高频电子实验指导书

1、目 录第一章 高频型实验系统介绍一、 高频III型实验系统概述2二、 实验箱箱体结构2三、 箱体各组成部分说明3四、 高频模块介绍及实验说明6第二章 高频电路实验部分 实验一 电容反馈三点式振荡器实验8 实验二 石英晶体振荡器实验11 实验三 单调谐回路谐振放大器及通频带展宽实验13实验四 双调谐回路谐振放大器实验16 实验五 幅度调制器实验18 实验六 调幅波信号的解调实验20 实验七 高频功率放大器实验23实验八 变容二极管频率调制电路实验25 实验九 频率解调电路实验27 实验十 小功率调频发射、接收实验29 实验十一 相位调制器实验32 实验十二 锁相环及压控振荡器电路实验34实验十三

2、 频率合成电路实验39实验十四 集成混频器电路实验43第一章 高频型实验系统介绍一、高频型实验系统概述 本系统由实验箱体和外接实验模块两部分组成，其中外接模块采用插拔式结构设计，便于功能的扩展。箱体上带有一个20Hz100KHz的低频信号源和部分模拟、数字电路器件，可进行部分数字电路和模拟电路实验。而插上选配的高频模块，则可进行高频电路实验。二、实验箱箱体结构箱体结构如图一所示，主要由以下几部分组成： 电源开关 扬声器 显示单元区 函数波形发生器 直流电压输出区 电位器及可调直流电平 单脉冲源 逻辑电平区 附加电源输出区 外接实验模块区电源开关直流电压输出区扬声器外接实验模块区单脉冲源显示单元

3、（数码管、LED）逻辑电平区（12位拨档开关）函数波形发生器电位器及可调直流电平附加电源输出图 1三、箱体各组成部分说明1、 电源开关 电源接通时，电源指示灯亮。2、 扬声器 扬声器输入口的标志为“SPEAKER”。3、 显示单元区 显示单元由四位七段数码管和16位LED指示灯组成。数码管采用共阴数码管，“com”为公共端，当“com”端输入为低电平时才能点亮数码管。LED1和LED2为带译码的数码管，其输入由高位到低位依次为D、C、B、A。由于我们采用BCD译码器，故只能显示的数值为09。当输入值大于“1001”时，数码管无显示。其原理如图2所示。LED3和LED4不带译码，由ag及dp的输

4、入直接驱动（dp为小数点）。 图 2指示灯L1L4为不带驱动的LED，其正负两端直接引到面板上。L5L16为12位带驱动的LED，当输入为高电平时，LED被点亮，其原理如图3所示。图 34、 函数波形发生器本电路采用集成函数发生器ICL8038产生正弦波、方波和三角波，频率为20Hz100KHz连续可调(100Hz10K档线性度较好,10Hz、100K档有轻微失真)。使用时先将“频率粗调”开关打到合适的档位，再通过“频率细调”旋钮调出所需要的频率。“幅度调节”旋钮使输出信号的幅度从0V到5V连续可调。电位器W1调节输出信号的占空比，W2可调整正弦波的失真度。5、 直流电压输出区系统的电源为22

5、0V交流输入，5路直流输出：±5V/2A，±12V/0.5A，-8V/0.5A。在本区内设有这5组直流电压的输出接口，以方便使用。6、 电位器及可调直流电平本区内设有四个多圈电位器，分别为470、1K、10K和100K。每个电位器的三个输出端中，中间端连至电位器的滑动端。另设有两组-1V +1V连续可调直流电平，其原理如图4所示。 图 47、 单脉冲源本区供一个单脉冲发生器，上端输出正脉冲，下端输出负脉冲，其原理如图5所示。图58、 逻辑电平区本区提供12组逻辑电平。当拨档开关打到上端时，上端输出高电平，下端输出低电平；拨档开关打到下端时，下端输出高电平，上端输出低电平。其

6、原理如图6所示。图 69、 附加电源输出区本区提供一组交流12V和一组直流9V的电源。10、外接实验模块区外接模块采用插拔式结构设计，通过卡钉与实验箱连接，便于安装和拆卸。为减小高频实验中的干扰，右下角的卡座直接与实验箱的GND相连。实验过程中，不能让模块右下角的螺钉与电源相接触，以免出现短路。另外，插拔模块也要在断电的状态下进行。四、高频模块介绍及实验说明 本系统配有十个高频模块，分别为：1、 单、双调谐放大模块2、 丙类功率放大模块3、 LC振荡、石英晶体振荡模块4、 幅度调制、解调模块5、 频率调制、解调模块6、 小功率调频发射模块7、 小功率调频接收和音频放大模块8、 小功率调频接收和

7、相位调制模块9、 集成混频器模块10、 集成锁相环和频率合成模块各模块的的表面均覆有该实验电路的原理图。各模块的电源均用导线从实验箱上引入，模块上设有电源指示灯。实验中如使用高频信号源需外接。高频电路实验要求：1. 实验之前必须充分预习，认真阅读实验指导书，掌握好实验所必需的有关原理和理论知识；2. 对实验中所用到的仪器使用之前必须了解其性能、使用方法和注意事项，并在实验时严格遵守；3. 动手实验之前应仔细检查电路，确保无误后方能接通电源；4. 由于高频电路的特点，要求每次实验时连线要尽可能地短且整齐，不要有多余的线；5. 调节可变电容或可变电阻时应使用无感起子；6. 需要改接连线时，应先关断

