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高频电子线路实验指导书成都电子机械高等专科学校通信工程系实验一 、高频小信号调谐放大器一、 实验目的 1、 认识和了解高频三极管，进一步学习使用示波器； 2、 巩固和加深对高频小信号调谐放大器的原理的理解。 二、实验器材 1、 通信电子线路实验系统一套； 2、 示波器一台； 3、 万用表一块。 三、实验原理 实验原理如图 1.1 所示。图、 1.1 高频小信号放大器原理电路图 在图 1.1 中，晶体管 Q10 的静态工作点处于放大区，高频小信号从插头 JP2 输入，放大区的负载是一个 LC 回路，实现选频功能，信号从 LC 回路输出，可以利用示波器在测试点“ Test 8 ”观察信号波形。 把晶体管用其混合 型等效电路等效的最后的等效电路如图 1.2 所示。电压增益为：（ 1 1 ） 其中， ， y fe 、 g oe 、 C oe 分别是晶体管的正向传输导纳、输出导纳和电容， g o 是电感 L5 的损耗导纳。 四、 实验步骤 在实验系统没有异常情况下，让开关 K1 、 K2 、 K3 断开时，按下列步骤进行实验。 1、 把电源开关 S4 拨到“ On ”位置，即开电源，正常时，发光二极管 LED12 会亮； 2、 用万用表测量晶体管 Q10 的三个电极的直流电位并记录； 3、 从实验系统的信号源模块的插头 JP9 引出高频正弦波信号，通过插头 JP2 输入放大器； 4、 用示波器观察输入信号的波形，并记录信号的峰值、频率； 5、 用平口起子慢慢地调电容 C65 的大小，用示波器观察测试点“ Test 8 ”的信号波形，并记录四次十次以上的信号峰值、频率，注意在调 C65 的某个位置，峰值最大，并记录记录该峰值； 6、 实验完毕，把电源开关 S4 拨到“ Off ”位置，即关闭电源。如果不再实验，则关闭实验系统电源。 五、 实验指导书要求 实验指导书至少要包括下列内容 : 1 、简述高频小信号调谐放大器的工作原理； 2 、用表格填写实验数据； 3 、分析晶体管的静态工作点和输出信号的峰值、频率的实验数据，计算该放大器的电压增益。 实验二 、高频小信号调谐放大器 一、实验目的 1 、进一步学习使用示波器； 2 、巩固和加深对高频小信号调谐放大器频带展宽原理的理解。 二、实验器材 1 、通信电子线路实验系统一套； 2 、频谱仪一台； 3 、万用表一块。 三、实验原理 实验原理如图 2.1 所示。 图 2.1 高频小信号放大器原理电路图 在图 2.1 中，晶体管 Q10 的静态工作点处于放大区，高频小信号从插头 JP2 输入，放大区的负载是一个 LC 回路，实现选频功能，信号从 LC 回路输出，可以利用示波器在测试点“ Test 8 ”观察信号波形，开关 K1 、 K2 、 K3 的通断组合改变了选频回路两端并联的电阻值，从而影响高频小信号放大器的通频带，并联电阻越小，频带越宽。 把晶体管用其混合 型等效电路等效的最后的等效电路如图 2.2 所示。 通频带为：（ 2 1 ） 其中， y fe 、 g oe 、 C oe 分别是晶体管的正向传输导纳、输出导纳和电容， g o 是电感 L5 的损耗导纳，当 K1 、 K2 、 K3 分别处于通或断状态时， n1 、 n2 、 n3 分别取值 1 或 0 。 四、实验步骤 在实验系统没有异常情况下，让开关 K1 、 K2 、 K3 断开时，按下列步骤进行实验。 