高频电子线路实验使用讲义_图文

1、目录目录 (1实验1 单调谐回路谐振放大器 (2实验2 双调谐回路谐振放大器 (8实验3 电容三点式LC振荡器 (14实验4 石英晶体振荡器 (21实验5 晶体三极管混频实验 (24实验6 集成乘法器混频器实验 (28实验7 中频放大器 (32实验8 集成乘法器幅度调制电路 (36实验9 振幅解调器(包络检波、同步检波 (45实验10 高频功率放大与发射实验 (54实验11 变容二极管调频器 (64实验12 斜率鉴频与相位鉴频器 (68实验13 锁相、频率合成与频率调制 (72实验14 脉冲计数式鉴频器 (81实验15 自动增益控制(AGC (85实验16 调幅发送部分联试实验 (88实验17

2、 调幅接收部分联试实验 (89实验18 调幅发射与接收完整系统的联调 (90实验19 调频发射与接收完整系统的联调 (94实验1 单调谐回路谐振放大器、实验准备1.做本实验时应具备的知识点:放大器静态工作点LC并联谐振回路单调谐放大器幅频特性2.做本实验时所用到的仪器:单调谐回路谐振放大器模块双踪示波器万用表频率计高频信号源二、实验目的1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统;2.掌握单调谐回路谐振放大器的基本工作原理;3. 熟悉放大器静态工作点的测量方法;4.熟悉放大器静态工作点和集电极负载对单调谐放大器幅频特性(包括电压增益、通频带、Q值的影响;5.掌握测量放大器幅频特性的方法。三、实验内

3、容1.用万用表测量晶体管各点(对地电压VB、VE、VC,并计算放大器静态工作点;2.用示波器测量单调谐放大器的幅频特性;3.用示波器观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响;4.用示波器观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响。四、基本原理1.单调谐回路谐振放大器原理小信号谐振放大器是通信接收机的前端电路,主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大和选频。单调谐回路谐振放大器原理电路如图1-1所示。图中,R B1、R B2、R E用以保证晶体管工作于放大区域,从而放大器工作于甲类。C E是R E的旁路电容,C B、C C是输入、输出耦合电容,L、C是谐振回路,R C是集电极(交流电阻,它决定了

4、回路Q值、带宽。为了减轻晶体管集电极电阻对回路Q值的影响,采用了部分回路接入方式。 图1-1 单调谐回路放大器原理电路 图1-2 单调谐回路谐振放大器实验电路图42.单调谐回路谐振放大器实验电路单调谐回路谐振放大器实验电路如图1-2所示。其基本部分与图1-1相同。图中,1C2用来调谐,1K02用以改变集电极电阻,以观察集电极负载变化对谐振回路(包括电压增益、带宽、Q值的影响。1W01用以改变基极偏置电压,以观察放大器静态工作点变化对谐振回路(包括电压增益、带宽、Q值的影响。1Q02为射极跟随器,主要用于提高带负载能力。五、实验步骤1.实验准备(1插装好单调谐回路谐振放大器模块,接通实验箱上电源

5、开关,按下模块上开关1K01。(2接通电源,此时电源指示灯亮。2.单调谐回路谐振放大器幅频特性测量测量幅频特性通常有两种方法,即扫频法和点测法。扫频法简单直观,可直接观察到单调谐放大特性曲线,但需要扫频仪。点测法采用示波器进行测试,即保持输入信号幅度不变,改变输入信号的频率,测出与频率相对应的单调谐回路揩振放大器的输出电压幅度,然后画出频率与幅度的关系曲线,该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。(1扫频法,即用扫频仪直接测量放大器的幅频特性曲线。用扫频仪测出的单调谐放大器幅频特性曲线如下图: 图1-3 扫频仪测量的幅频特性(2点测发,其步骤如下: 1K02置“off“位,即断开集电极电阻1

6、R3,调整1W01使1Q01的基极直流电压为2.5V左右(用三用表直流电压档测量1R1下端,这样放大器工作于放大状态。高频信号源输出连接到单调谐放大器的输入端(1P01。示波器CH1接放大器的输入端1TP01,示波器CH2接单调谐放大器的输出端1TP02,调整高频信号源频率为6.3MHZ (用频率计测量,高频信号源输出幅度(峰-峰值为200mv (示波器CH1监测。调整单调谐放大器的电容1C 2,使放大器的输出为最大值(示波器CH2监测。此时回路谐振于6.3MHZ 。比较此时输入输出幅度大小,并算出放大倍数。按照表1-2改变高频信号源的频率(用频率计测量,保持高频信号源输出幅度为200mv (

7、示波器CH1监视,从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值,并把数据填入表1-2。 以横轴为频率,纵轴为电压幅值,按照表1-2,画出单调谐放大器的幅频特性曲线。 3.观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响。顺时针调整1W 01(此时1W 01阻值增大,使1Q 01基极直流电压为1.5V ,从而改变静态工作点。按照上述幅频特性的测量方法,测出幅频特性曲线。逆时针调整1W 01(此时1W 01阻值减小,使1Q 01基极直流电压为5V ,重新测出幅频特性曲线。可以发现:当1W 01加大时,由于I CQ 减小,幅频特性幅值会减小,同时曲线变“瘦”(带宽减小;而当1W 01减小时,由

