大学物理实验高频实验资料

高频电子线路实验实验一集成功率放大器一、实验目的1、熟悉集成功率放大器的工作条件和相关参数。二、实验内容1、观察集成功率放大器的输出波形；2、测量集成功率放大器的电压增益。三、实验仪器高频电子线路实验箱、示波器、调试工具、数字万用表、信号发生器四、实验原理集成功率放大器的实验原理图如图1－1所示。图1－1集成功率放大器实验原理图本实验的输入信号由正弦波振荡器模块提供。由于石英晶体振荡器的输出中不可避免地存在多次谐波分量，故在集成功率放大器的输入端口前加了一个10.7的陶瓷滤波器1，以滤除输入信号中的谐波成分，避免输出信号波形失真。五、实验步骤1、连接实验电路在主板上正确插好高频功率放大器模块，开关K1、K5、K6向左拨，主板接模块，主板＋5V接模块＋5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯2亮。2、输入信号参考实验一实验步骤2（3），用正弦波振荡器模块产生10.7，峰峰值约500的正弦信号，将此信号输入到高频功率放大器模块的6。3、观察集成功率放大器的输出并测量功放的电压增益用示波器在7处观察，记录集成功放输入信号的峰峰值。用示波器在3处观察输出信号的波形，记录的峰峰值，计算功放的电压放大倍数，填表1－1。表1－1（V）（V）六、实验报告1、按步骤实验并完成表1－1。2、分析实验结果。实验二振荡器一、实验目的1、掌握文氏电桥振荡电路的原理；2、掌握文氏电桥振荡电路振荡频率的计算方法。二、实验内容1、调试文氏电桥振荡电路；2、测量并记录振荡波形的相关参数。三、实验仪器高频电子线路实验箱、示波器、调试工具、数字万用表、信号发生器四、实验原理振荡器由放大器和网络组成，根据网络的不同，可将振荡器分为相移振荡器和文氏电桥振荡器两大类。其中，文氏电桥振荡器广泛用于产生几到几百频段范围的振荡器。图2－1为文氏电桥振荡器的实验原理图。图2－1文氏电桥振荡器的实验原理图R27、C25、R28、C26组成选频网络同时兼作正反馈支路，R25、R26、R29、D3、D2构成负反馈及稳幅环节。当R27=R28＝R，C25＝C26＝C时（本实验R27=R28＝12KΩ,C25＝C26＝0.01），电路的振荡频率为：(2－1)设二极管D2、D3的正向导通电阻为，当R26＋（R29）=时，电路起振的振幅条件为（2－2）运放U1A组成放大器，振荡信号从6和2处输出，通过W3调节输出信号的幅度。由于D2、D3正向电阻非线性特性不可能完全一致，所以振荡波形会有正负半周不对称的失真。本实验产生的信号仅用于一般原理性验证实验，因此对输出波形的失真未做处理。五、实验步骤1、连接实验电路在主板上正确插好正弦波振荡器模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，主板接模块，主板＋12V接模块＋12V，主板－12V接模块－12V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K9、K10向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯2、3亮。2、观察、测量振荡输出波形及其相关参数用示波器在2处测量，调节电位器W3，观察2处波形的幅度变化及失真情况，记录2处波形的最大峰峰及频率f0，填表2-1。表2－1f0（）（V）理论计算值实测值最大值六、实验报告1、按步骤实验并完成表2－1。2、讨论振荡器稳幅的方法。实验三模拟乘法器调幅（、、）一、实验目的1、掌握、和调制的原理和性质；2、掌握模拟乘法器的工作原理及其调整方法。二、实验内容1、产生并观察、、的波形； 2、观察、、波的频谱（选做）；3、观察波和过调幅时的反相现象。三、实验仪器高频电子线路实验箱、示波器、调试工具、数字万用表、信号发生器四、实验原理实验原理图如图3－1所示。图3－1模拟乘法器调幅实验原理图调制信号从2输入，载波从1输入。