1 、把电源开关 S4 拨到“ On ”位置，即开电源，正常时，发光二极管 LED12 会亮； 2 、用万用表测量晶体管 Q10 的三个电极的直流电位并记录； 3 、频谱仪输出探头接插头 JP2 ，输入探头接测试点“ Test 8 ”； 4 、改变 K1 、 K2 、 K3 的通、断组合，观察并记录该模块的幅频特性曲线； 5 、实验完毕，把电源开关 S4 拨到“ Off ”位置，即关闭电源。如果不再实验，则关闭实验系统电源。 五、实验指导书要求 实验指导书至少要包括下列内容 : 1 、简述高频小信号调谐放大器频带展宽的工作原理； 2 、绘制幅频特性曲线，并分析之。 实验三 、电容三点式振荡器一、实验目的 1、 了解和认识高频器件，使用示波器等仪器仪表； 2、 掌握和巩固电容三点式振荡器的工作原理。 二、实验器材 1、 通信电子线路实验系统一套； 2、 示波器一台； 3、 万用表一块。 三、实验原理 实验原理如图 3.1 所示。 图 3.1 电容三点式振荡器原理图Q1 及其周围的元件组成一个电容三点式振荡器，调整 RV1 可以改变振荡器的静态工作点，并且影响振荡波形，甚至频率。 Q2 及其周围的元件组成一个射随器，提高振荡器的带负载能力，减小负载对振荡器的影响。振荡器的交流通路如图 2.2 所示。 图 3.2 电容三点式振荡器等效电路振荡频率近似为：（ 2-1 ） 其中， L=L1 ， C=C 15 C 16/ （ C15+C16 ）。 四、 实验步骤 在实验系统正常的情况下，可以按以下步骤进行实验。 1、 把开关 S1 拨到“ On ”位置，接通电源，发光二极管 LED4 会亮； 2、 调整 RV1 ，直到 Q1 的静态工作点处于放大区； 3、 测量 Q2 的静态工作点，确认其工作于放大区； 4、 在测试点“ Test 1 ”观察振荡波形，微调 RV1 ，观察波形变化； 5、 在波形最佳时刻，测量并记录出正弦波信号的频率、振幅值； 6、 把开关 S1 拨到“ Off ”位置，关断电源； 7、 如果不再做实验，切断系统电源。 五 、 实验报告要求 实验报告至少包括下列内容： 1、 简述电容三点式振荡器的工作原理，与电感三点式比较，电容三点式振荡器的优点； 2、 表格统计正弦波信号的频率、振幅，计算振荡频率的测量值与估算值的误差，并分析引起误差的因素 实验四 、克拉泼振荡器 一、 实验目的 1 、了解和认识高频器件，使用示波器等仪器仪表； 2 、掌握和巩固克拉泼振荡器的工作原理。 二、实验器材 1 、通信电子线路实验系统一套； 2 、示波器一台； 3 、万用表一块。 三、实验原理 实验原理如图 4.1 所示。图 4.1 克拉泼振荡器原理电路 Q3 及其周围的元件组成一个克拉泼振荡器，调整 RV2 可以改变振荡器的静态工作点，并且影响振荡波形，甚至频率。 Q4 及其周围的元件组成一个射随器，提高振荡器的带负载能力，减小负载对振荡器的影响。振荡器的交流通路如图 4.2 所示。 图 4.2 克拉泼振荡器等效电路振荡频率近似为：（ 4-1 ） 其中， L=L2 ， C=C 225 C 23/ （ C22+C23 ） +C21 。一般情况下， C21C22 ， C21C23 ，此时， C C21 。 四、 实验步骤 在实验系统正常的情况下，可以按以下步骤进行实验。 1 、把开关 S2 拨到“ On ”位置，接通电源，发光二极管 LED5 会亮； 2 、调整 RV2 ，直到 Q3 的静态工作点处于放大区； 3 、测量 Q4 的静态工作点，确认其工作于放大区； 4 、在测试点“ Test 2 ” 观察振荡波形，微调RV2 ，观察波形变化； 5 、在波形最佳时刻，测量并记录出正弦波信号的频率、振幅值； 6 、把开关 S2 拨到“ Off ”位置，关断电源； 7 、如果不再做实验，切断系统电源。 