高頻電子線路實驗報告

1、 實 驗 報 告實驗課程： 高頻電子線路 學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 目錄實驗一、儀器的操作使用實驗二、高頻小信號調(diào)諧放大器實驗三、功率放大器設(shè)計實驗四、LC正弦波振蕩器實驗五、晶體振蕩器設(shè)計實驗六、集成模擬乘法器混頻實驗七、二極管雙平衡混頻器實驗八、集電極調(diào)幅實驗九、基極調(diào)幅電路實驗十、模擬乘法器調(diào)幅（AM，DSB，SSB ）實驗一 儀器的操作使用一、 實驗目的1.學會高頻實驗室基本儀器的使用與操作，并能夠運用儀器進行簡單的實驗；2.運用儀器調(diào)出相應要求的信號，并進行測試。二、 實驗儀器示波器，信號發(fā)生器，頻率特性測試儀三、 實驗內(nèi)容1.用信號發(fā)生器產(chǎn)生所需要的信號，通過示

2、波器的信號輸入線加入到示波器，按一下AUTO SET鍵，示波器自動識別，顯示出信號波形，在按一下Measure鍵，示波器出現(xiàn)信號頻率、幅度等參數(shù)。2.設(shè)置高頻正弦波信號的頻率為10.8MHz，按照表格分別設(shè)置信號的幅度，測出對應的輸出信號的峰峰值。3.按調(diào)幅鍵鍵，進行調(diào)幅波信號的產(chǎn)生和觀測。四、 實驗數(shù)據(jù)輸入信號有效值100mv150mv200mv250mv輸出信號峰峰值（接負載）×1檔339mv504mv658mv819mv×10檔265mv420mv555mv709mv理論值282.8 mv424.2 mv565.6 mv707 mv輸出信號峰峰值（空載）×1

3、檔590mv973mv1.18v1.58v×10檔603mv940mv1.25v1.49v理論值565.6 mv848.4 mv1.15v1.45v實驗誤差：接負載：（1）×1檔 100mv 22.1 % 150mv 19% 200mv 16% 250mv 15.3% （2）×10檔 100mv 1.4% 150mv 1.9% 200mv 1.6% 250mv 1.8% 空載： （1）×1檔 100mv 6.0 % 150mv 15.4% 200mv 14.1% 250mv 12.2% （2）×10檔 100mv：7150mv 9.1% 200

4、mv 8.1% 250mv 6.3% 實驗二 高頻小信號調(diào)諧放大器實驗五、 實驗目的1、 掌握高頻小信號諧振電壓放大器的電路組成與基本工作原理。2、 熟悉諧振回路的調(diào)諧方法及測試方法。3、 掌握高頻諧振放大器處于諧振時各項主要技術(shù)指標意義及測試技能。六、 實驗內(nèi)容1、 諧振頻率的調(diào)整與測定。2、 主要技術(shù)性能指標的測定：諧振頻率、諧振放大增益Avo及動態(tài)范圍、通頻帶BW0.7、矩形系數(shù)Kr0.1。七、 實驗儀器1、1號板信號源模塊 1塊2、2號板小信號放大模塊 1塊3、6號板頻率計模塊 1塊4、雙蹤示波器 1臺5、萬用表 1塊6、掃頻儀（可選） 1塊八、 實驗原理（一） 單調(diào)諧小信號放大器 圖

5、1-1 單調(diào)諧小信號放大電路圖小信號諧振放大器是接收機的前端電路，主要用于高頻小信號或微弱信號的線形放大。實驗單元電路由晶體管N1和選頻回路T1組成，不僅對高頻小信號放大，而且還有選頻作用。本實驗中單調(diào)諧小信號放大的諧振頻率為fs=10.7MHz。放大器各項性能指標及測量方法如下：1、諧振頻率放大器的調(diào)諧回路諧振時所對應的頻率f0稱為放大器的諧振頻率，對于圖1-1所示電路（也是以下各項指標所對應電路），f0的表達式為 式中，L為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；為調(diào)諧回路的總電容，的表達式為 式中， Coe為晶體管的輸出電容；Cie為晶體管的輸入電容；P1為初級線圈抽頭系數(shù)；P2為次級線圈抽頭系數(shù)。諧

6、振頻率f0的測量方法是：用掃頻儀作為測量儀器，測出電路的幅頻特性曲線，調(diào)變壓器T的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現(xiàn)在規(guī)定的諧振頻率點f0。2、電壓放大倍數(shù)放大器的諧振回路諧振時，所對應的電壓放大倍數(shù)AV0稱為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。AV0的表達式為 式中，為諧振回路諧振時的總電導。要注意的是yfe本身也是一個復數(shù)，所以諧振時輸出電壓V0與輸入電壓Vi相位差不是180º 而是為180º+fe。AV0的測量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時，用高頻電壓表測量圖1-1中輸出信號V0及輸入信號Vi的大小，則電壓放大倍數(shù)AV0由下式計算： AV0 = V0 / Vi 或 AV0 =

7、20 lg (V0 /Vi) dB 3、通頻帶由于諧振回路的選頻作用，當工作頻率偏離諧振頻率時，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習慣上稱電壓放大倍數(shù)AV下降到諧振電壓放大倍數(shù)AV0的0.707倍時所對應的頻率偏移稱為放大器的通頻帶BW，其表達式為BW = 2f0.7 = f0/QL式中，QL為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)AV0與通頻帶BW的關(guān)系為 上式說明，當晶體管選定即yfe確定，且回路總電容為定值時，諧振電壓放大倍數(shù)AV0與通頻帶BW的乘積為一常數(shù)。這與低頻放大器中的增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相同的。通頻帶BW的測量方法：是通過測量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測量方