8、电源，再改接线；7. 实验中应细心操作，仔细观察实验现象；8. 实验中如发现异常现象，应立即关断电源，并报告指导老师；9. 实验结束后，必须关断电源，整理好仪器、设备、工具和实验导线。第二章 高频电路实验部分实验一 电容反馈三点式振荡器实验一、 实验目的：1. 通过实验深入理解电容反馈三点式振荡器的工作原理，熟悉电容反馈三点式振荡器的构成和电路各元件的作用：2. 研究不同静态工作点对振荡器起振、振荡幅度和振荡波形的影响；3. 学习使用示波器和频率计测量高频振荡器振荡频率的方法；4. 观察电源电压和负载变化对振荡幅度和振荡频率及频率稳定性的影响。二、 预习要求：1. 复习LC振荡器的工作原理，了

9、解影响振荡器起振、波形和频率的各种因素;2.了解实验电路中各元件作用.三、 实验电路说明：图7-1 C2、C3、C4、C5和L1组成振荡回路。Q1的集电极直流负载为R3,偏置电路由R1、R2、W和R4构成，改变W可改变Q1的静态工作点。静态电流的选择既要保证振荡器处于截止平衡状态也要兼顾开始建立振荡时有足够大的电压增益。Q2与R6、R8组成射随器，起隔离作用。振荡器的交流负载实验电阻为R5。R7的作用是为了用频率计（一般输入阻抗为几十）测量振荡器工作频率时不影响电路的正常工作。四、实验仪器：1. 双踪示波器2. 频率计3. 万用表4. 实验箱及LC振荡、石英晶体振荡模块五、实验内容及步骤：1.

10、 研究晶体三极管静态工作点不同时对振荡器输出幅度和波形的影响：1）将开关K1和K2均拨至1X档，负载电阻R5暂不接入，接通+12V电源，调节W使振荡器振荡，此时用示波器在TP1观察不失真的正弦电压波形；2）调节W使Q1静态电流在0.5-4mA之间变化（可用万用表测量R4两端的电压来计算相应的IeQ，至少取4个点），用示波器测量并记下TP1 点的幅度与波形变化情况。2. 研究外界条件变化时对振荡频率的影响及正确测量振荡频率：1）选择一合适的稳定工作点电流IeQ，使振荡器正常工作，利用示波器在TP3点和TP2点分别估测振荡器的振荡频率；2）用频率计重测，比较在TP3点和TP2点测量有何不同？3）将

11、负载电阻R5接入电路(将开关K3拨至ON档)，用频率计测量振荡频率的变化（为估计振荡器频稳度的数量级，可每10s记录一次频率，至少记录5次），并填入表1-1。f 1f2f3f4f5R5 表1-14)分别将开关K3拨至“OFF”和“ON”档，比较负载电阻R5不接入电路和接入电路两种情况下，输出振幅和波形的变化。用示波器在TP1点观察并记录。3. 将开关K1和K2均拨至2X档。比较选取电容值不同的C2、C3和C2X、C3X，反馈系数不同时的起振情况。注意改变电容值时应保持静态电流值不变。六、实验报告要求:1. 整理各实验步骤所得的数据和波形，绘制输出振幅随静态电流变化的实验曲线。2. 分析各步骤所

12、得的数据和波形，绘制输出振幅随静态电流变化的实验曲线。3. 回答问题：1） 为什么静态工作点电流不合适时会影响振荡器的起振？2） 振荡器负载的变化为什么会引起输出振幅和频率的变化？3） 在TP3点和TP2点用同一种仪器（频率计或示波器）所测得的频率不同是什么原因？哪一点测得的结果更准确？4. 说明本振荡电路的特点。实验二 石英晶体振荡器实验一、实验目的：1了解晶体振荡器的工作原理及特点；2掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。二、预习要求：1查阅晶体振荡器的有关资料，了解为什么用石英晶体作为振荡回路元件能使振荡器的频率稳定度大大提高；2画出并联谐振型晶体振荡器和串联谐振型晶体振荡器的电路图，

13、并说明两者在电结构和应用上的区别； 3了解实验电路中各元件作用。三 、实验电路说明：本实验电路采用并联谐振型晶体振荡器，如图7-2所示。图7-2XT、C2、C3、C4组成振荡回路。Q1的集电极直流负载为R3,偏置电路由R1、R2、W和R4构成，改变W可改变Q1的静态工作点。静态电流的选择既要保证振荡器处于截止平衡状态也要兼顾开始建立振荡时有足够大的电压增益。振荡器的交流负载实验电阻为R5。四、实验仪器： 1双踪示波器 2频率计 3万用表 4实验箱及LC振荡、石英晶体振荡模块五、实验内容及步骤： 1接通电源； 2测量振荡器的静态工作点： 调整图中W，测得Iemin和Iemax（可测量R4两端的电

