高频实验报告

1、实验报告课程名称：高频电子线路实验 实验项目：正弦波振荡器、振幅调制与解波 实验仪器：系别：光电信息与通信工程专业：通信工程班级/学号：0901/2009010371学生姓名：刘玉实验日期成绩实验一 正弦波振荡器一、 实验目的：1、掌握三端式振荡电路的基本原理，起震条件，振荡电路设计及电路参数计算。2、通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。3、研究外界条件（电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。4、比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。二、实验内容：1、熟悉振荡器模块各元件及其作用。2、进行LC振荡器波段工作研究。3、研究LC振荡器和晶体振荡器中

2、静态工作点，反馈系数以及负载对振荡器的影响。4、测试、分析比较LC振荡器与晶体振荡的频率稳定度。三、基本原理晶体稳频振荡器是一种以石英晶体为谐振器件，利用石英晶体的压电效应来产生振荡信号的电路。振荡器利用石英晶体的固有谐振频率稳定度高地特点来控制振荡器的频率，从而达到使振荡器频率稳定度高地的目的。在LC振荡电路中，要提高振荡器的频率稳定度需要提高LC谐振回路的品质因数，有载Q值。由于材料和生产工艺水平等因素的限制，目前LC谐振回路的空载Q值仅能做到100250。因此采用电感为谐振元件设计的LC振荡电路的频率稳定性一般不会优于10-4，只能用于对频率稳定性要求不高的电路。 在石英晶体两个管脚加交

3、变电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。当交变电场的频率为一特定值时，振幅骤然增大，称之为压电振荡。这一特定频率就是石英晶体的固有频率，也称为谐振频率。当石英晶体不振动时可等效为一个平板电容C0，称为静态电容，其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积，一般为几到几十PF。当晶片产生振动时，机械振动的惯性等效为电感，其值为几豪亨到几十豪亨。晶片的弹性等效为电容Cq，其值为0.01到0.1PF，因此Cq<<C0，晶片的摩擦损耗等效为电阻R，其值约为100欧姆，等效电路中的Lq、Cq、Rq支路产生串联谐振时，该电路呈现纯阻性，等效电阻为

4、Rq，谐振频率fs=1/2LC。当f>fs时，Lq、Cq、Rq支路呈现感性，将于C0产生并联谐振，石英晶体又呈现纯阻性，谐振频率fq。fs和fq非常接近，故晶体调频电路中一般频偏都较小，为了加大频偏量可以采用倍频方式。本电路中的调频功能用LC振荡器完成。由于晶体振荡器的振荡频率几乎可以由石英晶振的参数决定，在实际电路中要在晶振两端并联可变电容微调回路的谐振频率。本电路中就是电容CT3。本实验中正弦波振荡器包含工作频率为10MHz左右的电容反馈LC三端振荡器和10MHz的晶体振荡器，由红色拨码开关S2决定是LC振荡器还是晶体振荡器（1拨向ON为LC振荡器，4拨向ON为晶体振荡器）。由交流等

5、效电路图可知电路为针对克拉波电路做的一种改进型电容反馈LC三端式电路西勒电路。其反馈系数F=（C11+CT3）/CAP，CAP可变为C7、C14、C23、C19其中一个。为了满足起振条件的要求F的值不能太大也不能太小，通常取为1/3-1/8。其中Cj为变容二极管2CC1B，根据所加的静态电压对去静态电容，CT3为5-20PF的半可变电容。该高频等效电路未考虑负载电阻。西勒电路是在克拉波电路的基础上在电感两端并联了一个小电容，且满足CAP远大于（CT1+CT17），故其回路等效电容CCT1+CT17+Cj。故振荡频率f0=1/2。西勒电路在分立元件系统或集成高频电路系统中均获得广泛的应用。若S2

6、拨向“4”通，则以晶体JT代替电感L，此即为晶体整荡器。用晶体的交流等效电路图的电感L就可得到采用晶体的正弦波正当电路的交流等效电路。4、 实验步骤1.LC振荡器静态工作点，反馈系数以及负载对振荡幅度的影响。1）红色拨码开关S2置于1，S3开路，S4中的1、2、3、4分别置于“ON”从而改变反馈的电容大小，计算反馈系数，反馈系数的计算公式：F=（C11+CT3）/CAP。并用示波器CH1记下振荡幅度与开始起振以及停振时的反馈电容值。由于电容只是不连续可变的，所以无需精确测得开始起振以及停振时的反馈电容值。在振荡幅度几乎为0时就为停振时的电容，在振荡波形为标准的正弦波时就为起振电容。反馈电容S4

