JH5007A高频实验箱讲义(操1)1演示教学

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。JH5007A高频实验箱讲义(操1)1-实验一小信号参差调谐放大器实验实验目的进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。掌握高频小信号调谐放大器的调试方法。掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数（电压放大倍数，通频带，矩形系数）的测试学会使用高频信号发生器和频谱分析仪。二、实验使用仪器1小信号调谐放大器实验板260MH双踪示波器3.万用表4.高频信号发生器5.扫频仪（用带跟踪源的频谱分析仪代替）三、实验基本原理与电路小信号调谐放大器的基本原理小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路，其作用是有选择地

2、对某一频率范围的高频小信号信号进行放大。所谓“小信号”，通常指输入信号电压一般在微伏毫伏数量级附近，放大这种信号的放大器工作在线性范围内。所谓“调谐”，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如LC调谐回路）。这种放大器对谐振频率及附近频率的信号具有最强的放大作用，而对其它远离的频率信号，放大作用很差，如图1-1所示。图1.1高频小信号调谐放大器的频率选择特性曲线小信号调谐放大器技术参数如下：增益:表示高频小信号调谐放大器放大微弱信号的能力通频带和选择性：通常规定放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时，所对应的频率范围为高频放大器的通频带，用B0.7表示。衡量放大器的频率选择性，通常引入参

3、数矩形系数K0.1，它定义为式中，B0.1为相对放大倍数下降到0.1处的带宽，如图1.1所示。显然，矩形系数越小，选择性越好，其抑制邻近无用信号的能力就越强。稳定性：电路稳定是放大器正常工作的首要条件。不稳定的高频放大器，当电路参数随温度等因素发生变化时，会出现明显的增益变化、中心频率偏移和频率特性曲线畸变，甚至发生自激振荡。由于高频工作时，晶体管内反馈和寄生反馈较强，因此高频放大器很容易自激。因此，必须采取多种措施来保证电路的稳定，如合理地设计电路、限制每级的增益和采取必要的工艺措施等。噪声系数：为了提高接收机的灵敏度，必须设法降低放大器的噪声系数。高频放大器由多级组成，降低噪声系数的关键在

4、于减小前级电路的内部噪声。因此，在设计前级放大器时，要求采用低噪声器件，合理地设置工作电流等，使放大器在尽可能高的功率增益下噪声系数最小。2.参差调谐放大器多级单调谐放大器级联后，总放大倍数等于各级单调谐放大器放大倍数之积，选择性提高但总的通频带变窄。N级QL值相同的调谐回路与单级单调谐放大器相比，总通频带缩小系数为，由于n1，总通频带必定是缩小的。若采用降低QL值的方法加宽通频带，将使选择性太差且谐振增益太低，必须采取其它措施兼顾二者，双参差调谐放大器即是常用的方法之一。这种调谐放大器在电路硬件形式上和多级放大器没有什么不同，但在调谐频点上有区别。所谓双参差调谐，是将两级单调谐回路放大器的谐

5、振频率，分别调整到略高于和略低于信号的中心频率上。设信号的中心频率是f0,则将第一级调谐于f0+fd，第二级调谐于f0-fd（fd是单个谐振回路的谐振频率与信号中心频率之差）。各级回路的谐振频率参差错开，因此称为参差调谐放大器。对于单个谐振电路而言，它是工作于失谐状态，fd/f0称为参差失谐量。若考虑到谐振回路品质因数QL的影响，可得对应的0=QL（2fd/f0）称为广义参差失谐量。当参差调谐的两个回路的QL值相同时，可将两个相同的频率特性曲线向左右方向各移动0，然后将它们的纵坐标分贝数相加，则可得到参差调谐回路的综合频率特性。由于在f0处两回路均处于失谐状态，谐振点处的总增益减小，这就使合成

6、的频率曲线较为平坦，使总的通频带展宽。参差调谐回路的综合频率特性与广义参差失谐量0有关。0越小则越尖，越大则越平坦。当0大到一定程度时，由于f0处的失谐太严重，综合频率特性曲线可以出现马鞍形双峰的形状。理论推导表明，当01时为双峰；0=1为两者的分界线，相当于单峰中最平坦的情况。越大，则双峰的距离越远，且中间的下凹越严重。3.实验电路小信号参差调谐放大器实验电路如图1-2。图1-2小信号参差调谐放大器实验电路四、实验内容1静态工作点与谐振回路的调整。2放大器的幅频特性及通频带的测试。3测试品质因数对放大器的幅频特性及通频带的影响。实验前请注意如下提示：高频小信号放大器输入中心频率f0为10.7

7、MHz，所需幅度只需1030mV，两级放大增益较高，输入过大将使输出波形产生严重失真，务请注意。参差调谐放大器第一级谐振点略低于10.7MHz，第二级谐振点略高于10.7MHz，形成以10.7MHz为中心频率，中部微凹两边对称的通频带特征。勿将两级谐振点调于同一频率，否则电路有可能产生自激。采用频谱分析仪可以直接观察放大器的通频带特征。五、实验步骤1静态工作点与谐振回路的调整在实验箱主板上插上小信号参差调谐放大器实验电路模块。接通实验箱上电源开关电源指标灯点亮。跳线块开关J1接2-3端，采用高频信号发生器产生10.7MHz正弦波作为信号源，峰-峰值调整在10mV20mV，接入小信号调谐放大器实

