高频实验指导书第二版

1、高频电子线路实验箱说明书目 录 目 录1实验1 高频小信号调谐放大器实验2实验2 高频功率放大与发射实验11实验3 调幅及检波实验20实验4 晶体三极管及集成乘法器混频实验35实验5 调幅发射与接收系统的联调实验42附 录46实验1 高频小信号调谐放大器实验 、实验准备1做本实验时应具备的知识点：l 放大器静态工作点l LC并联谐振回路l 单调谐放大器幅频特性l 双调谐回路l 电容耦合双调谐回路谐振放大器l 放大器动态范围2做本实验时所用到的仪器：l 单、双调谐回路谐振放大器模块l 双踪示波器l 万用表l 频率计l 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

2、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。 6熟悉耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响； 7了解放大器动态范围的概念和测量方法。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。 5采用点测法测量双调谐放大器的幅频特性；7用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器

3、幅频特性的影响；8用示波器观察放大器动态范围。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第 47 页 共 47 页图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

4、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。3双调谐回路谐振放大器原理顾名思义，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

5、特性曲线更接近于矩形。电容耦合双调谐回路谐振放大器原理图如图1-3所示。与图1-1相比，两者都采用了分压偏置电路，放大器均工作于甲类，但图1-3中有两个谐振回路：L1、C1组成了初级回路，L2、C2组成了次级回路；两者之间并无互感耦合（必要时，可分别对L1、L2加以屏蔽），而是由电容C3进行耦合，故称为电容耦合。4双调谐回路谐振放大器实验电路双调谐回路谐振放大器实验电路如图1-4所示，其基本部分与图1-3相同。图中，2C04、2C11用来对初、次级回路调谐，2K02用以改变耦合电容数值，以改变耦合程度。2K01用以改变集电极负载。图中T1为输入变压器，将天线上的信号耦合至放大器的输入端。图中2

6、Q02用来对选频后的信号进行进一步放大。图1-3 电容耦合双调谐回路放大器原理电路2R012Q012C042C032R022C022C10+12V12W012D012R042K022C012L032C082C09IN12TP012L012R032L022C052C062C072C112C121TP02P012K012L01A2L02A12TP022P022Q022R082R062R07+12V12C14112233445566T12C13图 1-4 双调谐回路谐振放大器实验电路五、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

7、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（用三用表直流电压档测量1R1下端），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

8、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。表1-2输入信号频率f(MHZ)5.45.55.65.75.85.96.06.16

9、.26.36.46.56.66.76.86.97.07.1输出电压幅值U(mv)（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。3观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响。顺时针调整1W01（此时1W01阻值增大），使1Q01基极直流电压为1.5V，从而改变静态工作点。按照上述幅频特性的测量方法，测出幅频特性曲线。逆时针调整1W01（此时1W01阻值减小），使1Q01基极直流电压为5V，重新测出幅频特性曲线。可以发现：当1W01加大时，由于ICQ减小，幅频特性幅值会减小，同时曲线变“瘦”（带宽减小）；而当1W01减小时，由于ICQ加大，幅频特性幅值会加大，同

10、时曲线变“胖”（带宽加大）。4观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响 当放大器工作于放大状态下，按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线。可以发现：当不接1R3时，集电极负载增大，幅频特性幅值加大，曲线变“瘦”，Q值增高，带宽减小。而当接通1R3时，幅频特性幅值减小，曲线变“胖”，Q值降低，带宽加大。5双调谐实验准备在实验箱主板上插上双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2K1接通电源，此时电源指示灯点亮。6双调谐回路谐振放大器幅频特性测量本实验仍采用点测法，即保持输入幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的双调谐放大器的输出幅度，然后

11、画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为双调谐回路放大器的幅频特性（如果有扫频仪，可直接测量其幅频特性曲线）。幅频特性测量2K02往上拨，接通2C05（10 P），2K02至“off”。高频信号源输出频率6.3MHZ（用频率计测量），幅度300mv，然后用铆孔线接入双调谐放大器的输入端（2P01）。示波器CH1接2TP01，示波器CH2接放大器的输出（2TP02）端。调整双调谐放大器电位器2W01使输出为最大值。按照表1-3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峰峰值为300mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的双调谐放大器的幅度值，并把数据填入表1-3

