高频电子技术实验指导书

1、高频电子技术实 验 指 导 书安阳工学院电子信息与电气工程学院25目录实验一、小信号调谐放大器2实验二、通频带展宽-5实验三、LC与晶体振荡器8实验四、幅度调制与解调18实验五、集成乘法器混频实验19实验六、变容二极管调频器与相位鉴频器-22实验一、小信号调谐放大器一、实验目的 1）、了解谐振回路的幅频特性分析通频带与选择性。 2）、了解信号源内阻及负载对谐振回路的影响，并掌握频带的展宽。 3）、掌握放大器的动态范围及其测试方法。二、实验预习要求实验前，预习教材选频网络、高频小信号放大器相应章节。三、实验原理说明1、 小信号调谐放大器基本原理高频小信号放大器电路是构成无线电设备的主要电路，它的

2、作用是放大信道中的高频小信号。为使放大信号不失真，放大器必须工作在线性范围内，例如无线电接收机中的高放电路，都是典型的高频窄带小信号放大电路。窄带放大电路中,被放大信号的频带宽度小于或远小于它的中心频率。如在调幅接收机的中放电路中，带宽为9KHz，中心频率为465KHz，相对带宽f/f0约为百分之几。因此，高频小信号放大电路的基本类型是选频放大电路，选频放大电路以选频器作为线性放大器的负载，或作为放大器与负载之间的匹配器。它主要由放大器与选频回路两部分构成。用于放大的有源器件可以是半导体三极管，也可以是场效应管，电子管或者是集成运算放大器。用于调谐的选频器件可以是LC谐振回路，也可以是晶体滤波

3、器，陶瓷滤波器，LC集中滤波器，声表面波滤波器等。本实验用三极管作为放大器件，LC谐振回路作为选频器。在分析时，主要用如下参数衡量电路的技术指标：中心频率、增益、噪声系数、灵敏度、通频带与选择性。单调谐放大电路一般采用LC回路作为选频器的放大电路，它只有一个LC回路，调谐在一个频率上，并通过变压器耦合输出，图1-1为该电路原理图。 中心频率为f0 带宽为f=f2-f1图1-1. 单调谐放大电路为了改善调谐电路的频率特性，通常采用双调谐放大电路，其电路如图12-2所示。双调谐放大电路是由两个彼此耦合的单调谐放大回路所组成。它们的谐振频率应调在同一个中心频率上。两种常见的耦合回路是：1）两个单调谐

4、回路通过互感M耦合，如图1-2（a）所示，称为互感耦合双调谐振回路；2）两个单调谐回路通过电容耦合，如图1-2（b）所示，称为电容耦合双调谐回路。 （a） 互感耦合 （b） 电容耦合 图1-2. 双调谐放大电路 若改变互感系数M或者耦合电容C，就可以改变两个单调谐回路之间的耦合程度。通常用耦合系数k来表征其耦合程度：互感耦合双调谐回路的耦合系数为式中C1与C2 是等效到初、次级回路的全部电容之和。 图1-3. 双调谐电路的幅频特性曲线2、实际线路分析由BG1101等元器件组成单调谐放大器，由BG1102等元器件组成双调谐放大器，它们的输入端（J1101和J1102）接6.5MHz调制波信号。切

5、换开关K1101用于改变射级电阻，以改变BG1101的直流工作点。切换开关K1102用于改变LC振荡回路的阻尼电阻，以改变LC回路的Q值。切换开关K1103可改变双调谐回路的耦合电容，以观测<1，=1，>1三种状态下的双调谐回路幅频特性曲线。四、实验仪器与设备 THKGP高频电子线路综合实验箱； 扫频仪； 高频信号发生器； 双踪示波器。五、实验内容与步骤 首先在实验箱上找到本次实验所用到的单元电路，然后接通实验箱电源，并按下+12V总电源开关K1，以及本实验单元电源开关K1100。1、 单调谐放大器增益和带宽的测试。 将扫频仪的输出探头接到电路的输入端（J1101），扫频仪的检波探

