高频实验指导书Word格式.docx

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当被测信号的频率大于100kHz时，1J2连通到高通的位置。

三、维护及故障排除

1.维护

（1）防止撞击跌落。

（2）搭接线路时不要接通电源，以防误操作损坏器件。

（3）做完实验要把实验用元件和专用连接插头线整理捆扎整齐放进上盖袋内。

（4）用完后拔下电源插头线的两端，整理好并放进实验箱上盖袋内，关闭实验箱盖，以防止灰尘和杂物进入。

2.故障排除

（1）电源无输出：

实验箱电源变压器初级接有3A保险丝，安装在实验板右上角，当输出短路时间过长或过载时间过长时，可能烧断该保险丝。

当需要更换时，要拔下电源插头，再换上同规格的保险丝。

（2）信号源、电平开关、电平指示异常或短路指示灯亮，请检查实验板接线或更换相应的元器件。

四、随机附件

1.保险丝（3A）：

2支

2.实验指导书：

一本

3.电源线：

一根

4.无感起子：

一把

5.专用连接插头线：

长、短、花色搭配总共10根

6.话筒：

一副

7.耳塞：

实验一高频小信号调谐放大器

小信号谐振放大器是通信机接机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。

小信号放大电路不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用。

一、实验目的

1．掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算。

2．掌握信号源内阻及负载对谐振回路Q值的影响。

3．掌握高频小信号放大器动态范围的测试方法。

二、实验内容

1．调试测量小信号放大器的静态工作状态。

2．用示波器观察放大器输出与偏置及回路联电阻的关系。

3．观察放大器输出波形与谐振回路的关系。

4．调谐放大器的幅频特性。

5．观察放大器的动态范 

围。

三、基本原理

其实验单元电路如图1-1所示。

该电路由晶体管VT7、选频回路CP2两部分组成。

它不仅对高频小信号放大，而且还有一定的选频作用。

本实验中输入信号的频率fs=10MHz。

R67、R68和射极电阻决定晶体管的静态工作点。

拨码开关S7改变回路并联电阻，即改变回路Q值，从而改变放大器的增益和通频带。

拨码开关S8改变射极电阻，从而改变放大器的增益。

图1-1高频小信号放大器

四、实验步骤

单调谐回路振放大器单元电路实验：

熟悉实验板电路和各元件的作用，正确接通实验箱电源。

1．静态测量

将开关S8的2，3，4分别置于“ON”，开关S7全部置于断开状态，测量对应的静态工作点，测量电流时应短路插座J27断开，用直流电表接在J27的C.DL两端，记录对应Ic值，计算并填入表1.1。

将S8“1”置于“ON”，调节电位器VR15，观察电流变化。

（Vb，Ve是三极管的基极和发射极对地电压。

）

表1.1

实测

据Vce判断VT7是否工作在放大区

S8开关置于ON号

Re

Vb

Ve

Ic

Vce

是

否

4

500Ω

3

1KΩ

2

2KΩ

2、动态测试

（1）将10MHz高频小信号（＜70mVpp）输入到“高频小信号放大”模块中J30（XXH.IN）。

（2）将示波器接入到该模块中J31（XXH.OUT）。

（3）J27处短路块C.DL连到下横线处，拨码开关S8必须有一个拨向ON，示波器上可观察到已放大的高频信号。

（4）改变S8开关，可观察增益变化，若S8“1”拨向“ON”则可调整电位器VR15，增益可连续变化。

（5）将S8其中一个置于“ON”，改变输出回路中周或半可变电容使增益最大，即保证回路谐振。

（6）将拨码开关S7逐个拨向“ON”，可观察增益变化，该开关是改变并联在谐振回路上的电阻，即改变回路Q值。

使S7开关处于断开，S8中“3”拨向“ON”，改变输入信号，并将对应值填入表1.2中。

Vi的值可根据各自实测情况确定。

当Re分别为500Ω、2K时，重复上述过程，将结果填入表1.2。

在同一坐标纸上画出Ic不同时的动态范围曲线，并进行比较和分析（此时也可在J27两端测Ic值）。

表1.2

输入信号Vi（V）

0.05

0.08

0.1

0.15

0.2

0.3

0.4

输出信号Vo（V）

S8=4

Re=500Ω

S8=3

Re=1KΩ

S8=2

Re=2KΩ

增益（dB）

3、用扫频仪调回路谐振曲线。

将扫频仪射频输出端送入电路输入端，电路输出接至扫频仪检波器输入端。

观察回路谐振曲线（扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当的位置），调回路电容CT4使回路谐振。