12、。表1-3放大器输入信号频率f(Mhz)5.75.85.96.06.16.26.36.4放大器输出幅度U（mv）放大器输入信号频率f(Mhz)6.56.66.76.86.97.07.17.2放大器输出幅度U（mv）以横轴为频率，纵轴为幅度，按照表2-1，画出双调谐放大器的幅频特性曲线。按照上述方法测出耦合电容为2C06(20P)（2K02拨向下方）时幅频特性曲线。7. 放大器动态范围测量2K02拨向下方，接通2C06。高频信号源输出接双调谐放大器的输入端（2P01），调整高频信号源频率至谐振频率，幅度100mv。示波器CH1接2TP01，示波器CH2接双调谐放大器的输出（2TP02）端。按照表

13、2-2放大器输入幅度，改变高频信号源的输出幅度（由CH1监测）。从示波器CH2读取出放大器输出幅度值，并把数据填入表1-4，且计算放大器电压放大倍数值。可以发现，当放大器的输入增大到一定数值时，放大倍数开始下降，输出波形开始畸变（失真）。表1-4放大器输入(mV)100200300400600800100012001400160018002000放大器输出(V)放大器电压放大倍数六、实验报告要求1对实验数据进行分析，说明静态工作点变化对单调谐放大器幅频特性的影响，并画出相应的幅频特性。2对实验数据进行分析，说明集电极负载变化对单调谐放大器幅频特性的影响，并画出相应的幅频特性。3画出耦合电容为2

14、C05和2C06两种情况下的幅频特性，计算幅值从最大值下降到0.707时的带宽，并由此说明其优缺点。比较单调谐和双调谐在特性曲线上有何不同？4画出放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线。5当放大器输入幅度增大到一定程度时，输出波形会发生什么变化？为什么？6总结由本实验所获得的体会。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：l 谐振功率放大器的基本工作原理（基本特点，电压、电流波形）l 谐振功率放大器的三种工作状态l 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：l 高频功率放大与发射实验模块l 双踪示波器l 万用表l 频率计l 高频信号源二

15、、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

16、流导通角时，放大器工作在欠压状态；=时，放大器工作在临界状态；100%,观察并记录检波器输出波形。（4）调制信号为三角波和方波的解调在上述情况下，恢复，调节10W01和10W02，使解调输出波形不失真。然后将低频信号源的调制信号改为三解波和方波（由K101控制），即可在检波器输出端（10TP02、10TP03、10TP04）观察到与调制信号相对应的波形，调节音频信号的频率（低频信号源中W101），其波形也随之变化。2DSB波的解调得到DSB波形，并增大载波信号及调制信号幅度，使得在调制电路输出端产生较大幅度的DSB信号。然后把它加到二极管包络检波器的输入端，观察并记录检波器的输出波形，并与调制

17、信号作比较。（三）集成电路（乘法器）构成的同步检波1.AM波的解调将幅度调制电路的输出接到幅度解调电路的调幅输入端(9P02)。解调电路的恢复载波，可用铆孔线直接与调制电路中载波输入相连，即9P01与8P01相连。示波器CH1接调幅信号9TP02，CH2接同步检波器的输出9TP03。分别观察并记录当调制电路输出为=30%、=100%、100%时三种AM的解调输出波形，并与调制信号作比较。2DSB波的解调得到DSB波，并加入到幅度解调电路的调幅输入端，而其它连线均保持不变，观察并记录解调输出波形，并与调制信号作比较。改变调制信号的频率及幅度，观察解调信号有何变化。将调制信号改成三角波和方波，再观

18、察解调输出波形。3SSB波的解调得到SSB波，并将带通滤波器输出的SSB波形（15P06）连接到幅度解调电路的调幅输入端，载波输入与上述连接相同。观察并记录解调输出波形，并与调制信号作比较。改变调制信号的频率及幅度，观察解调信号有何变化。由于带通滤波器的原因，当调制信号的频率降低时，其解调后波形将产生失真，因为调制信号降低时，双边带（DSB）中的上边带与下边带靠得更近，带通滤波器不能有效地抑制下边带，这样就会使得解调后的波形产生失真。（四）调幅与检波系统实验按图3-9可构成调幅与检波的系统实验。图3-9 调幅与检波系统实验图将电路按图3-9连接好后，按照上述实验的方法，将幅度调制电路和检波电路