6、头接到电路的输出端（TP1102），然后在放大器的射极和调谐回路中分别接入不同阻值的电阻，并通过调节调谐回路的磁芯（T1101），使波形的顶峰出现在频率为6.5MHz处，分别测量单调谐放大器的增值与带宽，并记录之。2、 双调谐放大电路的测试。 1）、改变双调谐回路的耦合电容，并通过调节初、次级谐振回路的磁芯，使出现的双峰波形的峰值等高。测量放大器的带宽以及双峰之间的距离，并记录之。 2）、不同信号频率下的耦合程度测试。在电路的输入端（J1102）输入高频载波信号（0.4V，其频率分别为6.1，6.5，6.9MHz），用示波器在电路的输出端（TP1104）分别测试三种耦合状态下的输出幅度（VP-

7、P）。6.1MHz6.5MHz6.9MHzK1103 1-2紧耦合K1103 2-3适中耦合K11034-5 松耦合以上测试用的高频载波亦可取自“变容二极管调频器及相位鉴频器实验”所产生的载波信号，其频偏可用电位器W401进行调节。六、实验注意事项 在调节谐振回路的磁芯时，要用小型无磁性的起子，缓慢进行调节，用力不可过大，以免损坏磁芯。七、预习思考题 1、试分析单调谐放大回路的发射极电阻Re和谐振回路的阻尼电阻RL对放大器的增益、带宽和中心频率各有何影响？ 2、为什么发射极电阻Re对增益、带宽和中心频率的影响不及阻尼RL大？ 3、在电容耦合双调谐回路中，为什么耦合电容大的（紧耦合）会出现双峰，

8、小的耦合电容（松耦合）会出现单峰？八、实验报告1、根据实验结果，绘制单调谐放大电路在不同参数下的频响曲线，并求出相应的增益和带宽，并作分析。2、根据实验结果，绘制双调谐放大电路在不同参数下的频响曲线，并求出相应的带宽和双峰宽度，并作分析。实验二、通频带展宽一、实验目的1）、掌握通频带测量方法 2）、根据已学知识原理设计展宽通频带常用的方案3）、采用现有的仪器设备，验证所设计的方案二、实验预习要求 实验前，预习教材高频电子线路选频网络、高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、反馈控制电路等章节，写出设计方案、验证方案及实验预习报告。三、实验说明“通频带展宽”实验是高频电子技术实验课中非常

9、重要的一个设计性实验，通频带是无线通信电路最重要的特性参数之一，而宽带电路是现代通信系统追求的目标，展宽电路的通频带这一实践性强的实验，有助于提高理论联系实际的能力，提高学习的主动性、能动性和学以致用的兴趣。本实验目的是了解展宽通频带的常用方法，据所学知识设计通频带展宽的方案，并采用现有的仿真软件和仪器设备验证所设计的方案。要求根据理论教学知识、广泛查阅资料，独立设计方案，并使用多种测量手段和方法验证设计方案。实验需用到小信号谐振放大器 、高频功率放大器、正弦波振荡器、反馈控制电路等射频设计方面的知识，实验手段和方法主要有软件仿真和实验室硬件验证两种，可灵活选用，或者配合应用。实验研究的领域主

10、要针对无线通信电路的通信频带，提高电路的适应性和处理宽带信号的能力。四、实验条件THKGP系列高频电子线路综合实验箱扫频仪双踪示波器高频信号发生器低频函数发生器仿真软件Proteus，EWB，Matlab五、实验内容与步骤1、根据所设计的通频带展宽的方案，画出详细的电路图；2、根据电路已知参数和待测参数，选定测量仪器、列出测量方法和步骤，以验证设计方案的可行性和正确性；3、完成测量，并记录测量数据和图形曲线等；4、根据测量结果，分析讨论方案的优缺点；5、完成实验报告。六、实验注意事项1、 实验前，必须根据已学知识认真设计通频带展宽的方案，并且了解各种实验仪器的功能、熟悉它们的使用与操作方法。2

11、、 实验时，必须认真思考，根据所设计的测量电路选定所需的实验器材。3、 其它与实验一相同。七、预习思考题1、展宽高频电网络通频带常用的方法，以及各种方法的优缺点；2、根据已学知识，设计通频带展宽的方案，并思考所设计方案的可行性及优缺点。八、实验报告1、 整理实验数据，并绘制相应的频率特性曲线。2、 总结所采用的通频带展宽方法的优缺点。3、 思考所设计通频带展宽电路的特点及其应用。实验三、LC与晶体振荡器一、实验目的 1）、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。 2）、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。 3）、测量振荡器的反馈系数、波段复盖系数、频率稳定度

