高频电子线路实验.docx

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高频电子线路实验

本科生实验报告

实验课程高频电子线路实验

学院名称信息科学与技术学院

专业名称

学生姓名

学生学号

指导教师

实验地点

实验成绩

二〇一六年四月二〇一六年五月

实验1单调谐回路谐振放大器

—、实验准备

1．做本实验时应具备的知识点：

放大器静态工作点

LC并联谐振回路

单调谐放大器幅频特性

2．做本实验时所用到的仪器：

单调谐回路谐振放大器模块

双踪示波器

万用表

频率计

高频信号源

二、实验目的

1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；

2．掌握单调谐回路谐振放大器的基本工作原理；

3.熟悉放大器静态工作点的测量方法；

4．熟悉放大器静态工作点和集电极负载对单调谐放大器幅频特性（包括电压增益、通频带、Q值）的影响；

5．掌握测量放大器幅频特性的方法。

三、实验内容

1．用万用表测量晶体管各点（对地）电压VB、VE、VC，并计算放大器静态工作点；

2．用示波器测量单调谐放大器的幅频特性；

3．用示波器观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响；

4．用示波器观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响。

四、基本原理

1．单调谐回路谐振放大器原理

小信号谐振放大器是通信接收机的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大和选频。

单调谐回路谐振放大器原理电路如图1-1所示。

图中，RB1、RB2、RE用以保证晶体管工作于放大区域，从而放大器工作于甲类。

CE是RE的旁路电容，CB、CC是输入、输出耦合电容，L、C是谐振回路，RC是集电极（交流）电阻，它决定了回路Q值、带宽。

为了减轻晶体管集电极电阻对回路Q值的影响，采用了部分回路接入方式。

图1-1单调谐回路放大器原理电路

图1-2单调谐回路谐振放大器实验电路图

2．单调谐回路谐振放大器实验电路

单调谐回路谐振放大器实验电路如图1-2所示。

其基本部分与图1-1相同。

图中，1C2用来调谐，1K02用以改变集电极电阻，以观察集电极负载变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。

1W01用以改变基极偏置电压，以观察放大器静态工作点变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。

1Q02为射极跟随器，主要用于提高带负载能力。

五、实验步骤

1．实验准备

（1）插装好单调谐回路谐振放大器模块，接通实验箱上电源开关，按下模块上开关1K01。

（2）接通电源，此时电源指示灯亮。

2．单调谐回路谐振放大器幅频特性测量

测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法。

扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性曲线，但需要扫频仪。

本实验采用点测法，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的单调谐回路揩振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。

步骤如下：

（1）1K02置“off“位，即断开集电极电阻1R3，调整1W01使1Q01的基极直流电压为2.5V左右，这样放大器工作于放大状态。

高频信号源输出连接到单调谐放大器的输入端（1P01）。

示波器CH1接放大器的输入端1TP01，示波器CH2接单调谐放大器的输出端1TP02，调整高频信号源频率为6.3MHZ（用频率计测量），高频信号源输出幅度（峰——峰值）为200mv（示波器CH1监测）。

调整单调谐放大器的电容1C2，使放大器的输出为最大值（示波器CH2监测）。

此时回路谐振于6.3MHZ。

比较此时输入输出幅度大小，并算出放大倍数。

（2）按照表1-2改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度为200mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值，并把数据填入表1-2。

输入信号频率f（MHZ）

5.4

5.5

5．6

5.7

5.9

6.0

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

输出电压幅值U（mv）

400

430

480

530

618

690

790

910

1020

1090

970

830

（3）以横轴为频率，纵轴为电压幅值，按照表1-2，画出单调谐放大器的幅频特性曲线。

实验2高频功率放大与发射实验

—、实验准备

1．做本实验时应具备的知识点：

谐振功率放大器的基本工作原理（基本特点，电压、电流波形）

谐振功率放大器的三种工作状态

集电极负载变化对谐振功率放大器工作的影响

2．做本实验时所用到的仪器：

高频功率放大与发射实验模块

双踪示波器

万用表

频率计

高频信号源

二、实验目的

1．通过实验，加深对丙类功率放大器基本工作原理的理解，掌握丙类功率放大器的调谐特性。

2．掌握输入激励电压，集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。

3．通过实验进一步了解调幅的工作原理。

三、实验内容

1．观察高频功率放大器丙类工作状态的现象，并分析其特点；

2．测试丙类功放的调谐特性；

3．测试负载变化时三种状态（欠压、临界、过压）的余弦电流波形；

4．观察激励电压、集电极电压变化时余弦电流脉冲的变化过程；

5．观察功放基极调幅波形。

四、基本原理

1．丙类调谐功率放大器基本工作原理

放大器按照电流导通角的范围可分为甲类、乙类及丙类等不同类型。

功率放大器电流导通角越小，放大器的效率则越高。

丙类功率放大器的电流导通角<90°,效率可达80%，通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。

为了不失真地放大信号，它的负载必须是LC谐振回路。

由于丙类调谐功率放大器采用的是反向偏置，在静态时，管子处于截止状态。

只有当激励信号Ub足够大，超过反偏压Eb及晶体管起始导通电压Ui之和时，管子才导通。

这样，管子只有在一周期的一小部分时间内导通。

所以集电极电流是周期性的余弦脉冲，波形如图10-1所示。

图10-1折线法分析非线性电路电流波形

根据调谐功率放大器在工作时是否进入饱和区，可将放大器分为欠压、过压和临界三种工作状态。

若在整个周期内，晶体管工作不进入饱和区，也即在任何时刻都工作在放大区，称放大器工作在欠压状态；若刚刚进入饱和区的边缘，称放大器工作在临界状态；若晶体管工作时有部分时间进入饱和区，则称放大器工作在过压状态。