8、验电路IN1端。在第一级小信号调谐放大器输出（TP2）端，用示波器观测第一级放大后的信号，调整电位器W1和微调电容C7,使输出信号幅度最大。在第二级小信号调谐放大器输出（TP3）端，用示波器观测第一、二两级放大后的信号，调整电位器W2和微调电容C12,使输出信号幅度最大。注意：当两级放大器的中心频率完全一致时，若各级增益过大极易产生高频自激，因此，当发现电路有自激倾向时，可适当调整W1和W2降低工作点电流以略微降低各级增益，或对两级调谐放大器的微调电容进行相反大小的微调，预置为参差调谐模式，均可有效消除自激倾向。2.采用频谱分析仪直接观察放大器的通频带特征必须注意频谱分析仪输出衰减量不能太小,

9、否则输入信号过大将使电路过载，并使观察到的通频带特性产生严重扭曲。具体实验步骤如下：（1）将频谱分析仪输出接于放大器输入端。（2）将频谱分析仪输入探头接于放大器输出端，设置好扫频信号的频率范围（建议9-12MHz）。此时应在屏幕上出现放大器频率特性曲线。（3）仔细观察得到的放大器频率特性曲线，分析形状是否基本符合要求。并分别缓慢调节两级放大器的调谐回路，区分出每级对应的谐振峰大体位置（如两级放大器的调谐回路频率过于接近，则需将其调谐元件分别向相反方向微微调整，并注意始终保持曲线形状基本对称于外频标所在中心竖线位置）。如发现两峰幅度差别较大，则可分别调整电位器W1和W2，使各级增益分配趋于合适。

10、3放大器的放大倍数及通频带的测试中心频率点放大倍数测试输入中心频率f0为10.7MHz，峰-峰值为1030mV的正弦波，用示波器分别测出TP1端电压Ui和OUT端电压Uo，放大倍数为：（也可以利用频谱分析仪屏幕显示的幅频特性曲线，读出）（2）通频带测试利用频谱分析仪屏幕纵向刻度和内部频标所指示的频率，绘制放大器的幅频特性曲线，记录-3dB和-10dB带宽点对应的频率值，计算矩形系数。六、实验报告要求1整理按实验步骤所得的数据，完成放大器幅频特性曲线的绘制工作。2.总结由本实验所获得的体会。实验二高频谐振功率放大器实验实验目的进一步掌握高频谐振功率放大器的工作原理。掌握谐振功率放大器的调谐特性和

11、负载特性。掌握激励电压、集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。二、实验使用仪器1小信号调谐放大器实验板220MH双踪示波器3.高频信号源3.万用表三、实验基本原理与电路1.高频谐振功率放大器原理电路高频谐振功率放大器是一种能量转换器件，它可以将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。高频谐振功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，其作用是放大信号，使之达到足够的功率输出，以满足天线发射和其它负载的要求。高频谐振功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率的输出。放大器电流导通角愈小，放大器的效率愈高。如甲类功放的180，效率最高为50，而丙类功放的90，效率可达到80。谐振功率放

12、大器采用丙类功率放大器，采用选频网络作为负载回路的丙类功率放大器称为高频谐振功率放大器。高频谐振功率放大器原理电路如图2-1。图2-1高频谐振功率放大器的工作原理图中ub为输入交流信号，EB是基极偏置电压，调整EB，改变放大器的导通角，以改变放大器工作的类型。EC是集电极电源电压。集电极外接LC并联振荡回路的功用是作放大器负载。放大器工作时，晶体管的电流、电压波形及其对应关系如图2-2所示。晶体管转移特性如图2.2中虚线所示。由于输入信号较大，可用折线近似转移特性，如图中实线所示。图中为管子导通电压，gm为特征斜率。设输入电压为一余弦电压，即ub=Ubmcost则管子基极、发射极间电压uBE为

13、uBE=EB+ub=EB+Ubmcost在丙类工作时，EB，在这种偏置条件下，集电极电流iC为余弦脉冲，其最大值为iCmax，电流流通的相角为2，通常称为集电极电流的通角，丙类工作时，1，调幅波产生失真，这种情况称为过调幅。图4-1调幅波的波形（2）.普通调幅波（AM）的频谱普通调幅波（AM）的表达式展开得：（5-2）它由三个高频分量组成。将这三个频率分量用图画出，便可得到图4-2所示的频谱图，在这个图上调幅波的每一个正弦分量用一个线段表示，线段的长度代表其幅度，线段在横轴上的位置代表其频率。图4-2普通调幅波的频谱图调幅的过程就是在频谱上将低频调制信号搬移到高频载波分量两侧的过程。在单频调制

14、时，其调幅波的频带宽度为调制信号频谱的两倍，即（3）普通调幅波（AM）的功率载波分量功率：上边频分量功率：下边频分量功率：因此，调幅波在调制信号的一个周期内给出的平均功率为：可见，边频功率随的增大而增加，当时，边频功率为最大，即。这时上、下边频功率之和只有载波功率的一半，这也就是说，用这种调制方式，发送端发送的功率被不携带信息的载波占去了很大的比例，显然，这是很不经济的。但由于这种调制设备简单，特别是解调更简单，便于接收，所以它仍在某些领域广泛应用。(二)抑制载波双边带调幅（）(1)抑制载波双边带调幅（）的表达式、波形由于载波不携带信息，因此，为了节省发射功率，可以只发射含有信息的上、下两个边

15、带，而不发射载波，这种调制方式称为抑制载波的双边带调幅，简称双边带调幅，用表示。可将调制信号和载波信号直接加到乘法器或平衡调幅器电路得到。双边带调幅信号写成：为由调幅电路决定的系数；是双边带高频信号的振幅，它与调制信号成正比。双边带调幅的调制信号、调幅波形如图4-3所示。双边带调幅波的包络已不再反映调制信号的变化规律。图4-4为频谱图。由以上讨论可以看出调制信号有如下的特点：图4-3双边带调幅的调制信号、调幅波图4-4频谱图（a）信号的幅值仍随调制信号而变化，但与普通调幅波不同，的包络不再反映调制信号的形状，仍保持调幅波频谱搬移的特征。（b）在调制信号的正负半周，载波的相位反相，即高频振荡的相