8、法可以是掃頻法，也可以是逐點法。逐點法的測量步驟是：先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時的諧振頻率f0及電壓放大倍數(shù)AV0然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓VS不變），并測出對應的電壓放大倍數(shù)AV0。由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的諧振曲線如圖1-2所示。 0.7 BW 0.1 2f0.1圖1-2 諧振曲線可得： 通頻帶越寬放大器的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時又能提高放大器的電壓增益，除了選用yfe較大的晶體管外，還應盡量減小調(diào)諧回路的總電容量C。如果放大器只用來放大來自接收天線的某一固定頻率的微弱信號，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。（二）

9、 雙調(diào)諧放大器圖1-3 雙調(diào)諧小信號放大電路圖為了克服單調(diào)諧回路放大器的選擇性差、通頻帶與增益之間矛盾較大的缺點，可采用雙調(diào)諧回路放大器。雙調(diào)諧回路放大器具有頻帶寬、選擇性好的優(yōu)點，并能較好地解決增益與通頻帶之間的矛盾，從而在通信接收設(shè)備中廣泛應用。在雙調(diào)諧放大器中，被放大后的信號通過互感耦合回路加到下級放大器的輸入端，若耦合回路初、次級本身的損耗很小，則均可被忽略。 1、電壓增益為2、通頻帶為弱耦合時，諧振曲線為單峰；為強耦合時，諧振曲線出現(xiàn)雙峰；臨界耦合時，雙調(diào)諧放大其的通頻帶BW = 2f0.7 = fo/QL九、 實驗步驟（一）單調(diào)諧小信號放大器單元電路實驗1、 斷電狀態(tài)下，按如下框圖

10、進行連線：單調(diào)諧小信號放大電路連線框圖注：圖中符號表示高頻連接線。源端口目的端口連線說明1號板：RF OUT1（Vp-p=200mV f=10.7M）2號板：P3高頻小信號輸入1號板：RF OUT26號板：P3頻率計觀察輸入頻率2、 頻率諧振的調(diào)整（1） 用示波器觀測TP3，調(diào)節(jié)號板信號源模塊，使之輸出幅度為200mV、頻率為10.7MHz正弦波信號。（2） 順時針調(diào)節(jié)W1到底，用示波器觀測TP1，調(diào)節(jié)中周，使TP1幅度最大且波形穩(wěn)定不失真。3、 動態(tài)測試保持輸入信號頻率不變，調(diào)節(jié)信號源模塊的幅度旋鈕，改變單調(diào)諧放大電路中輸入信號TP3的幅度。用示波器觀察在不同幅度信號下TP1處的輸出信號的峰

11、值電壓，并將對應的實測值填入下表，計算電壓增益Avo。在坐標軸中畫出動態(tài)曲線。4、 通頻帶特性測試（1） 保持輸入信號幅度不變，調(diào)節(jié)信號源的頻率旋鈕，改變單調(diào)諧放大電路中輸入信號TP3的頻率。用示波器觀察在不同頻率信號下TP1處的輸出信號的峰值電壓，并將對應的實測值填入下表，在坐標軸中畫出幅度-頻率特性曲線。若配有掃頻儀，可用掃頻儀觀測回路諧振曲線。（2） 調(diào)節(jié)輸入信號頻率，測試并計算出Bw0.707。5、 諧振曲線的矩形系數(shù)Kr0.1測試（1） 調(diào)節(jié)信號頻率，測試并計算出Bw0.1。（2） 計算矩形系數(shù)Kr0.1。（二） 雙調(diào)諧小信號放大器單元電路實驗1、 斷電狀態(tài)下，按如下框圖進行連線：雙

12、調(diào)諧小信號放大電路連線框圖注：圖中符號表示高頻連接線。源端口目的端口連線說明1號板：RF OUT1（Vp-p=150mV f=465K）2號板：P5高頻小信號輸入1號板：RF OUT26號板：P3頻率計觀察輸入頻率2、 頻率諧振的調(diào)整（1） 用示波器觀測TP6，調(diào)節(jié)號板信號源模塊，使之輸出幅度為150mV、頻率為465KHz正弦波信號。（2） 順時針調(diào)節(jié)W1到底，反復調(diào)節(jié)中周T2和T3，使TP7幅度最大且波形穩(wěn)定不失真。3、 動態(tài)測試保持輸入信號頻率不變，調(diào)節(jié)信號源模塊的幅度旋鈕，改變單調(diào)諧放大電路中輸入信號TP6的幅度。用示波器觀察在不同幅度信號下TP7處的輸出信號的峰值電壓，并將對應的實測

13、值填入下表，計算電壓增益Avo。在坐標軸中畫出動態(tài)曲線。4、 通頻帶特性測試（1） 保持輸入信號幅度不變，調(diào)節(jié)信號源的頻率旋鈕，改變單調(diào)諧放大電路中輸入信號TP6的頻率。用示波器觀察在不同頻率信號下TP7處的輸出信號的峰值電壓，并將對應的實測值填入下表，在坐標軸中畫出幅度-頻率特性曲線。若配有掃頻儀，可用掃頻儀觀測回路諧振曲線。輸入信號Vi（mv）TP3200mv輸入信號fs（MHz）10.410.510.610.710.810.911.011.1輸出信號Vo（v）TP12014136099211320817631425幅度-頻率特性測試（2） 調(diào)節(jié)輸入信號頻率，測試并計算出Bw0.707。實