14、压来计算相应的Ie值）； 3测量当工作点在上述范围时的振荡器频率及输出电压。 4研究有无负载对频率的影响：先将K1拨至OFF，测出电路振荡频率，再将K1拨至R5，测出电路振荡频率，填入表2-1，并与LC振荡器比较。OFFR5f表2-1六、实验报告要求： 1画出实验电路的交流等效电路；2整理实验数据；3比较晶体振荡器与LC振荡器带负载能力的差异，并分析原因； 4说明本电路的优点。实验三 单调谐回路谐振放大器及通频带展宽实验一、实验目的: 1. 熟悉高频电路实验箱的组成及其电路中各元件的作用；2. 熟悉并联谐振回路的通频带与选择性等相关知识；3. 熟悉负载对谐振回路的影响，从而了解频带扩展； 4.

15、 熟悉和了解单调谐回路谐振放大器的性能指标和测量方法。二、预习要求： 1. 复习选频网络的特性分析方法； 2. 复习谐振回路的工作原理； 3. 了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性等分析方法和知识。三、实验电路说明：本实验电路如图7-3所示。图7-3W、R1、R2和Re1(Re2)为直流偏置电路，调节W可改变直流工作点。C2、L1构成谐振回路，R3为回路电阻，RL为负载电阻。四、实验仪器：1双踪示波器2数字频率计 3万用表4实验箱及单、双调谐放大模块5高频信号发生器五、实验内容和步骤：1测量谐振放大器的谐振频率：1）拨动开关K3至“RL”档；2）拨动开关K1至“OFF”档，断

16、开R3 ； 3）拨动开关K2，选中Re2；4）检查无误后接通电源；5）调整谐振放大器的动态工作点；6）高频信号发生器接到电路输入端TP1，示波器接电路输出端TP3；7）使高频信号发生器的正弦信号输出幅度为300mV左右（本实验指导书中所说幅度都是指峰峰值），其频率在211MHz之间变化，找到谐振放大器输出电压幅度最大且波形不失真的频率并记录下来；（注意：如找不到不失真的波形，应同时调节W来配合；幅度最大不失真的输出频率在8.3MHZ左右。） 2测量放大器在谐振点的动态范围：1）拨动开关K1，接通R3；2）拨动开关K2，选中Re1；3）高频信号发生器接到电路输入端TP1，示波器接电路输出端TP3

17、；4）调节高频信号发生器的正弦信号输出频率为8MHz，调节C2使谐振放大器输出电压幅度u0 最大且波形不失真。此时调节高频信号发生器的信号输出幅度由300mV变化到1V，使谐振放大器的输出经历由不失真到失真的过程，记录下最大不失真的u0值（如找不到不失真的波形，可同时微调一下W和C2来配合），填入表3-1：Ui(mV)3001000uo (V)Re1=2KRe2=500表3-15）再选Re1=2K，重复第4）步的过程；6）在相同的坐标上画出不同Ic（由不同的Re决定）时的动态范围曲线，并进行分析和比较。 3测量放大器的通频带：1）拨动开关K1，接通R3；2）拨动开关K2，选中Re2；3）拨动开

18、关K3至“RL”档；4）高频信号发生器接到电路输入端TP1，示波器接电路输出端TP3；5）调节高频信号发生器的正弦信号输出频率为8MHz，信号输出幅度为300mV左右，调节 C2使输出电压幅度u0最大且波形不失真（注意检查一下此时谐振放大器如无放大倍数可调节W）。以此时回路的谐振频率8MHz为中心频率，保持高频信号发生器的信号输出幅度不变，改变频率由中心频率向两边偏离，测得在不同频率时对应的输出电压uo，频率偏离的范围根据实际情况确定。将测量的结果记录下来，并计算回路的谐振频率为8MHz时电路的电压放大倍数和回路的通频带； 6）拨动开关K1，断开R3，重复第5）步。比较通频带的情况。六、实验报

19、告要求： 1画出实验电路的交流等效电路； 2整理各实验步骤所得的数据和图形，绘制出单谐振回路接与不接回路电阻时的幅频特性和通频带，分析原因； 3分析Ic的大小不同对放大器的动态范围所造成的影响。 4谈谈实验的心得体会。 实验四 双调谐回路谐振放大器实验一、实验目的： 1. 进一步熟悉高频电路实验箱； 2. 熟悉双调谐回路放大器幅频特性分析方法；二、预习要求： 1. 复习谐振回路的工作原理； 2. 了解实验电路中各元件作用； 3.了解双调谐回路谐振放大器与单调谐回路谐振放大器的异同之处。三、实验电路说明： 本实验电路如图7-4所示。 图7-4 W、R1、R2和Re1为直流偏置电路，调节W可改变直