8、于I CQ 加大,幅频特性幅值会加大,同时曲线变“胖”(带宽加大。用扫频仪测出不同工作点时的特性曲线,如下图: 1Q01基极直流电压为1.5V 时扫频曲线 1Q01基极直流电压为5V 时扫频曲线4.观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响当放大器工作于放大状态下,按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线。可以发现:当不接1R3时,集电极负载增大,幅频特性幅值加大,曲线变“瘦”,Q 值增高,带宽减小。而当接通1R3时,幅频特性幅值减小,曲线变“胖”,Q 值降低,带宽加大。用扫频仪测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线,如下图: 不接1R3时的幅频特性曲线 接1R3时的幅频特

9、性曲线六、实验报告要求1.对实验数据进行分析,说明静态工作点变化对单调谐放大器幅频特性的影响,并画出相应的幅频特性。2.对实验数据进行分析,说明集电极负载变化对单调谐放大器幅频特性的影响,并画出相应的幅频特性。3.总结由本实验所获得的体会。实验2 双调谐回路谐振放大器、实验准备1.做本实验时应具备的知识点:双调谐回路电容耦合双调谐回路谐振放大器放大器动态范围2.做本实验时所用到的仪器:双调谐回路谐振放大器模块双踪示波器万用表频率计高频信号源二、实验目的1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统;2.熟悉耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响;3.了解放大器动态范围的概念和测量方法。 三、实验内

10、容1.采用点测法测量双调谐放大器的幅频特性;2.用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响;3.用示波器观察放大器动态范围。四、基本原理1.双调谐回路谐振放大器原理顾名思义,双调谐回路是指有两个调谐回路:一个靠近“信源”端(如晶体管输出端,称为初级;另一个靠近“负载”端(如下级输入端,称为次级。两者之间,可采用互感耦合,或电容耦合。与单调谐回路相比,双调谐回路的矩形系数较小,即:它的谐振特性曲线更接近于矩形。电容耦合双调谐回路谐振放大器原理图如图2-1所示。与图1-1相比,两者都采用了分压偏置电路,放大器均工作于甲类,但图2-1中有两个谐振回路:L1、C1组成了初级回路,L2、C2组

11、成了次级回路;两者之间并无互感耦合(必要时,可分别对L1、L2加以屏蔽,而是由电容C3进行耦合,故称为电容耦合。2.双调谐回路谐振放大器实验电路双调谐回路谐振放大器实验电路如图2-2所示,其基本部分与图2-1相同。图中, 2C04、2C11用来对初、次级回路调谐,2K02用以改变耦合电容数值,以改变耦合程度。2K01用以改变集电极负载。图中T1为输入变压器,将天线上的信号耦合至放大器的输入端。图中2Q02用来对选频后的信号进行进一步放大。 图 2-2 双调谐回路谐振放大器实验电路10五、实验步骤1.实验准备在实验箱主板上插上双调谐回路谐振放大器模块。接通实验箱上电源开关,按下模块上开关2K1接

12、通电源,此时电源指示灯点亮。2.双调谐回路谐振放大器幅频特性测量本实验采用点测法,即保持输入幅度不变,改变输入信号的频率,测出与频率相对应的双调谐放大器的输出幅度,然后画出频率与幅度的关系曲线,该曲线即为双调谐回路放大器的幅频特性(如果有扫频仪,可直接测量其幅频特性曲线。下图为用扫频仪测得的幅频特性曲线。 用扫频仪测得的幅频特性曲线点测法,步骤如下:2K02往上拨,接通2C05(10 P,2K02至“off”。高频信号源输出频率6.3MHZ (用频率计测量,幅度300mv,然后用铆孔线接入双调谐放大器的输入端(2P01。示波器CH1接2TP01,示波器CH2接放大器的输出(2TP02端。调整双

13、调谐放大器电位器2W01使输出为最大值。按照表2-1改变高频信号源的频率(用频率计测量,保持高频信号源输出幅度峰峰值为300mv(示波器CH1监视,从示波器CH2上读出与频率相对应的双调谐放大器的幅度值,并把数据填入表2-1。表2-1 测出两峰之间凹陷点的大致频率是多少。以横轴为频率,纵轴为幅度,按照表2-1,画出双调谐放大器的幅频特性曲线。按照上述方法测出耦合电容为2C06(20P(2K02拨向下方时幅频特性曲线。下图为用扫频仪测得的耦合电容为2C05 和2C06时的幅频特性曲线。 耦合电容为2C05时扫频曲线耦合电容为2C06时扫频曲线3. 放大器动态范围测量2K02拨向下方,接通2C06

14、。高频信号源输出接双调谐放大器的输入端(2P01,调整高频信号源频率至谐振频率,幅度100mv。示波器CH1接2TP01,示波器CH2接双调谐放大器的输出(2TP02端。按照表2-2放大器输入幅度,改变高频信号源的输出幅度(由CH1监测。从示波器CH2读取出放大器输出幅度值,并把数据填入表2-2,且计算放大器电压放大倍数值。可以发现,当放大器的输入增大到一定数值时,放大倍数开始下降,输出波形开始畸变(失真。表2-2 六、实验报告要求1.画出耦合电容为2C05和2C06两种情况下的幅频特性,计算幅值从最大值下降到0.707时的带宽,并由此说明其优缺点。比较单调谐和双调谐在特性曲线上有何不同?2.