19、调节好，使检波后的输出波形不失真。然后将检波后音频信号接入低频信号源中的功放输入，即用铆孔线将二极管检波器输出10P01（注意10K01、10K02的位置）与低频信号源中的“功放输入”P102相连，或将同步检波器输出9TP03与“功入输入”相连，便可在扬声器中发出声音。改变调制信号的频率、声音也会发生变化。将低频信号源中开关K102拨至“音乐输出”，扬声器中就有音乐声音。六、实验报告要求1整理按实验步骤所得数据，绘制记录的波形，并作出相应的结论。2画出DSB波形和时的AM波形，比较两者的区别。3总结由本实验所获得的体会。4由本实验归纳出两种检波器的解调特性，以“能否正确解调”填入表中。输入的调

20、幅波AM波DSB=30%=100%100%包络检波同步检波 5观察对角切割失真和底部切割失真现象并分析产生的原因。 6对实验中的两种解调方式进行总结。实验4 晶体三极管及集成乘法器混频实验一、实验准备1做本实验时应具备的知识点：l 混频的概念l 晶体三极管混频原理l MC1496模拟相乘器l 用模拟乘法器实现混频2.做本实验时所用到的仪器：l 晶体三极管混频模块l 集成乘法器混频模块l LC振荡与射随放大模块l 高频信号源l 双踪示波器二、实验目的1进一步了解三极管混频器的工作原理；2. 了解集成混频器的工作原理，掌握用MC1496来实现混频的方法； 3. 了解混频器的寄生干扰。三、实验内容1

21、.用示波器观察输入输出波形；2.用频率计测量混频器输入输出频率；3.用示波器观察输入波形为调幅波时的输出波形。四、基本原理混频器的功能是将载波为高频fs的已调波信号不失真地变换为另一载频fi （固定中频）的已调波信号，而保持原调制规律不变。例如在调幅广播接收机中，混频器将中心频率为535-1605KHZ的已调波信号变为中心频率为465KHZ的中频已调波信号。此外，混频器还广泛用于需要进行频率变换的电子系统及仪器中，如频率合成器，外差频率计等。混频器的电路模型如图 4-1所示。混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。本振用于产生一个等幅的高频信号fL ，并与输入信号fs经混频器

22、后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。目前，高质量的通信接收机广泛采用二极管环形混频器和由差分对管平衡调制器构成的混频器，而在一般接收机（例如广播收音机）中，为了简化电路，还是采用简单的三极管混频器，本实验采用晶体三极管作混频电路实验。 图4-2是晶体三极管的混频器电路，本振电压UL频率为(8.8MHZ)从晶体管的发射极输入，信号电压Us(频率为6.3MHZ)从晶体三极管的基极B输入，混频后的中频(fi=fL-fs)信号由晶体三管的集电极C输出。输出端的带通滤波器必须调谐在中频Fi上，本实验中频为fi=fL-fs=8.8MHZ-6.3MHZ=2.5MHZ。图4-3是用MC1496构成的混频器，本

23、振电压UL(频率为(8.8MHZ)从乘法器的一个输入端（10脚）输入，信号电压Vs(频率为6.3MHZ)从乘法器的另一个输入端（1脚）输入，混频后的中频(fi=fL-fs)信号由乘法器的输出端（6脚）输出。输出端的带通滤波器必须调谐在中频fi上，本实验的中频为fi=fL-fs=8.8MHZ-6.3MHZ=2.5MHZ。为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压Us和本振电压UL外，不可避免地还存在干扰和噪声。它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产生干扰，影响输入信号的接收。

24、干扰是由于混频不满足线性时变工作条件而形成的，因此不可避免地会产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜像干扰。图4-2 MC1496构成的混频器电路图图4-3 MC1496构成的混频器电路图五、实验步骤1.晶体三极管实验准备将三极管混频器模块，LC振荡器与射随放大模块插入实验箱主板，接通实验箱与所需各模块电源。2.中频频率的观测将LC 振荡器输出频率为8.8MHZ作为本实验的本振信号输入混频器的一个输入端(5P01)，混频器的另一个输入端（5P02）接高频信号发生器的输出（6.3MHz VP-P =0.4V）。用示波器观测5TP01、5TP02、5TP03，并用频率计测量其频率。并计算各频率是否

