非线电调谐放大器实验

1、实验题目：调谐放大器实验实验目的：1.了解LC谐振回路及双耦合谐振回路的理论知识了解调谐放大器的工作原理及主要技术指标掌握调谐放大器的调试方法及主要技术指标的测试方法了解双回路调谐放大器在弱耦合、临界耦合和强耦合时的幅频特性曲线（谐振 曲线）学会使用基本测试仪器如频谱分析仪、高频信号发生器、示波器、高频毫伏表 等仪器测试分析调谐放大器的谐振特性（谐振曲线、通频带、选择性）和放大特性（谐振电 压放大倍数、动态特性即输入一输出电压特性）。实验仪器及设备：调幅与调频接收模块、直流稳压电压GPD-3303D、F20A型数字合成函数 发生器/计数器、DSO-X2014A数字存储示波器、SA1010频谱分

2、析仪0）双调谐放大器图；.I . 1实验原理:0）双调谐放大器图；.I . 1调谐放大器泉建图小信号谐振放大器的主要技术指标如下: 1.谐振电压放大倍数A = u，u.或 A = 20lg u !u )dB = u (dB) -u (dB)(1.1.1)VOi VOo ioi谐振频率(1.1.2)式中C广C + Coe + PCe，其中Coe为晶体管的输出电容，Ce为负载电容或后级电路的输 入电容，P为接入系数。通频带调谐放大器所要放大的信号是已调制信号，具有一定的频谱宽度。为了不失真地放大已调 信号包含的所有频谱分量，要求放大器必须有一定的通频带。一个理想放大器应对通频带以内的信号具有同等的

3、放大能力，对通频带以外的信号完全 抑制。故理想放大器的幅频特性曲线应呈矩形，但实际的幅频特性曲线和矩形差异较大，如 图1.1.2所示。习惯上把电压放大倍数AV下降到谐振电压放大倍数Avo的0.707倍（或比最大值降低 3dB）时所对应的频率范围，称为放大器的通频带，又dB带宽，用BW（2Af0.7）表示。 单调谐放大器的通频带与回路有载品质因数ql的关系为：BW = 2气7 = fH-fL=匕（1.1.3）L放大器的通频带与谐振电压增益的关系为：A BW =-=常数（1.1.4）v。2 兀 CZ3（b）图LL2归一化幅频特性曲线4.选择性矩形系数0Z3（b）图LL2归一化幅频特性曲线4.选择性

4、矩形系数012Af012Af0.7（1.1.5）理想放大器的矩形系数等于1，而实际的矩形系数大于1。单谐振回路调谐放大器的矩 形系数约为9.95，选择性较差。为了克服单谐振回路放大器选择性差的缺点，常采用两个互相耦合的谐振回路作为放大 器负载来改善矩形系数。实际应用中，两个谐振回路的谐振频率都调谐于同一个中心频率上， 这种放大器称为双调谐回路放大器。双调谐放大器谐振曲线按耦合程度分三种情况，如图 1.1.3所示。双调谐回路放大器一般均应用在临界耦合状态，此时，通频带为：BW = 2Af = 2 匕0.7QL（1.1.6）a图1.1.3a图1.1.3双调谐放大器归一化幅频特性曲线工作稳定性实验电

5、路简介：实验电路如图1.1.5所示。接收天线负载接收空间传输的微弱电信号，经变压器（T） 耦合至次级回路。次级回路电感L与电容2C2构成输入谐振回路，调节次级回路电容2C2, 当次级回路发生谐振时，无用信号被滤除同时选出有用信号（实验中输入信号由高频信号源 提供），作为晶体管BG1的输入信号。经晶体管BG1放大后，被集电极负载（LC并联谐振回 路）进一步选频，由晶体管BG2再次放大后输出。图中开关2K2拨至“单”时为单调谐放大器；谐振回路总电感L=2L1+2L2+2L3+2L4，总电 容C=2C4+2C5+2C7+2C9+Coe+Cie；为了考虑回路电阻对回路品质因数Q的影响，开关2、闭合 接

