中m=30%、m=100%、m100%的调幅波形，并在图上标明峰-峰值压。（3）画出当改变UAB时能得到几种调幅波形，分析其原因。（4）画出100%调幅波形及抑

39、制载波双边带调幅波形，比较二者的区别。（5）画出实现抑制载波调幅时，改变RP2后的输出波形，分析其现象。2.4 调幅波信号的解调2.4.1 实验目的（1）通过实验，进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。（2）了解二极管包络检波器的主要指标、检波效率及检波失真。（3）掌握用集成电路实现同步检波的方法。2.4.2 实验原理调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。但是，对于普通调幅信号来说，它的载波分量被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得

40、到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，而在集成电路中，主要采用三极管射极包络检波器，同步检波，又称相干检波，主要用来解调双边带和单边带调制信号，它有两种实现电路。一种由相乘器和低通滤波器组成，另一种直接采用二极管包络检波。本实验采用MC1496集成电路构成解调器。（1）二极管包络检波器二极管检波器电路如图2.14所示，图中电阻RL和电容C为检波负载。若输入信号振幅大于0.5V，则二极管检波电路工作在大信号检波状态。这时，二极管静态伏安特性可近似地表示为一条自原点出发的直线，其斜率为g D=1/RD。DCRL+u S-图2.1

41、4 二极管检波DC交流负载RL如果输入信号为等幅高频电压u S=U sm cost，而检波负载具有理想的检波性能，即Z()=0，则检波器电压传输系数为 （2.31）式中U aV为检波负载上的平均电压，为一极管电流余弦脉冲通角。显然，RL越大，就越小，则K d就越大。通常U aV随U sm变化的特性称为检波特性。在大信号检波时，如g DRL一定，则U aV与U sm之间保持线性关系。如果输入调幅信号UAM(t)=U cm(1+m acost)cosct，当检波负载满足Z()=0，Z()=RL时，则检波器电压传输系数为 （2.32）式中U m为检波器输出平均电压中的低频交流分量振幅。检波器的输出电

42、压能否不失真地反映输入调幅波的包络的变化规律是检波器的重要质量指标。为了避免由于RLC过大使检波输出电压变化跟不上包络的变化而造成的惰性失真，则RLC的大小应满足下列条件： （2.33）若检波器接有如图2.15右图所示的交流负载，为了避免由于交直流负载不等而造成的负峰切割失真，则RL和应满足下列条件： （2.34）式中R是检波器的交流负载，其值为。（2）同步检波器利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，在通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号。如图2.15所示，采用1496集成电路构成解调器，载波信号UC经过电容C14加在（8）、（10）脚之间，调幅信号UAM经电容C15在（

43、1）、（4）脚之间，相乘后信号由（12）脚输出，经C20、C21、R27组成的低通滤波器，在解调输出端，提取调制信号。图2.15 1496构成的解调器2.4.3 实验内容及步骤2.4.3.1 二极管包络检波器适合于调解含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具有电路简单、易于实现的特点，实验电路如图2.16所示，主要有二极管D7及RC低通滤波器组成，它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。因此RC时间常数选择很重要，RC时间常数过大，则会产生对角切割失真；RC时间常数太小，高频分量会滤不干净。综合考虑要求满足下式： （2.35）式中m为调幅系数，f 0为载波频率， m为调制

44、信号角频率。（1）解调全载波调幅信号 按振幅调制实验内容（2）的条件获得 图2.16 二极管包络检波器调制度m 30%的全载调幅波信号，加至二极管包络检波器的输入端J19，在输出端J20观察解调后的波形。 调节RP2使UAB=0.2V或更大，以加大载波信号幅度，再改变低频调制信号的幅度以获得m=30%m=100%的全载波调幅信号，加至J19，在输出端观察记录波形，并与调制信号比较。（2）解调抑制载波的双边带调幅信号 按振幅调制实验内容（3）、的条件，使调幅器输出为抑制载波的双边带调幅信号，加至J19，观察记录输出波形，并与调制信号比较。 调节RP2使UAB=0.2V或更大，以加大载波信号幅度，