20、流工作点。C2、C3、L1、C10、C9、L2构成双谐振回路，C7、C8为耦合电容。RL为负载电阻。四、实验仪器：1. 双踪示波器2. 数字频率计3. 实验箱及单、双调谐放大模块4、高频信号发生器五、实验内容和步骤：1. 测量双调谐回路谐振放大器的频率特性：1）拨动开关K1，选中C7=8p；拨动开关K2至“RL”档；2）检查无误后接通电源；3）高频信号源输出端接到双调谐回路谐振放大器电路的输入端TP1，示波器接电路输出端TP3；4）使高频信号源的正弦信号输出幅度为300mV左右(峰峰值)，输出频率在8MHz，反复调节C2、C10、W使双调谐回路谐振放大器的输出电压幅度最大且波形不失真；5） 以

21、此时回路的谐振频率8MHz为中心频率，保持高频信号源的信号输出幅度不变，改变频率由中心频率向两边偏离，测得在不同频率时对应的输出电压uo，频率偏离的范围根据实际情况确定。将测量的结果填入表2-1。 F(MHz)8 Uo (mV)C8=12pFC7=8pF表2-16） 选C8=12pF，重复第3)-5)步的过程。六、实验报告要求： 1画出实验电路的交流等效电路； 2整理各实验步骤所得的数据和图形，绘制出双调谐回路接不同耦合电容时的幅频特性和通频带，分析原因； 3比较单、双调谐回路的优缺点。4谈谈实验的心得体会。实验五 幅度调制器实验一、 实验目的：1. 掌握集成模拟乘法器的基本工作原理；2. 掌

22、握集成模拟乘法器构成的振幅调制电路的工作原理及特点；3. 学习调制系数m及调制特性(m Um )的测量方法，了解m<1 和m=1及 m>1时调幅波的波形特点。二、 预习要求：1. 预习幅度调制器的有关知识；2. 认真阅读实验指导书，分析实验电路中用1496乘法器调制的工作原理，并分析计算各引脚的直流电压； 3. 了解调制系数m的意义及测量方法； 4. 分析全载波调幅信号的特点； 5. 了解实验电路中各元件作用。三、实验电路说明：本实验电路如图7-5所示。图7-5图中MC1496芯片引脚1和引脚4接两个51和两个75电阻及51K电位器用来调节输入馈通电压，调偏W，有意引入一个直流补偿

23、电压，由于调制电压u与直流补偿电压相串联，相当于给调制信号u叠加了某一直流电压后与载波电压uc相乘，从而完成普通调幅。如需要产生抑制载波双边带调幅波，则应仔细调节W，使MC1496输入端电路平衡。另外，调节W也可改变调制系数m。1496芯片引脚2和引脚3之间接有负反馈电阻R3，用来扩展u的输入动态范围。载波电压uc由引脚8输入。 MC1496芯片输出端（引脚6）接有一个由并联L1、C5回路构成的带通滤波器，原因是考虑到当uc幅度较大时，乘法器内部双差分对管将处于开关工作状态，其输出信号中含有3c±、5c±、等无用组合频率分量，为抑制无用分量和选出c±分量，故不能用

24、纯阻负载，只能使用选频网络。四、实验仪器： 1. 双踪示波器 2. 万用表3. 实验箱及幅度调制、解调模块4、高频信号发生器五、实验内容及步骤： 1接通电源； 2调节高频信号源使其产生fc=10MHz幅度为200mV左右的正弦信号作为载波接到幅度调制电路输入端TP1，从函数波发生器输出频率为f=1KHz左右幅度为600mV左右的正弦调制信号到幅度调制电路输入端TP2，示波器接幅度调制电路输出端TP3； 3反复调整u的幅度和W及C5使之出现合适的调幅波，观察其波形并测量调制系数m；4调整u的幅度和W及C5，同时观察并记录m< 1、m=1及m>1时的调幅波形；5 在保证fc、f和Ucm

25、一定的情况下测量mUm曲线。六、实验报告要求： 1. 整理各实验步骤所得的数据和波形，绘制出mU m调制特性曲线；2. 分析各实验步骤所得的结果。实验六 调幅波信号的解调实验一、 实验目的：1进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法；2了解大信号峰值包络检波器的工作过程、主要指标及波形失真，学习检波器电压传输系数的测量方法；3掌握用集成电路实现同步检波的方法。二、 预习要求：1复习二极管包络检波原理和模拟乘法器工作原理；2复习用集成模拟乘法器构成的同步检波器的工作原理； 3了解实验电路中各元件作用； 4了解检波器电压传输系数Kd的意义及测量方法三、实验电路说明：1 幅度解调实验电路（一）-

26、 二极管包络检波器如图7-6-1所示。图7-6-1 图中C1、C2为不同的检波负载电容，当其取值过小时，检波器输出的纹波较大。R2、R3为交流负载电阻，如过小，将出现负峰切割失真。2.幅度解调实验电路（二）-同步检波器如图7-6-2所示。本电路中MC1496构成解调器，载波信号加在810脚之间，调幅信号加在14脚之间，相乘后信号由12脚输出，经C6、C7和R12组成的低通滤波器输出解调出来的调制信号。四、实验仪器： 1双踪示波器 2万用表 3频率计 4实验箱及幅度调制、解调模块 5高频信号发生器图7-6-2五、实验内容及步骤： （一）二极管包络检波器： 1从P1端输入载波频率fc=10MHz、