4、测量放大器的频率特性

当回路电阻R=10K时（S7的“2”拨向ON），并且S8“4”拨向“ON”，选择正常放大区的输入电压Vi，将高频信号发生器输出端接至电路输入端，调节频率f使其为10MHz，调节CT4使回路谐振，使输出电路压幅度为最大，此时的回路谐振频率fo=10MHz为中心频率，然后保持输入电压Vi不变，改变频率f由中心频率向两边逐点偏离，测的偏离范围可根据各自实测的情况不确定。

计算fo=10MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值。

5、改变谐振回路电阻，拨动S7分别接为10KΩ，2KΩ，470Ω，开路时，重复上述测试，并填入表1.3。

比较通频带情况。

表1.3

F（MHz）

7

8

9

9.2

9.5

10

10.5

10.8

11

12

13

Vo

S7=10KΩ

S7=2KΩ

S7=470Ω

S7=开路

五、实验报告要求

1．写明实验目的。

2．画出实验电路的交流等效电路。

3．计算直流工作点，与实验实测结果比较。

4．写明实验所用仪器、设备及名称、型号。

5．整理实验数据，分析说明回路并联电阻对Q值的影响。

6．假定CT和回路电容C总和为30pF，根据工作频率计算回路电感L值。

7．画出R为不同值时的幅频特性。

六、简易操作说明

1、将10MHz高频小信号（＜100mVpp）输入到“高频小信号放大”模块中J30（XXH.IN.）。

2、将示波器接入到该模块中J31（XXH.OUT）。

3、J27处短路块C.DL连到下横线处，拨码开关S8必须有一个拨向ON，示波器上可观察到已放大的高频信号。

4、改变S8开关，可观察增益变化，若S8“1”拨向“ON”则可调整电位器VR15，增益可连续变化。

5、将拨码开关S7逐个拨向“ON”，可观察增益变化，该开关是改变并联在谐振回路上的电阻，即改变回路Q值。

6、改变输出回路中周或可变电容也可观察增益变化。

7、改变输入信号频率，则可观察增益随之变化，可作出谐振曲线的频率特性。

8、若用扫频仪可直接观察谐振曲线的频率特性，同时可重复以上过程，观察曲线的变化。

实验二正弦波振荡器

振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。

它与放大器的区别在于，无需外加激励信号，就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。

一、实验目的：

1．掌握三端式振荡电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。

2．通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。

3．研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。

4．比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。

二、实验内容：

1．熟悉振荡器模块各元件及其作用。

