高频电子线路基础实验课件

哈尔滨工程大学电工电子教学基地,高频电子线路实验(一),09版教学大纲,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验内容,1.小信号谐振放大器的设计 2.丙类功率放大器的设计 3.LC振荡器与晶体振荡器的设计 4.振幅调制与解调电路的研究,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验要求,1.实验前预习有关实验的理论知识和仪器使用，根据实验要求撰写预习报告。 2.每次实验自带万用表、烙铁和螺丝刀。 3.独立完成实验内容，掌握所做实验的理论知识和硬件电路的设计、调试方法，学会所用仪器的使用方法。 4.实验完成后的第5个工作日交实验报告。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验目的,通过实验加深对通信系统中高频功能电路的组成、特点和工作原理的理解。 学习功能电路的设计、调整和测试方法。 掌握高频仪器的原理和使用方法。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验成绩评定,1.实验报告。（10分） 2.实验过程中电路的调试能力、技术指标的测试以及仪器的使用。（15分）,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验报告要求,1、实验封皮统一采用采用实资处实验封皮，要求完整填写实验名称、班级、学号、姓名、实验时间、实验室名称、指导教师，成绩栏由实验教师评定实验报告后填写。 2、实验报告统一采用A4纸手写，分为预习报告和实验报告，最后装订在一起 于实验后一周内上交。 3、基础实验和课程设计预习报告有差别，其中基础实验报告没有实验电路参数设计部分，请注意。基础实验报告模板如附录1，课程设计报告模板如附录2。,附录1 基础实验报告模板,哈尔滨工程大学高频电子线路课程组,哈尔滨工程大学高频电子线路课程组,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,基础实验一,小信号谐振放大器的设计,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,一、实验目的,1、熟悉小信号谐振放大器的工作原理及工程估算的方法。 2、掌握小信号谐振放大器主要性能指标（电压增益、选择性、通频带）的调试方法。 3、研究电路参数对小信号谐振放大器技术指标的影响。 4、了解函数/任意波形发生器、数字示波器、数字合成扫频仪、高频Q表的基本原理，学习它们的使用方法。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,二、实验原理及电路,实验印制电路板图,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验原理,实验电路是由共发射级组态的晶体管和并联谐振回路组成的单级单调谐放大器。小信号调谐放大器的主要特点是晶体管的集电极负载不是纯电阻，而是由LC组成的并联谐振回路。如图所示，电路上共有两个可调元件，一个是电位器RP1，用于调节放大器的静态工作点，使放大器工作于合适的工作区；另一个是可变电容C3，调节电容可改变电路的谐振频率。放大器的谐振频率为：,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,并联谐振回路的阻抗随频率而变，在谐振频率点处其阻抗是纯电阻，达到最大值，此时调谐放大器的增益也为最大值，稍离开此频率，电压增益迅速减小。,小信号放大器谐振曲线,实验原理,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,三、实验内容及要求,1、实验电路技术指标要求： ， ， 。 2、在印制电路板上焊接电路，焊接完毕检查无误后方可 进行通电调试。 3、调整并测试三极管的静态工作点。 4、用逐点法测试并调整放大器的各项技术指：中心频率、电压增益、通频带、矩形系数，使其符合技术指标要求。 5、研究电路参数（静态工作点、回路阻尼电阻）对放大器技术指标和的影响。 6、用数字频率特性扫频仪测量放大器的各项技术指标。（选作）,四、实验步骤,1、使用磁环NXO-100绕制高频变压器T1，初级次级比为3:1。 2、在印制电路板上焊接电路。焊接前，需测量电阻值是否取用正确；焊接完毕后，使用万用表检查焊接有无短路，变压器是否焊接可靠，检查无误后方可进行通电调试。,实验步骤,3、测量晶体管的静态工作点 调整可调电阻RP1，使 ，测量相应的基极电位和集电极电位，并填入下表。,实验步骤,4、调整放大器谐振频率（10MHz） 由信号发生器输出频率为10MHz的高频信号（幅度为20100mV，保证输出信号不失真），接至谐振放大器的输入端，用示波器在输出端观察输出电压，慢慢微调可变电容C3使输出波形幅度最大。此时，增大和降低信号源输出频率，检验放大器是否调谐于10MHz。,实验步骤,5、测量谐振电压放大倍数 谐振时，用示波器测量放大器的输入电压和输出电压，计算电压放大倍数。,实验步骤,6、测量放大器的谐振曲线 在保持输入信号幅度不变的条件下，记录输出电压为最大输出电压的0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1倍时所对应的上下边频，填入表2，绘出谐振曲线，并求通频带和矩形系数。,实验步骤,7、自拟实验方案，研究静态工作点、回路阻尼电阻对放大电路的影响。 8、用数字频率特性扫频仪测量放大器的各项技术指标。（选作）,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,五、思考题,1、电路参数对放大器技术指标Au0和 2f0.7的影响。 2、电路参数对放大器增益带宽积的影响。 3、调谐放大器电路中谐振电容和电感的选取。 4、提出您宝贵的建议：实验内容、教学方法等。,寄语,你的爱好就是你的方向，你的兴趣就是你的资本，你的性情就是你的命运。 即便你不喜欢，如果你现在不得不学这个事情，至少你不要让你的时间白花，你不喜欢的事情可以不用精通，但是你既然花时间学了，一定要想法今后不要后悔当初学的怎么全都还给老师了，你要让自己的时间不能浪费。 不要为了实验而实验，更不要为了考试而学习！