高頻實驗通信工程

1、實驗一 三點式正弦波振蕩器（模塊1）一、實驗?zāi)康?. 掌握三點式正弦波振蕩器電路的基本原理，起振條件，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)大小對振蕩幅度的影響。二、基本原理圖1-1 正弦波振蕩器（4.5MHz）將開關(guān)S3撥上S4撥下， S1、S2全部斷開，由晶體管Q3和C13、C20、C10、CCI、L2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 振蕩電路反饋系數(shù): F=振蕩器輸出通過耦合電容C3（10P）加到由Q2組成的射極跟隨器的輸入端，因C3容量很小，再加上射隨器的輸入阻抗很高，可以減

2、小負載對振蕩器的影響。射隨器輸出信號Q1調(diào)諧放大，再經(jīng)變壓器耦合從J1輸出。三、實驗步驟1. 根據(jù)圖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)S3撥上S4撥下，S1、S2全撥下，構(gòu)成LC振蕩器。2) 改變上偏置電位器RA1，記下發(fā)射極電流，并用示波器測量對應(yīng)點的振蕩幅度VP-P（峰峰值）記下對應(yīng)峰峰值以及停振時的靜態(tài)工作點電流值。3. 分析輸出振蕩電壓和振蕩管靜態(tài)工作點的關(guān)系，按以上調(diào)整靜態(tài)工作點的方法改變Ieq，并測量相應(yīng)的，且把數(shù)據(jù)記入下表。Ieq(mA)1.21.41.61.8    

3、;4. 晶體振蕩器：將開關(guān)S 4撥上S3撥下，S 1、S2全部撥下，由Q3、C13、C20、晶體CRY1與C10構(gòu)成晶體振蕩器（皮爾斯振蕩電路），在振蕩頻率上晶體等效為電感。四、實驗報告要求分析靜態(tài)工作點、反饋系數(shù)F對振蕩器起振條件和輸出波形振幅的影響，并用所學(xué)理論加以分析。五、實驗儀器1高頻實驗箱 1臺 2雙蹤示波器 1臺3萬用表 1塊六、實驗數(shù)據(jù)及分析Ieq(mA)1.21.41.61.8（mv） 364 404 456 520實驗二 高頻小信號調(diào)諧放大器實驗（模塊3）一、實驗?zāi)康?. 掌握小信號調(diào)諧放大器的基本工作原理；2. 掌握諧振放大器電壓增益

4、、通頻帶、選擇性的定義、測試及計算；二、實驗原理（一）單調(diào)諧放大器 小信號諧振放大器是通信機接收端的前端電路，主要用于高頻小信號或微弱信號的線性放大。其實驗單元電路如圖2-1（a）所示。該電路由晶體管Q1、選頻回路T1二部分組成。它不僅對高頻小信號進行放大，而且還有一定的選頻作用。本實驗中輸入信號的頻率fS12MHz?；鶚O偏置電阻W2、R1、R2和射極電阻R3決定晶體管的靜態(tài)工作點?？勺冸娮鑇2改變基極偏置電阻將改變晶體管的靜態(tài)工作點，從而可以改變放大器的增益。表征高頻小信號調(diào)諧放大器的主要性能指標有諧振頻率f0，諧振電壓放大倍數(shù)Av0，放大器的通頻帶BW及選擇性（通常用矩形系數(shù)Kr0.1來表

5、示）等。（二）雙調(diào)諧放大器 雙調(diào)諧放大器具有頻帶較寬、選擇性較好的優(yōu)點。雙調(diào)諧回路諧振放大器是將單調(diào)諧回路放大器的單調(diào)諧回路改用雙調(diào)諧回路。其原理基本相同。三、實驗步驟（一）單調(diào)諧小信號放大器單元電路實驗1.根據(jù)電路原理圖熟悉實驗板電路，并在電路板上找出與原理圖相對應(yīng)的的各測試點及可調(diào)器件（具體指出）。2.按下面框圖（圖1-3）所示搭建好測試電路。圖2-3 高頻小信號調(diào)諧放大器測試連接框圖注：圖中符號表示高頻連接線3.打開小信號調(diào)諧放大器的電源開關(guān)，并觀察工作指示燈是否點亮，紅燈為+12V電源指示燈，綠燈為-12V電源指示燈。(以后實驗步驟中不再強調(diào)打開實驗?zāi)K電源開關(guān)步驟)4.調(diào)整晶體管的靜