15、画出放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线。3.当放大器输入幅度增大到一定程度时,输出波形会发生什么变化?为什么?4.总结由本实验所获得的体会。实验3 电容三点式LC振荡器一、实验准备1.做本实验时应具备的知识点:三点式LC振荡器西勒和克拉泼电路电源电压、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器工作的影响2.做本实验时所用到的仪器:LC振荡器模块双踪示波器万用表二、实验目的1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统;2.掌握电容三点式LC振荡电路的基本原理,熟悉其各元件功能;3.熟悉静态工作点、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器振荡幅度和频率的影响;4.熟悉负载变化对振荡器振荡幅度的影响。

16、三、实验电路基本原理1.概述LC振荡器实质上是满足振荡条件的正反馈放大器。LC振荡器是指振荡回路是由L C元件组成的。从交流等效电路可知:由LC振荡回路引出三个端子,分别接振荡管的三个电极,而构成反馈式自激振荡器,因而又称为三点式振荡器。如果反馈电压取自分压电感,则称为电感反馈LC振荡器或电感三点式振荡器;如果反馈电压取自分压电容,则称为电容反馈LC振荡器或电容三点式振荡器。在几种基本高频振荡回路中,电容反馈LC振荡器具有较好的振荡波形和稳定度,电路形式简单,适于在较高的频段工作,尤其是以晶体管极间分布电容构成反馈支路时其振荡频率可高达几百MHZGHZ。2.LC振荡器的起振条件一个振荡器能否起

17、振,主要取决于振荡电路自激振荡的两个基本条件,即:振幅起振平衡条件和相位平衡条件。3.LC振荡器的频率稳定度频率稳定度表示:在一定时间或一定温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度,常用表达式:f0/f0来表示(f0为所选择的测试频率;f0为振荡频率的频率误差,f0=f02-f01;f02和f01为不同时刻的f0,频率相对变化量越小,表明振荡频率的稳定度越高。由于振荡回路的元件是决定频率的主要因素,所以要提高频率稳定度,就要设法提高振荡回路的标准性,除了采用高稳定和高Q值的回路电容和电感外,其振荡管可以采用部分接入,以减小晶体管极间电容和分布电容对振荡回路的影响,还可采用负温度系数元件实现

18、温度补偿。4.LC振荡器的调整和参数选择以实验采用改进型电容三点振荡电路(西勒电路为例,交流等效电路如图3-1所示。 图3-1 电容三点式LC振荡器交流等效电路(1静态工作点的调整合理选择振荡管的静态工作点,对振荡器工作的稳定性及波形的好坏,有一定的影响,偏置电路一般采用分压式电路。当振荡器稳定工作时,振荡管工作在非线性状态,通常是依靠晶体管本身的非线性实现稳幅。若选择晶体管进入饱和区来实现稳幅,则将使振荡回路的等效Q 值降低,输出波形变差,频率稳定度降低。因此,一般在小功率振荡器中总是使静态工作点远离饱和区,靠近截止区。(2振荡频率f 的计算 f=(21T c c L +式中C T 为C 1

19、、C 2和C 3的串联值,因C 1(300p >>C 3(75p,C 2(1000P>>C 3(75p,故C T C 3,所以,振荡频率主要由L 、C 和C 3决定。(3 反馈系数F 的选择 F=21C C 反馈系数F 不宜过大或过小,一般经验数据F 0.10.5,本实验取F=3.01000300= 5.克拉泼和西勒振荡电路图3-2为串联改进型电容三点式振荡电路克拉泼振荡电路。 图3-3为并联改进型电容三点式振荡电路西勒振荡电路。 C bCb图3-2 克拉泼振荡电路 图3-3 西勒振荡电路6.电容三点式LC 振荡器实验电路电容三点式LC 振荡器实验电路如图3-4所示。图

20、中3K05打到“S ”位置(左侧时3C01OUT输出图3-4 LC振荡器实验电路17 为改进型克拉泼振荡电路,打到“P”位置(右侧时,为改进型西勒振荡电路。3K01、3K02、3K03、3K04控制回路电容的变化。调整3W01可改变振荡器三极管的电源电压。3Q02为射极跟随器。3TP02为输出测量点,3TP01为振荡器直流电压测量点。3W02用来改变输出幅度。四、实验内容1.用示波器观察振荡器输出波形,测量振荡器电压峰峰值V P-P,并以频率计测量振荡频率。2.测量振荡器的幅频特性。3.测量电源电压变化对振荡器频率的影响。五、实验步骤1.实验准备插装好LC振荡器模块,按下开关3K1接通电源,即