6、入电阻2R3。开关2K2拨至“双”时双调谐放大器，初级回路总电感L= 2L1+2L2；初级回路 总电容C=2C+2C+C :次级回路总电感L=2L+2L，次级回路总电容C=2C+2C+C.，2C为45 oe23 47 9 ie 6初、次级间耦合电容。单、双调谐放大器谐振频率均为6MHz。2L45200P4图1.1.4调谐放大器实验电路2L45200P4图1.1.4调谐放大器实验电路12V2CL3实验内容及数据处理：频域测量单调谐放大器幅频特性曲线、谐振频率、通频带、矩形系数、增益（1）电路连接与设置将调幅与调频接收模块连接+12V电源，打开“调谐放大器”电源开关；将频谱 分析仪SA1010射频

7、输出（RF OUT）连接放大器输入（2。1）；射频输入皿IN）连接放 大器输出（2Q2）；开关2K1拨至off（断开2R3），2K2拨至“单”。扫频法测量幅频特性曲线、谐振频率、幅值频谱仪复位：按【preset】键。设置频谱仪中心频率（放大器的谐振频率）：按【FREQ】键，输入数字6和单位 MHz或使用旋钮调整为6MHz。开启频谱仪跟踪源：按Source】键，选择跟踪源一开启;选择功率,使 用旋钮调整输出功率为一30dBm。激活频谱仪频标：按【Marker键。设置频谱仪扫宽：按【Span】键，输入数字3和单位MHz或使用旋钮调整为 3MHz。谐振特性调整:用无感起子调节2C2,使输入调谐回路谐

8、振（幅频特性曲线的幅值最大）； 反复调节2C5、2C7,使集电极负载调谐回路在6MHz谐振（幅频特性曲线最大值处于6MHz）。设置最大保持：按【Trace】键，选择最大保持。记录或存储幅频特性曲线及中心频率fO。记录的中心频率f0=6MHz,幅频特性曲线如图1.1.5所示：图1.1.5幅频特性曲线扫频法测量通频带、矩形系数频谱仪设置与电路调整：方法同步骤1（2）的、。激活带宽测量：按【Marker键一频标功能一 NdB开启。设置最大保持：按【Trace键一最大保持，记录3dB带宽（即2Af”）。按【Marker】键一频标功能一 NdB开启，键入数字20和单位dB，设置最大 保持，记录20dB带

9、宽（即溢。计算矩形系数&1（即溢。计算矩形系数&12项0.12项073dB带宽如图1.1.6所示:图1.1.63dB带宽测量图20dB带宽如图1.1.6所示:图1.1.6 20dB带宽测量图 由上两图的：2Af07=204.000kHz;2Af01=1.854000MHz,所以矩形系数K = 21 = 9.0882r o-i 2Af0.7扫频法测量谐振电压增益频谱仪设置与电路调整：方法同步骤1(2)的、。设置(0)dB增益基准：将频谱仪射频输出(RF OUT) /输入(RF IN)连接放大器输入(2Q1)。按【Marker键一频标差值。将频谱仪射频输入IN)改接放大器输出(2Q2)。 读取谐振

10、电压增益值Avo(dB)。得到图1.1.7：图1.1.7谐振电压增益图由图可得 Avo(dB)=27.63dB测量接入阻尼电阻后的谐振曲线、中心频率、通频带和谐振电压增益2K1拨至“on”接入阻尼电阻2R3。测量方法同上面(2)(3)(4)。 记录的中心频率f0=6MHz,幅频特性曲线如图1.1.8所示图1.1.8幅频特性曲线3dB 带宽 2Af07=426.000kHz20dB 带宽 2Af01=1.332000MHz3dB带宽如图1.1.9所示：图1.1.9 3dB衰减测量图20dB带宽测量图如下:图1.1.10 20dB带宽测量图所以矩形系数读取谐振电压增益值AV0（dB），如图1.1.

11、11图1.1.11谐振电压增益图可得 Avo（dB）=21.21dB时域测量单调谐放大器增益、动态范围、幅频特性曲线、通频带和矩形系数测量谐振电压增益AVO （断开阻尼电阻2R3）放大器输入端（2Q1）接6 MHz、150mVpp高频等幅信号（由信号源F20A提供）。用示波器双通道同时观测放大器输入端（2TP1）、输出端（2TP2）信号波形。谐振特性调整：调节谐振电容2C2及2C5、2C7，使回路谐振（输出波形幅值最大）。记录或存储波形和数据（输入气、输出UO电压幅值），计算谐振电压增益AVO。得到输入输出波形如下图所示：AgilentlEchnDlogiesn：,图1.1.12输入输出电压波

