高频电子实验指导书(新)

实验一LC与晶体振荡器实验一、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：“电子线路非线性部分”第3章：正弦波振荡器；“高频电子线路”第四章：正弦波振荡器的有关章节。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1-1。1、起振条件需为同性质的电抗，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：bCe图1-1三点式振荡器bbe图1-2考毕兹振荡器3)、并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器电路如图1-4所示，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。3、晶体振荡器1-6所示(见图1-6)。K102、K103的1和2接点(以后简称“短接KxxxX-X”)振荡输出ND电压(Ue、Ueq)和直流电流(Ie、Ieq):1f(MHZ)保持C1o7=1000p,Uq=0.5V,fo=1.5MHz不变，分别测量f₁晶体振荡器△flfo=(f₀-f)/fo*100%=%实验二函数信号发生实验由接于5、6脚之间的电容C与接在7脚的电阻R决定，即f=1/(RC),f范围为0.1Hz~1MHz(正弦波),一般用C确定频段，再调节R值来选择该(4)正电源V+(+12V)。(5、6)接振荡电容C。(7~9)7、8两脚均可接振荡电阻R,由9脚的电平高低经电流开关来决定哪个起作用。本实验只用7脚，8、9两脚不用(应悬空)。(10)内部参比电压。(11)方波输出，一般外接上拉电阻。(12)接地或负电源V-(-12V)。(13、14)调节正弦波的波形失真。需输出三角波时，13脚应悬空。(15、16)直流电平调节。623三角波正弦波形成电流A2、实际线路分析(实验电路如图2-2所示)。XR-2206的实际线路如图2-2,输出处用了一块LF353双运放，作为波形放大与阻抗变换。根据所选的电路元器件值，本电路的输出频率范围为约20Hz~20KHz;幅度调节范围：正弦波为0~10V,三角波为0~20V,方波为0~10V。若要得到更高的频率，可适当改变三档电容的值。-2-24电压实验三幅度调制与解调实验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MC1496的内部原理图和管脚功能如图3-1所示：4NC7VNC9821)、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6)、OUT+正电流输出端8)、CAR+载波信号输入正端3、实际线路分析实验电路如图3-2所示，图中U₃01是幅度调制乘法器，音频信号和载波入对地短路，以便对乘法器进行输入失调调零。W301可控制调幅波的调制的位置和实际电路的布局，然后按下+12V,—12V总电源开关K,K₃,3)、短接K301的1-2,K303的1-2,K302的1-2,微调W302,即能得到等),短接K3021-2,在输出端观测调频波Vo,并记录Vo的幅度和调制度。和解调器的输出。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(K3022-3短接),再观察解调器的输出并记录之。六、实验注意事项1、为了得到准确的结果，乘法器的失调调零至关重要，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、用示波器观察波形时，探头应保持衰减10倍的位置。3、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Ka如何定义?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。实验四变容二极管调频器与相位鉴频器实验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“电子线路非线性部分”第5章：角度调制与解调电路；“高频电子线路”第八章：角度调制与解调；“高频电子技术”第9章：角度调制与解调—非线性频率变换电路等有关章节的内容。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，变容二极管PN结的结电容会随之改变，其变化规律如图4-1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0.2~0.3V);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；y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y=1/2~1/3。采用特殊工艺制成的变容二极管y值可达1~5。若载波信号是由LC自激振荡器产生，则振若在LC振荡回路上并联一个变容二极管，如图4-2所示，并用可变电抗低频控制信号相位鉴频器的组成方框图如4-3示。图中的线号ui的瞬时频率变化转换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图4-4的耦合回路相位鉴频器是常用的一种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4-5(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Cp耦合到次级线圈的中心抽头上，LiC₁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Di、D₂和电阻R、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U。