合理设置调制信号和载波信号的幅度以及乘法器的静态偏置电压（调节W1），可在1处观察普通调幅波（）和抑制载波双边带调幅波（）。1为10.7的陶瓷滤波器，它的作用是对1处调幅波进行滤波，得到抑制载波单边带调幅波（）。为兼容检波电路的滤波网络，在进行调制和检波实验时，调制信号的频率选择为1左右，载波信号的频率选择为10.7。为了便于观察各种调幅波的频谱和波的相位突变现象，调制信号的频率选择为500，载波信号的频率选择为11.2。本实验所产生的普通调幅波和抑制载波双边带调幅波，是实验四同步检波的输入信号。五、实验步骤1、连接实验电路在主板上正确插好幅度调制和解调模块，开关K1、K2、K8、K9、K10、K11向左拨，主板接模块，主板＋12V接模块＋12V，主板－12V接模块－12V，检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1、K2向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯1、2亮。2、产生并观察波和波（1）输入调制信号VΩ本步骤的调制信号可由正弦波振荡器模块的振荡器提供，也可由低频信号源提供。①若调制信号由正弦波振荡器模块的振荡器提供参考实验十，用振荡器产生1.2左右的正弦波调制信号VΩ，调节正弦波振荡器模块的W3，使VΩ的峰峰值VΩ约为700。连接正弦波振荡器模块的6和幅度调制和解调模块的2。②若调制信号由低频信号源提供参考低频信号源的使用方法，用低频信号源产生频率为1，峰峰值约700的正弦波调制信号VΩ。连接信号源的和幅度调制和解调模块的2。（2）输入载波信号本步骤载波信号由正弦波振荡器模块提供。参考实验一实验步骤2（3），产生10.7的载波信号。将此信号输入到幅度调制和解调模块的1。调节载波信号的幅度，使1处信号的峰峰值约为500。（3）产生并观察波、波①用模拟示波器在幅度调制和解调模块的1处观察，适当调节幅度调制和解调模块的W1，使1处出现如图17－2所示的波形，即产生波。图3－2普通调幅波（波）②用模拟示波器在幅度调制和解调模块的1处观察，适当调节幅度调制和解调模块的W1，使1出现如图3－3所示的波形，即产生波。图3－3抑制载波双边带调幅波（波）③用模拟示波器在幅度调制和解调模块的1处观察，适当调节幅度调制和解调模块的W1或增大调制信号的幅度，使1出现如图3－4所示的波形，即产生过调幅波形。图3－4过调幅的波形说明1：由于载波频率和调制信号的频率相差很大，波和过调情况下调幅波的反相现象不明显。若要观察反相现象可在实验步骤4中进行。说明2：观察波和波波形时建议使用模拟示波器，若使用数字示波器，请选择存储空间足够大的数字示波器。3、观察波、波、波的频谱（选做）为了便于观察各种调幅波的频谱、波和过调情况下的反相现象，调制信号的频率选择为500，载波信号的频率选择为11.2，则波享有的频率分量分别为10.7、11.2、11.9，波享有的频率分量分别为10.7和11.9。是由波经过10.7的陶瓷滤波器滤波得到的，故波享有的频率分量为10.7（下边带）。（1）输入调制信号VΩ参考低频信号源的使用方法，用低频信号源产生500的正弦波调制信号VΩ，峰峰值VΩ约700，输入到幅度调制和解调模块的2。（2）输入载波信号载波信号由正弦波振荡器模块的振荡电路提供。若载波由正弦波振荡器模块的振荡电路提供，操作步骤如下：①在主板上正确插好正弦波振荡器模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，K2、K3、K4、K6、K8向下拨，K5、K7向上拨。主板接该模块，主板＋12V接该模块＋12V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯1亮。②用示波器在该模块的4处观察，调节该模块的T2，使4处信号的频率为11.2。连接该模块的4和幅度调制和解调模块的1。若载波由高频信号源提供，参考高频信号源的使用方法，产生11.2的载波信号，将此信号输入到幅度调制和解调模块的1。