27、调制信号频率f=1KHz左右、u0=1.5V左右的调幅波（可从幅度调制器电路获得，注意每次均应调整好幅度调制器电路使其输出理想的调幅波），K1接C1，K2接负载电阻R3，用示波器测量检波器电压传输系数Kd。 2 观察并记录不同的检波负载对检波器输出波形的影响：1）令输入调幅波的m>0.5，fc=10MHz、f=1KHz和f=10KHz，选择不同的检波负载电容，观察并记录检波器输出波形的变化；2）令输入调幅波的m>0.5，fc=10MHz和f=1KHz，选择不同的外接负载电阻R2和R3，观察并记录检波器输出波形的变化，此时，接入的检波电容应选择合适的电容值。 （二）集成电路构成的同步

28、检波器：1从高频信号源输出fc=10MHz、uc=200mV的正弦信号到幅度解调电路的P1端作为同步信号（其频率为调幅波的载波）；2从幅度解调电路的P2 端依次输入载波频率fc=10MHz，f=1KHz ，us =1V左右，调制度分别为m=0.3、m=1及m>1的调幅波。分别记录解调输出波形，并与调制信号相比较； 3将抑制载波的调幅波加至P2端，观察并记录解调输出波形，并与调制信号相比较。六、实验报告要求： 1整理各实验步骤所得的数据和波形，分析各实验步骤所得的结果。2在二极管包络检波器电路中，如果m=0.5、R1=5.1K、f=1KHz，试估算一下本实验不产生惰性和负峰失真时，负载电阻

29、和检波负载电容值应各是多少？ 3实验的心得体会。实验七 高频功率放大器实验一、实验目的： 1. 了解谐振功率放大器的基本工作原理， 初步掌握高频功率放大电路的计算和设计过程； 2. 了解电源电压与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。二、预习要求： 1. 复习谐振功率放大器的原理及特点； 2. 分析图7-7所示的实验电路，说明各元件的作用。三、实验电路说明： 本实验电路如图7-7所示。 图7-7本电路由两级组成：Q1等构成前级推动放大，Q2为负偏压丙类功率放大器，R4、R5提供基极偏压（自给偏压电路），L1为输入耦合电路，主要作用是使谐振功放的晶体三极管的输入阻抗与前级电路的输出阻抗相匹配。

30、L2为输出耦合回路，使晶体三极管集电极的最佳负载电阻与实际负载电阻相匹配。R14为负载电阻。四、实验仪器： 1. 双踪示波器2.万用表3. 实验箱及丙类功率放大模块4高频信号发生器五、实验内容及步骤； 1. 将开关拨到接通R14的位置，万用表选直流毫安的适当档位，红表笔接P2，黑表笔接P3； 2. 检查无误后打开电源开关,调整W使电流表的指示最小（时刻注意监控电流不要过大，否则损坏晶体三极管）； 3. 将示波器接在TP1和地之间，在输入端P1接入8MHz幅度约为500mV的高频正弦信号，缓慢增大高频信号的幅度，直到示波器出现波形。这时调节L1、L2，同时通过示波器及万用表的指针来判断集电极回路

31、是否谐振，即示波器的波形为最大值，电流表的指示I0为最小值时集电极回路处于谐振状态。用示波器监测此时波形应不失真。 4. 根据实际情况选两个合适的输入信号幅值，分别测量各工作电压和峰值电压及电流，并根据测得的数据分别计算：1） 电源给出的总功率；2） 放大电路的输出功率；3） 三极管的损耗功率；4） 放大器的效率。六、实验报告要求： 1. 根据实验测量的数值，写出下列各项的计算结果: 1）电源给出的总功率； 2）放大电路的输出功率； 3）三极管的损耗功率； 4）放大器的效率。 2. 说明电源电压、输出电压、输出功率的关系。 实验八 变容二极管频率调制电路实验一、 实验目的：1. 了解变容二极管

32、调频器电路原理和测试方法； 2. 了解调频器调制特性及主要性能参数的测量方法； 3. 观察寄生调幅现象，了解其产生原因及消除方法。二、 预习要求：1. 复习变容二极管的非线性特性，及变容二极管调频振荡器调制特性；2. 复习角度调制的原理和变容二极管调频电路的组成形式.三、 实验电路说明：本实验电路如图7-8所示。图7-8本电路由LC正弦波振荡器与变容二极管调频电路两部分组成。图中晶体三极管组成电容三点式振荡器。C1为基极耦合电容，Q的静态工作点由W1、R1、R2及R4共同决定。L1、C5与C2、C3组成并联谐振回路。调频电路由变容二极管D1及耦合电容C6组成，W2、R6与R7为变容二极管提供静