25、符合Fi=FL-Fs。当改变高频信号源的频率时，输出中频5TP03的波形作何变化，为什么？3. 混频的综合观测将调制信号为1KHZ，载波频率为6.3MHZ的调幅波，作为本实验的射频输入，用双踪示波器的观察5TP01、5TP02、5TP03各点波形，特别注意观察5TP02和5TP03两点波形的包络是否一致。4.集成乘法器实验准备将集成乘法器混频模块，LC振荡器与射随放大模块插入实验箱主板，接通实验箱与所需各模块电源。5中频频率的观测将LC 振荡器输出频率为8.8MHZ作为本实验的本振信号输入乘法器的一个输入端(IN1),乘法器的另一个输入端（IN2）接高频信号发生器的输出（6.3MHZ Vp-p

26、=0.4V）。用示波器观测6TP01、6TP02、6TP03、6TP04波形，用频率计测量6TP01、6TP02、6TP04的频率。并计算各频率是否符合Fi=FL-Fs。当改变高频信号源的频率时，输出中频6TP04的波形作何变化，为什么？6混频的综合观测将音频调制信号为1KHz载波频率为6.3MHZ的调幅波，作为本实验的射频输入，用双踪示波器观察6TP01、6TP02、65TP03、6TP04各点波形，特别注意观察6TP02.和6TP04两点波形的包络是否一致。六、实验报告1根据观测结果，绘制所需要的波形图，并作分析。 2归纳并总结信号混频的过程。实验5 调幅发射与接收系统的联调实验一、实验目

27、的1.在模块实验的基础上掌握调幅发射机、调幅接收机整机组成原理，建立通信系统的概念；2.掌握收发系统的联调方法，培养解决实际问题的能力。二、实验仪器l 高频信号发生器l 双踪示波器l 频率计三、实验内容完成调幅发射机、调幅接收机的整机联调。四、实验电路原理1.方案一： 方案一如图5-1所示：图5-1 方案一 各模块连接图实验电路说明：该方案为无线收发系统，可在两个实验箱上进行，一方为发射，一方为接收，但距离在2米以内。高频信号源输出6.3MHZ的等幅波，音频信号源可以是语音，可以是音乐，也可以是固定的单音频。高频功放即为高频功率放大与发射实验模块，其谐振频率约6.3MHZ。高频信号源与音频信号

28、源送入高频功放后，在本级进行调幅、放大，然后通过天线发射出去。在调试时，需要改变高频信号源和音频信号源的幅度，使高频功放获得较大的发射功率。接收端的小信号调谐放大需采用双调谐回路谐振放大器模块（因该模块配有接收天线），其谐振频率为6.3MHZ左右。混频器可采用三极管混频模块，也可采用集成乘法器混频模块。LC振荡器采用LC振荡与射随放大模块，LC振荡经射随放大后输出约8.8MHZ的等幅波送入混频，经混频后输出约2.5MHZ的调幅波。中放即为中频放大器模块，其谐振频率为2.5MHZ。图中检波、低放、AGC为同一模块，即二极管检波与AGC模块。AGC可接可不接，需要时用连接线与中放相连。经检波后输出与发端音频信号源相一致波形，低放输出的信号可以送往耳机或扬声器。2.方案二：方案二如图5-2所示：图5-2方案二 各模块连接图实验电路说明：该方案同样为无线收发系统，与方案一基本相同。不同的是发射部分，访方案调幅不在功放进行，而在幅度调制电路中进行。幅度调制即为集成乘法器幅度调制电路模块。高频信号（6.3MHZ）与音频信号经幅度调制后变为调幅波，然后送往高频功放，通过天线发射出去。接收部分与方案一完全相同，不再赘述。3.方案三：方案三如图5-3所示：图5-3方案三 各模块连接图实验电路说明： 该方案与方案一基本相同，但不是无线收发系统。高频功放输出用铆孔线直