21、可开始实验。2.西勒振荡电路幅频特性的测量示波器接3TP02,频率计接振荡器输出口3P01。电位器3W02反时针调到底,使输出最大。开关3K05拨至右侧,此时振荡电路为西勒电路。3K01、3K02、3K03、3K04分别控制3C06 (10P、3C07(50P、3C08(100P、3C09(200P是否接入电路,开关往上拨为接通,往下拨为断开。四个开关接通的不同组合,可以控制电容的变化。例如3K01、3K02往上拨,其接入电路的电容为10P+50P=60P。按照表3-1电容的变化测出与电容相对应的振荡频率和输出电压(峰一峰值V P-P,并将测量结果记于表中。表3-1 注:如果在开关转换过程中使

22、振荡器停振无输出,可调整3W01,使之恢复振荡。3.克拉泼振荡电路幅频特性的测量将开关3K05拨至左侧,振荡电路转换为克拉泼电路。按照上述方法,测出振荡频率和输出电压,并将测量结果记于表3-1中。 4.波段覆盖系数的测量波段覆盖即调谐振荡器的频率范围,此范围的大小,通常以波段覆盖系数K 表示:minmaxf f K测量方法:根据测量的幅频特性,以输出电压最大点的频率为基准,即为一边界频率,再找出输出电压下降至21处的频率,即为另一边界频率,如图3-5、图3-6所示,再由公式求出K 。 10fV10.5fVf min图3-5 图3-65.测量电源电压变化对振荡器频率的影响分别将开关3K05打至左

23、测(S 和右侧(P 位置,改变电源电压E C ,测出不同E C 下的振荡频率。并将测量结果记于表3-2中。其方法是:频率计接振荡器输出3P01,电位器3W02反时计调到底,选定回路电容为50P 。即3K02往上拨。用三用表直流电压档测3TP01测量点电压,按照表3-2给出的电压值Ec ,调整3W01电位器,分别测出与电压相对应的频率。表中f 为改变Ec 时振荡频率的偏移,假定Ec=10.5V 时 ,f=0,则f=f-f 10.5V 。表3-2 6.8.8MHZ 频率的调整在用各个模块构成无线收、发系统时,需要用到LC 振荡器模块,作为接收系统中的本振信号。此时振荡频率需要8.8MHZ 左右,如

24、何得到8.8MHZ 左右的频率,其方法如下:(1振荡电路为西勒电路时(3K05往右,3K01、3K02、3K03、3K04四个开关全部往下拨,此时输出的振荡频率为8.8MHZ 左右。如果频率高于8.8MHZ ,可将3K01往上拨,这样频率可以降低。如果频率有误差,可调整3W01电位器。(2振荡电路为克拉泼电路时(3K05往左,3K02、3K04接通(往上拨,此时输出振荡频率为8.8MHz 左右。如果频率相差太大,可调整四个开关的位置。六、实验报告1.根据测试数据,分别绘制西勒振荡器,克拉泼振荡器的幅频特性曲线,并进行分析比较。2.根据测试数据,计算频率稳定度,分别绘制克拉泼振荡器、西勒振荡器的

25、C E f f0曲线。3.对实验中出现的问题进行分析判断。4.总结由本实验所获提的体会。实验4 石英晶体振荡器、实验准备1.做本实验时应具备的知识点:石英晶体振荡器串联型晶体振荡器静态工作点、微调电容、负载电阻对晶体振荡器工作的影响2.做本实验时所用到的仪器:晶体振荡器模块双踪示波器频率计万用表二、实验目的1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。2.掌握石英晶体振荡器、串联型晶体振荡器的基本工作原理,熟悉其各元件功能。3.熟悉静态工作点、负载电阻对晶体振荡器工作的影响。4.感受晶体振荡器频率稳定度高的特点,了解晶体振荡器工作频率微调的方法。 1.用万用表进行静态工作点测量。2.用示波器观察振

26、荡器输出波形,测量振荡电压峰-峰值V p-p,并以频率计测量振荡频率。3.观察并测量静态工作点、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响。四、基本原理1.晶体振荡器工作原理一种晶体振荡器的交流通路如图4-1所示。图中,若将晶体短路,则L1、C2、C3就构成了典型的电容三点式振荡器(考毕兹电路。因此,图4-1的电路是一种典型的串联型晶体振荡器电路(共基接法。若取L1=4.3H、C2=820pF、C3=180pF,则可算得LC并联谐振回路的谐振频率f06MHz,与晶体工作频率相同。图中, C5是耦合(隔直流电容,R5是负载电阻。很显然,R5越小,负载越重,输出振荡幅度将越小。2.晶体振荡器电