,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,基础实验二,丙类功率放大器的设计,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,一、实验目的,1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的调谐特性，熟悉主要技术指标的测量方法。 2、了解高频功率放大器丙类工作过程以及当激励信号、负载、电源电压变化对功率放大器工作状态的影响，加深对欠压、过压、临界三种工作状态的理解。 3、掌握丙类放大器的计算与设计方法。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,二、实验原理及电路,实验印制电路板图,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,测试波形,1、实验电路技术指标要求： 。 2、研究激励电压、负载、电源电压对功率放大器工作状态的影响。,三、实验内容及要求,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,四、实验步骤,1、连接电路 连接直流电源（注意电源电压12V，以万用表测量为准），取谐振功放输出负载电阻为150欧。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验步骤,2、调谐特性的测试（中心频率450kHz） 将高频信号发生器的输出峰峰值调至约1.8V，接至放大器的输入端。示波器连接功率放大器输出，测量输出电压大小，调节可调电容使谐振回路调谐于450kHz。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验步骤,3、研究激励电压变化对工作状态的影响 将高频信号发生器的输出频率调至谐振频率，改变输出信号幅度，示波器接于测试点，观察集电极电流的脉冲形状，研究工作状态，记录三种状态下的信号源输出电压值，并测试在这三种状态下的效率，填入表1。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验步骤,4、研究负载特性对工作状态的影响 在临界状态下（RL=150，高频信号源输出幅度为步骤3中临界状态下信号源输出幅度），改变负载电阻，研究工作状态，记录三种状态下的信号源输出电压值，并测量在这三种状态下的效率，填入表2。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验步骤,5、研究电源电压对工作状态的影响 在临界状态下（RL=150，高频信号源输出幅度为步骤3中临界状态下信号源输出幅度），改变电源电压，研究工作状态，记录三种状态下的电源电压和输出电压值，填入表3。,五、思考题,1、对实验参数和波形进行分析，说明输入激励电压、电源电压、负载电阻对工作状态的影响。 2、分析丙类功率放大器的特点。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,基础实验三,LC振荡器与晶体振荡器的设计,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,一、实验目的,1、通过本实验，加深对LC三点式正弦波振荡器和晶体振荡器工作原理及特点的理解。 2、熟悉和掌握克拉泼振荡器、西勒振荡器和晶体振荡器的设计及调试方法。,二、实验原理及电路,实验印制电路板图,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验元器件电容,电容47=47pF 电容103=10103pF=0.01uF 电容104=10104pF=0.1uF 电容122= 12102pF=1200 pF,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验元器件电感线圈,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验元器件可调电容,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,三、实验内容及要求,1、设计并完成一个克拉泼振荡器。 测量振荡频率f0、输出电压幅度Uom和频率稳定度（10分钟）。 2、设计并完成一个西勒振荡器。 测量振荡频率的变化范围（在波形不失真的条件下）、输出电压幅度和频率稳定度（10分钟）。 3、设计并制作一个晶体振荡器。（选作内容） 测量振荡频率、输出电压幅度。 4 、研究反馈系数对振荡波形的影响。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,四、实验步骤,1、电感的绕制及测量 要求：均匀绕11圈，测量电感量和Q值。 指标要求：Q100，电感量10uH左右。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验（2）：克拉泼振荡器,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验步骤,要求： 输出频率范围：6MHz； 输出波形幅度：200mV。（峰值） 焊接实验电路； 调试静态工作点使输出波形满足技术指标要求； 测量输出电压幅度Uom和频率稳定度。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,数据记录,（1）静态工作点（记录满足技术指标时的静态工作点） （2）输出电压幅度Uom （3）频率稳定度,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验（3）：西勒振荡器,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验步骤,要求： 波形无明显失真； 输出波形幅度：200mV。（峰值） 调试静态工作点使输出波形满足技术指标要求； 调节可调电容，测试振荡频率范围； 测量输出电压幅度Uom和频率稳定度。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,数据记录,（1）静态工作点（记录满足技术指标时的静态工作点） （2）输出频率范围 （3）输出电压幅度Uom （4）频率稳定度,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,（4）晶体振荡器（选作）,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验步骤,要求： 输出波形无明显失真。 