（3）观察各种调幅波的频谱①观察波的频谱用模拟示波器在幅度调制和解调模块的1处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至1处出现如图17－2所示的波形为止，即产生波。然后用频谱分析仪在1处观察波的频谱，调节调制信号的幅度，观察各频率分量的变化情况。画出波的频谱图。②观察波的频谱用模拟示波器在幅度调制和解调模块的1处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至1处出现如图3－3所示的波形为止，即产生波。然后用频谱分析仪在1处观察波的频谱，再适当调节W1或调制信号的幅度使载波频率分量的幅度最小。画出波的频谱图。③用模拟示波器在幅度调制和解调模块的1处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至1处出现如图3－3所示的波形为止，即产生波。然后用频谱分析仪在2处观察波的频谱，再适当调节W1或调制信号的幅度使载波频率分量和上边带频率分量的幅度最小。画出波的频谱图。说明1：由于1496内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号，因此实际波的频谱或多或少的存在载波频率成分，当载波频率成分小于－50时，可认为达到了调幅的效果。同时，由于陶瓷滤波器的滤波特性并不是非常的陡峭，所以实际的频谱也或多或少的存在载波频率成分和另一边带频率成分，当载波频率成分和另一边带频率成分小于－50时，可认为达到了调幅的效果。说明2：由于载波中多次谐波成分的影响，调幅波的频谱中会有相应谐波的频率分量以及以多次谐波为载波进行调幅的相关频率分量。说明3：若要取出上边带，可使载波频率为10.2，调制信号为500，则上边带频率为10.7，通过1取出。4、观察波和过调制情况下的反相现象（1）用低频信号源产生500的正弦波信号，峰峰值约700，输入到幅度调制和解调模块的2。载波信号频率为10.7，由正弦波振荡器模块产生，参考实验一实验步骤2（3），产生10.7的载波，将此信号输入到1。（2）用模拟示波器在1处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至出现图3－3所示的波形为止，即产生波。观察调幅波幅度为0的瞬间，载波相位的变化情况。画出波的波形。（3）用模拟示波器在1处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至出现图3－4所示的波形为止，即过调制的情况。观察调幅波幅度为0的瞬间，载波相位的变化情况。画出过调时的波形。5、观察波的波形（1）用低频信号源产生500的正弦波信号，峰峰值约700，输入到幅度调制和解调模块的2。参考本实验步骤3、（2）产生11.2的载波信号，输入到幅度调制和解调模块的1。（2）用模拟示波器在1处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至出现图3－3所示的波形为止，即产生波。（3）参考实验一实验步骤2搭建单级单调谐放大器，操作步骤如下：①在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板接该模块，主板＋12V接该模块＋12V。9接地，8接10。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯4亮。②该模块5接地，用万用表测该模块三极管Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压为5V。然后去掉5和地的连线。（4）连接幅度调制和解调模块的4和小信号放大器模块的5，用示波器在小信号放大器模块的2处观察经放大的波波形。适当调节幅度调制和解调模块的W1、调制信号的幅度以及小信号放大器模块的T2，使波波形最大不失真，画出波的波形。说明1：经放大的波为等幅波，频率为10.7。