五 实验报告要求 实验报告至少包括下列内容： 1、简述克拉泼振荡器的工作原理，与一般的电容三点式振荡器比较，克拉泼振荡器的优点； 2、格统计正弦波信号的频率、振幅，计算振荡频率的测量值与估算值的误差，并分析引起误差的因素 。实验五 、西勒振荡器 一、实验目的 1 、了解和认识高频器件，使用示波器等仪器仪表； 2 、掌握和巩固西勒振荡器的工作原理。 二、实验器材 1 、通信电子线路实验系统一套； 2 、示波器一台； 3 、万用表一块。 三、实验原理 实验原理如图 5.1 所示。 图 5.1 西勒振荡器原理电路 Q5 及其周围的元件组成一个西勒振荡器，调整 RV3 可以改变振荡器的静态工作点，并且影响振荡波形，甚至频率。 Q6 及其周围的元件组成一个射随器，提高振荡器的带负载能力，减小负载对振荡器的影响。振荡器的交流通路如图 5.2 所示。 图 5.2 西勒振荡器等效电路 振荡频率近似为：（ 5-1 ） 其中， L=L3 ， C=1/ （ 1/C29+1/ C30+1/C28 ） +C31 。一般情况下， C28C29 ， C21 2R （ R49+RV6 ），才满足振荡平衡条件（具体推导过程见教材），所以，只有调整 RV6 为某些值时，才有正弦波信号输出。 振荡频率理论值为：。 （ 6-1 ） 四、实验步骤 在实验系统正常的情况下，可以按以下步骤进行实验。 1、 开关 S8 、 S9 拨到“ On ”位置，接通电源，发光二极管 LED10 、 LED11 会亮； 2 、用在测试点“ Test 7 ” 观察振荡波形，微调RV6 ，观察波形变化； 3 、在波形最佳时刻，测量并记录出正弦波信号的频率、振幅值； 4 、把开关 S8 、 S9 拨到“ Off ”位置，关断电源； 5 、如果不再做实验，切断系统电源。 五、实验报告要求 实验报告至少包括下列内容： 1、 述文氏电桥振荡器的工作原理； 2、 格统计正弦波信号的频率、振幅，计算振荡频率的测量值与理论值的误差 。 实验七、晶体振荡器 一、实验目的 1 、了解和认识石英晶体，学习使用示波器等仪器仪表； 2 、掌握和巩固晶体振荡器的工作原理。 二、验器材 1 、通信电子线路实验系统一套； 2 、示波器一台； 3 、万用表一块。 三、实验原理 实验原理如图 7.1 所示。 图 7.1 晶体振荡器原理电路 Q7 及其周围的元件组成一个晶体振荡器，调整 RV4 可以改变振荡器的静态工作点。 Q8 及其周围的元件组成一个射随器，提高振荡器的带负载能力，减小负载对振荡器的影响。振荡器的交流等效通路如图 7.2 所示，其中虚线框内的电路是晶体的等效电路。图 7.2 晶体振荡器等效电路一般地， C 0 C37 与 C38 的串联等效电容， 振荡频率近似为：（ 7-1 ） 其中， L=L q ， C 1/ （ 1/ C 0 +1/ C q ）， f 0 近似为晶体的并联谐振频率。由于晶体的串联谐振频率与并联谐振频率相差极小，所以 f 0 近似为晶体的串联谐振频率（晶体上表明的参数）。 四、实验步骤 在实验系统正常的情况下，可以按以下步骤进行实验。 1 、开关 S5 拨到“ On ”位置，接通电源，发光二极管 LED7 会亮； 2 、调整 RV6 ，直到 Q7 的静态工作点处于放大区； 3 、测量 Q6 的静态工作点，确认其工作于放大区； 4 、在测试点“ Test 4 ” 观察振荡波形，微调RV4 ，观察波形变化； 5 、在波形最佳时刻，测量并记录出正弦波信号的频率、振幅值； 6 、把开关 S3 拨到“ Off ”位置，关断电源； 7 、如果不再做实验，切断系统电源。 