27、路晶体振荡器电路如图4-2所示。图中,4R03、4C02为去耦元件,4C01为旁路电容,并构成共基接法。4W01用以调整振荡器的静态工作点(主要影响起振条件。4C05为输出耦合电容。4Q02为射随器,用以提高带负载能力。实际上,图4-2电路的交流通路即为图4-1所示的电路。 五、实验步骤1.实验准备在实验箱主板上插好晶振模块,接通实验箱上电源开关,按下开关4K01,此时电源指示灯点亮。2.静态工作点测量改变电位器4W01可改变4Q01的基极电压V B,并改变其发射极电压V E。记下V E的最大、最小值,并计算相应的I Emax、I Emin值(发射极电阻4R04=1K。3.静态工作点变化对振荡

28、器工作的影响把示波器探头接到4TP02端,频率计接到4PO1,调节电位器4W01以改变晶体管静态工作点I E,观察振荡波形及振荡频率有无变化。六、实验报告要求1.根据实验测量数据,分析静态工作点(I EQ对晶体振荡器工作的影响。2.对实验结果进行分析,总结静态工作点、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响,并阐述缘由。3.对晶体振荡器与LC振荡器之间在静态工作点影响、带负载能力方面作一比较,并分析其原因。4.总结由本实验所获得的体会。实验5 晶体三极管混频实验一、实验准备1.做本实验时应具备的知识点:混频的概念晶体三极管混频原理用模拟乘法器实现混频2.做本实验时所用到的仪器:晶体三极管

29、混频模块LC振荡与射随放大模块高频信号源双踪示波器二、实验目的1.进一步了解三极管混频器的工作原理;2.了解混频器的寄生干扰。三、实验内容1.用示波器观察输入输出波形;2.用频率计测量混频器输入输出频率;3.用示波器观察输入波形为调幅波时的输出波形。四、基本原理混频器的功能是将载波为高频fs的已调波信号不失真地变换为另一载频f i(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535-1605KHZ的已调波信号变为中心频率为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

30、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U L,并与输入信号U S经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。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差分对管平衡调制器构成的混频器,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,本实验采用晶体三极管作混频电路实验。图5-2是晶体三极管的混频器电路,本振电压U L(频率为8.8MHZ从晶体管的发射极e输入,信号电压Us(频率为6.3MHZ从晶体三极管的基极B输入,混频后的中频(Fi=F L-Fs信号由晶体三管的集电极C输出。输出端的带通滤

31、波器必须调谐在中频Fi上,本实验中频为Fi=F L-Fs=8.8MHZ-6.3MHZ=2.5MHZ。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U L外,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,对输出级产生干扰,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像干扰。26 IN2IN1本振图5-2 晶体三极管混频的电路图五、实验步骤1.实验准备将三极管混频器模块,LC振荡器与

32、射随放大模块插入实验箱主板,接通实验箱与所需各模块电源。2.中频频率的观测将LC 振荡器输出频率为8.8MHZ(幅度V p-p大于1.5V作为本实验的本振信号输入混频器的一个输入端(5P01,混频器的另一个输入端(5P02接高频信号发生器的输出(6.3MHz V P-P =0.4V。用示波器观测5TP01、5TP02、5TP03,并用频率计测量其频率。并计算各频率是否符合Fi=F L-Fs。当改变高频信号源的频率时,输出中频5TP03的波形作何变化,为什么?3. 混频的综合观测将调制信号为1KHZ,载波频率为6.3MHZ的调幅波,作为本实验的射频输入,用双踪示波器的观察5TP01、5TP02、

33、5TP03各点波形,特别注意观察5TP02和5TP03两点波形的包络是否一致。六、实验报告1.根据观测结果,绘制所需要的波形图,并作分析。2.归纳并总结信号混频的过程。实验6 集成乘法器混频器实验一、实验准备1.做本实验时应具备的知识点:混频的概念MC1496模拟相乘器用模拟乘法器实现混频2.做本实验时所用到的仪器:集成乘法器混频模块LC振荡与射随放大模块高频信号源双踪示波器二、实验目的1. 了解集成混频器的工作原理,掌握用MC1496来实现混频的方法;2. 了解混频器的寄生干扰。三、实验内容1. 用示波器观察输入输出波形;2. 用频率计测量混频器输入输出频率;3. 用示波器观察输入波形为调幅

34、波时的输出波形。四、基本原理混频器的功能是将载波为fs(高频的已调波信号不失真地变换为另一载频f i(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535-1605KHZ的已调波信号变为中心频率为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6-1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,并与输入信号Us 经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。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差分对管平

35、衡调制器构成的混频器,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6-2是用MC1496构成的混频器,本振电压U L (频率为(8.8MHZ从乘法器的一个输入端(10脚输入,信号电压Vs(频率为6.3MHZ从乘法器的另一个输入端(1脚输入,混频后的中频(Fi=F L -Fs信号由乘法器的输出端(6脚输出。输出端的带通滤波器必须调谐在中频Fi 上,本实验的中频为Fi=F L -Fs=8.8MHZ-6.3MHZ=2.5MHZ 。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

36、U L 外,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,对输出级产生干扰,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像干扰。i图6-1 混频器电路模型 30五、实验步骤1.实验准备将集成乘法器混频模块,LC振荡器与射随放大模块插入实验箱主板,接通实验箱与所需各模块电源。2.中频频率的观测将LC 振荡器输出频率为8.8MHZ(幅度V p-p大于1.5V作为本实验的本振信号输入乘法器的一个输入端(6P01,乘法器的另一个输入端(