12、等参数。 4）、比较LC与晶体振荡器的频率稳定度。二、实验预习要求 实验前，预习教材正弦波振荡器相应章节。三、实验原理说明 三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图3-1。起振条件1）、相位平衡条件：Xce和Xbe必需为同性质的电抗，Xcb必需为异性质的电抗，且它们之间满足下列关系：2）、幅度起振条件： 图3-1.三点式振荡器 式中：qm晶体管的跨导， FU反馈系数， AU放大器的增益， qie晶体管的输入电导， qoe晶体管的输出电导， q'L晶体管的等效负载电导， FU一般在0.10.5之间取值。电容三点式振荡器 1）、

13、电容反馈三点式电路考毕兹振荡器 图3-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容Ci和输出电容Co对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。 （a） 考毕兹振荡器 （b） 交流等效电路 图3-2. 考毕兹振荡器 2）、串联改进型电容反馈三点式电路克拉泼振荡器 电路如图3-3所示，其特点是在L支路中串入一个可调的小电容C3，并加大C1和C2的容量，振荡频率主要由 C3和L决定。C1和C2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了Ci和Co对频率稳定度的影响，且使频率可调。 （a）克拉泼振荡器 （b）交流等效电路图3-3. 克拉泼振荡器 3）、并联改进型电容反馈三点式电路西勒振荡器电路如图3-4所示，

14、它是在串联改进型的基础上，在L1两端并联一个小电容C4，调节C4可改变振荡频率。西勒电路的优点是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高，该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。本实验箱所提供的LC振荡器就是西勒振荡器。（a）西勒振荡器 （b）交流等效电路图3-4. 西勒振荡器 3、晶体振荡器本实验箱提供的晶体振荡器电路为并联晶振b-c型电路，又称皮尔斯电路，其交流等效电路如图3-5所示。 四、实验设备 图3-5. 皮尔斯振荡器THKGP系列高频电子实验箱；双踪示波器：2040MHz；频率计：10MHz；万用表。五、实验内容与步骤开启实验箱，在实验板上找到与本

15、次实验内容相关的单元电路，并对照实验原理图，认清各个元器件的位置与作用，特别是要学会如何使用“短路帽”来切换电路的结构形式。 作为第一次接触本实验箱，特对本次实验的具体线路作如下分析； 电阻R101R106为三极管BG101提供直流偏置工作点，电感L101既为集电极提供直流通路，又可防止交流输出对地短路，在电阻R105上可生成交、直流负反馈，以稳定交、直流工作点。用“短路帽”短接切换开关K101、K102、K103的1和2接点（以后简称“短接Kxxx -”）便成为LC西勒振荡电路，改变C107可改变反馈系数，短接 K101、K102、K103 2-3，并去除电容C107后，便成为晶体振荡电路，

16、电容C106起耦合作用，R111为阻尼电阻，用于降低晶体等效电感的Q值，以改善振荡波形。在调整 LC振荡电路静态工作点时，应短接电感L102（即短接K104 2-3）。三极管BG102等组成射极跟随电路，提供低阻抗输出。本实验中LC振荡器的输出频率约为1.5MHz，晶体振荡器的输出频率为6MHz，调节电阻R110，可调节输出的幅度。经过以上的分析后，可进入实验操作。接通交流电源，然后按下实验板上的+12V总电源开关K1和实验单元的电源开关K100，电源指示发光二极管D4和D101点亮。（一）、LC西勒振荡器1、组成LC西勒振荡器：短接K1011-2、K1021-2、K103 1-2、K1041

17、-2，并在C107处插入1000p的电容器，这样就组成了与图1-4完全相同的LC西勒振荡器电路。用示波器(探头衰减10)在测试点TP102观测LC振荡器的输出波形，记录波形的VP-P值和频率值。2、调整振荡器的输出：改变电容C110和电阻R110值，记录使LC振荡器的输出频率f0和输出幅度VLo。（二）、观察反馈系数Kfu对振荡电压的影响： 由原理可知反馈系数Kfu=C106/C107。改变电容C107的值，在TP102处测量振荡器的输出幅度VL（保持Ueq=0.5V），记录相应的数据填入下表，并绘制VL=f（C）曲线。C107(pf)VL(p-p)（三）、测量振荡电压VL与振荡频率f之间的关