16、位在瞬间有的突变。（3）调制，信号仍集中在载频附近，所占频带为由于调制抑制了载波，输出功率是有用信号，它比普通调幅经济。但在频带利用率上没有什么改进。(三)抑制载波单边带调幅（）实现抑制载波的单边调幅的方法很多，其中最简单的方法是在双边带调制后接一个边带滤波器，它可以取出一个边带，抑制掉另一边带。当边带滤波器的通带位于载频以上时，提取上边带，否则就提取下边带。用这种方法实现单边带调幅的数学模型如图4-5所示。图4-5实现单边带调幅信号的数学模型通过边带滤波器后，就可得到上边带或下边带即：下边带信号上边带信号从上式看出，信号在传输信号时，不但功率利用率高，而且它所占用的频带比AM、DSB减小了一

17、半，即，频带利用充分，因此已成为短波通信中的一种重要调制方式。2.集成模拟乘法器MC1496工作原理实现调幅的方法很多，目前集成模拟乘法器得到广泛的应用。本实验采用MC1496集成模拟乘法器来实现普通调幅波（AM）和抑制载波双边带调幅（）。MC1496图4-6MC1496的内部电路及引脚图MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路图和引脚图如图4-6所示。其中V1、V2与V3、V4组成双差分放大器，V5、V6组成的单差分放大器用以激励V1V4。V7、V8及其偏置电路组成差分放大器V5、V6的恒流源。引脚8与10接输入电压ux，1与4接另一输入电压uy，输出电压u0从引脚6与12输出。引脚

18、2与3外接电阻RE，对差分放大器V5、V6产生串联电流负反馈，以扩展输入电压Uy的线性动态范围。引脚14为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电时），引脚5外接电阻R5。用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。MC1496可以采用单电源供电，也可以采用双电源供电，器件的静态工作点由外接元件确定，静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集一基极间的电压应大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。一般情况下，晶体管的基极电流很小，三对差分放大器的基极电流I8、I10、I1和I4可以忽略不计，因此器件的静态偏置电流主要由恒流源的值确定。当器件为单电源工作时，引脚14接地，

19、5脚通过一电阻R5接正电源（+UCC的典型值为+12V），由于I0是I5的镜像电流，所以改变电阻R5可以调节I0的大小，即当器件为双电源工作时，引脚14接负电源-UEE(一般接-8V)，5脚通过一电阻R5接地，因此，改变R5也可以调节I0的大小，即根据MC1496的性能参数，器件的静态电流小于4mA，一般取I0I51mA左右。3.实验电路集成乘法器幅度调制实验电路如图4-7。图4-7MC1496构成集成乘法器幅度调制实验电路说明：本模块为“乘法器混频、调幅”模块，除保留原集成乘法器调幅功能外，另加入集成乘法器混频功能。当进行集成乘法器调幅实验时，把J1、J3、J5上的跳线块置于1-2位置，将J

20、2、J8、J9上的跳线块置于2-3位置，（J4、J6、J7不插跳块）；IN2、IN3分别输入1KHz正弦波基带调制信号与10.7MHz高频正弦载波，IN1空闲。当进行集成乘法器混频实验时，把J2、J3、J5、J8、J9上的跳线块置于1-2位置，将J1上的跳线块改插于2-3位置，（J4、J6、J7不插跳块）；IN1、IN3分别输入10.245MHz与10.7MHz高频正弦波，IN2空闲。四、实验内容1模拟乘法器的调节。2普通调幅波（AM）的产生，调幅系数ma测量与调整。3抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）的产生与观测。4.普通调幅波（AM）和抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）

21、频谱的的测量。五、实验步骤1模拟乘法器的调节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电源指标灯点亮。信号源参数调节如下（示波器监测）：调制信号源：频率范围：1kHz，波形选择：正弦波，输出峰-峰值：300mV左右载波信号源：工作频率：465kHz-10.7MHz（任选，建议采用6.5MHz或10.7MHz,465kHz效果最好），输出幅度（峰-峰值）500mV左右，用示波器观测。调整步骤（进行平衡调节和载漏调节，此步可省）：在IN3端加入载波信号，（IN2调制信号暂不加），TP1点监测幅度。调节RW2使OUT端输出电压幅度最小（理想值为0V）。在IN2端加入调制信号，

22、（载波信号暂不加），TP2点监测幅度。调节RW1使出电压幅度最小（理想值为0V）。反复进行上述调整，使OUT端输出电压幅度达到最小。2普通调幅波（AM）的产生，调幅系数测量与调整。在IN3端加入载波信号，调节RW2，使OUT端有载波输出（示波器观察幅度稍大一点一横格以上），在IN2端加入调制信号。在OUT端观测普通调幅波（AM）。调节示波器时基旋钮使荧光屏显示几个周期的调幅波波形，如图1-8所示。图4-8调幅度ma的测试AB分别产生调幅系数ma为0.3，0.5和1的普通调幅波（AM），记录表1-1Ma=(A-B)/(A+B)*100%A、B为峰峰值。表1-1调制信号频率：KHz，载波信号频率：

23、MHz调幅系数maAB0.30.513普通调幅波（AM）频谱的观测4抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）的产生与观测抑制载波的双边带调幅波波形观察有函数信号器可开展此步实验在IN3端加入载波信号，调节RW2（去掉直流）使输出幅度最小，在IN2端加入调制信号，在OUT端观测抑制载波的双边带调幅波波形。调节示波器时基旋钮使荧光屏显示几个周期的调幅波波形。抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）信号反相点观察为了清楚地观察抑制载波的双边带调幅波信号过零点的反相，必须降低载波的频率，本实验可将载波信号降低为100KHZ（信号来自函数信号器），幅度仍为500mv，接入IN3，调制信号仍为1K

