哈尔滨工程大学 2013年高频实验

1、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实验内容1.小信号调谐放大器2.LC正弦波振荡器3.振幅调制与解调电路的研究4.锁相环在通信系统中的应用 哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验要求实验要求n1.实验前预习有关实验的理论知识和仪器使用，根据实验要求撰写设计报告，设计报告要求有电路形式的论证及选取，并计算电路参数。n2.每次实验自带万用表、烙铁和螺丝刀。n3.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、技术指标的测试方法，学会所用仪器的使用方法。n4.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

2、教学基地实验目的和任务实验目的和任务n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。n学习功能电路的设计、调试和各项技术指标的测试。n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n1.设计报告。n2.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。n3.实验报告，对实验中碰到问题及实验数据的分析。哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验一小信号调谐放大器哈尔滨工程大学电工电子教学基地一、实验目的通过实验进一步熟悉小信号调谐放大器的工作原理，研究电路参数对放大器技术指标的影响。掌握调谐放大器的技术指标（电压增益、通频带）的测试方法。掌握使用频率特

3、性测试仪测量小信号调谐放大器幅频特性的方法。哈尔滨工程大学电工电子教学基地二、实验电路原理图哈尔滨工程大学电工电子教学基地三、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Rw，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Cw，调节电容可改变电路的谐振频率。放大器的谐振频率为：012fLC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

4、大器的增益也为最大值，稍离开此频率，电压增益即迅速减小。我们可以用这种放大器来放大所需要的某一频率范围的信号，而抑制不需要的信号或外界干扰信号。因此，调谐放大器在无线电通信系统中被广泛用作高频和中频放大器。小信号放大器谐振曲线哈尔滨工程大学电工电子教学基地四、实验内容1、调试三极管的静态工作点（IEQ=14mA）。2、运用扫频仪，测出电路的谐振曲线。 （扫频法测量）3、测量电路的中心频率f0、电压增益Au0、通频带2f0.7以及矩形系数Kr0.1。哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验内容4、研究电路参数对放大器技术指标Au0和2f0.7的影响，调整静态工作点，测量Au0 和2f0.7 ，分析电路

5、的增益带宽积。5、由信号源输入高频小信号进行放大，采用示波器观察并测试输入和输出波形，计算出电压增益。（逐点法测量）注意：实验过程中，要注意绘制表格，记录实验数据。（静态工作点、 Au0、 2f0.7 、VinP-P 、VoutP-P ）哈尔滨工程大学电工电子教学基地五、实验仪器n直流稳压电源n扫频仪n信号源n示波器哈尔滨工程大学电工电子教学基地直流稳压电源哈尔滨工程大学电工电子教学基地信号源关关音频输出音频输出射频射频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示波器1、通道及耦合方式选择；2、触发方式、触发源、触发电平；3、时间轴和幅度轴调整。注意：使用前需要校准。哈尔滨工

6、程大学电工电子教学基地扫频仪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六、测量方法1、采用扫频法的测试方法如下： 调节好扫频仪0dB基准（5格）。 将扫频仪RF输出接到放大器的输入端，并把放大器的输出通过扫频仪检波探头接到扫频仪Y输入端，此时扫频仪屏幕上应出现被测电路的谐振特性曲线。 改变扫频仪输出衰减使曲线的顶点正好与基准线同高，由衰减器指示的衰减数即是放大器的增益，通过曲线读出中心频率及通频带数值。哈尔滨工程大学电工电子教学基地扫频仪与电路板实际接法哈尔

7、滨工程大学电工电子教学基地七、实验数据分析n1、电路参数对放大器技术指标Au0和 2f0.7的影响。n2、电路参数对放大器增益带宽积的影响。n3、调谐放大器电路中谐振电容和电感的 选取。n4、提出您宝贵的建议：实验内容、教学 方法等。哈尔滨工程大学电工电子教学基地实 验 二LC正弦波振荡器的设计哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验一问题分析实验一问题分析n若输入信号频率为5MHz，示波器显示波形失真，频率显示为10MHz，此种情况应该是调谐选中二次谐波。n若逐点法测量发现有两个谐振点，其中频率较低的谐振点一个是示波器探头输入电容影响初级调谐回路，另外就是示波器探头输入电容和次级电感谐振在17MH

8、z左右。哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验报告的撰写实验报告的撰写n侯长波n实验要有封皮，并填写完整。n实验报告要有条理，要规范。n实验数据要求绘制表格记录，不能用铅笔。n提出您宝贵的建议：实验内容、教学方法等。哈尔滨工程大学电工电子教学基地一、实验目的一、实验目的 熟悉克拉泼振荡器、西勒振荡器和晶体振荡器的原理及特点。掌握振荡器的设计、调试及主要性能参数的测试方法。掌握电感的绕制及高频Q表的使用。学会数字频率计的使用。哈尔滨工程大学电工电子教学基地二、实验内容二、实验内容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）。