33、态时的反向直流偏置电压，R5为隔离电阻。C7与高频扼流圈L2给调制信号提供通路，C8起高频滤波作用。四、实验仪器： 1. 双踪示波器 2. 万用表 3. 频率计4. 实验箱及频率调制、解调模块五、实验内容及步骤：1. 静态调制特性测量 1）接通电源； 2）输入端不接调制信号，将频率计接到TP1端，示波器接至TP2观察波形； 3）调节W1使振荡器起振，且波形不失真，振荡器频率约为5.6MHz左右; 4）调节W2使TP3处的电压变化（Ud二极管电压），将对应的频率填入表5-1。Ud（V）f0(MHz) 表5-1 2. 动态测试： 调节频率调制电路的f0 =6.5MHz，从P1端输入F=2KHz的调

34、制信号Um，在输出TP1端观察Um与调频波上下频偏的关系（用频率分析仪测量f(MHz)），将对应的频率填入表5-2。Um（V）00.10.20.30.40.50.60.70.80.9f(MHz) 上f(MHz) 下表5-2六、 实验报告要求：1. 整理各项实验所得的数据和波形，绘制静态调制特性曲线；2. 求出调制灵敏度S。实验九 频率解调（相位鉴频器）电路实验一、 实验目的：1. 掌握乘积型相位鉴频器电路的基本工作原理和电路结构；2. 熟悉相位鉴频器的和其特性曲线的测量方法；3. 观察移相网络参数变化对鉴频特性的影响；4. 通过将变容二极管调频器与相位鉴频器进行联机实验，了解调频和解调的全过程

35、。二、 预习要求：1. 复习相位鉴频的基本工作原理和电路组成；2. 认真阅读实验内容，了解实验电路中各元件的作用三、 实验电路说明： 本实验电路如图7-9所示。图7-9四、实验仪器： 1. 双踪示波器 2. 万用表 3. 实验箱及频率调制、解调模块五、实验内容及步骤： 1用逐点描绘法测绘乘积型相位鉴频器的静态鉴频特性：1）用高频信号源从P1端输入一幅度适中、6.5MHz的的正弦信号；2）将开关K1拨至R5档；3）用万用表测鉴频器的输出电压：在58MHz的范围内（以6.5MHz为基准），以每格0.02 MHz的间隔测量相应的输出电压，记录下来并绘制出静态鉴频特性曲线（注意：当6.5MHz相位鉴频

36、时，应使输出电压为零;如果不为零,可以调可变电容C5,归零后再进行实验）；4）将开关K1拨至R6档，重复第2）步的工作，并与之比较； 2观察调频信号解调的电压波形：1）将调频电路中心频率调为6.5MHz；2）将鉴频电路的中心频率也调谐为6.5MHz； 3） 将调频输出信号（调频电路中的TP1端）送入相位鉴频器的输入端P1，将F=2KHz的调制信号加至调频电路的输入端进行调频； 4）用双踪示波器同时观测调制信号和解调信号，比较二者的异同。将调制信号的幅度改变，观察波形变化，分析原因。六、实验报告要求： 1、整理各项实验所得的数据和波形，绘制出曲线； 2、 分析回路参数对鉴频特性的影响； 3、 分

37、析讨论各项实验结果。实验十 小功率调频发射、接收实验一、实验目的：1通过实验掌握调频发射机和接收机的组成原理和调试方法。2掌握音频功放原理和调试方法。二、预习要求：复习发射机和接收机的组成原理。复习音频功放电路的原理。三、实验电路说明：小功率调频发射电路由前述的频率调制电路和高频功率放大电路组成，而小功率调频接收电路由单片调频接收芯片MC3362和外围电路组成。此外调频接收模块上还有音频放大电路。其电路如下所示：小功率调频接收电路音频放大电路来自天线的信号经匹配电路输入MC3362的1脚，21、22脚上的LC选频电路决定第一级本振的振荡频率。该信号与输入信号进行第一级混频后经10.7M陶瓷滤波

38、器输出第一中频信号，从17脚送至第二混频器。第二级本振决定于3、4脚上的10.245M的晶体，第二本振与第一中频混频后，经455K陶瓷滤波器输出第二中频信号。该信号经过放大、鉴频，从13脚上输出恢复原音频信号。四、实验仪器： 1双踪示波器 2万用表 3. 实验箱及小功率调频发射模块 4、小功率调频接收、音频放大模块五、实验内容及步骤； 1. 小功率调频发射实验：（1）从函数波发生器输入一1K左右的正弦波（音频）信号到模块的“Vin”端作为调制信号，调整频率调制电路使其在“TP2”端输出理想的波形； （2）按高频功率放大器的调试方法调整电路使其“TP1”端输出最大且不失真； （3）将高频功率放大

39、器电路的开关拨至“OFF”，将天线拉出，使其处于发射状态。2小功率调频接收实验： （1）将天线拉出，调节微调电容（必要时可调节发射模块的W1、W3），使“VOUT”端输出基本清晰的低频波形。（2）改变函数波发生器的频率，输出信号的频率应随之改变。3音频放大实验音频功放电路的输入端“VIN” 接实验箱的低频信号发生器或调频接收电路的“Vout”端，调节音频放大器电路的W2，使扬声器发出的声音大且清晰，输出波形基本不失真。改变输入信号频率，扬声器发出的声音音调应随之改变。 六、实验报告要求：总结调试过程中的经验及遇到的问题；实验十一 相位调制器实验一、 实验目的：掌握相位调制器的原理和调试方法。二