6、態(tài)工作點：在不加輸入信號時用萬用表（直流電壓測量檔）測量電阻R2兩端的電壓（即VBQ）和R3兩端的電壓（即VEQ），調(diào)整可調(diào)電阻W2，使VeQ4.8V，記下此時的VBQ、VEQ，并計算出此時的IEQVEQ /R3（R3=470）。5.按下信號源和頻率計的電源開關(guān)，此時開關(guān)下方的工作指示燈點亮。6.調(diào)節(jié)信號源“RF幅度”和“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，使輸出端口“RF1”和“RF2”輸出頻率為12MHz的高頻信號。將信號輸入到3號板的J1口，TH1處觀察信號峰-峰值約為100mV以上，輸出在J2口，TH2處測試觀察。7.調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振在輸入信號的頻率點上：將示波器探頭連接在調(diào)諧放大器的輸出端即

7、TH2上，調(diào)節(jié)示波器直到能觀察到輸出信號的波形，再調(diào)節(jié)中周磁芯與可調(diào)電容相互調(diào)節(jié)使示波器上的信號幅度最大，此時放大器即被調(diào)諧到輸入信號的頻率點上。8.測量電壓增益Av0在調(diào)諧放大器對輸入信號已經(jīng)諧振的情況下，用示波器探頭在TH1和TH2分別觀測輸入和輸出信號的幅度大小，則Av0即為輸出信號與輸入信號幅度之比。9.測量放大器通頻帶 對放大器通頻帶的測量有兩種方式， 其一是用頻率特性測試儀（即掃頻儀）直接測量； 其二則是用點頻法來測量：即用高頻信號源作掃頻源，然后用示波器來測量各個頻率信號的輸出幅度，最終描繪出通頻帶特性，具體方法如下：通過調(diào)節(jié)放大器輸入信號的頻率，使信號頻率在諧振頻率附近變化（以

8、20KHz為步進間隔來變化），并用示波器觀測各頻率點的輸出信號的幅度，然后就可以在如下的“幅度頻率”坐標軸上標示出放大器的通頻帶特性。輸出幅度頻率（二）雙調(diào)諧小信號放大器單元電路實驗雙調(diào)諧小信號放大器的測試方法和測試步驟與單調(diào)諧放大電路基本相同，只是在以下兩個方面稍作改動：其一是.調(diào)節(jié)信號源“RF幅度”和“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，使輸出端口“RF1”和“RF2”輸出頻率為465KHz（峰峰值200mV）。將信號輸入到3號板的J6口TH9處測試觀察，輸出在J7口TH10處測試觀察。其二是在諧振回路的調(diào)試時，對雙調(diào)諧回路的兩個中周要反復(fù)調(diào)試才能最終使諧振回路諧振在輸入信號的頻點上，具體方法是，按圖1-3連

9、接好測試電路并打開信號源及放大器電源之后，首先調(diào)試放大電路的第一級中周，讓示波器上被測信號幅度盡可能大，然后調(diào)試第二級中周，也是讓示波器上被測信號的幅度盡可能大，這之后再重復(fù)調(diào)第一級和第二級中周，直到輸出信號的幅度達到最大，這樣，放大器就已經(jīng)諧振到輸入信號的頻點上了。同單調(diào)諧實驗，做雙調(diào)諧實驗，并將兩種調(diào)諧電路進行比較。（以2KHz為步進間隔來變化）四、實驗報告要求整理實驗數(shù)據(jù)，并畫出幅頻特性。五、實驗儀器1. 高頻實驗箱 1臺 雙蹤示波器 1臺3. 萬用表 1塊 4.掃頻儀（可選） 1臺實驗三 模擬乘法混頻（模塊2）一、實驗?zāi)康?. 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

10、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(yīng)管和乘法器。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

11、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3-1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3-2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。 圖3-3為模擬乘法器混頻電路，該電路由集成模擬乘法器MC1496完成。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。R22（820）、R23（820）組成平衡電路，F(xiàn)2為4.5MHz選頻回路。本實驗中輸入信號頻率為4