37、6P02接高频信号发生器的输出(6.3MHZ V p-p=0.4V。用示波器观测6TP01、6TP02、6TP03、6TP04波形,用频率计测量6TP01、6TP02、6TP04的频率。并计算各频率是否符合Fi=F L-Fs。当改变高频信号源的频率时,输出中频6TP04的波形作何变化,为什么?3.混频的综合观测将音频调制信号为1KHz载波频率为6.3MHZ的调幅波,作为本实验的射频输入,用双踪示波器观察6TP01、6TP02、6TP03、6TP04各点波形,特别注意观察6TP02和6TP04两点波形的包络是否一致。六、实验报告1.根据观测结果,绘制所需要的波形图,并作分析。2.归纳并总结信号混

38、频的过程。实验7 中频放大器一、实验准备1.做本实验时应具备的知识点:中频放大器的基本工作原理中频放大器的作用中频放大器的要求2.做本实验时所用到的仪器:中频放大器模块高频信号源双踪示波器频率计二、实验目的1. 熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统;2. 了解中频放大器的作用、要求及工作原理;3. 掌握中频放大器的测试方法。三、实验内容1. 用示波器观测中频放大器输入输出波形,并计算其放大倍数;2. 用点测法测出中频放大器幅频特性,并画出特性曲线,计算出中频放大的通频带。四、基本原理中频放大器位于混频之后,检波之前,是专门对固定中频信号进行放大的,中放和高放都是谐振放大器,它们有许多共同点,由

39、于中频放大器的工作频率是固定的,而且频率一般都较低,因而有其特殊之处。因为中放工作频率较低,所以容易获得较大的稳定增益。由于工作频率较低,且为固定因而可采用较复杂的谐振回路或带通滤波器,将通带做的较窄,使谐振曲线接近于理想矩形。中放通常分为单调谐中频放大器和双调谐中频放大器。本实验采用单调谐的。图7-1是中频放大的实验原理图: 33从图可看出,本实验采用两级中频放大器,而且都是共发放大,这样可获得较大的增益。7W02用来调整中频放大输出幅度,7L01、7C04和7L02、7C08分别为第一级和第二级的谐振回路。7P01孔为自动增益控制(AGC连接孔。五、实验步骤1.实验准备将中频放大器模块插入

40、实验箱主板上,按下电源开关7K01.电源指示灯点亮,即可开始实验。2.中频放大器输入输出波形观察及放大倍数测量将高频信号源频率设置为2.5MHz,峰一峰值V p-p=150mv(注意先测频率,然后再调幅度,否则幅度太小时,频率计测不出。,其输出送入中频放大器的输入端(7P01,用示波器测量中放输出7TP02点的波形,微调高频信号源频率使中放输出幅度最大。调整7W02,使中放输出幅度最大且不失真,并记下此时的幅度大小,然后再测量中放此时的输入幅度,即可算出中放的电压放大倍数。3.测量中频放大器的谐振曲线(幅频特性保持上述状态不变,按照表7-1改变高频信号源的频率(用频率计测量,保持高频信号源输出

41、幅度为150mV(示波器CHI监视,从示波器CH2(接7TP02上读出与频率相对应的幅值,并把数据填入表7-1,然后以横轴为频率,纵轴为幅度,按照表7-1,画出中频放大器的幅频特性曲线。并从曲线上算出中频放大器的通频带。表7-1 下图为用扫频仪测出的幅频特性曲线: 4. 输入信号为调幅波的观察在上述状态下,将输入信号设置为调幅波,其载波为2.5MHZ。用示波器观察中放输出7TP02点的波形是否为调幅波。六、实验报告要求1. 根据实验数据计算出中频放大器的放大倍数。2. 根据实验数据绘制中频放大器幅频特性曲线,并算出通频带。3. 总结本实验所获得的体会。实验8 集成乘法器幅度调制电路、实验准备1

42、.做本实验时应具备的知识点:幅度调制用模拟乘法器实现幅度调制MC1496四象限模拟相乘器2.做本实验时所用到的仪器:集成乘法器幅度调制电路模块高频信号源双踪示波器万用表二、实验目的1.通过实验了解振幅调制的工作原理。2.掌握用MC1496来实现AM和DSB的方法,并研究已调波与调制信号,载波之间的关系。3.掌握用示波器测量调幅系数的方法。三、实验内容1.模拟相乘调幅器的输入失调电压调节。2.用示波器观察正常调幅波(AM波形,并测量其调幅系数。3.用示波器观察平衡调幅波(抑制载波的双边带波形DSB波形。4.用示波器观察调制信号为方波、三角波的调幅波。四、基本原理所谓调幅就是用低频调制信号去控制高

