非线性电子线路实验报告.docx

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非线性电子线路实验报告

高频实验报告

班级：

14021002班级：

14021002

姓名：

余杨姓名：

张幸幸

学号:

2010303508学号：

2010303509

2012年11月

目录

目录2

实验一、发射系统实验3

一、实验目的与内容3

二、实验原理3

三、实验步骤6

四、测试指标与测试波形8

实验二、调幅接收系统实验13

一、目的与内容13

二、实验原理13

三、实验步骤14

四、测试指标与测试波形15

实验三、接收系统实验18

一、实验目的与内容18

二、实验原理18

三、实验步骤20

四、测试指标与测试波形20

实验一、发射系统实验

一、实验目的与内容

图1为实验中的调幅发射系统结构图。

通过实验了解与掌握调幅发射系统，了解与掌握LC三点式振荡器电路、三极管幅度调制电路、高频谐振功率放大电路。

实验内容：

1.LC三点式振荡器电路

2.三极管幅度调制电路

3.高频谐振功率放大电路

4.调幅发射系统

二、实验原理

1、LC三点式振荡器电路：

5BG1为三极管，与其外围电路构成三点式振荡电路。

调节5W2可以改变其静态工作点。

5BG2与其外围电路构成共集电极放大电路。

调节5C4，改变振荡频率。

调节5W1可以调节输出正弦波的幅度。

5K1接不通的电容，形成不通的反馈网络。

反馈振荡器是由主网络和反馈网络构成。

闭合环路形成反馈振荡的条件是：

保证接通电源后从无到有地建立起振荡的起振条件，保证进入平衡状态，输入等幅持续振荡的平衡条件以及保证平衡状态不因外界不稳定因素影响而受到破坏的稳定条件。

2、三极管幅度调制电路：

此电路为一三极管基极幅度调制电路。

振幅调制是用低频调制信号去控制高频正弦波的振幅，使其随调制信号波形的变化而呈现线性变化。

类似一乘法器。

设载波为uc（t）=Ucmcosωct，调制信号为单频信号，即uΩ（t）=UΩmcosΩt（Ωωc）,则普通调幅信号为：

uAM（t）=（Ucm+kUΩmcosΩt）cosωct=Ucm（1+MacosΩt）cosωct

调幅信号的振幅由直流分量Ucm和交流分量kUΩmcosΩt迭加而成,其中交流分量与调制信号成正比,调幅信号的包络（信号振幅各峰值点的连线）完全反映了调制信号的变化。

调幅指数Ma的表达式:

3、谐振功率放大电路：

高频功率放大器用于放大器高频信号并获得足够大的输出功率,常又称为射频功率放大器。

下面是对其放大特性原理的分析。

放大特性是指放大器在VBB、VCC和R不变时，随Ubm变化的特性。

随着Ubm从小变大，放大器将由欠压状态→临界状态→过压状态变化。

ic波形的变化：

改变信源输入的幅度值，即可以改变Vbm的值。

4、调幅发射系统：

将上述三个已经调好的电路连接起来，通过对V6-3的观测，即可得到天线所发射的信号。

三、实验步骤

1、LC三点式振荡器电路：

（1）接通电源。

调节直流电源的电压为12V以及电源的最大输出电流0.3mA，将电源接到实验电路板上，打开K5A。

（2）静态工作点的调节。

将万用表打开，选用量程大于3V的电压档，测量5R8的电压值；调节5W2，时万用表的值为3Ｖ（Ic1≈3mA）

（3）动态工作点的调节。

启动示波器在V5-1点接入示波器，调节示波器使其便于观测。

调节5C4.使示波器的频率显示值为28MHz。

（4）振荡器反馈系数kfu对振荡器幅值UL的影响关系。

启动示波器在V5-1点接入示波器，调节示波器使其便于观测。

测量并读出振荡器幅值UL和振荡器反馈系数kfu，填入表1-1

（5）振荡管工作电流和振荡幅度的关系。

将反馈控制开关与5C10相接（Kfu=0.4）。

调节5W2，使Ic1分别为0.5、2、3、4、5mA，在观测点V5-1接示波器，测量并读出振荡器幅值UL和fo，填入表1-2

（6）LC三点式振荡输出波形。

在V1=12V、kfu≈0.4、fo≈28MHz、Ic1=3mA情况下，使用示波器显示波形，并记录波形。

2、三极管幅度调制电路：

（1）静态工作点的调节。

闭合K7，用万用表测量7R3两端的电压，调节7W1，使电压显示值为0.5V。

（2）使调幅电路对信号最大不失真。

先加入一路信号（调制信号UΩ=1kHz/0.1—0.5Vp-p），用示波器观测V7-2，通过调节7C10，使其最大不失真。

（3）振幅调制。

在最大不失真的情况下，输入高频信号（Ui=30MHz/0.1Vp-p）。

调节静态工作点，使Ic分别为1、2、3、4、5、6、7mA,记录Usm（A）和Usm（B），并计算调制系数m。

3、高频谐振功率放大电路：

（1）最小信源输入幅值的确定。

将调节万用表电流档接入K6B处。

（2）调节乙类放大器的最大不失真。

在信源输入处加入信号（fo=30MHz/0.5Vp-p），用示波器观测V6-2，调节6C5，使输出波形最大不失真

（3）调节使丙类放大器的三极管处于放大区。

用示波器观测V6-3,逐渐增大信源输入的幅值，知道电流表的显示值有一个突变，并注意使其把大于60mA,记下此时信源输入的幅值。

调节6C13，使输出最大不失真。

4、调幅发射系统：

（1）电路的连接。

在三极管甲类调幅电路中，UΩ=1kHz/0.1、Vp-pUi=30MHz/0.1Vp-pIc=3mA，7W2调到最低处。

在高频谐振功率放大器的电路中，6K2接信源输入，用示波器观测V6-3的波形

（2）信号的调节。

用示波器观测V6-1的波形，调节7W2，使示波器显示的幅度为第三个小实验的跳变时的输入幅度（注意电流表的示数不超过60mA）。

此时，用示波器观测V6-3的波形即为调幅发射的信号。

四、测试指标与测试波形

1、LC三点式振荡器电路：

1.1、振荡器反馈系数kfu对振荡器幅值UL的影响关系：

表1-1测试条件：

V1=+12V、Ic1≈3mA、

f0≈28MHz、kfu=0.1-0.5

名称

单位

1

2

3

4

5

kfu

5C6/（CN+5C6）

0.167

0.286

0.370

0.435

0.5

UL

VP-P（mV）

280

448

500

600

1.04

振荡器的反馈系数kfu--UL特性结论：

振荡器的幅值随振荡器反馈系数的增大而增加。

Matlab仿真曲线如下：

1.2、振荡管工作电流和振荡幅度的关系：

Ic–UL

表1-2测试条件：

V1=12V、kfu≈0.4、

fo≈28MHz、Ic1=0.5-6mA

数据值

项目

5BG1电流Ic（mA）

2

2.5

3

3.5

4

5

UL（mV）

VP-P

200

258

512

547

592

480

fo

MHz

32.95

31.72

28.47

28.37

28.74

29.73

振荡器的Ic–UL特性结论：

振荡管幅度先随工作电流的增加而增加，而后减小。

Matlab仿真曲线如下：

1.3、LC三点式振荡输出波形：

测试条件：

V1=12V、kfu≈0.4、fo≈28MHz、Ic1=3mA

2、三极管幅度调制电路（基极）：

2.1、IC值变化对调制系数m的影响关系：

“IC--m”

表1-3测试条件：

V1=+12V、UΩ=1kHz/0.1Vp-p、

Ui=30MHz/0.1Vp-p

名称

单位

UΩ=1KHz/0.1VP-PUi=30MHz/0.1VP-P

Ic

mA

1

2

3

4

5

6

Usm（A）

VP-P

620m

660m

1.00

1.04

1.10

1.12

Usm（B）

VP-P

240m

380m

640m

720m

880m

920m

m

%

44.2

26.9

21.95

18.18

11.11

9.80

IC值变化对调制系数m的影响的结论：

调制系数随着Ic的增加而减小。

Matlab仿真曲线如下：

2.2、调制信号UΩ幅度变化对调制系数m的影响关系：

“UΩ--m”

表1-4测试条件：

V=+12V、UΩ=1kHz/0.1-0.5Vp-p、

Ui=30MHz/0.1Vp-p、Ic=3mA

数据值

（Vp-p）

项目

UΩ（Vp-p）

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

（A）

VP-P

0.92

1.04

1.10

1.16

1.30

（B）

VP-P

0.64

0.52

0.08

0.16

0.28

（m）

%

17.95

33.33

86.44

75.75

64.46

调制信号UΩ幅度变化对调制系数m的影响的结论：

调制系数m随UΩ的增大先增加后减小。

Matlab仿真曲线如下：

2.3、三极管幅度调制电路（基极）输出波形：

测试条件：

V1=+12V、UΩ=1kHz/0.1Vp-p、Ui=30MHz/0.1Vp-p、Ic=3mA

3、高频谐振功率放大电路：

3.1.输入激励信号与输出信号电流/电压之间的关系

表1-5测试条件：

V1=V2=12V、fo=30MHz/0.5-0.8Vp-p、

RL=50Ω（Ic不得超过60mA）

级别

激励放大级器（6BG1）

末级谐振功率放大器（6BG2）

测量项目

注入信号

Ui（V6-1）

激励信号

Ubm（V6-2）

输出信号

U0（V6-3）

未级电流

IC（mA）

峰峰值

VP-P

0.3

4.16

0.64

4.9

有效值

V

0.21

2.94

0.45

3.46

峰峰值

VP-P

0.404

4.04

19.3

42.79

有效值

V

0.287

2.87

13.65

30.25

3.2.谐振功率放大器的负载特性：

“RL—Uo”