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4-5(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由图可见，加到两个二极管上的信号电压分别为：和Up₂=,随着输入信号频率的变化。u₁和u₂之间的相位也发生相应的变化，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pT0图4-6变容二极管调频器与相位鉴频器实验电原理图电源开关K₂00和本单元电源开关K400,相对应的三个红色发光二极管和三1、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。(用直流电压表测量),使振荡器的输出频率为10±0.02MHz。3、调整电位器W402,使输出振荡幅度为1.6Vp-p。压Ea在0~5.5V范围内变化，分两种情况测量输出频率，并填入下表。012345扫频输出探头接TP403,扫频输出衰减30db,Y输入用开路探头接TP₄04,Y衰减10(20db),Y增幅最大，扫频宽度控制在0.5格/MHz左右，使用内频标观察和调整10MHz鉴频S曲线，可调器件为L406,T401,C426,C428,0实验五高频功率放大与发射实验1)、了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类功率放大器的调谐特性以负载变化时的动态特性。2)、了解激励信号变化对功率放大器工作状态的影响。3)、比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的功率、效率与特点。实验前预习教材“电子线路非线性部分”第2章：谐振功率放大器；“高频电子线路”第三章：高频功率放大器；“高频电子技术”第7章：高频功率放大电路的有关章节。丙类功率放大器通常作为发射机末级功放以获得较大的功率和较高的效率。本实验单元由三级放大器组成，如图5-1所示。高频功率放大与发射的实际电路如图5-2所示。图中，BGs₀1是一级甲类线性放大器，以适应较小的输入信号电平。Wso₁和R₅03可调节这一级放大器的偏置电压，同时控制输入电平；BG₅02为射级跟随电路，W₅02和W503可控制后两级放大器的输入电平，以满足甲类功放和丙类功放对输入电平的要求；BG₅03为甲类功率放大器，其集电极负载为LC选频谐振回路，谐振频率为10MHz,Rs₀9和Rs₁可调节甲类放大器的偏置电压，以获得较宽的5发射天线0图5-2高频功率放大与发射实验电原理图五、实验内容与步骤对照图5-2电原理图，在TP₅o₁(或J₅01)输入10MHz,0.4Vp-p,调制天线n甲放丙放Io:发射极直流电压/发射极电阻值Pc:为三极管损耗功率(Pc=Ic*Vce)Po:输出功率(Po=0.5*Vo实验六接收与小信号调谐放大实验一、实验目的二、实验预习要求三、实验原理说明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，LCLC回路，调谐在一个频率上，并通过变压器耦合输出，图6-1为该电路原带宽为△f=f₂-f6-2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)两个单调谐回路通过互感M耦合，如图6-2(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6-2(b)所示，称为电容耦最小值若改变互感系数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。电容耦合双调谐回路的耦合系数为：式中式中C′1与C′2是等效到初、次级回路的全部电容之和。70图6-3双调谐电路的幅频特性曲线(二)、实际线路分析实际电路如图6-4所示，图中，由BG601等元器件组成单调谐放大器，由BG602等元器件组成双调谐放大器，它们的天线输入端(J601和J603)接收10MHz调制波信号。至放大管之间的LC元件组成天线输入匹配回路。切换开关K₆01用于改变射级电阻，以改变BG₆01的直流工作点。切换开关K602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K603可改变双调谐回路的耦合电容，以观测n<1,n=1,n>1三种状态下的双调谐回路幅频特性曲线。图6-4接收与小信号调谐放大实验电原理图四、实验仪器与设备THKGPZ-1型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。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K,以及本实验单元电源开关K600。(一)、输入回路的调节将扫频仪的输出探头和检波探头同时接在TP₆o1或TP604,调节L₆01或L₆02、C₆o2或C614,使输入回路谐振在10MHz频率处。测量输入回路的谐振的电阻，并通过调节调谐回路的磁芯T601,使波形的顶峰出现在频率为K₁1031-2紧耦合K₁1032-3适中耦合K₁1034-5松耦合六、实验注意事项大?双峰，小的耦合电容(松耦合)会出现单峰?实验七本机振荡发生实验一、实验目的二、实验预习要求三、实验原理说明四、实验仪器设备五、实验内容与步骤8图中，晶体三极管BG701及其外围电路组成典型的LC克拉泼振荡器和可调整BG₇01的直流偏置，可调至波形失真最小，输出电压振荡器的频率可由L₇01和C₇06调整。