43、频振荡(载波的幅度,使其成为带有低频信息的调幅波。目前由于集成电路的发展,集成模拟相乘器得到广泛的应用,为此本实验采用价格较低廉的MC1496集成模拟相乘器来实现调幅之功能。 1.MC1496简介MC1496是一种四象限模拟相乘器,其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图8-1所示。由图可见,电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对(T 1T 4,且这两组差分对的恒流源管(T 5、T 6又组成了一个差分对,因而亦称为双差分对模拟相乘器。其典型用法是:、脚间接一路输入(称为上输入v 1,、脚间接另一路输入(称为下输入v 2,、脚分别经由集电极电阻R c 接到正电源+12V 上,并从、脚间取输

44、出v o 。、脚间接负反馈电阻R t 。脚到地之间接电阻R B ,它决定了恒流源电流I 7、I 8的数值,典型值为6.8k 。脚接负电源-8V 。、脚悬空不用。由于两路输入v 1、v 2的极性皆可取正或负,因而称之为四象限模拟相乘器。可以证明:122th 2co t T R v v v R v = ,因而,仅当上输入满足v 1V T (26mV时,方有:12co t TR v v v R v =,才是真正的模拟相乘器。本实验即为此例。 图8-1 MC1496内部电路及外部连接2.MC1496组成的调幅器实验电路用1496组成的调幅器实验电路如图8-2所示。图中,与图8-1相对应之处是:8R08

45、对应于R T,8R09对应于R B,8R03、8R10对应于R C。此外,8W01用来调节(1、(4端之间的平衡,8W02用来调节(8、(10端之间的平衡。8K01开关控制(1端是否接入直流电压,当8K01置“on”时,1496的(1端接入直流电压,其输出为正常调幅波(AM,调整8W03电位器,可改变调幅波的调制度。当8K01置“off”时,其输出为平衡调幅波(DSB。晶体管8Q01为随极跟随器,以提高调制器的带负载能力。五、实验步骤1.实验准备(1在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块。接通实验箱上电源开关,按下模块上开关8K1,此时电源指标灯点亮。(2调制信号源:采用低频信号源中的函

46、数发生器,其参数调节如下(示波器监测:频率范围:1kHz波形选择:正弦波 图8-2 1496组成的调幅器实验电路39输出峰-峰值:300mV(3载波源:采用高频信号源:工作频率:2MHz用频率计测量(也可采用其它频率;输出幅度(峰-峰值:200mV,用示波器观测。2.输入失调电压的调整(交流馈通电压的调整集成模拟相乘器在使用之前必须进行输入失调调零,也就是要进行交流馈通电压的调整,其目的是使相乘器调整为平衡状态。因此在调整前必须将开关8K01置“off”(往下拨,以切断其直流电压。交流馈通电压指的是相乘器的一个输入端加上信号电压,而另一个输入端不加信号时的输出电压,这个电压越小越好。(1载波输

47、入端输入失调电压调节把调制信号源输出的音频调制信号加到音频输入端(8P02,而载波输入端不加信号。用示波器监测相乘器输出端(8TP03的输出波形,调节电位器8W02,使此时输出端(8TP03的输出信号(称为调制输入端馈通误差最小。(2调制输入端输入失调电压调节把载波源输出的载波信号加到载波输入端(8P01,而音频输入端不加信号。用示波器监测相乘器输出端(8TP03的输出波形。调节电位器8W01使此时输出(8TP03的输出信号(称为载波输入端馈通误差最小。3.DSB(抑制载波双边带调幅波形观察在载波输入、音频输入端已进行输入失调电压调节(对应于8W02、8W01调节的基础上,可进行DSB的测量。

48、(1DSB信号波形观察将高频信号源输出的载波接入载波输入端(8P01,低频调制信号接入音频输入端(8P02。示波器CH1接调制信号(可用带“钩”的探头接到8TP02上,示波器CH2接调幅输出端(8TP03,即可观察到调制信号及其对应的DSB信号波形。其波形如图8-3所示,如果观察到的DSB波形不对称,应微调8W01电位器。 图8-3 图8-4(2DSB信号反相点观察为了清楚地观察双边带信号过零点的反相,必须降低载波的频率。本实验可将载波频率降低为100KHZ(如果是DDS高频信号源可直接调制100KHZ;如果是其它信号源,需另配100KHZ的函数发生器,幅度仍为200mv。调制信号仍为1KHZ

49、(幅度300mv。增大示波器X轴扫描速率,仔细观察调制信号过零点时刻所对应的DSB信号,过零点时刻的波形应该反相,如图8-4所示。(3DSB信号波形与载波波形的相位比较在实验3(2的基础上,将示波器CH1改接8TP01点,把调制器的输入载波波形与输出DSB波形的相位进行比较,可发现:在调制信号正半周期间,两者同相;在调制信号负半周期间,两者反相。4.SSB(单边带调制波形观察单边带(SSB是将抑制载波的双边带(DSB通过边带滤波器滤除一个边带而得到的。本实验利用滤波与计数鉴频模块中的带通滤波器作为边带滤波器,该滤波器的中心频率104KHZ左右,通频带约12KHZ。为了利用该带通滤波器取出上边带