12、.2MHz，本振頻率8.7MHz，分別從J3，J4口輸入。圖3-3 MC1496構(gòu)成的混頻電路三、實驗步驟1. 打開本實驗單元的電源開關(guān)，觀察對應(yīng)的發(fā)光二極管是否點亮，熟悉電路各部分元件的作用。2. 用實驗箱的信號源做本振信號，將頻率=8.7MHz（幅度VLP-P300mV左右）的本振信號從J3口處輸入（本振輸入處），在相乘混頻器的輸出端J5口處觀察輸出中頻信號波形，TH6處測試觀察。3. 將（1號板提供）的晶體振蕩頻率=4.19MHz（幅度VSP-P150mV左右）的高頻信號從相乘混頻器的輸入端J4口輸入，用示波器觀察輸出端J5口處中頻信號波形的變化，TH6處測試觀察。4. 用示波器觀察TH

13、7和TH6處波形。5. 改變高頻信號電壓幅度，用示波器觀測，記錄輸出中頻電壓Vi的幅值，并填入表3-1。VSP-P（mV）150300400500ViP-P（mV）表3-16. 改變本振信號電壓幅度，用示波器觀測，記錄輸出中頻電壓Vi的幅值，并填入表3-2。VLp-p（mV）150300400500600Vip-p（mV）表3-27用頻率計測量混頻前后波形的頻率。8混頻的綜合觀測（需外接信號源） 令高頻信號發(fā)生器輸出一個由1K音頻信號調(diào)制的載波頻率為4.2MHz的調(diào)幅波，作為本實驗的載波輸入，外接信號源輸出8.7MHz的本振信號，用示波器對比觀察J5處和調(diào)制信號的波形。四、實驗報告要求整理實驗

14、數(shù)據(jù)，填寫表格3-1和3-2。五、實驗儀器1. 高頻實驗箱 1臺 2. 雙蹤示波器 1臺實驗四 非線性丙類功率放大器實驗（模塊3）一、實驗?zāi)康?. 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. 比較甲類功率放大器與丙類功率放大器的特點、功率、效率。二、實驗基本原理非線性丙類功率放大器通常作為發(fā)射機末級功放以獲得較大的輸出功率和較高的效率。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(dǎo)通角，為了不

15、失真地放大信號，它的負載必須是LC諧振回路。電路原理圖如下圖所示，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于丙放管Q4基極射極間的負偏壓值時，Q4才導(dǎo)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。

16、三、實驗步驟1.測試調(diào)諧特性注;做實驗之前請將S4開關(guān)撥下。在前置放大電路出入J3口處輸入頻率=10.7MHz(Vp-p880mV)的高頻信號，調(diào)節(jié)W1和中周T6，使TP6處信號的電壓幅值為3.2V左右，S1 至S3全部撥下，改變輸入信號頻率，從9MHz15MHz（以1MHz為步進）記錄TP6處的輸出電壓值，填入表4-1。表4-1fi9MHz10MHz11MHz12MHz13MHz14MHz15MHzV02.測試負載特性在前置放大電路中輸入J3口處輸入頻率10.7MHz（Vp-p880mV）左右的高頻信號，調(diào)節(jié)W1使TP6處信號約為3.2V左右，調(diào)節(jié)中周使回路調(diào)諧（調(diào)諧標準：TH4處波形為對稱

17、雙峰）。將負載電阻轉(zhuǎn)換開關(guān)S1依次從13撥動，用示波器觀測相應(yīng)的Vc值和Ve波形，描繪相應(yīng)的ie波形，分析負載對工作狀態(tài)的影響。表4-2 Vb3.2V f10.7MHz VCC12VRL()820330100VcP-P(V)VeP-P(V)ie的波形四、實驗報告要求1.整理實驗數(shù)據(jù)，并填寫表4-1、4-2。2.對實驗參數(shù)和波形進行分析，說明輸入激勵電壓、負載電阻對工作狀態(tài)的影響。五、實驗儀器1. 高頻實驗箱 1臺2. 雙蹤示波器 1臺3. 萬用表 1塊實驗五 模擬乘法器調(diào)幅及同步檢波實驗（AM、DSB、SSB）（模塊5）一、實驗?zāi)康?. 掌握用集成模擬乘法器實現(xiàn)全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅和