18、系曲线，计算振荡器波段复盖系数f max/ f min： 选择测试点TP102，改变C110值，测量VL随f的变化规律，并找出振荡器的最高频率fmax和最低频率fmin 。f (KHz)VL(p-p)f max = 和fmin= ，f max/ f min= （四）、比较两类振荡器的频率稳定度：1、LC振荡器保持C107，Ueq，f0不变，分别测量f1在TP101处和f2在TP102处的频率，观察有何变化？2、晶体振荡器 短接K101、K102、K1032-3，并去除电容C107，再观测TP102处的振荡波形，记录幅度VL和频率f0之值。波形： 幅度VL = 频率f0= 。然后将测试点移至TP

19、101处，测得频率f1 = 。 根据以上的测量结果，试比较两种振荡器频率的稳定度f/ f0 ：六、预习思考题1、本电路采用何种形式的反馈电路？反馈量的大小对电路有何影响？2、 试分析C103、L102对晶振电路的影响？ 3、射极跟随电路有何特性？本电路为何采用此电路？七、实验注意事项 1、本实验箱提供了本课程所有的实验项目，每次实验通常只做其中某一个单元电路的实验，因此不要随意操作与本次实验无关的单元电路。2、用“短路帽”换接电路时，动作要轻巧，更不能丢失“短路帽”，以免影响后续实验的正常进行。3、在打开的实验箱箱盖上不可堆放重物，以免损坏机动性箱的零部件。4、实验完毕时必须按开启电源的逆顺序

20、逐级切换相应的电源开关。八、实验报告1、整理实验数据，绘画出相应的曲线。2、总结对两类振荡器的认识。3、实验的体会与意见等。实验四、幅度调制与解调一、实验目的 1）、加深理解幅度调制与检波的原理。 2）、掌握用集成模拟乘法器构成调幅与检波电路的方法。 3）、掌握集成模拟乘法器的使用方法。 4）、了解二极管包络检波的主要指标、检波效率及波形失真。二、实验预习要求实验前预习振幅调制、解调与混频，以及变频和混频等有关章节。三、实验原理1、调幅与检波原理简述： 调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的振幅呈调制信号的规律变化；而检波则是从调幅波中取出低频信号。振幅调制信号按其不

21、同频谱结构分为普通调幅（AM）信号，抑制载波的双边带调制（DSB）信号，抑制载波和一个边带的单边带调制信号。 把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上(例如晶体二极管和晶体三极管)，经过非线性变换电路，就可以产生新的频率成分，再利用一定带宽的谐振回路选出所需的频率成分就可实现调幅。 2、集成四象限模拟乘法器MC1496简介：本器件的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频动态增益控制等。它有两个输入端VX、VY和一个输出端VO。一个理想乘法器的输出为VO=KVXVY，而实际上输出存在着各种误差，其输出的关系为：VO=K（VX +VXOS）（VY+VYOS）+VZOX。

22、为了得到好的精度，必须消除VXOS、VYOS与VZOX三项失调电压。集成模拟乘法器MC1496是目前常用的平衡调制/解调器，内部电路含有8 个有源晶体管。本实验箱在幅度调制，同步检波，混频电路三个基本实验项目中均采用MC1496。 MC1496的内部原理图和管脚功能如图4-1所示： 图4-1. 集成电路MC1496电路原理理图 MC1496各引脚功能如下： 1）、SIG+ 信号输入正端 2）、GADJ 增益调节端 3）、GADJ 增益调节端 4）、SIG- 信号输入负端 5）、BIAS 偏置端 6）、OUT+ 正电流输出端 7）、NC 空脚 8）、CAR+ 载波信号输入正端 9）、NC 空脚

23、10）、CAR- 载波信号输入负端 11）、NC 空脚 12）、OUT- 负电流输出端 13）、NC 空脚 14）、V- 负电源 3、实际线路分析 U501是幅度调制乘法器，音频信号和载波分别从J501和J502输入到乘法器的两个输入端，K501和K503可分别将两路输入对地短路，以便对乘法器进行输入失调调零。W501可控制调幅波的调制度，K502断开时，可观察平衡调幅波，R502为增益调节电阻，R509和R504分别为乘法器的负载电阻，C509对输出负端进行交流旁路。C504为调幅波输出耦合电容，BG501接成低阻抗输出的射级跟随器。 U502是幅度解调乘法器，调幅波和载波分别从J504和J