14、驗三 功率放大器設(shè)計一、 實驗目的1.了解丙類功率放大器的基本工作原理，掌握丙類放大器的調(diào)諧特性以及負載改變時的動態(tài)特性。2.了解高頻功率放大器丙類工作的物理過程以及當激勵信號變化對功率放大器工作狀態(tài)的影響。3.掌握丙類放大器的計算與設(shè)計方法。二、 實驗內(nèi)容設(shè)計功率放大器三、 實驗原理放大器按照電流導通角的范圍可分為甲類、乙類、丙類及丁類等不同類型。功率放大器電流導通角越小，放大器的效率越高。甲類功率放大器的，效率最高只能達到50%，適用于小信號低功率放大，一般作為中間級或輸出功率較小的末級功率放大器。非線性丙類功率放大器的電流導通角，效率可達到80%，通常作為發(fā)射機末級功放以獲得較大的輸出功

15、率和較高的效率。特點：非線性丙類功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(信號的通帶寬度只有其中心頻率的1或更小)，基極偏置為負值，電流導通角，為了不失真地放大信號，它的負載必須是LC諧振回路。電路原理圖如圖7-1所示，該實驗電路由兩級功率放大器組成。其中Q3（3DG12）、T6組成甲類功率放大器，工作在線性放大狀態(tài)，其中RA3、R14、R15組成靜態(tài)偏置電阻，調(diào)節(jié)RA3可改變放大器的增益。W1為可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)W1可以改變輸入信號幅度，Q4（3DG12）、T4組成丙類功率放大器。R16為射極反饋電阻，T4為諧振回路，甲類功放的輸出信號通過R13送到Q4基極作為丙放的輸入信號，此時只有當甲放輸出信號大

16、于丙放管Q4基極射極間的負偏壓值時，Q4才導通工作。與撥碼開關(guān)相連的電阻為負載回路外接電阻，改變S1撥碼開關(guān)的位置可改變并聯(lián)電阻值，即改變回路Q值。丙類功率放大器1）基本關(guān)系式丙類功率放大器的基極偏置電壓VBE是利用發(fā)射極電流的直流分量IEO（ICO）在射極電阻上產(chǎn)生的壓降來提供的，故稱為自給偏壓電路。當放大器的輸入信號為正弦波時，集電極的輸出電流iC為余弦脈沖波。利用諧振回路LC的選頻作用可輸出基波諧振電壓vc1,電流ic1。圖7-3畫出了丙類功率放大器的基極與集電極間的電流、電壓波形關(guān)系。分析可得下列基本關(guān)系式： 式中，為集電極輸出的諧振電壓及基波電壓的振幅；為集電極基波電流振幅；為集電極

17、回路的諧振阻抗。 式中，PC為集電極輸出功率 式中，PD為電源VCC供給的直流功率；ICO為集電極電流脈沖iC的直流分量。放大器的效率為 圖7-3 丙類功放的基極/集電極電流和電壓波形2）負載特性當放大器的電源電壓VCC，基極偏壓vb，輸入電壓(或稱激勵電壓)vsm確定后，如果電流導通角選定，則放大器的工作狀態(tài)只取決于集電極回路的等效負載電阻Rq。諧振功率放大器的交流負載特性如圖7-4所示。由圖可見，當交流負載線正好穿過靜態(tài)特性轉(zhuǎn)移點A時，管子的集電極電壓正好等于管子的飽和壓降VCES，集電極電流脈沖接近最大值Icm。此時，集電極輸出的功率PC和效率都較高，此時放大器處于臨界工作狀態(tài)。Rq所對

18、應的值稱為最佳負載電阻，用R0表示，即 當RqR0時，放大器處于欠壓狀態(tài)，如C點所示，集電極輸出電流雖然較大，但集電極電壓較小，因此輸出功率和效率都較小。當RqR0時，放大器處于過壓狀態(tài)，如B點所示，集電極電壓雖然比較大，但集電極電流波形有凹陷，因此輸出功率較低，但效率較高。為了兼顧輸出功率和效率的要求，諧振功率放大器通常選擇在臨界工作狀態(tài)。判斷放大器是否為臨界工作狀態(tài)的條件是：四、 實驗設(shè)計V3分別為集電極和基極的直流電源電壓，為使晶體管工作在丙類狀態(tài)，v2應小于晶體管的導通電壓Vbe(on)，在沒有輸入時晶體管處于截止，LC為濾波匹配網(wǎng)絡，與電阻構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，滿足：輸入端Vbe=V2+

19、V1coswt，輸出端Vce=V3+Vcmcoswt，輸出Vo=Vcmcoswt。Vcc=+15V，現(xiàn)設(shè)=700，查表得：集電極電流余弦脈沖直流ICO分解系數(shù)，集電極電流余弦脈沖基波ICM1分解系數(shù) 。設(shè)功放的輸出功率為0.5W。功率放大器集電極的等效電阻為：RP=(Vcc-Vces)2/2*Po=182K集電極基波電流振幅為:Icm1=(2*Po/RP)-2=74mA集電極電流脈沖的最大振幅為：Icmax=Icm1/alpha1=168mA集電極電流脈沖的直流分量為：Ico=Icmax*alpha0=42mA電源提供的直流功率為:Pd=Vcc*Ico=0.63W集電極的耗散功率為:Pc=Pd

20、-Po=0.13W集電極的效率為:Po/Pd=79% 由計算可以得出L=63.5H，C1 =100pF，C2 =100nF。五、 實驗結(jié)果具體實驗電路如圖：實驗結(jié)果：實驗四 LC正弦波振蕩器一、實驗目的1、 掌握LC正弦波振蕩器電路的基本原理，振蕩電路設(shè)計及電路參數(shù)計算。2、 通過實驗掌握晶體管靜態(tài)工作點、反饋系數(shù)、負載變化對起振和振蕩幅度的影響。3、 研究外界條件（溫度、電源電壓、負載變化）對振蕩器頻率穩(wěn)定度的影響。二、實驗內(nèi)容1、 熟悉振蕩器模塊各元件及其作用。2、 進行LC振蕩器波段工作研究。3、 研究LC振蕩器中靜態(tài)工作點、反饋系數(shù)以及負載對振蕩器的影響。4、 測試LC振蕩器的頻率穩(wěn)定