放大器的这三种工作状态取决于电源电压Ec、偏置电压Eb、激励电压幅值Ubm以及集电极等效负载电阻。

（1）激励电压幅值Ubm变化对工作状态的影响

当调谐功率放大器的电源电压、偏置电压和负载电阻保持恒定时，激励振幅变化对放大器工作状态的影响如图10-2所示。

图10-2变化对工作状态的影响

由图可以看出，当增大时，、也增大；当增大到一定程度，放大器的工作状态由欠压进入过压，电流波形出现凹陷，但此时还会增大（如）。

（2）负载电阻Rc变化对放大器工作状态的影响

当Ec、Eb、Ubm保持恒定时，改变集电极等效负载电阻对放大器工作状态的影响，如图10-3所示。

图10-3不同负载电阻时的动态特性

图10-3表示在三种不同负载电阻Rc时，做出的三条不同动态特性曲线QA1、QA2、AQ3A′3。

其中QA1对应于欠压状态，QA2对应于临界状态，AQ3A’3对应于过压状态。

QA1相对应的负载电阻Rc较小,Ucm也较小，集电极电流波形是余弦脉冲。

随着Rc增加，动态负载线的斜率逐渐减小，Ucm逐渐增大，放大器工作状态由欠压到临界，此时电流波形仍为余弦脉冲，只是幅值比欠压时略小。

当Rc继续增大，Ucm进一步增大，放大器进入过压状态，此时动态负载线A3Q与饱和线相交，此后电流随沿饱和线下降到A′3，电流波形顶端下凹，呈马鞍形。

（3）电源电压Ec变化对放大器工作状态的影响

在Eb、Ubm、Rc保持恒定时，集电极电源电压变化对放大器工作状态的影响如图10-4所示。

图10-4改变时对工作状态的影响

由图可见，Ec变化，Uce（min）也随之变化，使得Uce（min）和Uces的相对大小发生变化。

当Ec较大时，Uce（min）具有较大数值，且远大于Uces,放大器工作在欠压状态。

随着Ec减小，Uce（min）也减小，当Uce（min）接近Uces时，放大器工作在临界状态。

Ec再减小，Uce（min）小于Uces时，放大器工作在过压状态。

图10-4中，Ec>Ec2时，放大器工作在欠压状态；Ec=Ec2时，放大器工作在临界状态；Ec

即当Ec由大变小时，放大器的工作状态由欠压进入过压，ic波形也由余弦脉冲波形变为中间凹陷的脉冲波。

2．高频功率放大器实验电路

高频功率放大器实验电路如图10-5所示。

图10-5高频功率放大与发射实验图

本实验单元由两级放大器组成，11BG02是前置放大级，工作在甲类线性状态，以适应较小的输入信号电平。

11TP01、11TP02为该级输入、输出测量点。

由于该级负载是电阻，对输入信号没有滤波和调谐作用，因而既可作为调幅放大，也可作为调频放大。

11BG01为丙类高频功率放大电路，其基极偏置电压为零，通过发射极上的电压构成反偏。

因此，只有在载波的正半周且幅度足够大时才能使功率管导通。

其集电极负载为LC选频谐振回路，谐振在载波频率上以选出基波，因此可获得较大的功率输出。

本实验功放有两个选频回路，由11K03来选定。

当11K03拨至左侧时，所选的谐振回路谐振频率为6.3MHZ左右，此时的功放可用于构成无线收发系统。

当11K03拨至右侧时，谐振回路揩振频率为1.9MHZ左右。

此时可用于测量三种状态（欠压、临界、过压）下的电流脉冲波形，因频率较低时测量效果较好。

11K04用于控制负载电阻的接通与否，11W02电位器用来改变负载电阻的大小。

11W01用来调整功放集电极电源电压的大小（谐振回路频率为1.9MHZ左右时）。

在功放构成系统时，11K02控制功放是由天线发射输出还是直接通过电缆输出。

当11K02往上拨时，功放输出通过天线发射，11TP00为天线接入端。

11K02往下拨时，功放通过11P03输出。

11P02为音频信号输入口，加入音频信号时可对功放进行基极调幅。

11TP03为功放集电极测试点，11TP04为发射极测试点，可在该点测量电流脉冲波形。

11TP06用于测量负载电阻大小。

五、实验步骤

1．实验准备

在实验箱主板上装上高频功率放大与射频发射模块，接通电源即可开始实验。

2．激励电压、电源电压及负载变化对丙类功放工作状态的影响

（1）激励电压对放大器工作状态的影响

开关11K01置“on”，11K03置“右侧”，11K02往下拨。

保持集电极电源电压=6V（用万用表测11TP03直流电压，调11W01等于6V），负载电阻=8KΩ（11K04置“off”，用万用表测11TP06电阻，调11W02使其为8KΩ，然后11K04置“on”）不变。

高频信号源频率1.9MHZ左右，幅度200mv（峰—峰值），连接至功放模块输入端（11P01）。

示波器CH1接11TP03，CH2接11TP04。

调整高频信号源频率，使功放谐振即输出幅度（11TP03）最大。

改变信号源幅度，即改变激励信号电压，观察11TP04电压波形。

信号源幅度变化时，应观察到欠压、临界、过压脉冲波形。

其波形如图10-6所示（如果波形不对称，应微调高频信号源频率）。

图10-6三种状态下的电流脉冲波形

图1欠压

图2临界

图3弱过压

图4欠压

实验3振荡电路实验

一、实验内容

1.用示波器观察振荡电路的输出波形，测量振荡器电压峰-峰值，并以测量振荡频率；

2.测量