24、505输入，K504和K505可分别将两路输入对地短路，以便对乘法器进行输入失调调零。R511、R517、R513和C512作用与上图相同。D503是检波二极管，R522和C521、C522滤去残余的高频分量，R523和R524是可调检波直流负载，C523、R525、R526是可调检波交流负载，改变R524和R526可试验负载对检波效率和波形的影响。U503对输入的调幅波进行幅度放大。四、实验仪器与设备 THKGP系列高频电子线路综合实验箱； 高频信号发生器； 双踪示波器； 万用表。五、实验内容与步骤 在实验箱上找到本次实验所用的单元电路，对照实验原理图熟悉元器件的位置和实际电路的布局，然后按

25、下12V，12V总电源开关K1，K3，函数信号发生实验单元电源开关K700，本实验单元电源开关K500，与此相对应的发光二极管点亮。 准备工作：幅度调制实验需要加音频信号VL和高频信号VH。调节函数信号发生器的输出为0.2VPP、1KHz的正弦波信号；调节高频信号发生器的输出为0.4VPP、100KHz 的正弦波信号。 （一）、乘法器U501失调调零将音频信号接入调制器的音频输入口J501，高频信号接入载波输入口J502或TP502, 用双踪示波器同时监视TP501和TP503的波形。通过电路中有关的切换开关和相应的电位器对乘法器的两路输入进行输入失调调零（具体步骤参考如下：K501的2-3短

26、接，调整W501和W502，至TP503输出最小，然后将K501的1-2，K503的2-3短接，调整W503，至TP503输出最小）。 （二）、观测调幅波 在乘法器的两个输入端分别输入高、低频信号，调节相关的电位器（W501等），短接K5021-2，在输出端观测调频波VO，并记录VO的幅度和调制度。此外，在短接K5022-3时，可观测平衡调幅波VO，记录VO的幅度。 （三）、观测解调输出1、 参照实验步骤（一）的方法对解调乘法器进行失调调零。2、 在保持调幅波输出的基础上，将调制波和高频载波输入解调乘法器U502，即分别连接J503和J504，J502和J505，用双踪示波器分别监视音频输入和

27、解调器的输出。然后在乘法器的两个输入端分别输入调幅波和载波。用示波器观测解调器的输出，记录其频率和幅度。若用平衡调幅波输入（K5022-3短接），在观察解调器的输出并记录之。 （四）、观测二极管解调输出 将调幅波的输出接至二极管检波电路的输入端（连接J503和J507）。在TP509处观察放大后的调幅波，在TP510观察解调输出信号VO。短接K5061-2，调节R524改变直流负载，观测二极管直流负载变化对检波幅度和波形的影响；固定R524，短接K5062-3，调节R526改变交流负载，观测二极管交流负载对检波幅度和波形的影响。记录表格自拟。六、实验注意事项1、 为了得到准确的结果，乘法器的失

28、调调零至关重要，而且又是一项细致的工作，必须要认真完成这一实验步骤。 2、其它同前。七、预习思考题 1、三极管调幅与乘法器调幅各自有何特点？当它们处于过调幅时，两者的波形有何不同？ 2、如果平衡调幅波出现下图所示的波形，是何缘故？ 3、检波电路的电压传输系统Kd如何定义？八、实验报告1、 根据观察结果绘制相应的波形图，并作详细分析。2、 回答预习思考题。3、 其它体会与意见。实验五、集成乘法器混频实验一、实验目的 1）、进一步了解集成混频器的工作原理。 2）、了解混频器中的寄生干扰。二、实验预习要求实验前预习振幅调制、解调与混频，以及变频和混频等有关章节。三、实验原理混频器的功能是将载波为fs

29、（高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频fI（固定中频）的已调波信号，而保持原调制规律不变。例如在调幅广播接收机中，混频器将中心频率为5351605KHz的已调波信号变换为中心频率为465KHz的中频已调波信号。此外，混频器还广泛用于需要进行频率变换的电子系统及仪器中，如频率合成器、外差频率计等。混频器的电路模型如图5-1所示。混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。本振用于产生一个等幅的高频信号uL，并与输入信号 I =L-SuS经混频器后所产生的差频信号经带通滤 图5-1. 混频器电路模型 波器滤出。目前，高质量的通信接收机广泛采用二极管环形混频器和由双差分对管平衡调制