7、=4 100PS4=3 360PS4=2 560PS4=1 502P反馈系数F0.61/63/2830/251振荡幅度Vpp1） 红色拨码开关S2置于1，S4置于2，S3中的1、2、3、4分别置于“ON”从而改变负载电阻的大小，记下振荡幅度及停振时的负载电阻。负载电阻空载S3=4 10KS3=3 1KS3=2 500S3=1 100振荡幅度VppS2置于4ON（晶体振荡器）重复以上各项填与表中。负载电阻空载S3=4 10KS3=3 1KS3=2 500S3=1 100振荡幅度Vpp2. .LC振荡器的频率稳定度与晶体振荡器频率稳定度的研究与比较。1） 红色拨码开关S2置于1，S4置于2，S3顺

8、次有1-4拨动，测量系统在LC振荡器模式下的频率，填写下表。负载电阻100500 1K10K空载频率（Hz）2） 红色拨码开关S2置于4，S4置于2，S3顺次有1-4拨动，测量系统在晶体振荡器模式下的频率，填写下表并比较LC振荡器所得结果。负载电阻100500 1K10K空载频率（Hz）比较所得结果可知负载变化对LC振荡器和晶体振荡器的影响分别是：实验二三 振幅调制与解调一、 实验目的：1、 掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法。2、 研究以调波与调制信号及载波信号的关系。3、 掌握调幅系数测量与计算的方法。二、 实验内容：1、 调测模拟乘法器MC1496正常工作是的静

9、态值。2、 实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。3、 实现抑制载波的双边带调幅波。（选作）三、 基本原理：1、幅度调制原理： 幅度调制就是载波的振幅（包络）收调制的信号的控制作周期行的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号成正比。通常称高级信号为载波信号，低频信号为调制信号。本实验中载波是由晶体振荡产生的10MHZ高频信号。1KHZ的的低频信号为调制信号，也可以使用高频信号源输出的高平信号作为载波信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。 本实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成振幅作用，下图为MC1496芯片内部原理图，它由一个四象限模拟乘法器的基本电路

10、，电路采用的两组差动，对由V1-V4组成，以反极性方式相连，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为差动放大器V5与V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1-V4的输入端，即引脚的8、10之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的1、4之间，2、3脚外接一千欧电位器，以扩大调制信号动态范围，以调制信号取自双差动放大器的两集电极（引脚6、12之间）输出。 用MC1496集成电路构成的条幅电路如下图所示，图中VR8用调节引出脚1、4之间平衡，R39与R46与电位器VR8组成平衡调节电路，改变VR8可

11、以调节输出载波信号的大小，以使乘法器实现抑制载波的振幅调制或有载的振幅调制，脚1和脚4分别接电阻R43和R49可以较好的抑制载波漏信号和改变温度性能，器件采用双电源供电方式（+12，-9），电阻R29、R30、R52为引脚8和10所连的三极管提供合适的静态偏置电压。R150为引脚5所连接的三极管提供合适的静态偏置。R31、R32集电极所连负载电阻，保证三极管工作在放大状态。2、调幅波解调原理:调幅波的解调是调幅的逆过程,即从调幅信号中取出调制信号,通常称之为检波器。调幅波解调方法主要有包括检波器和同步检波器。包络检波器是将单极性信号通过电阻和电容组成的惰性网络取出单极性信号的峰值信息，这种包络

12、检波器较峰值包络波器。最常用的是二极管峰值包络检波器。本实验板上主要完成二极管包络检波。二极管包络检波器主要用于解调含有较大载波分量的大信号，它具有电路筒单，易于实现的优点。本实验电路主要有二极管D7及RC低通滤波器组成，利用二极管的单向导电特性和检波负载RCde充放电过程实现检波。RC并联网络两端的电压为输出电压。当二极管导通时，信号源通过二极管对电容C充电时间常数较小。所以电容上的电压迅速达到信号源电压幅值。当二极管截止时，电容C 通过电阻R放电。如此充电放电反复惊醒，在电容两端就会得到一个接近输入信号峰值的低频信号。再经过滤波平滑，去掉叠加在上面的高频纹波，得到的就是调制信号。所以时间常