40、、 预习要求：复习相位调制的三种方法：可变移相法、可变时延法、矢量合成法。复习可变移相法调相电路的基本原理。三、 实验电路说明相位调制器电路Uc为载波信号的输入端，Us为调制信号的输入端。该电路是利用由电感L和变容二极管组成的谐振回路的谐振频率随变容二极管结电容变化而变化来实现调相的。图中C1、C2对载波频率相当于短路，是耦合电容。C3的作用是保证变容二极管上能加上反向直流偏压，而对于载波相当于短路。R5为隔离电阻。四、 实验仪器1、 双踪示波器2、 实验箱3、 小功率调频接收、相位调制模块4、 高频信号源五、 实验内容及步骤(1)调节高频信号源使其产生fc=6.5MHz，1V左右的正弦信号作

41、为载波接到相位调制电路的Uc端，从函数波发生器输出频率为f=1KHz左右的正弦调制信号到Us端，示波器接相位调制电路输出端Vout。(2)反复调节电位器W及输入调制信号的幅值，使输出端出现较明显的调相波。观察其波形并计算调相指数m。(3)在保证fc、f和Ucm一定的情况下测量mUm曲线。六、实验报告要求：总结调试过程中的经验及遇到的问题；实验十二 锁相环及压控振荡器电路实验一、实验目的：1. 通过实验深入了解锁相环的工作原理和特点；2. 了解锁相环环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。3. 掌握锁相环主要参数的测试方法。二、预习要求：1. 复习及锁相环工作原理，掌握环路主要部件、

42、环路性能参数的测量方法；2. 熟悉实验电路元器件和各部分的作用。三、实验电路说明： 本实验电路如图7-11所示。图7-11U1构成一个振荡器，作为锁相环的输入信号。改变W，可改变其输出信号的频率。U2构成锁相环，它的输出信号频率受输入信号的控制。锁相环由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）及压控振荡器（VCO）组成，如图11-2所示。图11-2 锁相环方框图 模拟锁相环中，PD是一个模拟乘法器，LF是一个有源或无源低通滤波器。锁相环路是一个相位负反馈系统，PD检测ui(t)与uo(t)之间的相位误差并进行运算形成误差电压ud(t)，LF用来滤除乘法器输出的高频分量（包括和频及其他的高频噪声）形成

43、控制电压uc(t)，在uc(t)的作用下、uo(t)的相位向ui(t)的相位靠近。设ui(t)=Uisinit+i(t)，uo(t)=Uocosit+o(t)，则ud(t)=Udsine(t)，e(t)=i(t)-o(t)，故模拟锁相环的PD是一个正弦PD。设uc(t)=ud(t)F(P)，F(P)为LF的传输算子，VCO的压控灵敏度为K o，则环路的数学模型如图11-3所示。图11-3 模拟环数学模型 当时，令Kd=Ud为PD的线性化鉴相灵敏度、单位为V/rad，则环路线性化数学模型如图11-4所示。图11-4 环路线性化数学模型由上述数学模型进行数学分析，可得到以下重要结论：·

44、当uI(t)是固定频率正弦信号(I(t)为常数)时，在环路的作用下，VCO输出信号频率可以由固有振荡频率o（即环路无输入信号、环路对VCO无控制作用时VCO的振荡频率），变化到输入信号频率I，此时o(t)也是一个常数，ud(t)、uc(t)都为直流。我们称此为环路的锁定状态。定义o=I-o为环路固有频差，p表示环路的捕捉带，H表示环路的同步带，模拟锁相环中p<H。当|o|<P时，环路可以进入锁定状态。当|o|<H时环路可以保持锁定状态。当|o|>P时，环路不能进入锁定状态，环路锁定后若o发生变化使|o|>H，环路不能保持锁定状态。这两种情况下，环路都将处于失锁状态

45、。失锁状态下ud(t)是一个上下不对称的差拍电压，当I>o，ud(t)是上宽下窄的差拍电压；反之ud(t)是一个下宽上窄的差拍电压。· 环路对I(t)呈低通特性，即环路可以将I(t)中的低频成分传递到输出端，I(t)中的高频成分被环路滤除。或者说，o(t)中只含有I(t)的低频成分，I(t)中的高频成分变成了相位误差e(t)。所以当uI(t)是调角信号时，环路对uI(t)等效为一个带通滤波器，离I较远的频率成分将被环路滤掉。· 环路自然谐振频率n及阻尼系数两个重要参数。n越小，环路的低通特性截止频率越小、等效带通滤波器的带宽越窄；越大，环路稳定性越好。· 当

46、环路输入端有噪声时，I(t)将发生抖动，n越小，环路滤除噪声的能力越强。有关锁相环理论的详细论述，请读者参阅有关文献。在本套实验装置中，鉴相器、环路滤波器、压控振荡器采用集成锁相环芯片CD4046，CD4046它包括鉴相器和压控振荡器。它的组成框图如下: VCC PH1 16 14 PH2 3 2 PHo1/N鉴相2 PHo2 4 13 R压控振荡器VCO1 9 VCO2跟随器C 6 CVss 7 10 Vss 11 12 R2 R1 inh 15VssVss该片内有两个鉴相器供选择，一个是异或门鉴相器，一个是鉴频-鉴相器。四、实验仪器：1. 双踪示波器 2. 万用表3. 频率计 4. 实验箱