表1-6测试条件：

V1=V2=12V、fo=30MHz、Ubm=3.6Vp-p、RL=50Ω-150Ω

RL

Ω

50Ω

75Ω

100Ω

125Ω

150Ω

Uo（Vp-p）

（V6-3）

19.3

6.21

8.24

9.25

10

Ic（mA）

（V2）

42.79

24.32

25.40

26.36

24.89

3.3.谐振功率放大器的输出功率与工作效率

电源输入功率PD:

Ic=42.79mAV2=12V、PD=513.48mW

高频输出功率P0:

Uo=19.3Vp-pRL=50ΩP0=372.49mW

电路工作效率η:

72.5%

4、调幅发射系统（给出实测波形以及各单元模块接口信号参数）：

实验二、调幅接收系统实验

一、目的与内容

通过实验了解与掌握调幅接收系统，了解与掌握三极管混频器电路、中频放大AGC电路、检波电路。

完整的调幅接收系统结构图：

天线→高频信号放大器→二次混频→中放→检波

↑↑

晶体振荡器低放

↑

平衡混频器

二、实验原理

1、晶体管混频电路：

静态工作点由电阻2W1、2R2和2R3分压得到，通过调节2W1可以获得想要的静态工作点。

利用三极管混频原理，从发射极输入信源信号30.455MHz，从基极输入30MHz信号，经过电容2C3和变压器2B1选频回路，混频后从V2-3输出w1-w2=455KHz。