21、度。二、 實驗儀器1、模塊 3 1塊2、頻率計模塊 1塊3、雙蹤示波器 1臺4、萬用表 1塊三、 基本原理圖5-1 正弦波振蕩器（4.5MHz）將開關(guān)S1的1撥下2撥上， S2全部斷開，由晶體管N1和C3、C10、C11、C4、CC1、L1構(gòu)成電容反饋三點式振蕩器的改進型振蕩器西勒振蕩器，電容CCI可用來改變振蕩頻率。振蕩器的頻率約為4.5MHz （計算振蕩頻率可調(diào)范圍）振蕩電路反饋系數(shù)F=振蕩器輸出通過耦合電容C5（10P）加到由N2組成的射極跟隨器的輸入端，因C5容量很小，再加上射隨器的輸入阻抗很高，可以減小負載對振蕩器的影響。射隨器輸出信號經(jīng)N3調(diào)諧放大，再經(jīng)變壓器耦合從P1輸出。四、

22、實驗步驟1、 根據(jù)圖5-1在實驗板上找到振蕩器各零件的位置并熟悉各元件的作用。2、 研究振蕩器靜態(tài)工作點對振蕩幅度的影響。1）將開關(guān)S1撥為“01”，S2撥為“00”，構(gòu)成LC振蕩器。 2）改變上偏置電位器W1，記下N1發(fā)射極電流Ieo(=，R11=1K)（將萬用表紅表筆接TP2，黑表筆接地測量VE），并用示波測量對應點TP4的振蕩幅度VP-P，填于表5-1中，分析輸出振蕩電壓和振蕩管靜態(tài)工作點的關(guān)系。分析思路：靜態(tài)電流ICQ會影響晶體管跨導gm，而放大倍數(shù)和gm是有關(guān)系的。在飽和狀態(tài)下（ICQ過大），管子電壓增益AV會下降，一般取ICQ=（15mA）為宜。3、 測量振蕩器輸出頻率范圍將頻率計

23、接于P1處，改變CC1，用示波器從TP8觀察波形及輸出頻率的變化情況，記錄最高頻率和最低頻率填于下表中。Fmax5.143MHzVp-p1.03VFmin4.560MHzVp-p934mV實驗五 晶體振蕩器設(shè)計一、實驗目的1. 掌握晶體振蕩電路的基本工作原理完成晶體振蕩電路的設(shè)計、連接與仿真。二、實驗原理振蕩器電路屬于一種信號發(fā)生器類型，即表現(xiàn)為沒有外加信號的情況下能自動生成具有一定頻率、一定波形、一定振幅的周期性交變振蕩信號的電子線路。振蕩器起振時是將電路自身噪聲或電源跳變中頻譜很廣的信號進行放大選頻。此時振蕩器的輸出幅值是不斷增長的，隨著振幅的增大，放大器逐漸由放大區(qū)進入飽和區(qū)或者截止區(qū)，

24、其增益逐漸下降，當放大器增益下降而導致環(huán)路增益下降到1時，振幅的增長過程將停止，振蕩器達到平衡，進入等幅振蕩狀態(tài)。振蕩器進入平衡狀態(tài)后，直流電源補充的能量剛好抵消整個環(huán)路消耗的能量。圖中C0是晶體作為電介質(zhì)的靜電容，其數(shù)值一般為幾個皮法到幾十皮法。Lq、Cq、Rq是對應于機械共振經(jīng)壓電轉(zhuǎn)換而呈現(xiàn)的電參數(shù)。Rq是機械摩擦和空氣阻尼引起的損耗。晶體振蕩器是一串并聯(lián)的振蕩回路，其串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率分別為：=1/2，=晶體的等效電路如圖2-2所示：圖2-2晶體振蕩器的等效電路從石英晶體諧振器的等效電路可知，它有兩個諧振頻率，即：（1）當L、C、R支路發(fā)生串聯(lián)諧振時，它的等效阻抗最?。ǖ扔赗）。

25、串聯(lián)揩振頻率用表示，石英晶體對于串聯(lián)諧振頻率呈純阻性，（2）當頻率高于時L、C、R支路呈感性，可與電容C。發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)頻率用表示。當WWq或W>Wo時，晶體諧振器顯容性；當W在Wq和Wo之間，晶體諧振器等效為一電感，而且為一數(shù)值巨大的非線性電感。由于Lq很大，即使在Wq處其電抗變化率也很大。實際應用中晶體工作于WqWo之間的頻率，因而呈現(xiàn)感性。     根據(jù)石英晶體的等效電路，可定性畫出它的電抗頻率特性曲線?？梢姰旑l率低于串聯(lián)諧振頻率或者頻率高于并聯(lián)諧振頻率時，石英晶體呈容性。僅在f極窄的范圍內(nèi)，石英晶體呈感性。晶體諧振器的電抗頻率特性曲線

26、如圖2-3所示：圖2-3晶體的電抗頻率特性曲線 晶體振蕩器的設(shè)計：（1）偏置電路元件確定                                   偏置電路元件RB1、RB2的選用原則：無信號時晶體管有給定的電流（即工作點）。反饋量適當時，能保證PL =0.3