18、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、抑止載波雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅的波形。二、實驗原理幅度調(diào)制就是載波的振幅（包絡(luò)）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，10KHz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。用MC1496集成電路構(gòu)成的調(diào)幅器電路圖如下圖所示。圖中W1用來調(diào)節(jié)引出腳1、4之間的平衡，器件采用雙電源方式供電（12V，8V），所以5腳偏置電阻R15接地。電阻R1、R2、R4、R5、R6為器件提供靜態(tài)偏置電壓，保證器件內(nèi)部的各個晶體管工

19、作在放大狀態(tài)。載波信號加在V1V4的輸入端，即引腳8、10之間；載波信號Vc經(jīng)高頻耦合電容C1從10腳輸入，C2為高頻旁路電容，使8腳交流接地。調(diào)制信號加在差動放大器V5、V6的輸入端，即引腳1、4之間，調(diào)制信號V經(jīng)低頻偶合電容E1從1腳輸入。2、3腳外接1K電阻，以擴大調(diào)制信號動態(tài)范圍。當電阻增大，線性范圍增大，但乘法器的增益隨之減小。已調(diào)制信號取自雙差動放大器的兩集電極（即引出腳6、12之間）輸出。三、實驗步驟1. 靜態(tài)工作點調(diào)測：使調(diào)制信號V=0,載波VC=0，調(diào)節(jié)W1使各引腳偏置電壓接近下列參考值：注：實際測量時每引腳電壓與參考值有些許誤差。管腳1234567891011121314電

20、壓（V）0-0.74-0.740-7.168.705.9305.9308.70-8.2R11、R12 、R13、R14與電位器W1組成平衡調(diào)節(jié)電路，改變W1可以使乘法器實現(xiàn)抑止載波的振幅調(diào)制或有載波的振幅調(diào)制和單邊帶調(diào)幅波。為了使MCl496各管腳的電壓接近上表，只需要調(diào)節(jié)W1使1、4腳的電壓差約接近0V即可，方法是用萬用表表筆分別接1、4腳，使得萬用表讀數(shù)約接近于0V。2. 抑止載波振幅調(diào)制：J1端口輸入載波信號VC(t)（由實驗箱高頻信號源提供）,其頻率fC=465KHz,峰峰值VCPP500mV。J5端口輸入調(diào)制信號V(t) （由實驗箱低頻信號源提供），其頻率f10KHz，先使峰峰值VP

21、P0，調(diào)節(jié)W1，使輸出VO=0(此時41)，再逐漸增加VPP，則輸出信號VO（t）的幅度逐漸增大，于TH3測得。最后出現(xiàn)如圖5-3所示的抑止載波的調(diào)幅信號。由于器件內(nèi)部參數(shù)不可能完全對稱，致使輸出出現(xiàn)漏信號。腳1和4分別接電阻R12和R14，可以較好地抑止載波漏信號和改善溫度性能。3. 全載波振幅調(diào)制，J1端輸入載波信號Vc(t) , fc=465KHz, VCPP500mV，調(diào)節(jié)平衡電位器W1，使輸出信號VO（t）中有載波輸出（此時V1與V4不相等）。再從J5端口輸入調(diào)制信號，其f10KHz，當VPP由零逐漸增大時，則輸出信號VO（t）的幅度發(fā)生變化，最后出現(xiàn)如圖5-4所示的有載波調(diào)幅信號的

22、波形，記下AM波對應(yīng)Vmmax和Vmmin，并計算調(diào)幅度m。 4.集成電路（乘法器）構(gòu)成解調(diào)器,解調(diào)全載波信號在保持調(diào)幅波輸出的基礎(chǔ)上，將調(diào)幅波和高頻載波輸入解調(diào)乘法器J11和 J8端，用示波器觀測解調(diào)器的輸出，記錄其頻率和幅度。四.實驗報告要求1.畫出調(diào)幅實驗中m30、m100、m > 100% 的調(diào)幅波形,分析過調(diào)幅的原因。2.畫出全載波調(diào)幅波形、抑止載波雙邊帶調(diào)幅波形及單邊帶調(diào)幅波形，比較三者區(qū)別。五.實驗儀器1.高頻實驗箱 1臺 2. 雙蹤示波器 1臺3. 萬用表 1塊綜合實驗 半雙工調(diào)頻無線對講機一、實驗?zāi)康?. 在模塊實驗的基礎(chǔ)上掌握調(diào)頻發(fā)射機、接收機，整機組成原理，建立調(diào)頻