五、实验报告要求 实验报告至少包括下列内容： 1 、晶体振荡器的工作原理； 2 、表格统计正弦波信号的频率、振幅，计算振荡频率的测量值与估算值的误差，并分析引起误差的因素 。 实验八、压控振荡器 一、实验目的 1、 学习使用示波器等仪器仪表； 2、 掌握和巩固压控振荡器的工作原理。 二、 实验器材 1、 通信电子线路实验系统一套； 2、 示波器一台； 3、 万用表一块。 三、 实验原理 实验原理如图 8.1 所示。 图 8.1 压控振荡器的原理电路 Q12 及其周围的元件组成一个西勒振荡器，调整 RV8 可以改变振荡器的静态工作点，并且影响振荡波形，甚至频率。调整 RV9 可以改变变容二极管 D9 的反向电压，从而改变 D9 的结电容，最终引起振荡频率的改变。 Q13 及其周围的元件组成一个射随器，提高振荡器的带负载能力，减小负载对振荡器的影响。振荡器的交流通路如图 8.2 所示。图 8.2 压控振荡器的等效电路 一般地， C79C77 ， C79C78 ，振荡频率近似为：（ 8-1 ） 其中， L=L7 ， C=C79+Cj 。 四、 实验步骤 在实验系统正常的情况下，可以按以下步骤进行实验。 1、 把开关 S18 拨到“ On ”位置，接通电源，发光二极管 LED15 会亮； 2、 调整 RV8 ，直到 Q12 的静态工作点处于放大区； 3、 测量 Q13 的静态工作点，确认其工作于放大区； 4、 在测试点“ Test 11 ”观察振荡波形，微调 RV8 ，直到波形最佳； 5、 调节 RV9 ，测量并记录出 10 组以上的正弦波信号的频率、振幅值； 6、 把开关 S18 拨到“ Off ”位置，关断电源； 7、 如果不再做实验，切断系统电源。 五、 实验报告要求 报告至少包括下列内容1、 简述压控振荡器的工作原理； 2、 表格统计正弦波信号的频率、振幅，计算振荡频率的测量值变化范围 。实验九、高频功率放大器 一、实验目的 巩固和加深对高频功率放大器原理的理解。 二、验器材 1 、通信电子线路实验系统一套； 2 、示波器一台； 3 、万用表一块。 三、实验原理 实验原理如图 9.1 所示。 图 9.1 高频功率放大器原理电路图在图 9.1 中，晶体管 Q11 的静态工作点处于截止区，高频信号（必须放大到 V 数量级）从插头 JP3 输入，放大区的负载是一个 LC 回路，实现选频功能，基波分量在 LC 回路两端产生很大的电压输出，而直流分量和谐波分量 LC 回路两端产生的电压几乎为零。可以利用示波器在测试点“ Test 10 ”观察电压信号波形，在测试点“ Test 9 ”观察晶体管发射极的余弦脉冲电流波形信号波形。 四、实验步骤 在实验系统没有异常情况下，按下列步骤进行实验。 1、 把电源开关 S10 拨到“ On ”位置，即开电源，正常时，发光二极管 LED13 会亮； 2、 用万用表测量晶体管 Q11 的三个电极的直流电位并记录； 3、 从高频小信号放大器模块的测试点“ Test 8 ”引出高频正弦波信号，通过插头 JP3 输入； 4、 用示波器观察输入信号的波形，并记录信号的峰值、频率； 5、 用平口起子慢慢地调电容 C73 的大小，用示波器观察测试点“ Test 10 ”的信号波形，并记录十次以上的信号峰值、频率； 6、 用示波器观察测试点“ Test 9 ”的信号波形，并记录； 7、 调整 RV7 ，重复进行第 5 、 6 步； 8、 实验完毕，把电源开关 S4 拨到“ Off ”位置，即关闭电源； 9、 如果不再实验，则关闭实验系统电源。 