24、HZ（幅度500mv），接入IN2。增大示波器X轴扫描速率，仔细观察调制信号过零点时刻信号，过零点时刻的波形应该反相。5.抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）频谱的观测六、实验报告要求1整理按实验步骤所得的数据，绘制记录的波形2画出DSB-SC波形及m=100时的AM波形，比较两者的区别3总结由本实验所获得的体会。实验五二极管包络检波实验实验目的加深对二极管大信号包络检波工作原理的理解。掌握用二极管大信号包络检波器实现普通调幅波（AM）解调的方法。了解滤波电容数值对AM波解调影响。了解电路参数普通调幅波（AM）解调影响。二、实验使用仪器1集成乘法调幅实验板、二极管包络检波实验板220M

25、H双踪示波器3.万用表三、实验基本原理与电路1.二极管大信号包络检波工作原理图5-1大信号检波电路图5-2大信号检波原理图5-1是二极管大信号包络检波电路，图5-2表明了大信号检波的工作原理。输入信号为正并超过和上的时，二极管导通，信号通过二极管向充电，此时随充电电压上升而升高。当下降且小于时，二极管反向截止，此时停止向充电并通过放电，随放电而下降。充电时，二极管的正向电阻较小，充电较快，以接近上升的速率升高。放电时，因电阻比大的多（通常），放电慢，故的波动小，并保证基本上接近于的幅值。如果是高频等幅波，则是大小为的直流电压（忽略了少量的高频成分），这正是带有滤波电容的整流电路。当输入信号的幅

26、度增大或减少时，检波器输出电压也将随之近似成比例地升高或降低。当输入信号为调幅波时，检波器输出电压就随着调幅波的包络线而变化，从而获得调制信号，完成检波作用，由于输出电压的大小与输入电压的峰值接近相等，故把这种检波器称为峰值包络检波器。2.二极管大信号包络检波效率检波效率又称电压传输系数，用表示。它是检波器的主要性能指标之一，用来描述检波器将高频调幅波转换为低频电压的能力。定义为：当检波器输入为高频等幅波时，输出平均电压，则定义为这两个定义是一致的，对于同一个检波器，它们的值是相同的。由于检波原理分析可知，二极管包络检波器当很大而很小时，输出低频电压振幅只略小于调幅波包络振幅，故略小于1，实际

27、上在80%左右。并且足够大时，为常数，即检波器输出电压的平均值与输入高频电压的振幅成线性关系，所以又把二极管峰值包络检波称为线性检波。检波效率与电路参数、以及信号大小有关。它很难用一个简单关系式表达，所以简单的理论计算还不如根据经验估算可靠。如要更精确一些，则可查图表并配以必要实测数据得到。3.二极管大信号包络检波器输入电阻输入电阻是检波器的另一个重要的性能指标。对于高频输入信号源来说，检波器相当于一个负载，此负载就是检波器的等效输入电阻。上式说明，大信号输入电阻等于负载电阻的一半再除以。例如，当=0.8，时，则。由此数据可知，一般大信号检波比小信号检波输入电阻大。3.二极管大信号包络检波器检

28、波失真检波输出可能产生三种失真：第一种，由于检波二极管伏安特性弯曲引起的失真；第二种是由于滤波电容放电慢引起的失真，它叫对角线失真；第三种是由于输出耦合电容上所充的直流电压引起的失真，这种失真叫割底失真。其中第一种失真主要存在于小信号检波器中，并且是小信号检波器中不可避免的失真，对于大信号检波器这种失真影响不大，主要是后两种失真。(1)对角线失真。如图5-3电路所示。图5-3对角线失真原理图避免对角线失真的条件是上式表明或大，则包络线变化快、放电慢，这些都促成发生放电失真。（2）割底失真。如图5-4所示。（a）（b）图5-4割底失真原理及波形图设，不产生割底失真的条件为由该式可见，调制系数愈大

29、或检波器交直流电阻之比愈小，则愈容易产生割底失真。3.实验电路二极管大信号包络检波实验电路如图5-5。图5-5二极管大信号包络检波实验电路四、实验内容1普通调幅波（AM）的检波。2.对角线失真观测与防止。3.割底失真观测与防止。五、实验步骤1普通调幅波（AM）的检波（1）由高频信号源产生调幅系数ma为0.3（参考值）的普通调幅波（AM），由二极管包络检波模块IN1端加入，由TP1点监测波形与幅度。（2）连接J1，J2断开，在TP2观察检波后不失真信号，并记录波形,并计算电压传输系数Kd（TP1波形相与TP2波形相比）。（3）连接J1，J2为上，调整RW1、RW2，可在输出端观察经放大之后的信号

30、。2.对角线失真观测与防止。连接J1，J2断开，由IN1端加入普通调幅波（AM），调节普通调幅波（AM）的调幅系数ma、调制信号频率、二极管大信号包络检波实验电路上电位器RW1，在TP2点观测图2-6所示对角线失真（惰性失真）波形图。图2-6对角线失真波形图调节ma、调制信号频率、二极管大信号包络检波实验电路上电位器RW1，使对角线失真消失，验证避免对角线失真条件：表5-1避免对角线失真测试表：ma负载第一次第二次第三次注：负载在测TP2时为R1/R2+RW1;TP3时为R1/R2+RW1/R3+RW23.割底失真观测与防止。连接J1，J2断开，调节集成乘法器幅度调制实验电路板上产生的普通调幅