12、形由图可得，*=150mV，uO=6.8V，所以 Avo=45.33测量动态范围实逐渐增加输入信号幅值至输出电压波形最大不失真，记录动态范围Um，得到图1.1.13：实验报告06系 10级姓名辛旸，李弘敏日期 20121113NoPB10210006、PR102W454： AgilenlTechnDlngies, i 项：iJErFJi 件=| 眼 ope_5注省，掷除 匿下图1.1.13最大不失真波形此时，uim=160.0mV, uOm=7.2V测量矗带Om保持ui（150mVpp）不变，改变输入信号频率，测量电压增益下降到0.707Avo时的fH、fL。计算 3dB 带宽 2Af07=f

13、HfLuOmin=6.8*0.707=4.81V测得：OmnfH=6.110MHzfL=5.903MHz3dB带宽2Af07=fH-fL=0.207MHz频域测量双调谐放大器参数h L电路连接与设置将频谱分析仪射频输出（RF OUT）连接放大器输入（2Q1）；射频输入（ IN）连接 放大器输出（2Q2）；开关2K1拨至off （断开2R3）, 2K2拨至“双”。测量临界耦合状态幅频特性曲线、中心频率、通频带、矩形系数和谐振电压增益，频谱仪设置与电路调整：方法同步骤1（2）的、。谐振特性调整：调节放大器输入谐振回路的谐振电容2C2，使曲线幅值最大；反复调节初、次级回 路的谐振电容2C5、2C7和

14、耦合电容2C6，使谐振曲线呈现单峰在6MHz幅值最大（此时 即为临界耦合状态）。记录或存储谐振特性曲线、谐振频率f0；测量通频带、矩形系数和谐振电压增益方 法同步骤1（3）（4）临界耦合状态幅频特性曲线如下如所示No PR1Q21QQQ6、 PRIQ24045406系40级姓名辛旸，李弘敏日期20121113【；一项 保存至保存图片罡同存保存数据ilMTr一? VI.2.5.857W/XY6E械虐针析悦*1?年1DJI3W 13时00分展杪盘统衰祯10(IB卷号电平口 dB 1110 dB/中叱甄率6 MHz分州宰带宽50 睥握厩带宽50 kHz貌标心-2.1200扣宽5 MH/ 打捕时mi

15、20,000 ms图1.1.14临界耦合状态幅频特性曲线 由图可知，谐振频率f0=6MHz。3dB带宽图如下：保存主保存图.片51N存, VI.2.5.057枷请分析恨冲年lOfUIH 15时05分小肆系统保存主保存图.片51N存, VI.2.5.057枷请分析恨冲年lOfUIH 15时05分小肆系统扫宽5 MHz扫描时典20.000 ms械标 1 6,050000 MIL 一。用 dPm廖号电平fl对数10 dH/中心痢率6 分辨率带邃MHz50 kHz 换栽带宽50 kHzdl；m 乓诚1口 旧& 280(X) klk图1.1.15 3dB带宽测量图20dB带宽图如下由上两图可得:图1.1

16、.16 20dB带宽测量图由上两图可得:3dB 带宽 2Af07=280.000kHz20dB 带宽 2Af0i=800.000kHz矩形系数K r 0-12颂 9 oS71 0-1 = 2.85712项谐振电压增益由下图可得:0-7图1.1.17谐振电压增益所以 Avo（dB）=28.27dB测量强耦合状态下谐振特性曲线、通频带、矩形系数、幅值和谐振电压增益，方法同上。电路调整：调节2C2，使回路谐振；反复调节初、次级回路的谐振电容2C5、2C7和耦合电容2C6，使谐振曲线呈现以6MHz对称的双峰且幅值最大。（峰谷不小于1 G uom）。强耦合状态下谐振特性曲线如图1.1.18所示翁统保存至本地保祥制片翁统保存至本地保祥制片至闯存保存!S据个闯存I 一页小返回图1.1.18强耦合状态下谐振特性曲线fo=6MHz3dB带宽测量图如下所示:图1.1.19 3dB带宽测量图由图可得:3dB 带宽 2Af07=590.000kHz20dB带宽2Af01=1.330000MHz（20dB带宽测量图丢失