45、加至J19，观察记录输出波形，并与调制信号比较。2.4.3.2 集成电路（乘法器）构成解调器实验电路图如图2.15所示。（1）解调全载波调幅信号 在解调器的载波输入端J13加上与调幅器相同的载波信号，在解调器的调幅信号输入端J14加上按实验内容（2）条件获得的m=30%100%的全载波调幅信号，在输出端Jl7观察记录波形，并与调制信号比较。 去掉滤波电容C19、C20，观察记录m=30%的调幅波输入时的解调器输出波形，并与调制信号相比较。然后使电路复原。（2）解调抑制载波的双边带调幅信号 载波输入端J13不变，在J14加上按实验内容（3）、条件获得的抑制载波双边带调幅信号，在输出端J17观察记

46、录波形，并与调制信号比较。 去掉滤波电容C19、C20，观察记录输出波形。2.4.4 实验仪器设备（1）TDS210型数字存储示波器（2）IST-B型智能信号测试仪（3）DJ2007型高频电子实验箱（4）万用表2.4.5 预习要求（1）复习有关调幅和解调原理。（2）复习包络检波工作原理，分析二极管包络检波产生波形失真的主要原因。（3）熟悉实验电路，了解实验过程及测试方法。2.4.6 实验报告要求（1）通过两种检波器实验，将实验内容整理在下面的表格内，并说明两种检波结果的异同。表2.6 两种调幅波检波器实验数据比较输入的调幅波波形m=30%m=100%抑制载波调幅波二极管包络检波器输出同步检波输

47、出（2）画出二极管包络检波器并联C23前后的检波输出波形，并进行比较，分析原因。（3） 在同一张坐标纸上，画出同步检波解调全载波及抑制载波时去掉低通滤波器中C19、C20前后各是什么波形，并分析二者为什么有区别。2.5 变容二极管调频振荡器2.5.1 实验目的（1）了解变容二极管调频器电路原理及构成。（2）了解调频器调制特性及测量方法。（3）观察寄生调幅现象，了解其产生的原因及消除方法。2.5.2 实验原理2.5.2.1 频率调制与角度调制频率调制又称调频（FM），它是高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化，而振幅保持恒定的一种调制方式。相位调制或称调相（PM）是使高频振荡的相位按调制信号的规

48、律变化，而振幅保持不变。由于频率与相位间存在微分与积分的关系，故调频与调相之间存在着密切的关系，即调频必调相，调相必调频。因此，调频和调相统称为角（度）调（制）。若只给一个波形或表达式是无法确定调制方式是调频还是调相的。2.5.2.2 调频信号分析（1）表达式设调制信号为，载波为，调制信号对载波进行调制后的瞬时频率为： （2.36）瞬时相位为： （2.37）式中，为最大角频偏。令，则有。因而 （2.38）调频波u FM的表达式为： （2.39）对于一般的调制信号，有 （2.40）u FM为等幅疏密波，疏密的变化与调制信号有关，调制信号寄托于等幅波的疏密之中或单位时间内过零点的数目之中。（2）调

49、频信号的参数 最大角频偏最大角频偏是瞬时角频率的最大值；最大频偏是瞬时频偏的最大值。或反映了频率受调制的程度，是衡量调频质量的重要指标。或与和成正比，与调制信号频率F无关。MF波瞬时频率变化范围为，最大变化量为。 调制系数（调制灵敏度）k f： （rad /sV）调制系数表示对瞬时（角）频率的控制能力，是产生FM信号电路的重要参数。 调频指数m f ：调频指数是单音调制信号引起的最大瞬时相角偏移量。，又称调制深度，但m f与F成反比。m f可以大于1，而且常常远远大于1。2.5.2.3 调频信号分析 （2.41）式中为n阶第一类Bessel函数。（1）频谱FM信号的频谱有如下特点： 以载频为中心，由无穷多对以调制信号频率F为间隔的边频分量组