31、波（AM）的调幅系数ma、二极管大信号包络检波实验电路上电位器RW1、RW2，在TP3观测图5-7所示割底失真波形图。图5-7割底失真波形图调节ma、RW1、RW2，使割底失真消失，验证避免割底失真条件：表5-2避免割底失真测试表：maR2+RW1R3+RW2第一次第二次第三次六、实验报告要求1整理按实验步骤所得的数据，绘制记录的波形。2画出对角线失真、割底失真波形图。3分析并验证二极管大信号包络检波电路不能解调抑制载波的双边带调幅波。4.总结由本实验所获得的体会。实验六调幅波同步解调实验实验目的加深对同步解调相关理论的理解。理解同步检波器能解调普通调幅波（AM）和抑制载波双边带调幅波（）的概

32、念。掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现普通调幅波（AM）和抑制载波双边带调幅波（）的解调的方法与电路。了解输出端的低通滤波器对解调的影响。二、实验使用仪器1集成乘法调幅实验板、调幅信号同步解调电路实验板220MH双踪示波器3.万用表三、实验基本原理与电路1.同步解调分析同步检波，又称相干检波。它利用与已调幅波的载波同步（同频、同相）的一个恢复载波（又称基准信号）与已调幅波相乘，再用低通滤波器滤除高频分量，从而解调得调制信号。它适应一切调幅波。它与普通包络检波器的区别就在于接收端必须提供一个本地载波信号，而且要求它是与发送端的载波信号同频、同相的同步信号。利用这个外加的本地载波信

33、号与接收端输入的调幅信号两者相乘，可以产生原调制信号分量和其它谐波组合分量，经低通滤波器后，就可解调出原调制信号。以抑制载波双边带调幅（）为例，设输入的信号及同步信号分别为则乘法器的输出电压为：显然，上式右边第一项是所需要的调制信号，而第二项为高频分量，可被低通滤波器滤除。同理，设普通调幅波（AM）的表达式为：=则乘法器的输出电压为：经低通滤波器滤取出直流信号与调制信号。经低通滤波器滤除高频分量，即可获得低频信号输出。本实验的乘法器采样集成模拟乘法器MC1496来实现，MC1496构成集成模拟乘法器原理见实验一。2.实验电路集成乘法器幅度调制实验电路如图6-1。图6-1MC1496构成的调幅波

34、同步解调实验实验电路四、实验内容1普通调幅波（AM）的同步解调实验。2抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）的同步解调实验。五、实验步骤1普通调幅波（AM）的同步解调实验。(1)在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块、调幅波同步解调实验实验电路模块，接通实验箱上电源开关电源指标灯点亮。(2)按照实验一方式，产生普通调幅波（AM）信号(3)将集成乘法器幅度调制电路模块产生的普通调幅波（AM）加在调幅同步解调实验电路模块的IN2端，由集成乘法器幅度调制电路模块IN2端引入载波信号加在调幅波同步解调实验电路模块的IN1端。(4)调节调幅波同步解调实验实验电路模块上电位器RW1、RW2，在

35、TP3端可观测到没有经过低通滤波器的解调信号，在TP5端可观测到经过低通滤波器的解调信号，解调后的信号由TP4送入实验箱上音频放大器，由OUT端送入实验箱上的频率计测量解调信号的频率。2抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）的同步解调实验(1)按照实验一方式，产生抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）信号。(2)将集成乘法器幅度调制电路模块产生的抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）信号加在调幅波同步解调实验实验电路模块的IN2端，由集成乘法器幅度调制电路模块IN2端引入同步信号加在调幅波同步解调实验实验电路模块的IN1端。(3)调节调幅波同步解调实验实验电路模块上电位器RW

36、1、RW2，在TP3端可观测到没有经过低通滤波器的解调信号，在TP5端可观测到经过低通滤波器的解调信号，解调后的信号由TP4送入实验箱上音频放大器，由OUT端送入实验箱上的频率计测量解调信号的频率。六、实验报告要求1整理按实验步骤所得的数据，绘制记录的波形2粗略画出TP3端没有经过低通滤波器的解调信号和TP5端经过低通滤波器的解调信号波形。3改变调幅系数ma观测解调效果，与二极管包络解调进行比较。4.总结由本实验所获得的体会。实验七晶体三极管混频电路实验实验目的进一步学习变频电路的相关理论。掌握三极管混频电路的工作原理和调试方法二、实验使用仪器1三极管混频电路实验板220MH双踪示波器3.万用

37、表三、实验基本原理与电路1.LC振荡电路的基本原理在通信技术中，经常需要将信号自某一频率变换为另一频率，一般用得较多的是把一个已调的高频信号变成另一个较低频率的同类已调信号。例如：在超外差中波接收机中，常天线接收到的高频信号(载频位于535kHz1605kHz中波波段各电台的普通调幅信号)通过变频，变换成465KHz的中频信号；在调频广播接收机中,把载频位于88MHz108MHz的各调频台信号变换为中频为10.7MHz的调频信号。完成这种频率变换的电路称变频器，采用变频器后，接收机的性能将得到提高。图7-1混频器的电路模型混频器的电路模型如图7-1所示。混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、

38、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。混频器主要技术指标有：混频增益KPc所谓混频增益KPc是指混频器输出的中频信号功率Pi与输入信号功率Ps之比。噪声系数NF混频器由于处于接收机电路的前端，对整机噪声性能的影响很大，所以减小混频器的噪声系数是至关重要的。混频失真与干扰混频器的失真有频率失真和非线性失真。此外，由于器件的非线