五、 实验指导书要求 实验指导书至少要包括下列内容 : 1 、简述高频功率放大器的工作原理； 2 、绘制记录的波形； 3 、分析实验数据，计算该功率放大器的电压增益、效率、导通角实验十、调幅电路 一、实验目的 巩固和加深对调幅原理的理解。 二、实验器材 1 、通信电子线路实验系统一套； 2 、示波器一台； 3 、万用表一块。 三、实验原理 实验原理如图 10.1 所示。 图 10.1 AM 电路示意图在图 10.1 中，载波信号、调制信号分别从插头 JP1 的引脚 2 、 1 输入，通过 IC6 的引脚 8 、 1 输入模拟乘法器，调整 RV5 ，通过 IC6 的引脚 4 改变模拟乘法器中的差分对管的静态工作点。模拟乘法器输出 AM 信号。 实验连线如图 10.2 所示。图 10.2 实验连线示意图四、实验步骤 在实验系统没有异常情况下，按下列步骤进行实验。 1、 实验系统信号源模块的插头 JP8 （调制信号）、晶体模块的测试点“ Test 4 ”分别与 AM 模块的插头 JP1 的 1 、 2 引脚连接；2、 把电源开关 K4 、 K41 、 S5 、 S6 、 S7 拨到“ On ”位置，即开电源，正常时，发光二极管 LED7 、 LED8 、 LED9 会亮； 3、 用示波器在测试点“ Test 6 ”观察信号波形及载波频率，并记录； 4、 调整 RV5 ，用示波器在测试点“ Test 6 ”观察信号波形的变化情况； 5、 实验完毕，把电源开关 K4 、 K41 、 S5 、 S6 、 S7 拨到“ Off ”位置，即关闭电源。 6 、如果不再实验，则关闭实验系统电源。 五、实验指导书要求 实验指导书至少要包括下列内容 : 1 、简述 AM 电路的工作原理； 2 、绘制记录的波形。 实验十一、AM 包络检波电路 一、实验目的 巩固和加深对 AM 包络检波原理的理解。 二、实验器材 1、通信电子线路实验系统一套； 2、示波器一台； 3、万用表一块。 三、实验原理 实验原理如图 11.1 所示。 图 11.1 AM 包络解波原理 电路图在图 11.1 中， AM 信号（振幅被放大到 2V 以上，可以利用高频小信号放大器模块放大）从插头 JP6 输入。当开关 S13 处于断开状态时，在测试点“ Test 18 ”观察到的波形是 AM 信号大于零的部分；当开关 S13 处于接通状态时，在测试点“ Test 18 ”观察到的波形是 AM 信号的包络（低频分量），即调制信号。解调出的调制信号经过晶体管 Q14 放大后，可以利用示波器在测试点“ Test 17 ”观察到放大后的解调出的信号波形。 实验连线如图 11.2 所示。 图 11.2 实验连线示意图四、实验步骤 在实验系统没有异常情况下，按下列步骤进行实验。 1、 实验系统信号源模块的插头 JP10 （ AM 信号）与高频小信号放大模块的插头 JP2 连接，把高频小信号放大模块的测试点“ Test 8 ”与本模块的插头 JP6 的引脚 2 连通； 1、开关 S13 拨到“ Off ”位置； 2、电源开关 K4 、 K41 、 K5 、 K6 、 S4 、 S12 拨到“ On ”位置，即开电源，正常时，发光二极管 LED12 、 LED18 会亮； 4、示波器在测试点“ Test 18 ”观察信号波形，并记录； 51、万用表测量晶体管 Q14 的三个电极的直流电位并记录； 6 、把开关 S13 拨到“ On ”位置； 7 、用示波器在测试点“ Test 17 ” 观察信号波形，并记录； 8 、把 Test 17 ” 观察到信号波形与实验系统信号源模块上的插头JP8 的引脚 1 的波形比较； 9 、实验完毕，把电源开关 K4 、 K41 、 K5 、 K6 、 S4 、 S12 、 S13 、 S4 拨到“ Off ”位置，即关闭电源。 