50、而抑制下边带。双边带(DSB的载波频率应取100KHZ。具体操作方法如下:将载波频率为100KHZ,幅度300mv的正弦波接入载波输入端(8P01,将频率为4KHZ,幅度300mv的正弦波接入音频输入端(8P02。按照DSB的调试方法得到DSB波形。将调幅输出(8P03连接到滤波与计数鉴频模块中的带通滤波器输入端(15P05,用示波器测量带通滤波器输出(15P06,即可观察到SSB信号波形。在本实验中,正常的SSB 波形应为104KHZ的等幅波形,但由于带通滤波器频带较宽,下边带不可能完全抑制,因此,其输出波形不完全是等幅波。5.AM(常规调幅波形测量(1AM正常波形观测在保持输入失调电压调节

51、的基础上,将开关8K01置“on”(往上拨,即转为正常调幅状态。载波频率仍设置为2MHZ(幅度200mv,调制信号频率1KHZ(幅度300mv。示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03,即可观察到正常的AM波形,如图8-5所示。 图8-5调整电位器8W03,可以改变调幅波的调制度。在观察输出波形时,改变音频调制信号的频率及幅度,输出波形应随之变化。下图为用示波器测出的正常调幅波波形: (2不对称调制度的AM波形观察在AM正常波形调整的基础上,改变8W02,可观察到调制度不对称的情形。最后仍调到调制度对称的情形。下图为用示波器测出的不对称调幅波波形: (3过调制时的AM波形观察在上述实验的基

52、础上,即载波2MHZ(幅度200mv,音频调制信号1KHZ(幅度300mv,示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03。调整8W03使调制度为100%,然后增大音频调制信号的幅度,可以观察到过调制时AM波形,并与调制信号波形作比较。下图为调制度为100%和过调制的AM波形: 调制度为100%的AM波形过调制AM波形(4增大载波幅度时的调幅波观察保持调制信号输入不变,逐步增大载波幅度,并观察输出已调波。可以发现:当载波幅度增大到某值时,已调波形开始有失真;而当载波幅度继续增大时,已调波形包络出现模糊。最后把载波幅度复原(200mv。(5调制信号为三角波和方波时的调幅波观察保持载波源输出不变,但

53、把调制信号源输出的调制信号改为三角波(峰峰值200mv或方波(200mv,并改变其频率,观察已调波形的变化,调整8W03,观察输出波形调制度的变化。下图为调制信号为三角波时的调幅波形: 5.调制度M a 的测试我们可以通过直接测量调制包络来测出M a 。将被测的调幅信号加到示波器CH1或CH2,并使其同步。调节时间旋钮使荧光屏显示几个周期的调幅波波形,如图8-6所示。根据M a 的定义,测出A 、B ,即可得到M a 。%100+-=BA B A m a 图8-6六、实验报告要求1.整理按实验步骤所得数据,绘制记录的波形,并作出相应的结论。2.画出DSB 波形和%100=a m 时的AM 波形

54、,比较两者的区别。3.总结由本实验所获得的体会。实验9 振幅解调器(包络检波、同步检波、实验准备1.做本实验时应具备的知识点:振幅解调二极管包络检波模拟乘法器实现同步检波2.做本实验时所用到的仪器:集成乘法器幅度解调电路模块晶体二极管检波器模块高频信号源双踪示波器万用表二、实验目的1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统;2.掌握用包络检波器实现AM波解调的方法。了解滤波电容数值对AM波解调影响;3.理解包络检波器只能解调m100%的AM波,而不能解调m>100%的AM波以及DSB 波的概念;4.掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM波和DSB波解调的方法;5.了解输出端

55、的低通滤波器对AM波解调、DSB波解调的影响;6.理解同步检波器能解调各种AM波以及DSB波的概念。三、实验内容1.用示波器观察包络检波器解调AM波、DSB波时的性能;2.用示波器观察同步检波器解调AM波、DSB波时的性能;3.用示波器观察普通调幅波(AM解调中的对角切割失真和底部切割失真的现象。46四、基本原理振幅解调即是从振幅受调制的高频信号中提取原调制信号的过程,亦称为检波。通常,振幅解调的方法有包络检波和同步检波两种。 1.二极管包络检波二极管包络检波器是包络检波器中最简单、最常用的一种电路。它适合于解调信号电平较大(俗称大信号,通常要求峰一峰值为1.5V 以上的AM 波。它具有电路简

56、单,检波线性好,易于实现等优点。本实验电路主要包括二极管、RC 低通滤波器和低频放大部分,如图9-1所示。图中,10D01为检波管,10C02、10R08、10C07构成低通滤波器,10R01、10W01为二极管检波直流负载,10W01用来调节直流负载大小,10R02与10W02相串构成二极管检波交流负载,10W02用来调节交流负载大小。开关10K01是为二极管检波交流负载的接入与断开而设置的,10K01置“on ”为接入交流负载,10K01置“off ”为断开交流负载。10K02开关控制着检波器是接入交流负载还是接入后级低放。开关10K02拨至左侧时接交流负载,拨至右侧时接后级低放。当检波器构成系统时,需与后级低放接通。