9、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三、实验元器件三、实验元器件电容电容n电容47=47pFn电容103=10103pF=0.01uFn电容104=10104pF=0.1uFn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实验元器件电感线圈电感线圈哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验元器件实验元器件可调电容可调电容哈尔滨工程大学电工电子教学基

10、地四、实验仪器四、实验仪器n高频Q表n频率计哈尔滨工程大学电工电子教学基地高频高频QQ表表1231819417567891011 12 20 2122 13 14 15 16哈尔滨工程大学电工电子教学基地频率计频率计哈尔滨工程大学电工电子教学基地五、实验过程五、实验过程n电感线圈的绕制及测量n克拉泼振荡器n西勒振荡器n晶体振荡器n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（1 1）电感的绕制及测量）电感的绕制及测量n要求：均匀绕11圈，测量电感量和Q值。n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（实验（2 2）：克拉泼振荡器）：克拉泼振荡器注意

11、：此时C4断开，Y1不焊接。哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验步骤实验步骤n要求：输出频率范围：6MHz-8MHz；输出波形幅度：200mV。（峰值）n焊接实验电路；n调试静态工作点使输出波形满足技术指标要求；n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（实验（3 3）：西勒振荡器）：西勒振荡器注意：此时C4短路，Y1不焊接。哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验步骤实验步骤n要求：波形无明显失真；输出波形幅度：200mV。（峰值）n调

12、试静态工作点使输出波形满足技术指标要求；n调节可调电容，测试振荡频率范围；n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 4）晶体振荡器（选作）晶体振荡器（选作）注意：此时C4断开，L1不焊接，Y1焊接。C1和C2的大小。哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验步骤实验步骤n要求：输出波形无明显失真。n调试静态工作点使输出波形无明显失真；n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数据记录（1

13、）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 5）选作）选作n研究反馈系数对振荡波形的影响。n步骤：改变反馈电容C1和C2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六、实验问题研究六、实验问题研究（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 下次实验提示： 振幅调制与解调电路的研究 （讲义中的实验三与实验四）哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验三实验三 振幅调制与解调电路的研究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

14、建议反馈实验建议反馈n加强实验管理，保证公平公正。n加强实验报告要求。n加强知识点讲解。n加强实验前预习考查。哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验二问题分析实验二问题分析n测量振荡器输出信号，同时连接示波器和频率计探头时，波形出现失真。碰到此种现象可以从以下两个角度考虑，如果同时连接时，输出幅度降低了，波形失真，引起原因可能是输出级驱动能力不够；如果输出幅度没有改变，波形失真，可能是驱动容性负载造成的。n思考题：如何驱动容性负载？哈尔滨工程大学电工电子教学基地一、实验目的一、实验目的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、实验原理二、实验原理哈尔滨工程大

15、学电工电子教学基地调制电路工作原理调制电路工作原理（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

16、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=UOUimUmmaUim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幅度调制电路图（1）分析跳线P5、P6的作用；（2）分析输出模

17、式。哈尔滨工程大学电工电子教学基地调幅解调电路图调幅解调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三、实验内容三、实验内容调幅电路的研究调幅电路的研究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。实验内容实验内容解

18、调电路的研究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实验内容联调（选作）联调（选作）7、用跳线连接实验板调制电路的输出和解调电路的输入，加入载波信号和调制信号，调节信号幅度，使解调无明显失真。哈尔滨工程大学电工电子教学基地四、实验步骤四、实验步骤1、调制电路的研究2、解调电路的研究3、系统联调哈尔滨工程大学电工电子教学基地（1）电源连接）电源连接 正确连接+12V，-8V直流电源。 12V8V 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）静态工作点测量n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。n注意：此

19、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）逐点法测量带通滤波器中心频率n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。（ ）n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。0f 哈尔滨工程大学电工电子教学基地（4）普通调幅波）普通调幅波n将信号源输出的高频信号（载波信号）频率调到滤波器的中心频率，用示波器测量幅度200mV左右，加入电路，然后加入低频信号（调制信号），调制信号在加入前也要在示波器上观察，

20、频率调至1KHz，幅度合适（300mV），波形不失真。用示波器测量输出波形，观察并记录ma=30%、ma=100% 、ma=300%的波形。哈尔滨工程大学电工电子教学基地数据记录数据记录 （4）Ucm= ；Um= （4-1）ma= ；u14=哈尔滨工程大学电工电子教学基地（5）DSBn调节滑动变阻器R47使输出双边带波形，改变载波幅度Ucm和调制信号幅度Um，研究影响波形的因素。n注意：此时跳线P5、P6断开。哈尔滨工程大学电工电子教学基地数据记录数据记录 （5） Ucm= ；Um= u14=哈尔滨工程大学电工电子教学基地（6-1）将信号源输出的高频信号（等幅波）加入检 波器输入端，测试其输出