2．进行LC振荡器波段工作研究。

3．研究LC振荡器和晶体振荡器中静态工作点，反馈系数以及负载对振荡器的影响。

反馈系数以及负载对振荡器

4．测试、分析比较LC振荡器与晶体振荡的频率稳定度。

本实验中正弦波振荡器包含工作频率为10MHz左右的电容反馈LC三端振荡器和一个10MHz的晶体振荡器，其电路图如图2-1所示。

由拨码开关S2决定是LC振荡器还是晶体振荡器（1拨向ON为LC振荡器，4拨向ON为晶体振荡器）

LC振荡器交流等效电路如图2-2所示。

由交流等效电路图可知该电路为电容反馈LC三端式振荡器，其反馈系数F=（C11+CT3）/CAP，CAP可变为C7、C14、C23、C19其中一个。

其中Cj为变容二极管（2CCIB），根据所加静态电压对应其静态电容。

若将S2拨向“4”通，则以晶体JT代替电感L，此即为晶体振荡器。

图2-1中电位器VR2调节静态工作点。

拨码开关S4改变反馈电容的大小。

S3改变负载电阻的大小。

VR1调节变容二极管的静态偏置。

图2-1正弦波振荡电路

图2-2正弦波振荡电路的交流等效电路

1．根据图2-1在实验板上找到振荡器位置并熟悉各元件及作用。

2．LC振荡器波段工作研究

将S2置于“1”ON，S4置于“3”ON，S3全断开。

调节VR1使变容二极管负端到地电压为2V，通过调节VR2改变静态工作点和调节VR5改变输出幅度大小使J6（ZD.OUT）输出最大不失真正弦信号，改变可变电容CT1和CT3，测其幅频特性，描绘幅频曲线，（用频率计和高频电压表在J6处测试）。

3、LC振荡器静态工作点，反馈系数以及负载对振荡幅度的影响。

1）将S2置于1，S4置于3，S3开路，改变上偏置电位器VR2，记下Ieo填入表2—1中，用示波器测量对应点的振荡幅度VP-P（峰峰值）填于表中。

（Ieo=Ve/Re）记下停振时的静态工作点电流。

Ieo（mA）

Vo（v）

将S4置于2、4重复以上步骤。

2）S2置于1，S4的1，2，3，4分别置于“ON”从而改变反馈电容大小，计算反馈系数，并用示波器记下振荡幅度与开始起振以及停振时的反馈电容值。

（CT=5P）

反馈电容

S4=4100P

S4=3360P

S4=2560P

S4=15000P

反馈系数

振荡幅度Vpp

3）S2置于1，S4置于2，S3中1，2，3，4分别置于“ON”从而改变负载电阻大小，记下振荡幅度及停振时的负载电阻。

负载电阻

空载

S3=4

10K

S3=3

S3=2

S3=1

100Ω

S2的“4”置于ON（晶体振荡器）重复以上各项填于表中。

4、LC振荡器的频率稳定度与晶体振荡器频率稳定度的研究与比较。

将S2分别置于1或4，进行以下实验并进行比较。

1）温度变化引起的频率漂移

S2置于1或4，S4置于2，S3置于开路先在室温下记下振荡频率。

频率计接入J6点，若振荡幅度较小，可在放大输出（FD.OUT）J26处测频率。

然后将电烙铁靠近振荡管和振荡回路，每隔1分钟记下频率的变化值，在记录时，S2开关交替地打在“1”（LC振荡器）和“4”（晶体振荡器），观察每次数据的变化和它们的区别