23、系統(tǒng)概念。2. 掌握系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的方法，培養(yǎng)解決實際問題的能力。二、實驗內(nèi)容1. 完成調(diào)頻發(fā)射機整機聯(lián)調(diào)。2. 完成調(diào)頻接收機整機聯(lián)調(diào)。3. 進行調(diào)頻發(fā)送與接收系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。三、實驗電路說明 半雙工調(diào)頻無線對講機系統(tǒng)框圖該調(diào)頻發(fā)射、接收機組成原理框圖如圖所示，發(fā)射機由音頻信號發(fā)生器，音頻放大，調(diào)頻、上變頻、功放等電路組成。接收機則由高放，下變頻、中頻放大、限幅、FM解調(diào)、音頻功放、耳機等部分組成。四、實驗步驟（一）FM發(fā)射機實驗：在做本實驗前請調(diào)試好與本實驗相關(guān)的各單元模塊. 1. 將模塊1的S6撥上，即選通音樂信號，經(jīng)U4放大從J5口輸出，調(diào)節(jié)W 3使J5口處信號為最大不失真狀態(tài)。2. 將模塊1的J

24、5口通過開關(guān)S5切換連接到模塊1的J2口，TH2處測試音樂信號,將模塊1的S 1、S 3均撥上，調(diào)節(jié)CC1使J1端輸出頻率接近4.5MHz的調(diào)頻信號（可在TH1處觀測），調(diào)節(jié)W2和中周T1使波形達到最大不失真狀態(tài)。3. 將模塊1的J1連接到模塊2的J6，另將信號源頻率8MHz （VP-P500mV）的信號從模塊2的J7口輸入，經(jīng)平衡混頻可得到12.5MHz左右的高頻信號（可在TH9處觀測）。4. 將模塊2的J8口連到模塊3的J3口，從TH5可觀測到放大后的12.5MHz高頻信號，將已放大的高頻信號從模塊3的S4切換撥上送到天線發(fā)送出去。（二）FM接收機實驗：1. 將模塊1天線接收到的信號通過S

25、7開關(guān)切換送入到模塊1的J3，從TH4處可觀測到放大后的天線接收到的信號，將放大的高頻信號從模塊1的J4連接到模塊2的J3，將信號源頻率為8MHz的本振信號（約500mv左右）從模塊2的J4輸入，調(diào)整本振頻率使得混頻輸出為4.5M的中頻信號（可在TH6處觀測）。2. 將混頻后的信號從J5處送入模塊2的J1端口，可在TH3處觀測到經(jīng)選頻放大后的4.5MHz中頻信號，放大后的中頻信號從模塊2的J2口輸出。3. 將模塊2的J2連到模塊4的正交鑒頻的輸入端J6，適當調(diào)節(jié)L1，可從TH7處觀測到解調(diào)后的信號。4. 將模塊4的J7連到模塊4的J11，經(jīng)放大后的信號從模塊4的J12口連接到模塊6的J6口輸入到喇叭，可適當調(diào)節(jié)模塊4的W1和模塊4的L1，使耳機聽到的聲音音質(zhì)清晰。（三）調(diào)頻系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：發(fā)射機實驗中步驟4中模塊2的J8直接連到接收機實驗中的步驟1中模塊2的J4，接收機的本振共用發(fā)射機的本振，其它步驟不變。即可完成調(diào)頻系統(tǒng)發(fā)射，接收實驗。五、實驗報告要求1. 寫出實驗?zāi)康暮腿蝿?wù)2. 畫出調(diào)頻發(fā)射機組成框圖對應(yīng)點的實測波形和大小3. 寫出調(diào)試中遇到的問題，并分析說明六、實驗儀器1. 高頻實驗箱 1臺2. 雙蹤示波器 1臺綜合實驗 調(diào)頻發(fā)射機與接收機實驗一、實驗?zāi)康?.在模塊實驗的基礎(chǔ)上掌握調(diào)頻發(fā)射機、接收機，整機組成原理，建立調(diào)頻系統(tǒng)概念。