27、Po。則認為偏置的設(shè)計是合理的。                    （2）反饋系數(shù)的確定 經(jīng)驗證明，振蕩器的偏置和反饋系數(shù)適當時，在集電極上的輸出電壓大約為電源電壓的90。反饋系數(shù)kf =       。實驗證明，kf在1/7 1/4的范圍內(nèi)選取穩(wěn)定性最好。（3）振蕩頻率該電路的振蕩頻率是由L1、C1、C2和石英晶體諧振器的等效電感來決定的。此

28、外還必須注意，晶體管的輸出電容Co是與C1相并聯(lián)，在頻率較高的電路中該輸出電容必須考慮。（4）諧振電路元件確定 在沒有提出特別要求的情況下，短波和超短波段諧振電路的電容以每（波長）2pF來選擇為宜。在工作頻率低于1MHz的中波波段可取每米為1020pF。  當電容量確定后，可由式f =  1/2*pi*(LC)2   求出L的值。（5）旁路電容，耦合電容和射頻扼流圈    旁路電容C4、C5的值應當能夠使其在工作頻率上電抗值為5或更低。耦合電容C6的數(shù)值應近似等于晶體管輸出電容與C1并聯(lián)后的數(shù)值，如果C6為可變電容

29、則應讓C6的中間值近似等于該值。C3用于隔離加在晶體振子上的直流電壓。其取值一般為30p、51p、100p。    射頻扼流圈L2、L3在工作頻率上其阻抗值應該在1000至3000范圍內(nèi)。扼流圈的最小電流容量應大于預期的最大直流電流值（至少應當大10）。（6）輸出電路將振蕩信號輸送到下一級的方法，可以用電感線圈抽頭的方法從L1取出（當負載為低阻抗時）；也可以采用耦合電容的方法從集電極取出（當負載為高阻抗時），通常，以后者最方便。一般耦合電容C5是可變的，這樣當負載變化時調(diào)整C5仍可保持良好的輸出。三、實驗設(shè)計 振蕩管的基極對高頻接地，晶體接集電極與基極之間，C2和

30、C5位于回路的另外兩個電抗元件，由于Cq非常小，因此，晶體振蕩器的諧振回路與振蕩管之間的耦合電容非常弱，從而使頻率穩(wěn)定度大大提高。由于晶體的品質(zhì)因數(shù)很高，故其并聯(lián)諧振阻抗也很高，雖然接入系數(shù)很小，但等效到晶體管c-e兩端的阻抗仍很高，因此放大器的增益高，電路容易滿足振幅齊起振條件。根據(jù)理論基礎(chǔ)和原理圖，計算出合適的參數(shù)。在Multisim軟件中畫出并聯(lián)型振蕩器的實際電路如圖所示：確定三極管靜態(tài)工作點：高頻振蕩器的工作點要合適，若偏低、偏高都會使振蕩波形產(chǎn)生嚴重失真，甚至停振。實際中取ICQ=0.55mA之間，若取ICQ=2mA，則有： 為提高電路的穩(wěn)定性，Re值可適當增大，取Re=1k，則Rc

31、=2k，則有： 若取流過Rb2的電流Ib2為10IBQ，則Ib2=10IBQ=0.33mA，則?。?實際電路中，Rb2可用20。正確的靜態(tài)工作點是振蕩器能夠正常工作的關(guān)鍵因素，靜態(tài)工作點主要影響晶體管的工作狀態(tài)，若靜態(tài)工作點的設(shè)置不當則晶體管無法進行正常的放大，振蕩器在沒有對反饋信號進行放大時是無法工作的。4、 實驗結(jié)果實驗六 集成模擬乘法器混頻一、 實驗目的1、 了解集成混頻器的工作原理2、 了解混頻器中的寄生干擾二、 實驗內(nèi)容1、 研究平衡混頻器的頻率變換過程2、 研究平衡混頻器輸出中頻電壓Vi與輸入本振電壓的關(guān)系3、 研究平衡混頻器輸出中頻電壓Vi與輸入信號電壓的關(guān)系三、 實驗儀器1、

32、1號板 1塊2、 6號板 1塊3、 3號板 1塊4、 7號板 1 塊5、 雙蹤示波器 1臺四、 實驗原理及實驗電路說明在高頻電子電路中，常常需要將信號自某一頻率變成另一個頻率。這樣不僅能滿足各種無線電設(shè)備的需要，而且有利于提高設(shè)備的性能。對信號進行變頻，是將信號的各分量移至新的頻域，各分量的頻率間隔和相對幅度保持不變。進行這種頻率變換時，新頻率等于信號原來的頻率與某一參考頻率之和或差。該參考頻率通常稱為本機振蕩頻率。本機振蕩頻率可以是由單獨的信號源供給，也可以由頻率變換電路內(nèi)部產(chǎn)生。當本機振蕩由單獨的信號源供給時，這樣的頻率變換電路稱為混頻器?；祛l器常用的非線性器件有二極管、三極管、場效應管和

33、乘法器。本振用于產(chǎn)生一個等幅的高頻信號VL，并與輸入信號 VS經(jīng)混頻器后所產(chǎn)生的差頻信號經(jīng)帶通濾波器濾出。本實驗采用集成模擬相乘器作混頻電路實驗。因為模擬相乘器的輸出頻率包含有兩個輸入頻率之差或和，故模擬相乘器加濾波器，濾波器濾除不需要的分量，取和頻或者差頻二者之一，即構(gòu)成混頻器。圖4-1所示為相乘混頻器的方框圖。設(shè)濾波器濾除和頻，則輸出差頻信號。圖4-2為信號經(jīng)混頻前后的頻譜圖。我們設(shè)信號是：載波頻率為的普通調(diào)幅波。本機振蕩頻率為。設(shè)輸入信號為，本機振蕩信號為由相乘混頻的框圖可得輸出電壓式中 定義混頻增益為中頻電壓幅度與高頻電壓之比，就有圖4-3為模擬乘法器混頻電路，該電路由集成模擬乘法器M