六、实验报告1、按步实验并画出各种调幅波的波形图。2、讨论调制时，减小载波频率和调制信号频率差别的好处。实验四同步检波一、实验目的1、掌握同步检波的原理；2、掌握用模拟乘法器实现同步检波的方法。二、实验内容完成普通调幅波和抑制载波双边带调幅波的解调。三、实验仪器高频电子线路实验箱、示波器、调试工具、数字万用表、信号发生器四、实验原理实验原理图如图4－1所示。图4－1同步检波实验原理图同步载波信号从7输入，调幅波从8输入，解调信号从4输出。运放353对解调信号进行放大，R34和C20组成低通滤波器，改善解调输出信号的失真。本实验所使用的调幅波由实验三提供，调制信号频率1左右，载波信号频率为10.7。五、实验步骤1、连接实验电路在主板上正确插好幅度调制和解调模块，开关K1、K2、K8、K9、K10、K11向左拨，主板接模块，主板＋12V接模块＋12V，主板－12V接模块－12V，检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1、K2、K8、K9向右拨。若正确连接则模块上的电源指示灯1、2、3、4亮。2、产生普通调幅波和抑制载波双边带调幅波参考实验三步骤2，产生普通调幅波和抑制载波双边带调幅波。调制信号峰峰值约500，频率约1。载波信号峰峰值约400，频率10.7。3、普通调幅波和抑制载波双边带调幅波的解调连接幅度调制和解调模块的3和8，连接幅度调制和解调模块的1和7，用示波器在4处观察，调节W2，使4处波形最大不失真，画出4处信号的波形，观察4信号的频率是否和调制信号频率相同。六、实验报告画出幅度调制和解调整个过程的原理框图。实验五乘法器混频一、实验目的1、掌握乘法器混频的工作原理；2、了解混频器组合频率的测试方法。二、实验内容1、观察中频信号；2、观察乘法器混频输出信号的频谱（选做）。三、实验仪器高频电子线路实验箱、示波器、调试工具、数字万用表、信号发生器四、实验原理乘法器混频实验的原理图如图15－1所示。图5－1乘法器混频实验原理图本振信号和射频信号分别从5和6输入，混频器的输出经过455的陶瓷滤波器1滤除其它组合频率，再经过中放（由Q1组成）放大后输出，可在1处观察输出信号。混频器模块上共有4个混频电路，它们共用1个中频放大电路（由Q1等组成），通过改变开关K5、K6、K7的拨动方向，可选择由哪路混频电路的输出进入中放。开关K7向下拨、K5向右拨（K6向上向下拨均可）时，选择乘法器混频电路的输出进入中放。五、实验步骤1、产生射频信号和本振信号在主板上正确插好正弦波振荡器模块，参考实验九和实验十一，用石英晶体振荡器产生10.7的射频信号，用集成电路振荡器产生10.245的本振信号。操作步骤如下：（1）K1、K9、K10、K11、K12向左拨，K2、K3、K5、K7、K8向下拨，K4、K6向上拨。主板接模块，主板＋12V接模块＋12V，主板＋5V接模块＋5V，主板－5V接模块－5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1、K11、K12向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯1、4、5亮。（2）射频信号（10.7）从5处输出，调节W2可改变射频信号的幅度。（3）本振信号（10.245）从7处输出，调节W4可改变本振信号的幅度，调节2使本振信号频率为10.245。若7处无信号输出，则调节2使电路起振；若7处信号波形上下不对称，则调节T1来改善；若无论怎样调节W4，7处信号的最大峰峰值仍达不到1.5V，则调节T1来改善。2、连接混频实验电路在主板上正确插好混频器模块，该模块开关K1、K2、K3、K4向左拨，K7向下拨、K5向右拨（K6向上向下拨均可）。主板接该模块，主板＋12V接该模块＋12V，主板－12V接该模块－12V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关。K2、K3向右拨。