本电路的本机振荡频率(LC或晶体)+12V总电源开关K₁和本实验单元的电源开关K700,相应的电源指示发光二1)、用示波器在TP₇02观察，调整R₇02和R₇06,使TP702的正弦波输出2、用频率针在TP₇02计数，调整L₇01和C706,使LC本振荡频率为(二)、晶体本机振荡器电路的调整实验八集成乘法器混频实验“高频电子技术”第3章：外差式接收机线性频率变换与AGC电路，第8三、实验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535~1605KHz的已调波信号变换为中心混频器的电路模型如图8-1所示。滤波器滤波器us经混频器后所产生的差频信号经带通滤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，图8-2是用MC1496构成的混频器，本振电压uL(频率为16.455MHz)从乘法器的一个输入端(10)输入，信号电压us(频率为10MHz)从乘法器的另一个输入端(1)输入，混频后的中频(6.455MHz)信号由乘法器的输出端(6)输出。令输出端的π型带通滤波器调谐在6.455MHz,回路带四、实验仪器与设备扫频仪；五、实验内容与步骤22载流输入中烟出接至LCπ型带通滤波器的输入端(TP₈03),检波探头接至输出端(TP₈04),在双踪同时观测载波-中频后，缓慢将高频信f—f=2f中实验九晶体三极管混频实验收机线性频率变换与AGC电路，第8章调幅、检波与混频——频谱线性搬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535~1605KHz的已调波信号变换为中心混频器的电路模型如图9-1所示。滤波器滤波器us经混频器后所产生的差频信号经带通滤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，图9-2是晶体三极管的混频器电路，本振电压uL(频率为16.455MHz)从晶体三极管的发射极e输入，信号电压us(频率为10MHz)从晶体三极管的基极b输入，混频后的中频(6.455MHz)信号由晶体三极管的集电极C输出。令输出端的带通滤波器调谐在6.455MHz,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THKGPZ-1型高频电子线路综合实验箱；高频信号发生器；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K₉00,相对应的发光二极管点亮。cm10T图9-3晶体三极管实验电原理图(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，扫频输出和检波探头同时接至输出端(TP903),调整电感线圈Lg₀3的磁芯，使6.455MHz出现峰值，并记录之。(二)、中频频率的观测在双踪同时观测载波-中频后，缓慢将高频信f淀象f我波=2f中频实验十二次变频与鉴频实验2)、掌握集成电路MC3361用于二次变频和频率解调的方法。实验前，查阅低功耗宽带调频中频电路MC3361介绍的有关资料。MC3361P内部功能框图如图10-1所示。静噪触发电路混频器振荡器32第1、2端：接晶体振荡器第3端：混频器输出端第5端：限幅输入端第6端：去耦。第7端：去耦第8端：积分输入第10端：滤波输入第11端：滤波输出第12端：噪声抑制输入端第13端：扫描控制第14端：静噪开关第15端：地第16端：射频输入第9端：解调输出振荡频率为6MHz,二次混频信号仍为455KHz。集成块16脚为高频MC3361的8脚引在组件外部(由LC移相器)完成。u00.10J1001音级出T图10-2二次变频和鉴频实验电原理图0伏。当接收机收到一定强度的载波信号时，鉴频器的解调输出只有话音信号。此时，从静噪控制触发器给出的直流电压就由原来的0V增加到1.8V(11、12脚之间组成噪声检波，10、11脚间为有源滤波，14、12脚之间为静噪控制电路。)鉴频后的低频信号由9脚送到片外低通滤波后由J1002下+5V总电源开关K₂和本单元电源开关K1000,相对应的黄色二极管点亮。(一)、观察MC3361二次混频K10012-3,在TP1002(J1003)处用示波器可观察到455K第二中频正弦波，2、将输入的CW载波改成AM调幅波。(音频1K,调制度30%),比1、将输入的CW载波改成FM调频波(音频1K,频偏适当),短接K10011-2.在TP1003(J1002)处用示波器可观频率，并与高讯仪上的调制波1K波形进行比较，注意此时可调节W1001和2、加大、减小频偏观察波形变化并进行分3、改变输入信号频率，观察输出波形变化并进行分1、要注意控制输入领带幅度、调制度和精确调整输入频率，以减2、调节控制静噪电平电位器W1002不能过头，否则会把整个信号电平3、调节中频线圈，手势要轻缓，以免损坏。4、实验时，必须对照实验线路原理图进行，要与实验板上的实际元器实验十一晶体二极管检波实验一、实验目的1)、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“电子线路非线性部分”第4章：振幅调制、解调与混频电路，“高频电子线路”第六章：调幅与检波；“高频电子技术”第8章：调幅、检波与混频——频谱线性搬移电路有关章节。三、实验原理说明调幅波的解调是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波器，同步检波器。本实验板上主要完成二极管包络检波。二极管包络检波器适合于解调含有较大载波分量