30、器构成的混频器，而在一般接收机（例如广播收音机）中，为了简化电路，还是采用简单的三极管混频器。本实验采用集成模拟相乘器作混频电路实验。 图5-2. MC1496构成的混频器电路图图5-2是用MC1496构成的混频器，本振电压uL（频率为6MHz）从乘法器的一个输入端（10）输入，信号电压uS（频率为4.5MHz）从乘法器的另一个输入端（1）输入，混频后的中频（1.5MHz）信号由乘法器的输出端（6）输出。令输出端的型带通滤波器调谐在1.5MHz，回路带宽为450KHz，以获得较高的变频增益。为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压uS和本振电压uL外，

31、不可避免地还存在干扰和噪声。它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。干扰是由于混频不满足线性时变工作条件而形成的，因此不可避免地会产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜象干扰。四、实验仪器与设备THKGP高频电子线路综合实验箱； 高频信号发生器； 扫频仪； 双踪示波器； 频率计。五、实验内容与步骤 在实验箱上找到本实验的单元电路，并接通实验箱电源，按下+12V，-12V总电源开关K1、K3，“LC与晶体振荡器实验单元”电源开关K100，以及本实验单元的电源开关K1000，相对应的发光

32、二极管点亮。 （一）、中频LC滤波器的调整扫频输出衰减10db，Y衰减10，调节Y增幅至适当的幅度，扫频输出接至LC型带通滤波器的输入端（TP1003），检波探头接至输出端（TP1004），调整电感线圈L1003的磁芯，使1.5MHz出现峰值，并记录之。 （二）、中频频率的观测将实验一（LC与晶体振荡器实验）的振荡输出信号作为本实验的本振信号输入乘法器的一个输入端，乘法器的另一个输入端（载波输入）接高频信号发生器的输出（4.5MHz，0.4VP-P的载波）。在输出端（TP1004）观测输出的中频信号，并记录之。 （三）、镜象干涉频率的观测在双踪同时观测载波-中频后，缓慢将高频信号发生器的输出频

33、率从4.5MHz调至7.5MHz，再次观测载波-中频，记录之，并验证下列关系： f镜象f载波=2 f中频（四）、混频的综合观测令高频信号发生器输出一个经由1K音频调制的载波频率为4.5MHz的调幅波，作为本实验的载波输入，在TP1001、TP1002、TP1003和 TP1004处，用双踪示波器对照观测混频的过程，并记录之。六、实验注意事项1、测量时应用双踪同时观察本振-载波，载波-中频，以便比较。2、本实验用到实验一的（LC与晶体振荡器实验）输出信号。因此，在进行本实验前必须调整好实验一的输出，使之满足本实验的要求。七、预习思考题1、 除乘法器外，还有哪些器件可组成混频器？试举例说明。 2、

34、分析寄生干涉的原因，并讨论预防措施。八、实验报告1、根据观测的结果，绘制所需要的波形图，并作分析。2、在幅频座标中绘出本振频率与载波频率和镜象干扰频率之间的关系，并作分析。3、 归纳并总结信号混频的过程。实验六、变容二极管调频器与相位鉴频器一、实验目的 1）、了解变容二极管调频器的电路结构与电路工作原理。 2）、掌握调频器的调制特性及其测量方法。 3）、观察寄生调幅现象，了解其产生的原因及其消除方法。二、实验预习要求实验前，预习教材正弦波振荡器、角度调制与解调等有关章节的内容。三、实验原理 1、变容二极管直接调频电路 变容二极管实际上是一个电压控制的可变电容元件。当外加反向偏置电压变化时，变容

35、二极管PN结的结电容会随之改变，其变化规律如图6-1所示。 变容二极管的结电容Cj与电容二极管两端所加的反向偏置电压之间的关系可以用下式来表示：（硅管约0.7V，锗管约为0.20.3V）；Co为未加外电压时的耗尽层电容值；u为变容二极管两端所加的反向偏置电压；为变容二极管结电容变化指数，它与PN结渗杂情况有关，通常=1/21/3。采用特殊工艺制成的变容二极管值可达15。 直接调频的基本原理是用调制信号直接控制振荡回路的参数，使振荡器的输出频率随调制信号的变化规律呈线性改变，以生成调频信号的目的。 若载波信号是由LC自激振荡器产生，则振荡频率主要由振荡回路的电感和电容元件决定。因而，只要用调制信