若正确连接，则该模块上的电源指示灯2、3亮。3、输入本振信号和射频信号（1）调节正弦波振荡器模块的W2，使该模块5处10.7信号的峰峰值为350左右。连接正弦波振荡器模块的5和混频器模块的6。（2）调节正弦波振荡器模块的W4，使该模块7处10.245信号的峰峰值为500左右。连接正弦波振荡器模块的7和混频器模块的5。4、观察中频信号用示波器在混频器模块的1处观察中频信号的频率是否为10.7－10.245＝455。5、观察混频器输出信号的频谱（选做）用频谱分析仪在混频器模块C12处的军品插座处测量输出信号的频谱。记录此频谱分布图。说明1：本实验使用了两个模块，测量信号时，示波器探头的接地线应接在该信号所在的模块上，以便使观察到的波形更好。说明2：当10.245本振信号和10.7射频信号都接入到混频器时，由于本振信号、射频信号和中频信号之间并不是完全隔离的，所以，这三路信号之间可通过电路中的元器件、公共电源和地等相互影响。这种影响表现为混频器输入端本振信号和射频信号的抖动，可通过适当调节本振信号和射频信号的幅度来改善。六、实验报告按步实验并得出中频信号频率和本振信号频率、射频信号频率的关系。实验六二极管峰值包络检波一、实验目的1、掌握二极管峰值包络检波的原理；2、掌握负峰切割失真和对角线失真的发生条件及改善方法。二、实验内容1、观察检波输出波形； 2、观察检波器的负峰切割失真和对角线失真。三、实验仪器高频电子线路实验箱、示波器、调试工具、数字万用表、信号发生器四、实验原理实验原理图如图6－1所示。图6－1二极管峰值包络检波器实验原理图调幅波从5处输入（本实验的调幅波由集电极调幅电路提供），检波器的直流负载电阻(R∑1为电阻R16、R17的组合电阻)，检波器的交流负载电阻(R∑2为电阻R18、R19、R20的组合电阻)。C9和检波器的负载电阻组成低通滤波器，一方面作为检波器的负载，在其两端输出调制信号电压，另一方面起载频滤波作用。电容C8的作用是提高检波器的高频滤波能力。五、实验步骤1、连接实验线路在主板上正确插好幅度调制和解调模块，主板接模块。2、产生调幅波参考实验十六（集电极调幅），用集电极调幅电路产生调幅波，载波峰峰值约500，频率10.7；调制信号峰峰值约5V，频率1左右。3、输入调幅波将实验步骤2中产生的调幅波输入到幅度调制和解调模块的5。4、观察解调输出信号用示波器在幅度调制和解调模块的3处观察以下三种情况时检波器的输出波形。（1）K3、K6向上拨，K4、K5、K7向下拨，观察不失真检波输出波形。（2）K4、K6向上拨，K3、K5、K7向下拨，观察“对角线切割失真”现象，若现象不明显可加大调制信号幅度或适当改变各开关的拨动方向。（3）K3、K7向上拨、K4、K5、K6向下拨，观察“负峰切割失真”现象，若现象不明显可加大调制信号的幅度或适当改变各开关的拨动方向。说明：实验中给出的开关K3、K4、K5、K6、K7的拨动方式为参考拨动方式，若对角线切割失真和负峰切割失真现象不明显可适当改变的K3、K4、K5、K6、K7的拨动方向，以获得最佳实验效果。六、实验报告1、按步实验并画出解调信号的波形形状，分析解调输出情况。2、讨论输出波形失真的发生条件和改善方法。实验七直接调频一、实验目的1、掌握直接调频的原理；2、掌握直接调频电路的设计方法。二、实验内容1、观察调频波的正弦带；2、观察调制信号幅度对调频波频偏的影响。三、实验仪器高频电子线路实验箱、示波器、调试工具、数字万用表、信号发生器四、实验原理在某些实际情况下，为了满足中心频率稳定度较高的要求，有时采用石英晶体振荡器直接调频电路。但由于晶体的串联谐振频率和并联谐振频率靠的很近，因而调频的频偏很小。为了扩大频偏，可在石英晶体支路中串联电感线圈，但同时使振荡频率的稳定度下降。直接调频的实验原理图如图7－1所示。图7－1直接调频实验原理图五、实验步骤1、连接实验电路在模块上正确插好角度调制模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板接模块，主板＋12V接