2、中频放大/AGC和检波电路：

工作原理：

AGC电路：

利用负反馈原理，对输出信号的幅值进行采样，自动控制放大倍数。

右下边是二极管包络检波电路，左边是两级的放大电路。

先对输入的中频信号进行放大，利用反馈控制原理，经过二极管包络检波电路得到输入信号的包络。

二极管具有单向导电性，调幅信号的负向部分被截止，仅留下正向部分，取平均值得到包络，实现检波。

当接入R、C过大时，可能产生惰性失真。

3、调幅接收系统：

三极管混频电路提供放大和中频输出，中放和检波电路提供增益和检出波形。

三、实验步骤

1、晶体管混频电路：

（1）将12V电源接到电路板上，从V2-1和V2-5端口分别输入30MHz、25mV和30.455MHz、2.5Vpp；

（2）调节2W1使得晶体管的静态工作点Ic在0.1mA至3mA变化；

（3）用示波器观察中频输出U2的振幅，调节2C3使得输出最大不失真，并记录振幅，计算混频增益。

2、中频放大/AGC和检波电路：

（1）将12V电源接到电路板上，调节两个晶体管的静态工作点均为Ic=0.5mA，输入中频信号为455KHz，幅度从1mVpp到1Vpp变化；

（2）在观测点V3-2，V3-5和V3-4记录输出的波形和幅度，观测V3-2时开关3k2，3k3均打开，观测V3-4和V3-5时开关3k2合上，3k3打开；

3、调幅接收系统：

将晶体管混频电路的中频输出与中放AGC和检波电路连在一起，观测输出波形。

四、测试指标与测试波形

1、晶体管混频电路：

混频管静态电流“Ic”变化对混频器中频输出信号“U2”的影响关系

表2-1测试条件：

EC1=+12V、载波信号Us=25mv、UL=250mVp-p、Ic=0.1-3mA

电流Ic（mA）

0.2

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

中频U2mVp-p

510

500

440

400

360

320

260

混频增益Kuc（dB）

20.4

20

17.6

16

14.4

12.8

10.4

2、中频放大/AGC和检波电路：

2.1、AGC动态范围测试

表2-2测试条件：

V1=+12V、Uin=1mVp-p-1Vp-p/455kHz

输入信号UinmVp-p

5

10

50

100

200

300

一中放Vo1（AGC输入）（mV）p-p

140m

200m

1

1.76

2.56

2.96

AGC输出Vo2（mV）p-p

120m

140m

940

1.84

2.92

3.52

AGC控制电压Vc（V）

140m

180m

180m

160m

180m

140m

AGC动态范围测试曲线图

输入动态范围曲线图：

输出动态范围曲线图：

AGC动态范围结论

输出动态范围为输出最大幅值除以输出最小幅值，约为29.3；输入动态范围为输入最大幅值除以输入最小幅值，约为21.14。

2.2、AGC输入信号峰峰值与AGC检波输出电压关系曲线图

AGC检波输出线性动态范围结论

从曲线图上无法直接看出线性动态范围。

2.3、检波失真观测

测试条件：

输入信号Vin：

455KHz、10mVp-p、

调制1kHz信号，调制度50%调幅信号

检波无失真输出波形实测波形

3、调幅接收系统（给出各单元模块接口信号参数）：

三极管混频电路输出455KHz，360mVpp的正弦信号。

实验三、接收系统实验

一、实验目的与内容

通过实验了解与掌握调频接收系统，了解与掌握小信号谐振放大电路、晶体振荡器电路、集成混频鉴相电路

完整的系统框图：

本振

↓

天线→滤波→混频→中放→滤波→中放→混频→中放→滤波→中放→解调→输出

↓

本振

二、实验原理

1、谐振放大电路

此为一单谐振放大电路

当开关接单谐振时，输出带宽减小，但是增益增加；双谐振是依靠上下两个谐振回路的耦合使输出带宽增加，但是增益会相应的减小。

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。

2、晶体振荡电路

工作原理：

晶体振荡器，简称晶振。

在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。

晶体振荡器相比LC振荡电路而言，Q值更高，Ws、Wp更稳定，本电路通过调节5C22，输出40.725MHz的三次频。

3、集成混频电路

工作原理：

使用了陶瓷滤波器，输入30M-1KHz的调制信号或利用天线接收信号，经过功率放大器和滤波器以及鉴频调谐回路，在V2-7观测点输出455KHz的差频，在V2-8鉴频输出1KHz信号。

4、调幅接收系统

用天线接收调制信号，本振信号由晶体振荡电路产生，在输出点观测输出电压波形。

三、实验步骤

1、小信号振荡电路

先接成单谐振回路，在V1-2观测，调节谐振回路使输出最大不失真；然后接成双谐振回路，调节1W1使得放大管电流从0.5至4.5mA之间变化，记录输出信号的幅值。

2、晶体振荡电路

输入电压幅度从1mVpp到1Vpp范围内变化，调节5C22使得输出频率为40.725MHz，在V5-4观测点用示波器观测并记录输出电压幅度。

3、集成混频鉴相电路

信号源产生本振输入，用天线接收信号，调节电容2C20是鉴频谐振回路谐振在455KHz频率上，在观测点V2-7观测输出信号。

四、测试指标与测试波形

1、小信号谐振放大电路：

放大器直流工作点对Uo的影响关系

表1-1测试条件：

V1=+12V、Ic1≈0.5-4.5mA、Ui≈50mVP-P、f0≈30MHz

输入信号Ui（mVP-P）

50mVP-P

放大管电流Ic1

0.5mA

1mA

2mA

3mA

4mA

4.5mA

输出信号Uo（VP-P）

0.46

0.72

0.92

0.97

0.62

0.56

结论：

在一定范围内，放大器的放大倍数随静态直流工作点的升高而升高，之后将减小。

阻尼电阻对放大器的影响关系

表1-2测试条件：

V1=+12V、Ic1≈2mA、f0≈30MHz、Ui=50mVP-P

输入信号Ui（mVP-P）

50mVP-P

阻尼电阻RZ

（R11）

R=100Ω

（R7）

R=1K

（R6）

R=10K

（R5）

R=100K

（1K2=1）

R=∞

输出信号Uo（VP-P）

0.104

0.448

0.840

0.920

0.896

逐点法测量放大器的幅频特性

表1-3测试条件：

V1=+12V、Ic1≈2mA、f0=27-33MHz、Ui=50mVP-P

输入信号幅度（mVP-P）

50mVP-P

输入信号（MHz）

27

27.5

28

28.5

29

29.5

30

输出幅值（VP-P）

0.25

0.304

0.368

0.432

0.544

0.704

0.880

输入信号（MHz）

30.5

31

31.5

32

32.5

33

输出幅值（VP-P）

0.920

0.816

0.8

0.62

0.42

0.35

放大器幅频特性测试结论

放大倍数随输入信号频率增大而增大，当频率增大到一定程度时，放大倍数随着频率增大开始减小。

2、晶体振荡电路：

3、集成混频鉴相电路：

由于集成混频鉴相电路没有做出来，所以没有实测波形。

集成混频鉴相电路

实测波形粘贴处

4、调频接收系统（给出各单元模块接口信号参数）：

高频电子电路实验感受与建议：

拥有良好的基础是做好实验的首要条件；课前充分的预习和写好预习实验报告时做好实验的必要条件。

在实验过程中虽然多次被老师批评，但是感觉收获很多，之前实验带来的很多不好的习惯也一一改正，正确的使用仪器的方法和使用完之后的仪器排放，以及实验过程中对仪器的操作都使我们感觉到良好的实验室素质的必要性。

最主要的是通过实验课的操作，我们对高频电子线路有了更进一步地理解，学到了课堂上学不到的东西。