39、性还存在着组合频率干扰。这些组合频率干扰往往是伴随有用信号而存在的，严重地影响混频器的正常工作。因此，如何减小失真与干扰是混频器研究中的一个重要问题。选择性所谓选择性是指混频器选取出有用的中频信号而滤除其他干扰信号的能力。选择性越好输出信号的频谱纯度越高。选择性主要取决于混频器输出端的中频带通滤波器的性能。2.实验电路晶体三极管混频电路实验电路如图7-2所示。，本振电压UL频率为(10.7MHZ)从晶体管的发射极e输入，信号电压Us(频率为10.245MHZ)从晶体三极管的基极输入，混频后的中频(Fi=FL-Fs)信号由晶体三管的集电极输出。输出端的带通滤波器必须调谐在中频Fi上，本实验的中频

40、为Fi=FL-Fs=10.7MHZ-10.245MHZ=455KHZ。图7-2晶体三极管混频电路实验电路图四、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。五、实验步骤1.中频频率观测在实验箱主板上插上晶体三极管混频电路实验模块，LC、晶体正弦波振荡电路实验模块，接通实验箱上电源开关电源指标灯点亮。将LC、晶体正弦波振荡电路接成晶体正弦波振荡电路，输出10.7MHz正弦信号。将10.7MHz正弦信号（要求输入信号频率高度稳定）接入晶体三极管混频电路实验模块IN2端，高频信号源产生的10.245MHz本振信号接入IN1端。

41、调整两个信号的大小和RW1，用示波器观测TP3点并用频率计测量OUT端频率，应有455KHZ的混频后信号输出。调整微调电容CV，使输出信号幅值最大、失真最小。（当改变高频信号源的频率时，输出中频TP3的波形作何变化，为什么？）2.混频的综合观测在实验箱主板上插上晶体三极管混频电路实验模块，集成乘法器幅度调制电路实验模块，接通实验箱上电源开关电源指标灯点亮。在集成乘法器幅度调制电路实验电路板上产生10.7MHz调幅信号，接入晶体三极管混频电路实验模块IN1端，高频信号源产生的10.245MHz本振信号接入IN2端。调整两个信号的大小和RW1，用示波器观测TP3点波形，特别注意观察TP1和TP3两

42、点波形的包络是否一致。3.在IN1端输入11.155MHz的信号可以观察镜像干扰。六、实验报告要求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。3总结由本实验所获得的体会实验八变容二极管调频实验实验目的进一步学习掌握频率调制相关理论。掌握用变容二极管调频振荡器实现FM的方法。3.理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。二、实验使用仪器1变容二极管调频电路实验板220MH双踪示波器3.万用表4频谱分析仪三、实验基本原理与电路1.变容二极管调频原理变容二极管的调频原理可用图8-1说明。由变容二极管的电容和电感组成振荡器的谐振电路，其谐振频率近似为。在变容二极管上加

43、一固定的反向直流偏压和调制电压（图），则变容二极管电容量将随改变，通过二极管的变容特性（图）可以找出电容随时间的变化曲线（图）。此电容由两部分组成，一部分是为固定值；另一部分是为变化值，是变化部分的幅度，则有十将代入的公式，化简整理可得式中=是时，由和固定电容所决定的谐振频率，称为中心频率，。是频率的变化部分，而是变化部分的幅值，称为频偏。式中的负号表示当回路电容增加时，频率是减小的。我们还可通过图6-1（）及图（）（固定，与成反比曲线）找出频率和时间的关系。比较图（a）及图（e），可见频率是在随调制电压而变，从而实现了调频。从图6-1可以看出，由于和两条曲线并不是成正比的，最后得到的曲线形状

44、将不与曲线完全一致，这就意味着调制失真，失真的程度不仅与变容二极管的变容特性有关，而且还决定于调制电压的大小。显然，调制电压愈大，则失真愈大。为了减小失真，调制电压不宜过大，但也不宜太小，因为太小则频移太小。实际上应兼顾二者，一般取调制电压比偏压小一半多，即。图8-1变容二极管调频原理3.变容二极管调频实验电路变容二极管调频实验电路如图8-2。图8-2变容二极管调频实验电路四、实验内容1.用频谱分析仪观测高频信号发生器产生调频信号的频谱2变容二极管调频静态调制特性测试。3变容二极管调频动态调制特性测试。4变容二极管的CjV特性曲线的测量（选作）。五、实验步骤1.用频谱分析仪观测高频信号发生器产

45、生调频信号的频谱2（1）变容二极管调频静态调制特性测试在实验箱主板上插上变容二极管调频实验电路模块。接通实验箱上电源开关，电源指标灯点亮。断开J2，连接J1。调整电位器RW1，在测试点TP2测电压为+5V，即变容二极管的反向偏压为-5V。连接J1、J2。调整微调电容CV1，电位器RW2、RW3在TP3得到频率为10.7MHz的最大不失真正弦信号（频率由OUT端测试）。调整RW1，改变变容二极管两端的反向电压VD，测量变容二极管调频实验电路的输出频率，得到变容二极管调频静态调制特性。表7-1变容二极管调频静态调制特性VD(V)f(MHz)（2）变容二极管调频动态调制特性测试先把电容耦合相位鉴频器

46、模块插入实验箱主板上，接通电源，使鉴频器工作于正常状态，即鉴频特性是：中心频率为10.7MHz、上下频偏及幅度对称的S形曲线。以高频信号发生器作为音频调制信号源，输出频率f=1kHz、峰-峰值Vp-p=2V左右（用示波器监测）的正弦波。把实验箱上的函数发生器输出的音频调制信号加入到变容二极管调频实验电路模块IN1端，在变容二极管调频实验电路模块OUT端上用示波器观察FM波的波形，用频谱分析仪观测频谱。把调频器单元的调频输出端连接到鉴频器单元的输入端上，便可在鉴频器单元的OUT端上观察到经解调后的音频信号。改变调制信号的频率和相位，观测鉴频器单元的OUT端上经解调后的音频信号。需要指出的是，动态