温度（温度时间变化）

室温

1分

2分

3分

4分

5分

LC振荡器

晶体管振荡器

2）电源电压变化引起的频率漂移（本实验箱电源已内置，电源电压输出固定，要做该步骤只能外接可变电源）

S2置于1或4，S4置于3，以室温下电源电压12伏时的频率为标准，测量电源电压变化±

2V时LC振荡器及晶体振荡器的频率漂移，比较所得结果。

电源荡器

10V

11V

12V

13V

14V

晶体振荡器

3）负载变化引起的频率漂移

S2置于1或4、S3波形开关顺次由1-4拨动，测量S2开关在LC振荡器及晶体振荡器的频率，比较所得结果（如果输出幅度小，可把输出信号引入前置放大后再接频率计）。

10KΩ

1）记录实验箱序号，用表格形式列出实验测数据，绘出实验曲线，并用所学的理论加以分析解释。

2）比较所测得的结果，分析晶体振荡器的优点。

3）分析静态工作点，反馈系数F和负载对振荡器起振条件和输出波形振幅的影响。

4）根据实测写出LC振荡器和晶体振荡器的工作频率范围，并分析两种不同振荡器的频率稳定度。

1、将拨码开关S2的“4”拨向“ON”即为晶体振荡器，“1”拨向“ON”则为LC振荡器。

2、将示波器接到该模块J6（ZD.OUT）处，可观察到10MHz的正弦波（注：

S4拨码开关2、3中应有一个拨向“ON”）。

3、改变S4即改变反馈电容，若“S4”中的“1”拨向“ON”则停振。

4、改变以S3，可观察输出波形变化，若“1”拨向“ON”停振。

实验三振幅调制器

幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。

变化的周期与调制信号周期相同。

即振幅变化与调制信号的振幅成正比。

通常称高频信号为载波信号。

本实验中载波是由晶体振荡产生的10MHz高频信号。

1KHz的低频信号为调制信号。

振幅调制器即为产生调幅信号的装置。

1．掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑止载波双边带调幅的方法。

2．研究已调波与调制信号及载波信号的关系。

3．掌握调幅系数测量与计算的方法。

4、通过实验对比全载波调幅和抑止载波双边带调幅的波形。

1．调测模拟乘法器MCl496正常工作时的静态值。

2．实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。

3．实现抑止载波的双边带调幅波。

在本实验中采用集成模拟乘法器MCl496来完成调幅作用，图3-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1一V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。

D、V7、V8为差动放大器V5与V6的恒流源。

进行调幅时，载波信号加在V1一V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；

调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接1KΩ电位器，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚（6）、（12）之间）输出。

图3-1MC1496内部电路图

用1496集成电路构成的调幅器电路图如图3-2（a）所示，图中VR8用来调节引出脚①、④之间的平衡，VR7用来调节⑤脚的偏置。

器件采用双电源供电方式（+12V，-9V），电阻R29、R30、R31R32、R52为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。

图3-2MC1496构成的振幅调制电路

四、实验步骤：

1．静态工作点调测：

使调制信号VΩ=0，载波VC=0（短路块J11、J17开路），调节VR7、VR8使模拟乘法器U3各引脚偏置电压接近下列参考值：

V8V10V1V4V6V12V2V3V5

5.62V5.62V0V0V10.38V10.38V–0.76V–0.76V-7.16V

R39、R46与电位器VR8组成平衡调节电路，改变VR8可以使乘法器实现抑止载波的振幅调制或有载波的振幅调制。

2．抑止载波幅调制：

J12端输入载波信Vc（t），其频率fc=10MHz，峰一峰值Ucp-p=100~300mV。

J16端输入调制信号VΩ（t），其频率fΩ=1kHz，先使峰一峰值

UΩP-P=0，调节VR8，使输出VO=0（此时V4=V1），再逐渐增加UΩP-P，则输出信号VO（t）的幅度逐渐增大，最后出现如图3-3（a）所示的抑止载波的调幅信号。

由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号。

脚①和④分别接电阻R43和R49可以较好地抑止载波漏信号和改善温度性能。

3．全载波振幅调制m=，J12端输入载波信号Vc（t）,fc=10MHz，Ucp-p=100~300mV，调节平衡电位器VR8，使输出信号Vo（t）中有载波输出（此时V1与V4不相等）。

再从J16端输入调制信号，其fΩ=1kHz，当UΩP-P由零逐渐增大时，则输出信号Vo（t）的幅度发生变化，最后出现如图4-3（b）所示的有载波调幅信号的波形，记下AM波对应Ummax和Ummin,并计算调幅度m。