10 、如果不再实验，则关闭实验系统电源。 五、实验指导书要求 实验指导书至少要包括下列内容 : 1 、简述 AM 包络检波的工作原理； 2 、绘制记录的波形。 实验十二、调频电路 一、实验目的 巩固和加深对调频原理的理解。 二、实验器材 1 、通信电子线路实验系统一套； 2 、示波器一台； 三、实验原理 实验原理如图 12.1 所示。 图 12.1 调频电路示意图在图 12.1 中，调制信号从插头 JP4 输入，通过 IC5 的引脚 3 控制可变电抗，可变电抗和外接的晶体 Y2 作为内部高频振荡器的选频网络，实现调频。高频振荡器的输出经过缓冲器从 IC5 的 14 脚输出，再外接选频网络。 四、实验步骤 在实验系统没有异常情况下，按下列步骤进行实验。 1 、把电源开关 K4 、 K41 、 S17 拨到“ On ”位置，即开电源，正常时，发光二极管 LED7 、 LED16 会亮； 2 、用示波器在测试点“ Test 12 ”观察载波信号波形及频率，并记录； 3 、把实验系统信号源模块的插头 JP8 （调制信号）与调频模块的插头 JP4 连接； 4 、用示波器在测试点“ Test 12 ”观察信号波形，并记录； 5 、实验完毕，把电源开关 K4 、 K41 、 S17 拨到“ Off ”位置，即关闭电源。 6 、如果不再实验，则关闭实验系统电源。 五、实验指导书要求 实验指导书至少要包括下列内容 : 1 、简述调频电路的工作原理； 2 、绘制记录的波形，说明载波频率。 实验十三、FM 的锁相解调一、 实验目的 1、掌握和巩固 FM 解调的方法； 2、理解和巩固 FM 的锁相解调的工作原理。 二、实验器材 1、信电子线路实验系统一套； 2、示波器一台； 3、万用表一块。 三、实验原理 实验原理如图 13.1 所示。 图 13.1 FM 的锁相解调原理示意图IC7 是一个集成锁相电路，内部主要包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器。在图 13.1 中， FM 信号从引脚 6 输入到鉴相器的一个输入端，压控振荡器的输出从引脚 9 输出，再短路到引脚 3 输入到鉴相器的另一个输入端。鉴相器的输出信号经过环路滤波器滤波后，得到 FM 信号输入信号和压控振荡器输出信号之间的相位误差信号，相位误差信号一方面去控制压控振荡器，另一方面输入射随器，射随器输出解调信号。当锁相环为锁定状态时，压控振荡器的输出与 FM 信号有一个很小的恒定相位误差，频率相同，而相位误差信号与压控振荡器的振荡频率成线性关系，根据调频的定义，相位误差信号正是调制信号，所以射随器的输出必定就是解调信号输出。 Q15 及其周围的元件组成一个射随器，提高振荡器的带负载能力，减小负载对振荡器的影响。 四、实验步骤 在实验系统正常的情况下，可以按以下步骤进行实验。 1 、用连线把信号源上的插头 JP11 和 FM 的锁相解调模块上的插头 JP7 连通，注意极性。 2 、把实验系统的信号源模块的开关 K4 、 K41 、 K8 接通，再把开关 S14 拨到“ On ”位置，接通电源，发光二极管 LED19 亮。 3 、用示波器观察信号源模块的输出是否正常； 4 、在测试点“ Test 15 ” 用示波器观察压控