47、调制特性（实为调频特性）的本义是：调频器的输出频偏与输入电压之间的关系曲线。这里，用相位鉴频器作为频偏仪。只要相位鉴频器的鉴频线性足够好，就可以鉴频器的输出电压代替鉴频器输入频偏（两者之间相差一个系数），本实验即为此。（3）变容二极管的CjV特性曲线的测量（选作）六、实验报告要求1根据实验数据，在坐标纸上画出静态调制特性曲线，求出其调频灵敏度，说明曲线斜率受哪些因素的影响。2画出动态调制特性曲线。3绘出变容二极管的CjV特性曲线。4总结由本实验所获得的体会。实验九电容耦合相位鉴频器实验实验目的进一步学习掌握频率解调相关理论。了解电容耦合回路相位鉴频器的工作原理。3.了解鉴频特性（S形曲线的调试

48、与测试方法。二、实验使用仪器1电容耦合相位鉴频器实验板260MH双踪示波器3.万用表4.频谱分析仪三、实验基本原理与电路1.实验基本原理从调频波中取出原来的调制信号，称为频率检波，又称鉴频。完成鉴频功能的电路，称为鉴频器。在调频波中，调制信息包含在高频振荡频率的变化量中，所以调频波的解调任务就是要求鉴频器输出信号与输入调频波的瞬时频移成线性关系。鉴频器实际上包含两个部分：借助于谐振电路将等幅的调频波转换成幅度随瞬时频率变化的调幅调频波，用二极管检波器进行幅度检波，以还原出调制信号。根据工作原理鉴频器可分为：斜率鉴频器、参差调谐鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频器、脉冲计数式鉴频器、锁相鉴频器本实验采

49、用的是相位鉴频器。相位鉴频器是利用回路的相位-频率特性来实现调频波变换为调幅调频波的。它是将调频信号的频率变化转换为两个电压之间的相位变化，再将这相位变化转换为对应的幅度变化，然后利用幅度检波器检出幅度的变化。相位鉴频器由频相转换电路和鉴相器两部分组成。输入的调频信号经正、反向并联二极管D1、D2限幅之后，加到放大器T的基极上。放大管的负载是频相转换电路，该电路是通过电容CV3耦合的双调谐回路。初级和次级都调谐在中心频率上。初级回路电压直接加到次级回路中的串联电容C4、C5的中心点上，作为鉴相器的参考电压；同时，又经电容CV3耦合到次级回路，作为鉴相器的输入电压，即加在L2两端用表示。鉴相器采

50、用两个并联二极管检波电路。检波后的低频信号经RC滤波器输出。图9-1频率电压转换原理图。图9-1频率电压转换原理图。2.电容耦合相位鉴频器实验原理图电容耦合相位鉴频器实验原理如图9-2。图9-2电容耦合相位鉴频器实验电路四、实验内容1调频-鉴频过程观察：用示波器观测调频器输入、输出波形，鉴频器输入、输出波形；2鉴频特性（S形曲线）观察；3观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对FM波解调的影响；4观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对S形特性曲线的影响。五、实验步骤五、实验步骤1.在实验箱主板上插上实验用电容耦合回路相位鉴频器和变容二极管调频器模块，接通实验箱上电源开关电源指标灯

51、点亮。2鉴频特性（S形曲线）观察频谱分析仪输出信号接在电容耦合回路相位鉴频器模块的输入端，频谱分析仪输入端接在电容耦合回路相位鉴频器输出端（起始频率9MHz，终止频率12MHz），观测鉴频特性曲线（S曲线），调整容耦合回路相位鉴频器模块的VC1、VC2、VC3，使S曲线形状较好，即鉴频灵敏度、频带宽度、线性度最好（中心频率：10.7MHz，有效带宽：500KHZ）。3.调频-鉴频过程观察用示波器观测调频器输入、输出波形，鉴频器输入、输出波形用实验六变容二极管调频器模块产生FM波（示波器监视），并将调频器单元的输出连接到鉴频器单元的输入IN上。用双踪示波器观察变容二极管调频模块的输入信号波形和鉴

52、频输出信号（OUT）波形。将变容二极管调频模块的输入信号波形与鉴频输出信号（OUT）波形画在实验报告纸上并作比较。如果变容二极管调频器模块上增大调制信号幅度，则鉴频器输出信号幅度亦会相应增大。六、实验报告要求1将变容二极管调频模块的输入信号波形与鉴频输出信号（OUT）波形画在实验报告纸上并作比较。2分析鉴频器模块的回路电容CV2、耦合电容CV3对鉴频性能的影响。3总结由本实验所获得的体会。实验参考结果中心频率：10.7MHz有效带宽：500KHZ输出电压：正负2.8V10.7MHz对应为0V实验十锁相实验（基础部分）实验目的加深对锁相环基本工作原理的理解。掌握锁相环同步带、捕捉带的测试方法，增

53、加对锁相环捕捉、跟踪和锁定等概念的理解。掌握集成锁相环CD4046的使用方法。二、实验原理锁相环由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和电压控制振荡器(VCO)三个基本部件组成。锁相环路是一个相位误差控制系统，它将参考信号与输出信号之间的相位进行比较，产生相位误差电压来调整输出信号的相位，以达到与参考信号同频的目的。锁相环路由于具有良好的跟踪特性、窄带滤波特性和良好的门限特性等一些特殊的性能，而广泛应用于电子技术的各个领域。图10-1是锁相环的构成框图。图10-1锁相环的构成框图鉴相器是相位比较器，用来比较输入信号ui(t)与压控振荡器输出信号uo(t)的相位，输出电压对应于这两个信号相位差的函