34、C1496完成。圖4-3 MC1496構(gòu)成的混頻電路MC1496可以采用單電源供電，也可采用雙電源供電。本實驗電路中采用12V，8V供電。R12（820）、R13（820）組成平衡電路，F(xiàn)1為4.5MHz陶瓷濾波器。本實驗中輸入信號頻率為4.2MHz(由三號板晶體振蕩輸出)，本振頻率8.7MHz。為了實現(xiàn)混頻功能，混頻器件必須工作在非線性狀態(tài)，而作用在混頻器上的除了輸入信號電壓VS和本振電壓VL外，不可避免地還存在干擾和噪聲。它們之間任意兩者都有可能產(chǎn)生組合頻率，這些組合信號頻率如果等于或接近中頻，將與輸入信號一起通過中頻放大器、解調(diào)器，對輸出級產(chǎn)生干涉，影響輸入信號的接收。干擾是由于混頻器不

35、滿足線性時變工作條件而形成的，因此不可避免地會產(chǎn)生干擾，其中影響最大的是中頻干擾和鏡象干擾。五、 實驗步驟1，測量中頻選定恰當?shù)纳漕l信號與本振信號頻率，利用示波器測出中頻信號，實驗前已事先給定中頻信號為4.5xMHz，只需測量小數(shù)點后兩位。實驗測得：中頻為4.54MHz，此時本振信號為9.64MHz，音頻信號為5.1MHz，2，保持本振信號不變，改變射頻信號幅度，用示波器觀測，記錄輸出中頻的幅值Vspp(mV)6080100120140Vipp(mV)1341702142402763，改變本振信號電壓幅度，用示波器檢測，記錄輸出中頻電壓幅值Vlpp(mV)5080110140170200Vip

36、p(mV)184248270280284288由實驗2，3可知，中頻信號的幅值大小與本振信號和射頻信號均有關(guān)系，且當本振信號（射頻信號）逐步變強，而射頻信號（本振信號）不變時，中頻信號也會隨之變強。實驗七 二極管雙平衡混頻器一、實驗目的1、掌握二極管的雙平衡混頻器頻率變換的物理過程。2、掌握晶體管混頻器頻率變換的物理過程和本振電壓V0和工作電流Ie對中頻轉(zhuǎn)出電壓大小的影響。3、掌握集成模擬乘法器實現(xiàn)的平衡混頻器頻率變換的物理過程。4、比較上述三種混頻器對輸入信號幅度與本振電壓幅度的要求。二、實驗原理1、二極管雙平衡混頻原理圖3-1 二極管雙平衡混頻器二極管雙平衡混頻器的電路圖示見圖3-1。圖中

37、VS為輸入信號電壓，VL 為本機振蕩電壓。在負載電阻RL上產(chǎn)生差頻與和頻，還夾雜有一些其它頻率的無用產(chǎn)物，再接上一個濾波器（圖中未畫出），即可取得所需的混頻頻率。二極管雙平衡混頻器的最大特點是工作頻率極高，可達微波波段，由于二極管雙平衡混頻器工作于很高的頻段。圖3-1中的變壓器一般為傳輸線變壓器。二極管雙平衡混頻器的基本工作原理是利用二極管伏安特性的非線性。眾所周知，二極管的伏安特性為指數(shù)律，用冪級數(shù)展開為當加到二極管兩端的電壓v為輸入信號VS和本振電壓VL之和時，V2項產(chǎn)生差頻與和頻。其它項產(chǎn)生不需要的頻率分量。由于上式中u的階次越高，系數(shù)越小。因此，對差頻與和頻構(gòu)成干擾最嚴重的是v的一次方

38、項（因其系數(shù)比v2項大一倍）產(chǎn)生的輸入信號頻率分量和本振頻率分量。用兩個二極管構(gòu)成雙平衡混頻器和用單個二極管實現(xiàn)混頻相比，前者能有效的抑制無用產(chǎn)物。雙平衡混頻器的輸出僅包含（pL±S）（p為奇數(shù)）的組合頻率分量，而抵消了L、C以及p為偶數(shù)（pL±S）眾多組合頻率分量。圖3-2 雙平衡混頻器拆開成兩個單平衡混頻器下面我們直觀的從物理方面簡要說明雙平衡混頻器的工作原理及其對頻率為L及S的抑制作用。我們將圖3-1所示的雙平衡混頻器拆開成圖3-2（a）和（b）所示的兩個單平衡混頻器。實際電路中，本振信號VL大于輸入信號VS?？梢越普J為，二極管的導通與否，完全取決于VL的極性。當V

39、L上端為正時，二極管D3和D4導通，D1和D2截止，也就是說，圖3-2（a）表示單平衡混頻器工作，（b）表示單平衡混頻器不工作。若VL下端為正時，則兩個單平衡混頻器的工作情況對調(diào)過來。由圖3-2（a）和（b）可以看出，VL單獨作用在RL上所產(chǎn)生的L分量，相互抵消，故RL上無L分量。由VS產(chǎn)生的分量在VL上正下負期間，經(jīng)D3產(chǎn)生的分量和經(jīng)D4產(chǎn)生的分量在RL上均是自下經(jīng)上。但在VL下正上負期間，則在RL上均是自上經(jīng)下。即使在VL一個周期內(nèi)，也是互相抵消的。但是VL的大小變化控制二極管電流的大小，從而控制其等效電阻，因此VS在VL瞬時值不同情況下所產(chǎn)生的電流大小不同，正是通過這一非線性特性產(chǎn)生相乘

