高频小信号调谐放大器实验指导

高频小信号调谐放大器实验指导高频小信号调谐放大器是通信电子线路中的核心基础电路，主要用于接收端对微弱高频信号进行线性放大与选频滤波。本实验通过理论结合实践，帮助掌握其工作原理、性能参数测试方法及调试技巧，为后续高频电路学习奠定基础。一、实验目的掌握高频小信号调谐放大器的基本工作原理与电路结构，理解选频回路的作用机制。熟练掌握谐振频率、谐振电压放大倍数、通频带、选择性等核心性能指标的定义、测试方法及计算逻辑。学会调整晶体管静态工作点，观察其对放大器增益及工作状态的影响。掌握高频实验仪器（高频信号发生器、双踪示波器、频谱仪/扫频仪）的正确使用方法。二、实验仪器与设备仪器名称数量用途高频电子线路综合实验箱1台提供单调谐放大器实验电路及电源高频信号发生器1台产生指定频率和幅值的高频正弦输入信号双踪示波器1台观测输入、输出信号的波形及幅值频谱仪/扫频仪1台测量放大器幅频特性，确定谐振频率和通频带万用表1只测量静态工作点电压及电源电压三、实验原理1.核心电路结构高频小信号调谐放大器主要由晶体管和选频回路组成。晶体管作为放大核心，实现信号的电流放大；选频回路由电感L和电容C构成，利用谐振特性筛选出特定频率的信号，抑制干扰信号。本实验采用单级单调谐放大电路，基极偏置电阻、射极电阻确定晶体管静态工作点，可变电阻可调节偏置电压以优化放大性能，变压器磁芯或可调电容用于调整选频回路的谐振频率。2.关键性能指标谐振频率（f₀）：选频回路发生谐振时的频率，此时放大器对该频率信号的放大能力最强。计算公式为\(f_0=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC_{\Sigma}}}\)，其中\(C_{\Sigma}\)为回路总电容（含晶体管极间电容、分布电容及可调电容），L为回路电感量。谐振电压放大倍数（Aᵥ₀）：谐振状态下，输出电压与输入电压的比值，反映放大器的最大放大能力，计算公式为\(A_{v0}=\frac{V_{o0}}{V_i}\)（\(V_{o0}\)为谐振时输出电压幅值）。通频带（BW）：放大器增益下降到谐振增益的1/√2（即-3dB）时，对应的频率范围，计算公式为\(BW=f_2-f_1\)（\(f_2\)为上限截止频率，\(f_1\)为下限截止频率）。选择性：放大器抑制非谐振频率信号的能力，常用矩形系数\(K_{r0.1}\)表征，即增益下降到谐振增益10%时的频带宽度与通频带的比值，比值越接近1，选择性越好。四、实验内容与步骤1.实验准备与电路检查熟悉高频实验箱上单调谐放大器模块的电路结构，找出输入接口、输出接口、可调电阻（W3）、调谐电感（T1）及测试点（如发射极、基极测试点）。按实验要求连接电路：实验箱接通电源前，确认电源开关处于关闭状态；检查各元器件连接是否牢固，无松动或短路现象。2.静态工作点调整打开实验箱电源，观察电源指示灯（+12V红灯、-12V绿灯）是否正常点亮。将万用表调至直流电压挡，测量晶体管发射极对地电压（V_E），调节可调电阻W3，使V_E稳定在4.8~5V之间（具体值以实验箱说明书为准）。记录此时的基极对地电压（V_B）和发射极电压（V_E），根据射极电阻R5阻值计算发射极电流\(I_E=\frac{V_E}{R_5}\)，确定静态工作点是否合理。3.谐振频率调试与谐振增益测量连接信号源与放大器：高频信号发生器输出端接放大器输入端，设置信号源频率为预估谐振频率（如12MHz），峰-峰值幅值为100~400mV的正弦信号。连接示波器：双踪示波器通道1接放大器输入端，通道2接放大器输出端，调节示波器幅值旋钮和时基旋钮，使输入、输出波形清晰显示。调试谐振频率：保持信号源频率不变，缓慢调节放大器的调谐电感T1磁芯，同时观察示波器上输出波形的幅值，当输出幅值达到最大且无失真时，此时电路处于谐振状态，记录此时的信号频率，即为谐振频率f₀。测量谐振增益：读取示波器上输入信号峰-峰值V_i和输出信号峰-峰值V_o0，计算谐振电压放大倍数\(A_{v0}=\frac{V_{o0}}{V_i}\)。4.幅频特性与通频带测量方法一：扫频仪测量法。将扫频仪跟踪源输出端接放大器输入端，放大器输出端接扫频仪射频输入端；对扫频仪进行归一化调零后，调节扫频范围覆盖谐振频率f₀，观察并记录幅频特性曲线，找到谐振峰值对应的f₀，以及增益下降3dB时的f₁和f₂，计算通频带BW=f₂-f₁。方法二：逐点法测量。保持信号源输出幅值不变，从低于f₀的频率开始，逐点增加信号频率，每间隔一定频率（如0.1~0.5MHz）记录对应的输出电压V_o，直至频率高于f₀且输出电压降至谐振增益的1/√2以下；根据记录的数据绘制幅频特性曲线，确定f₀、f₁、f₂及BW。5.选择性（矩形系数）测量根据逐点法测量的数据，找到输出电压降至谐振增益10%时对应的两个频率点f₁'（下限）和f₂'（上限），计算频带宽度\(BW_{0.1}=f_2'-f_1'\)。计算矩形系数\(K_{r0.1}=\frac{BW_{0.1}}{BW}\)，记录计算结果。6.静态工作点对增益的影响观察（选做）保持输入信号的频率和幅值不变（固定在f₀），调节可调电阻W3，改变静态工作点（如使V_E分别为3V、5V、7V）。分别测量不同工作点下的输出电压V_o，计算对应的电压放大倍数，观察工作点变化对增益的影响。五、实验数据记录与处理1.静态工作点数据基极电压V_B（V）发射极电压V_E（V）射极电阻R5（Ω）发射极电流I_E（mA）2.幅频特性测量数据频率f（MHz）输入电压V_i（mVp-p）输出电压V_o（mVp-p）电压放大倍数Aᵥ............3.性能指标计算谐振频率f₀：__________MHz谐振电压放大倍数Aᵥ₀：__________通频带BW=f₂-f₁=__________MHz矩形系数Kᵣ₀.₁=BW₀.₁/BW=__________六、实验注意事项高频电路对干扰敏感，实验过程中应保持实验环境整洁，避免无关电子设备靠近实验装置，减少电磁干扰对测量结果的影响。连接或拆卸电路前必须先关闭电源，严禁带电操作，防止短路损坏仪器或元器件。调节调谐电感磁芯或可调电阻时，动作应缓慢平稳，避免用力过猛损坏元器件；观察波形时，逐步调节示波器旋钮，防止波形失真或幅值过大损坏示波器。测量过程中，保持输入信号的幅值稳定不变，确保各频率点的测量条件一致。实验结束后，先关闭所有仪器的电源，再拆除电路连线，整理好实验器材。七、实验思考与