54、数。环路滤波器是滤除ud(t)高频分量及噪声，以保证环路所要求的性能。压控振荡器受环路滤波器输出电压uc(t)的控制,使振荡频率向输入信号的频率靠拢，直至两者的频率相同，使得VCO输出信号的相位和输入信号的相位保持某种特定的关系，达到相位锁定的目的。设输入信号和本振信号（压控振输出信号）分别是正弦和余弦信号，它们在鉴相器内进行比较，鉴相器的输出是一个与两者的相位差成比例的的电压，一般把它称为误差电压。环路低通滤波器滤除鉴相器中的高频分量，然后把输出电压加到VCO的输入端，VCO送出的本振信号频率随着输入电压的变化而变化。如果二者频率不一致，则鉴相器的输出将产生低频变化分量并通过低通滤波器使VC

55、O的频率发生变化。最后如果本振信号的频率和输入信号的频率保持一致，两者的相位差保持某一恒定值，则鉴相器的输出将是一个恒定直流电压，环路低通滤波器的输出也是一个直流电压，这时，环路处于“锁定状态”。与锁相环有关的几个基本概念：环路锁定：如果环路有一个输入信号u(t)，开始时输入频率总是不等于VCO的自由振荡频率，即io。如果i与o相差不大，在适当的范围内，鉴相器输出一误差电压，经环路滤波器变换后控制VCO的频率，使其输出频率变化接近到i，i=o，而且两信号的相位差为常数，这种状态称为环路锁定。设压控振荡器的自由振荡频率fo与输入基准信号频率fi相差较远。随着基准频率fi向压控振荡频率fo靠拢，达

56、到某一频率，这时环路进入锁定状态，该过程称为环路捕获。一旦入锁以后，压控频率就等于基准频率，且fo随fi而变化，这就称为跟踪。若再继续增加fi到，fo不再随fi之变化。但反之，若降低fi，则当它回到时，环路并不入锁，只有当fi降低到一个更低的频率f2的时候，环路才重新入锁。之间的范围称为环路的捕捉带，而之间的范围则称为同步带。f1f2f1f2捕捉带同步带图10-2锁相环的同步带与捕捉带*判断环路是否锁定的方法1）在有双踪示波器的情况下开始，环路处于失锁状态，加大输入信号频率，用双踪示波器观察压控振荡器的输出信号和环路的输入信号，当两个信号由不同步变成同步，且fi=fo时，表示环路已经进入锁定状

57、态。2）单踪普通示波器在没有双踪示波器的情况下，在单踪示波器上可以用李沙育图形来判定环路是否处于锁定状态。把鉴相器的输入信号ui(t)加到示波器的垂直偏转板上，把uo(t)加到水平偏转板（或者相反），并使两信号幅度相等。如果环路已锁定，且在理想情况下，即李沙育图形应是一个圆。图10-3未锁定时波形及李沙育图形图10-4锁定时波形及李沙育图形图10-5是常用的锁相环集成芯片CD4046逻辑框图10-6CD4046的外引线排列图12345678910111213141516CD4046图10-5锁相环集成芯片CD4046逻辑框图图10-6CD4046外引线排列图CD4046包含相位比较器、压控振荡

58、器两部分，使用时需外接低通滤波器（阻、容元件）形成完整的锁相环。内部6.2V的齐纳稳压管在需要用的时候作为辅助电源。CD4046有16个管脚，工作频率为1MHz。1相位脉冲2比较器I输出3比较器II输入4压控振荡器输出端（VCOO）5禁止端（INH）6VCO外接电容端（C1）7C28地（VSS）9压控振荡器输入端（VCOI）10解调器输出11VCO外接电阻端（R1）12VCO外接电阻端（R2）13比较器II输出14比较器I输入15齐纳管16电源（VDD）2.实验电路本实验用电路模块为：锁相环调频与测试模块。见图10-7J3TP4J4图10-7锁相环调频与测试电路三、实验仪器1锁相环调频与测试电

59、路实验板220MH双踪示波器3.万用表四、实验内容。1.压控振荡器的测试。2.同步带和捕捉带的测量。五、实验步骤1.压控振荡器的测试在实验箱主板上插上锁相环调频与测试电路实验模块。接通实验箱上电源开关，电源指标灯点亮。断开J1，连接J2左，J3左，J4形成压控振荡器的测试电路。用示波器观察VCO波形（TP1点），调整电位器RW1，使其自由振荡频率为500KHz（参考值）。调节电位器RW2，改变压控振荡器的控制电压（TP3点），记录VCO频率在表10-1中。画出控制电压频率关系曲线。表10-1压控振荡器测试数据自由强振荡频率fKHz控制电压（V）振荡频率（KHz）2。同步带和捕捉带的测量连接J1

60、、J2右，J3左，J4，输入500KHz、5V方波信号由低频源提供，从IN1入。（1）用示波器观察VCO波形，调整电位器RW1，使其自由振荡频率为500KHz（参考值）此步可省略。（2）同步带和捕捉带的测量可按定义来测量，方法如下：调基准频率fi，使fifvco，环路处于失锁状态，然后缓缓增加输入信号频率fi，用双踪示波器仔细观察相位比较器两输入信号之间的关系。当发现两输入信号由不同步变为同步，且fi=fvco，表示环路已进入到锁定状态，用频率计记下此时的频率为f1，这就是捕捉带的下限频率，继续增加fi，此时压控振荡器频率fvco将随fi而变。但当fi增加到f2时，f0不再随fi而变，这个f2