4．加大VΩ，观察波形变化，画出过调制波形并记下对应的VΩ、VC值进行分析。

附：

调制信号VΩ可以用外加信号源，也可直接采用实验箱上的低频信号源。

将示波器接入J22处，（此时J17短路块应断开）调节电位器VR3，使其输出1kHz信号不失真信号，改变VR9可以改变输出信号幅度的大小。

将短路块J17短接，示波器接入J19处，调节VR9改变输入VΩ的大小。

图3-3（a）抑制载波调幅波形图3-3（b）普通调幅波波形

1．整理实验数据，写出实测MC1496各引脚的实测数据。

2．画出调幅实验中m=30%、m=100%、m＞100%的调幅波形，分析过调幅的原因。

3．画出当改变VR8时能得到几种调幅波形，分析其原因。

4．画出100%调幅波形及抑止载波双边带调幅波形，比较两者区别。

1、将短路块J11、J17均连接到下横线处。

2、将示波器连接到该模块J23处（TF.OUT）可观察调幅波（注此时后级J15断开）

3、改变VR8可观察到载波被抑制的双边带调幅波。

4、改变低频调制信号VR9，可改变调制度。

（注：

此时开关S6拨向左端，在J19处可观察调制信号）

实验四调幅波信号的解调

调幅波的解调是调幅的逆过程，即从调幅信号中取出调制信，通常称之为检波。

调幅波解调方法主要有二极管峰值包络检波器，同步检波。

本实验板上主要完成二极管包络检波。

1．掌握调幅波的解调方法。

2．掌握二极管峰值包络检波的原因。

3．掌握包络检波器的主要质量指标，检波效率及各种波形失真的现象，产生的原因以及克服的方法。

1．完成普通调幅波的解调

2．观察抑制载波的双边带调幅波的解调

3．观察普通调幅解调中的对角切割失真，底部切割失真以及检波器不加高频滤波的现象。

三、实验电路说明

二极管包络检波器主要用于解调含有较大载波分量的大信号，它具有电路简单，易于实现的优点。

本实验电路如图4-1所示，主要由二极管D7及RC低通滤波器组成，利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程实现检波.所以RC时间常数的选择重要，RC时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。

RC常数太小，高频分量会滤不干净.综合考虑要求满足下式：

RCΩMAX＜＜

2a

ma

其中：

m为调幅系数，Ωmax为调制信号最高角频率。

当检波器的直流负载电阻R与交流音频负载电阻RΩ不相等，而且调幅度ma又相当大时会生负峰切割失真（又称底边切割失真），为了保证不产生负峰切割失真应满

ma＜Ω。

图5-1包络检波电路

1．解调全载波调幅信号

（1）m＜30%的调幅波检波：

从J45（ZF.IN）处输入455kHz，0.1Vp-p,调制度m＜30%的已调波，短路环J46连通，调整CP6中周，使J51（JB.IN）处输出0.5Vp-p～1Vp-p已调幅信号。

将开关S13拨向左端，S14，S15，S16均拨向右端，将示波器接入J52（JB.OUT），观察输出波形。

（2）加大调制信号幅度，使m=100%，观察记录检波输出波形。

2．观察对角切割失真：

保持以上输出，将开关S15拨向左端，检波负载电阻由3.3KΩ变为100KΩ，在J52处用示波器观察波形，并记录与上述波形进行比较。

3、观察底部切割失真：

将开关S16拨向左端，S15也拨向左端，在J52处观察波形并记录与正常解调波形进行比较。

4、将开关S15，S16还原到右端，将开关S14拨向左端，在S52处可观察到检波器不加高频滤波现象。

1．通过一系列检波实验，将下列内容整理在表内：

输入的调幅波波形

M＜30%

M=100%

抑制载波调幅波

二极管包络检波器输入波形

2．画出观察到的对角切割失真和负峰切割失真波形以及检波器不加高频滤波的现象。

并进行分析说明。

1、从中放模块J45（ZF.IN）输入455kHz，0.1～0.2Vp-p已调幅信号，调制度m为30%左右，短路块J40断开，解调模块中的J45连通到下横线。

2、从中放模块J55处（ZF.OUT）可观察到放大后的中频信号。

3、将振幅解调模块中开关S13拨向左端，S14、S15、S16均拨向右端，在J52处可看到解调后的低频信号，也可在低放模块中从J44处看放大后的低频信号，改变VR17即改变低放增益。

4、改变S14、S15、S16可观察对角切割失真，底部失真和不加高频滤波的情况。

S14拨向左端则高频滤波断开，S15拨向左端对角切割失真，S15、S16拨向左端底部失真。

若失真不明显则可加大调制度。

实验五变容二极管调频器

调