40、效應，出現(xiàn)差頻與和頻。2、電路說明如圖3-3所示是四只性能一致的二極管組成環(huán)路，具有本振信號VL輸入J2和射頻信號輸VS輸入J5， 它們都通過變壓器將單端輸入變?yōu)槠胶廨斎氩⑦M行阻抗變換，TP6為中頻輸出口，是不平衡輸出。在工作時，要求本振信號VL>VS。使4只二級管按照其周期處于開關(guān)工作狀態(tài)，可以證明，在負載RL的兩端的輸出電壓（可在TP6處測量）將會有本振信號的奇次諧波（含基波）與信號頻率的組合分量，即pL±S（p為奇數(shù)），通過帶通濾波器可以取出所需頻率分量L+S（或S+L）。由于4只二極管完全對稱，所以分別處于兩個對角上的本振電壓VL和射頻信號VS不會互相影響，有很好的隔離

41、性；此外，這種混頻器輸出頻譜較純凈，噪聲低，工作頻帶寬，動態(tài)范圍大，工作頻率高，工作頻帶寬，動態(tài)范圍大，缺點是高頻增益小于1。 圖3-3 二極管雙平衡混頻J5：本振信號輸入端（TH2為其測試口）J2：射頻信號輸入端（TH1為其測試口）TP6：混頻輸出測試口。C20、C21、L1：帶通濾波器，取出和頻分量fLO+fsQ2、C18、T4：組成調(diào)諧放大器，將混頻輸出的和頻信號進行放大，以彌補無源混頻器的損耗（R8為偏置電阻）三、實驗設(shè)計LC振蕩電路中，決定振蕩頻率的主要原件是電感L和電容C，因此，根據(jù)公式 f=1/2*pi*(LC)1/2，計算電感和電容的值：若取L=1uH,C=1uF,則計算得f=

42、1/2*pi*(LC)1/2=0.16MHZ.將fS=4.5MHz、VSP-P=50mV射頻電壓加到T4輸入端，將fL=4.66MHz、VLP-P=10mV的本振信號加到T1輸入端。根據(jù)理論基礎(chǔ)和原理圖，在Multisim軟件中畫出二極管雙平衡混頻器的實際電路如圖所示：四、實驗結(jié)果實驗八 集電極調(diào)幅一、實驗目的1、 掌握用晶體三極管進行集電極調(diào)幅的原理和方法。2、 研究已調(diào)波與調(diào)制信號及載波信號的關(guān)系。3、 掌握調(diào)幅系數(shù)測量與計算的方法。二、實驗內(nèi)容1、 丙類功放工作狀態(tài)與集電級調(diào)幅的關(guān)系。2、 觀察調(diào)幅波，觀察改變調(diào)幅度輸出波形變化并計算調(diào)幅度。三、實驗儀器1、 信號源模塊 1塊2、 頻率計

43、模塊 1塊3、 8 號板 1塊4、 雙蹤示波器 1臺5、 萬用表 1塊四、實驗原理與實驗電路1、 集電極調(diào)幅的工作原理集電極調(diào)幅就是用調(diào)制信號來改變高頻功率放大器的集電極直流電源電壓，以實現(xiàn)調(diào)幅。它的基本電路如圖9-1所示。圖9-1 集電極調(diào)幅的基本過程由圖可知，低頻調(diào)制信號與直流電源VCC相串聯(lián)，因此放大器的有效集電極電源電壓等于上述兩個電壓之和，它隨調(diào)制信號波形而變化。因此，集電極的回路輸出高頻電壓振幅將隨調(diào)制信號的波形而變化。于是得到調(diào)幅波輸出。圖9-2（a）為Ic1m、ICO隨VCC而變化的曲線。由于，因而可以從已知的ICO,Ic1m得出PD、P0、PC隨VCC變化的曲線，如圖9-2(

44、b)所示。由圖可以看出，在欠壓區(qū)，VCC對Ic1m與P0的影響很小。但集電極調(diào)幅作用時通過改變VCC來改變Ic1m與P0才能實現(xiàn)的。因此，在欠壓區(qū)不能獲得有效的調(diào)幅作用，必須工作在過壓區(qū)，才能產(chǎn)生有效的調(diào)幅作用。圖9-2 Vcc對工作狀態(tài)的影響集電極調(diào)幅的集電極效率高，晶體管獲得充分的應用，這是它的主要優(yōu)點。其缺點是已調(diào)波的邊頻帶功率P(0±)由調(diào)制信號供給，因而需要大功率的調(diào)制信號源。2、 實驗電路實驗電路圖如圖9-3所示（見P.58）Q3和T6、C13組成甲類功放，高頻信號從J3輸入；Q4、T4、C15組成丙類高頻功放，由R16、R17提供基極負偏壓，丙類功放的電壓增益，R18R

45、21為丙放的負載。音頻信號從J5輸入，經(jīng)集成運放LM386放大之后通過變壓器T5感應到次級，該音頻電壓與電源電壓VCC串聯(lián)，構(gòu)成Q4管的等效電源電壓VCC(t)=VCC+，在調(diào)制過程中VCC（t）隨調(diào)制信號的變化而變化。如果要求集電極輸出回路產(chǎn)生隨調(diào)制信號規(guī)律變化的調(diào)幅電壓，則應要求集電極電流的基波分量Icm1、集電極輸出電壓隨而變化。由振蕩功放的理論可知，應使Q4放大器在Vcc(t)的變化范圍內(nèi)工作在過壓區(qū)，此時輸出信號的振幅值就等于電源供電電壓VCC(t);如果輸出回路調(diào)諧在載波角頻率o上，則輸出信號為：從而實現(xiàn)了高電平調(diào)幅。判斷功放的三種工作狀態(tài)的方法：臨界狀態(tài) VCCVcm= VCES