21、电压和电压传输系数。（6-2）将信号源输出的调幅信号加入检波器输 入端，测试其输出电压和电压传输系数。（6-3）惰性失真 记录产生惰性失真时的电路参数，并画下波形。（6-4）负峰切割失真 记录产生负峰切割失真时的电路参数，并画下 波形。（6）解调电路的研究）解调电路的研究哈尔滨工程大学电工电子教学基地数据记录数据记录（1）输入等幅波时，Uim= Uo= Kd= ；（2）输入调幅波时，maUim= Um= Kd= 。哈尔滨工程大学电工电子教学基地（7）联调）联调n用跳线连接实验板调制电路的输出和解调电路的输入，加入载波信号和调制信号，调节信号幅度，使解调无明显失真。记录输入载波信号和调制信号的频

22、率、幅度。哈尔滨工程大学电工电子教学基地五、实验仪器五、实验仪器n直流稳压电源nQF1056B信号发生器nMOS-640双踪示波器哈尔滨工程大学电工电子教学基地QF1056信号源信号源关关音频输出音频输出射频射频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示波器示波器1、通道及耦合方式选择；2、触发方式、触发源、触发电平；3、时间轴和幅度轴调整。注意：使用前需要校准。哈尔滨工程大学电工电子教学基地六、思考题六、思考题1、对比分析ma=100% 的普通调幅波和双边带调幅波。2、分析检波器电压传输系数实测值和理论值产生偏差的原因。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

23、教学基地七、实验报告要求七、实验报告要求预习报告部分：预习报告部分： 一、实验目的 二、实验内容 三、实验原理 四、实验电路论证及设计实验报告部分：实验报告部分： 一、实验数据记录 二、实验数据分析 三、实验中遇到问题及解决方法 四、实验总结哈尔滨工程大学电工电子教学基地实验四、锁相环在通信中的应用实验四、锁相环在通信中的应用一、实验目的一、实验目的1、掌握锁相环路的工作原理、电路组成和基本应用。2、掌握集成锁相环NE564构成的FM 调制与解调电路的工作原理和特性。哈尔滨工程大学电工电子教学基地二、实验原理二、实验原理1、锁相环的基本原理2、锁相环的应用3、集成锁相环NE564工作原理哈尔滨

24、工程大学电工电子教学基地锁相环（锁相环（PLL）工作原理）工作原理 PD PD LF LFVCOvi(t)vd(t)vc(t)vo(t)i(t)e(t)vo(t)e(t)vd(t)o(t)ovc(t)c几个概念：几个概念：锁定状态失锁状态跟踪状态捕捉状态哈尔滨工程大学电工电子教学基地技术指标技术指标1、同步带宽 设环路已处于锁定状态，当缓慢改变输入信号频率使固有频差值向正或负方向逐步增大时，由于环路的自身调节作用，能够维持环路锁定的最大频差称为环路同步带。由于环路鉴频特性对零点是对称的，因此同步带相对于VCO固有振荡频率也是对称的。2、捕捉带宽设环路处于失锁状态，改变输入信号频率使固有频差减少

25、，环路能够经牵引捕获而入锁的最大固有频差值称为环路捕捉带。HP哈尔滨工程大学电工电子教学基地锁相环应用锁相环应用调频电路调频电路fi(t)晶振晶振 PD PD LF LF VCOfo(t)调频波调频波f(t)调制信号调制信号+注意：（1）压控振荡器固有振荡频率的不稳定变化频率应在环 路低频滤波器的带宽内，即锁相环路的作用只对载 波的慢变化起调整作用，滤波器为窄带滤波；（2）环路对调制信号引起的频率变化不灵敏。哈尔滨工程大学电工电子教学基地锁相环应用锁相环应用解调电路解调电路PDPDLFLFVCOVFM(t)调频波调频波V(t)调制信号调制信号注意：当锁相环路作为调频解调电路时，其实现条件是环路

26、滤波的通带必须足够宽，使鉴相器的输出电压能顺利通过。这样利用锁相环的跟踪特性，可以使VCO的振荡频率跟踪输入信号频率的变化。哈尔滨工程大学电工电子教学基地NE564工作原理工作原理哈尔滨工程大学电工电子教学基地备注：滑动变阻器R2控制环路增益并细调压控振荡器的固有频率；滑动变阻器R1控制环路增益。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备注：滑动变阻器R1控制环路增益和压控振荡器的锁定范围。Wc=1/(R*C)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三、实验内容三、实验内容1、利用集成锁相环NE564实现FM调频。 技术指标要求：载波f0=5MHz。2、利用集成锁相环NE564实现FM解调。 技术指标要求：调频波中心频率为 5MHz，调制信号F为1KHz，频偏大于 50KHz。3、同步带和捕捉带的测量（选作）。4、系统联调（选作）。哈尔滨工程大学电工电子教学基地四、实验步骤四、实验步骤1、调制电路的研究2、解调电路的研究3、同步带和捕捉带的测量（选作）4、系统联调（选作）哈尔滨工程大学电工电子教学基地（1）调制电路的研究）调制电路的研究（1）连接