36、号去控制振荡回路的电感和电容，就能达到控制振荡频率的目的。 若在LC振荡回路上并联一个变容二极管，如图6-2所示，并用调制信号电压来控制变容二极管的电容值，则振荡器的输出频率将随 图6-2. 直接调频示意图调制信号的变化而改变，从而实现了直接调频的目的。 2、电容耦合双调谐回路相位鉴频器 相位鉴频器的组成方框图如6-3示。图中的线性移相网络就是频相变换网络，它将输入调频信号u1 的瞬时频率变化转换为相位变化的信号u2，然 图6-3、相位鉴频器的组成框图后与原输入的调频信号一起加到相位检波器，检出反映频率变化的相位变化，从而实现了鉴频的目的。图6-4的耦合回路相位鉴频器是常用的一种鉴频器。这种鉴

37、频器 图6-4. 耦合回路相位鉴频器的相位检波器部分是由两个包络检波器组成，线性移相网络采用耦合回路。为了扩大线性鉴频的范围，这种相位鉴频器通常都接成平衡和差动输出。 图6-5（a）是电容耦合的双调谐回路相位鉴频器的电路原理图，它是由调频调相变换器和相位检波器两部分所组成。调频调相变换器实质上是一个电容耦合双调谐回路谐振放大器，耦合回路初级信号通过电容Cc耦合到次级线圈的中心抽头上，L1C1为初级调谐回路，L2C2为次级调谐回路，初、次级回路均调谐在输入调频波的中心频率fc上，二极管D1、D2和电阻R1、R2分别构成两个对称的包络检波器。鉴频器输出电压u由C5两端取出，C5对高频短路而对低频开

38、路，再考虑到L2、C2对低频分量的短路作用，因而鉴频器的输出电压uo等于两个检波器负载电阻上电压的变化之差。电阻R3对输入信号频率呈现高阻抗，并为二极管提供直流通路。图（a）中初次级回路之间仅通过Cp与Cm进行耦合，只要改变Cp和Cm 的大小就可调节耦合的松紧程度。由于Cp的容量远大于Cm，Cp 对高频可视为短路。基于上述，耦合回路部分的交流等效电路如图6-5（b）所示。初级电压u1经Cm 耦合，在次级回路产生电压u2，经L2中心抽头分成两个相等的电压， (a) （b）图6-5. 电容耦合双调谐回路相位鉴频器由图可见，加到两个二极管上的信号电压分别为：uD1=和uD2= ，随着输入信号频率的变

39、化。u1和u2之间的相位也发生相应的变化，从而使它们的合成电压发生变化，由此可将调频波变成调幅调频波，最后由包络检波器检出调制信号。 3、实际线路分析电路原理理图上半部分为变容二极管调频器，下半部分为相位鉴频器。BG401为电容三点式振荡器，产生6.5MHz的载波信号。变容二极管D401和C403构成振荡回路电容的一部分，直流偏置电压通过R427、W401、R403和L401加至变容二极管D401的负端，C402为变容二极管的交流通路，R402为变容二极管的直流通路，L401和R403组成隔离支路，防止载波信号通过电源和低频回路短路。低频信号从输入端J401输入，通过变容二极管D401实现直接

40、调频，C401为耦合电容，BG402对调制波进行放大，通过W402控制调制波的幅度，BG403为射级跟随器，以减小负载对调频电路的影响。从输出端J402或TP402输出6.5MHz调制波，通过隔离电容C413接至频率计；用示波器接在TP402处观测输出波形，目的是减小对输出波形的影响。J403为相位鉴频器调制波的输入端，C414提供合适的容性负载；BG404和BG405接成共集共基电路，以提高输入阻抗和展宽频带，R418、R419提供公用偏置电压，C422用以改善输出波形。BG405集电极负载以及之后的电路在原理分析中都已阐明，这里不再重复。四、实验仪器设备 THKGP系列高频电子线路踪合实验箱； 扫频仪； 双踪示波器； 频率计； 万用表。五、实验内容与步骤 在实验箱上找到本次实验所用的单元电路，然后按实验一的步骤接通实验箱的电源，并按下+12V总电源开关K1，-12V总电源开关K3，函数信号发生实验单元的电源开关K700和本单元电源开关K400，相对应的三个红色发光二极管和三个绿色二极管点亮。 （一）、振荡器输出的调整 1、将切换开关K401的1-2接点短接，调整电位器W401使变容二极管D401的负极对地电压为+2V，并观测振荡器输出端的振荡波形与频率。2、 调