47、及集成锁相环、频率合成模块五、实验步骤: 1. 观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。 环路锁定时，TP2处的电压ud为近似锯型波的稳定波形，环路输入信号频率等于反馈信号频率，即TP3与TP1处的频率相等。环路失锁时ud为差拍电压（不稳定的波形，环路输入信号频率与反馈信号频率不相等，即此时TP3与TP1处的频率不相等。 根据上述特点可判断环路的工作状态，具体实验步骤如下：（1）观察锁定状态与失锁状态 接通电源后用示波器观察TP2处的电压 ud，若ud为稳定的方波，这说明环路处于锁定状态。用示波器同时在TP1和TP3处观察，可以看到两个信号频率相等。也可以用频率计分别测量TP1和TP3频

48、率。在锁定状态下，向某一方向变化W1，可使TP1和TP3处的频率不再相等，环路由锁定状态变为失锁。 接通电源后ud也可能是差拍信号，表示环路已处于失锁状态。失锁时ud的最大值和最小值就是锁定状态下ud的变化范围（对应于环路的同步范围）。环路处于失锁状态时，TP1和TP3处的频率不相等。调节W使ud的频率改变，当频率改变到某一程度时ud会突然变成稳定的方波，环路由失锁状态变为锁定状态。2. 观察环路的捕捉带和同步带：环路处于锁定状态后，慢慢增大W1，使ud增大到锁定状态下的最大值ud1（此值不大于+12V）；继续增大W1，ud变为非稳定状态，环路失锁。再反向减小W1，ud的频率逐渐改变，直至波形

49、稳定。记环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud2；继续减小W，使ud减小到锁定状态下的最小值ud3；再继续减小W，使环路再次失锁。然后反向增大W，记环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud4。 令V1=ud1- ud3，V2=ud2- ud4，它们分别为同步范围内及捕捉范围内环路控制电压的变化范围，可以发现V1V2。设VCO的灵敏度为K0(HZ/V)，则环路同步带fH及捕捉带fP分别为：fH =K0V1/2 ，fP =K0V2/2 。 应说明的是，由于VCO是晶体压控振荡器，它的频率变化范围比较小，调节W1时环路可能只能从一个方向由锁定状态变化到失锁状态，此时可用fH

50、 =K0(ud1-6）或fH =K0(6-ud3）、fP =K0(ud2-6）或fP =K0(6-ud4）来计算同步带和捕捉带，式中6为ud变化范围的中值（单位：V）。 作上述观察时应注意：· TP2处的差拍频率低但幅度大，而TP1和TP3的频率高但幅度很小，用示波器观察这些信号时应注意幅度旋钮和频率旋钮的调整。· 失锁时，TP1和TP3频率不相等，但当频差较大时，在鉴相器输出端电容的作用下，ud幅度较小。此时向某一方向改变W，可使ud幅度逐步变大、频率逐步减小，环路进入锁定状态。六、实验报告要求1. 总结锁相环锁定状态及失锁状态的特点。2. 设K0=18HZ/V ，根据实

51、验结果计算环路同步带fH及捕捉带fP 。设VCO固有振荡频率f0 不变，环路输入信号频率可以改变，试拟订测量环路同步带及捕捉带的步骤实验十三 频率合成电路实验一、实验目的: 1 掌握频率合成的基本原理和方法； 2 熟悉频率合成电路的组成及其电路中各元件的作用。二、预习要求： 1 复习频率合成的基本方法和频率合成器电路的主要技术指标；三、实验电路说明：本实验电路如图7-12所示。图7-12CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V18V），输入阻抗高(约100M)，动态功耗小，在中心频率f0为10kHz下功耗仅为600W，属微功耗器件。CD4046的引脚采用 16

52、 脚双列直插式，各引脚功能如下：1脚相位输出端，环路入锁时为高电平，环路失锁时为低电平。2脚相位比较器的输出端。3脚比较信号输入端。4脚压控振荡器输出端。5脚禁止端，高电平时禁止，低电平时允许压控振荡器工作。6、7脚外接振荡电容。8、16脚电源的负端和正端。9脚压控振荡器的控制端。10脚解调输出端，用于FM解调。11、12脚外接振荡电阻。13脚相位比较器的输出端。14脚信号输入端。15脚内部独立的齐纳稳压管负极。图13-2 图13-3图13-2是CD4046内部电原理框图，主要由相位比较、压控振荡器（VCO）、线性放大器、源跟随器、整形电路等部分构成。比较器采用异或门结构，当两个输人端信号Ui、Uo的电平状态相异时（即一个高电平，一个为低电平），输出端信号U为高电平；反之，Ui、Uo电平状态相同时（即两个均为高，或均为低电平），U输出为低电平。当Ui、Uo的相位差在0°