调试静态工作点使输出波形无明显失真； 测量振荡频率和输出电压幅度Uom。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,数据记录,（1）静态工作点（记录满足技术指标时的静态工作点） （2）振荡频率f0 （3）输出电压幅度Uom,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,（5）选作,研究反馈系数对振荡波形的影响。 步骤： 改变反馈电容C3和C4的大小，研究振荡电路的性能指标。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,五、思考题,（1）输出波形幅度达不到要求； （2）输出波形频率达不到指标； （3）输出波形失真。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,基础实验四,振幅调制与解调电路的研究,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,一、实验目的,1、熟悉集成模拟乘法器MC1496的电路组成和基本工作原理，能够正确使用MC1496构成调幅电路，实现普通调幅和双边带调幅。 2、研究已调波与二个输入信号的关系，掌握调幅指数的测试方法。 3、通过实验熟悉大信号检波器的电路组成和工作原理。 4、掌握检波器技术指标的测试方法，研究电路参数对检波特性的影响。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,（1）调制电路的工作原理 （2）解调电路的工作原理,二、实验原理及电路,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,调制电路工作原理,（1）普通调幅波数学表达式： （2）双边带调幅波数学表达式：,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,调幅电路的实现方式,模拟乘法器是一个非线性器件，两个信号相乘会产生无数个频率分量，而 普通调幅波的频谱为：、+、- 双边带调幅波的频谱为：+、- 因此调幅电路由乘法器和中心频率为的带通滤波器组成。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,模拟乘法器MC1496,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,载波输入,调制信号输入,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,右图为大信号二极管包络检波器电路，它是由信号源、检波二极管、RC低通滤波器和负载组成，适用于解调普通调幅波，输入信号振幅大于0.5V，利用二极管正向导通时对电容C充电，反向截止时，电容C上电压对电阻R放电这一特性实现检波。,解调电路的工作原理,1、检波器原理图,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,2、性能指标 （1）电压传输系数 当输入等幅波时，Kd= 当输入调幅波时，Kd=,UO,Uim,Um,maUim,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,（2）输入电阻R I （3）检波失真 不产生惰性失真的条件 不产生负峰切割失真的条件,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,3、实验电路图,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,幅度调制电路图,（1）分析跳线P5、P6的作用； （2）分析输出模式。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,调幅解调电路图,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,三、实验内容及要求,幅度调制电路的研究 幅度解调电路的研究,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,实验内容调幅电路的研究,1、测量MC1496各管脚的直流电位（静态工作点）。 2、实现普通调幅波（AM），画出波形。 3、实现双边带调幅波（DSB），画出波形，观察改变载波幅度Ucm和调制信号幅度Um对双边带波形的影响。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,4、当检波器输入等幅波时，测量检波器的输出电压和电压传输系数。 5、当检波器输入调幅波时，测量检波器的输出电压和电压传输系数。 6、改变电路参数，观察惰性失真和负峰切割失真的现象，画出波形。,实验内容解调电路的研究,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,四、实验步骤,1、调制电路的研究 2、解调电路的研究,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,（1）电源连接,正确连接+12V，-8V直流电源。,12V,8V,II,+12V,-8V,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,（2）静态工作点测量,调节滑动变阻器R45，使1、4引脚电位差为0V，然后用万用表测量MC1496各管脚直流电位。 注意：此时跳线P5、P6连接。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,（3）逐点法测量带通滤波器中心频率,将电路板中调制电路和解调电路之间的连接断开。在载波输入端加入峰值为100 300mV，频率为35MHz的正弦信号（步进为100KHz），用示波器测量输出端波形，记录数据。（ ） 注意：此时需要调整滑动变阻器，使MC1496引脚1、4直流电位差最大。,哈尔滨工程大学电工电子教学基地,（4）普通调幅波,将信号源输出的高频信号