46、欠壓狀態(tài) VCCVcm>VCES過壓狀態(tài) VCCVcm<VCES式中，Vcm為各集電極輸出電壓的幅度，VCES為晶體管飽和壓降。調(diào)幅度ma=(單音調(diào)制)五、實驗步驟1、 連線框圖如圖9-3所示圖9-3 集電極調(diào)幅連線框圖源端口目的端口連線說明信號源：RF OUT1（Vp-p =500mV f=10.7M）8號板：P5高頻信號輸入信號源：低頻輸出（VP-P =100mV f=1K）8號板：P7音頻信號輸入2、 從P5處輸入Vp-p =500mV，f=10.7M高頻信號（在TP7處觀察），首先調(diào)節(jié)T5使TP15處波形最大，再調(diào)節(jié)T6使TP9輸出波形最大。3、 將信號源提供VP-P =1

47、00mV，f=1K的正弦波信號接至P7處（在TP5處觀察），將撥碼開關(guān)S1撥為“0100”，從TP9處觀察輸出波形。4、 使Q4管分別處于欠壓狀態(tài)（S1撥為“1110”）和過壓狀態(tài)（S1撥為“0000”），在TP9處觀察調(diào)幅波形，并計算調(diào)幅度。5、 改變音頻信號的輸入電壓，觀察調(diào)幅波變化。六實驗結(jié)果調(diào)節(jié)示波器所得到的調(diào)幅波最大振幅約為112mv，最小振幅約為34mv，得到調(diào)幅系數(shù)約為60。實驗九 基極調(diào)幅電路一、實驗目的掌握基極調(diào)幅電路的基本工作原理完成調(diào)幅電路電路的設(shè)計、連接與仿真。二、實驗原理 所謂基極調(diào)幅，就是用調(diào)制信號電壓來改變高頻功率放大器的基極(柵極)偏壓，以實現(xiàn)調(diào)幅。它的基本電路

48、如圖，由此可知為了獲得有效的調(diào)幅，基極調(diào)幅電路必須總是工作欠壓狀抵，可以證明基極調(diào)幅的平均集電極效率不高這是它的主要缺點。它的主要優(yōu)點是所需調(diào)制功率串很小，對整機的小型化有利。基極振幅調(diào)制基本原理電路圖基本原理是利用丙類功率放大器在電源電壓，輸入信號振幅，諧振電阻不變的條件下，在次壓區(qū)改變，其輸出電流隨變化這一特點來實現(xiàn)調(diào)幅的。 任何一種非線性器件都可以用來產(chǎn)生調(diào)幅彼。晶體管是一種非線性器件，只要讓其工作在非線性（甲乙類，乙類或丙類）狀態(tài)下，即可用它構(gòu)成調(diào)幅電路。一般總是把高頻載波信號和調(diào)制信號分別加在諧振功率放大器的晶體管的某個電極上，利用晶體管的發(fā)射結(jié)進行頻率變換，并通過選頻放大，從而達到

49、調(diào)幅的目的。三、實驗設(shè)計設(shè)定輸入高頻載波的幅度為10V，頻率為15.2MHZ。輸入調(diào)制信號的幅度為2V，頻率為800KHZ。因為LC滿足諧振條件，所以可設(shè)電容和電感分別為L=11pF，C=10uH。經(jīng)過調(diào)試，兩個直流電源可分別為=0.1V和=12V。根據(jù)理論基礎(chǔ)和計算參數(shù)，在Multisim軟件中畫出實際電路如圖所示：四、實驗結(jié)果實驗十 模擬乘法器調(diào)幅（AM，DSB，SSB）一、實驗目的1. 掌握用集成模擬乘法器實現(xiàn)全載波調(diào)幅、抑制載波雙邊帶調(diào)幅和音頻信號單邊帶調(diào)幅的方法。2. 研究已調(diào)波與調(diào)制信號以及載波信號的關(guān)系。3. 掌握調(diào)幅系數(shù)的測量與計算方法。4. 通過實驗對比全載波調(diào)幅、抑制載波雙

50、邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅的波形。5. 了解模擬乘法器（MC1496）的工作原理，掌握調(diào)整與測量其特性參數(shù)的方法。二、實驗內(nèi)容1、 實現(xiàn)全載波調(diào)幅，改變調(diào)幅度，觀察波形變化并計算調(diào)幅度。2、 實現(xiàn)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。3、 實現(xiàn)單邊帶調(diào)幅。三、實驗儀器1、 信號源模塊 1塊2、 頻率計模塊 1塊3、 4 號板 1塊4、 雙蹤示波器 1臺5、 萬用表 1塊四、實驗原理及實驗電路說明幅度調(diào)制就是載波的振幅（包絡）隨調(diào)制信號的參數(shù)變化而變化。本實驗中載波是由高頻信號源產(chǎn)生的465KHz高頻信號，1KHz的低頻信號為調(diào)制信號。振幅調(diào)制器即為產(chǎn)生調(diào)幅信號的裝置。a) 集成模擬乘法器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)集成模擬乘法器是完成兩個模擬量（電壓或電流）相乘的電子器件。在高頻電子線路中，振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻、鑒相等調(diào)制與解調(diào)的過程，均可視為兩個信號相乘或包含相乘的過程。采用集成模擬乘法器實現(xiàn)上述功能比采用分離器件如二極管和三極管要簡單得多，而且性能優(yōu)越。所以目前無線通信、廣播電視等方面應用較多。集成模擬乘法器常見產(chǎn)品有BG314、F1595、F1596