13、数的选择很重要。时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。因为当电容的放电速率低于输入电压包络的变化速率的时候，电容上的电压就不能跟随包络的变化，从而引起失真。常熟太小，高频分量会滤不干净，综合考虑要求满足下式：-其中：为调幅系数，为调制信号最高角频率。当检波器的直流负载电阻与交流音频负载电阻不相等，而且调幅度又相当大时会产生负峰值切割失真（又称底边切割失真），为了保证不产生负峰值切割失真应满足 四、实验步骤：1. 调节合适的静态工作点： (1) 将短路块J11、J17开路（幅度调制模块中间偏左），使调制信号V =0，载波Vc=0。(2) 调解幅度调制模块中黑色旋柄VR8可以调节输出载波

14、信号的大小，以使乘法器实现抑止载波的调幅调制或有载波的调幅调制。2. 全载波调幅调制：（1） 接入高频载波信号Vc（t）。先将幅度调制模块中短路块J11断开。调整振荡与频率调制中红色旋柄VR5，使输出信号峰-峰值为Ucp-p=100300mV。记录此时振荡器与频率调制模块中输出信号J6(ZD.OUT)，频率为 ， 幅度为 。再将幅度调制模块中短路块J11置于下划线处，把振荡器与频率调制模块的高频振荡输出信号接入幅度调制模块。（2） 接入低频调制信号V （t）。先将幅度调制模块中短路块J17断块。将示波器CH1接入低频调制信号模块右下角输出端J22(TZXH)处，调节低频调制信号模块右下方电位器

15、VR3，使低频调制信号模块输出端J22(TZXH)输出频率f =1KHz左右的不失真信号正弦信号，同时调节低频调制信号模块的黑色旋柄VR9调整输出调制信号幅度 V的大小。然后将幅度调制模块中短路块J17置于下划线处，把低频调制信号模块输出的低频调制信号接入幅度调制模块。（3） 将幅度调制模块J11和J17都短路。要求载波信号Ucp-p=100300mV，调制信号f =1KHz左右。记录此时的Ucp-p= , f = 。 （4） 调制幅度调制模块黑色旋柄平衡电位器VR8，使输出信号端j23的输出Vo（t）中有载波输出（此时芯片U3 MC1496中U1与U4不相等）。当调整低频调制信号模块中黑色旋

16、柄VR9，使调制信号幅度Up-p由零逐渐增大时，则输出端J23的输出信号Vo（t）的幅度发生变化，最后出现如图2-4（a）所示的全载波条幅信号的波形。（5） 记下此时AM波时对应的Ummax= 和Ummin= ，由公式m=(Um max -Um min) (Um max+Um min)求得调幅波m= 。 并画出条幅信号波形。（6） 调节调制信号的大小，观察m=100%和m>100%两种调幅波在过零点处的波形情况，比较他们的区别。3.普通调幅波解调(1)将示波器CH2接幅度调制模块中调幅波输出端J23（TF.OUT）。根据实验步骤调节红色旋钮VR5将输出信号设置为峰峰值为Vp-p=150m

17、v左右的调幅信号，并调整调制信号大小使调幅度m<30%。(2)将J23（TF.OUT）和晶体管混频模块中的J23(XXH.IN)用导线连接起来。(3)将晶体管混频模块中上方的短路块J102置于下划线处，接入电源；同时将中间位置短路块J33(XXH.IN)断开；短路块J34(BZ.IN)置于下划线处，接入本振信号；右上方J28(C.D.L)置于下划线处。(4)调节本振模块中的红色按钮R16使本振输出J43(BZ.OUT)输出信号为峰峰值Vp-p=300mv左右。(5)将示波器CH2接晶体管混频模块右下角J36(JH.OUT)。调整晶体管混频模块中部蓝色电位器VR13和右上角中周CP3，使输出J36(JH.OUT)为无失真调幅波。(6)将二次混频与鉴频模块中上方短路块J206置于下划线处，接入电源；将二次混频与鉴频模块左下方J29(S.IN)置于J.H.IN下划线处，接入晶体管混频信号。(7)将示波器CH2接二次混频与鉴频模块左下方输出端J38(ZP.OUT)。调节黑色旋钮VR14，使J38 输出为峰峰值Vp-