大連理工大學(xué)高頻電子線路實驗報告

大連理工大學(xué)本科實驗報告課程名稱：高頻電子線路實驗學(xué)院（系）：電信學(xué)部專業(yè)：電子信息工程班級：電子1301學(xué)號：學(xué)生姓名：大連理工大學(xué)實驗報告學(xué)院（系）：信息與通信工程學(xué)院專業(yè):電子信息工程班級:電子1301姓名：陳冠謀學(xué)號：201383022組：實驗時間：實驗室：實驗臺：指導(dǎo)教師簽字：成績:高頻小信號調(diào)諧放大器、實驗?zāi)康暮鸵髮嶒災(zāi)康模簩W(xué)習(xí)高頻小信號諧振放大器的工程設(shè)計方法，比較工程應(yīng)用與理論實際的區(qū)別掌握諧振回路的調(diào)諧方法（改變可變電容、中周等參數(shù)），掌握放大器某些技術(shù)指標(biāo)的測試方法（熟練使用實驗儀器）了解部分接入電路的形式與作用掌握調(diào)諧放大器電壓增益、通頻帶、選擇性的定義、測試及計算掌握信號源內(nèi)阻及負載對調(diào)諧回路Q值的影響掌握高頻小信號放大器動態(tài)范圍的測試方法實驗要求：工作頻率f=16.455MHz輸入信號ViW200uV（為便于示波器觀察，調(diào)試時輸入電壓可用10mV）1KQ負載時，諧振點的電壓放大倍數(shù)A_v0N20dB，不超過35dB1KQ負載時，同頻帶B_W^1MHz1KQ負載時，矩形系數(shù)K_r0.1<10電源電壓Vcc=12V放大器工作點連續(xù)可調(diào)（工作電流I_EQ=1~8mA）二、實驗內(nèi)容和原理圖1-1高頻小信號諧振放大器部分接入原因：①晶體管的輸入阻抗和輸出阻抗中的電阻部分都較小，若直接接入負載諧振回路，會降低諧振回路的Q值；②晶體管工作時會受溫度等影響，參數(shù)不穩(wěn)定，且有分布電容、寄生電容，并存在密勒效應(yīng)（反相放大電路中，輸入與輸出之間的分布電容或寄生電容由于放大器的放大作用，等效到輸入端），會改變諧振頻率（因為等效容值變化且不穩(wěn)定）。原理：①采用晶體管到諧振電路的部分接入，晶體管集電極通過P1二N1/N的線圈部分接入諧振電路。一方面，晶體管輸出電阻等效到諧振回路Pi=%（增為*倍），另一方面，晶體管輸出電容、寄生電容、分布電容等效到諧振回路&=申260。減小晶體管對諧振回路Q值以及諧振頻率的影響。②采用負載到諧振電路的部分接入，負載Rl通過P2=號的變壓器耦合到諧振回路中，等效昭=*（增為p2倍），等效輸出電容（減為P22倍）。減小負載對諧振回路的影響。22晶體管及其工作點由于輸入信號的頻率高達16.455MHz，選擇高頻低噪聲管SS9014。作為第一級，使NPN型晶體管工作在A類狀態(tài)，對小信號線性放大。%、Rb2、Rw對*c分壓，為晶體管提供靜態(tài)工作點，&W可調(diào)使放大器工作點連續(xù)可調(diào)。Ce為高頻旁路電容，將晶體管發(fā)射極交流接地，增大電壓增益，隔直通交保持&e的作用。Re引入串聯(lián)電流負反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。勺是耦合電容，將信源信號耦合到晶體管放大器輸入端，隔直流通交流（前級輸出端直流電壓和后繼輸入端直流電壓往往不等，直接連接會改變靜態(tài)工作點，加耦合電容使兩級的直流偏置電路相互獨立，降低設(shè)計難度）。負載采用勺、七構(gòu)成的諧振回路作為負載，嚴格篩選頻率為16.455MHz的信號進行放大，使其他頻率的信號衰減。后級閂通過P2=*的變壓器耦合到諧振回路。電源濾波q、c4、匕構(gòu)成"型網(wǎng)絡(luò)，減小電源波動，去除雜頻干擾。三、實驗主要儀器設(shè)備示波器，函數(shù)發(fā)生器四、操作方法與實驗步驟最終實驗電路：

測試方法調(diào)測并驗證所設(shè)計的放大器滿足預(yù)定的指標(biāo)要求。先調(diào)節(jié)電位器確定靜態(tài)工作點，然后用掃頻儀外頻標(biāo)法調(diào)測放大器的幅頻特性曲線，調(diào)節(jié)中周使諧振點在16.455MHz，然后測出諧振頻f0、3dB帶寬2Af0.7和2Af0.1，計算出矩形系數(shù)；用信號發(fā)生器和示波器測量放大器增益。單級測試輸入小信號16.455MHz，Vpp=10mV。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理電路接1kQ負載，當(dāng)輸入信號Vpp=10mV時，輸出大概為100Vpp，放大14倍。工作點：Ve=2.597V增益22dB，符合設(shè)計要求

高頻小信號放大電路輸出波形六、問題與建議一剛開始高頻小信號放大器增益太小，不能達到設(shè)計要求。后來發(fā)現(xiàn)之所以不能達到增益要求：一是工作點的選取可能不大對；二是諧振頻率不大對。后來通過調(diào)節(jié)電位器改變靜態(tài)工作點，調(diào)節(jié)中周使電路諧振在16.455MHz，達到了增益要求。大連理工大學(xué)實驗報告學(xué)院（系）：信息與通信工程學(xué)院專業(yè):電子信息工程班級：電子1301姓名：陳冠謀學(xué)院（系）：信息與通信工程學(xué)院專業(yè):電子信息工程班級：電子1301姓名：陳冠謀學(xué)號：201383022組:實驗時間:實驗室:實驗臺:成績:指導(dǎo)教師簽字:成績:本地振蕩器設(shè)計一、實驗?zāi)康暮鸵髮嶒災(zāi)康模?、掌握晶體振蕩器的設(shè)計方法2、掌握準確測量振蕩頻率的方法（例如用掃頻儀測量）3、通過實驗研究電路性能實驗要求：1、震蕩頻率f-14MHz2、振蕩器工作點連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍:0.5mA＜土＜8mA3、反饋元件可更換4、電源電壓Vcc=12V5、1KQ負載上輸出電壓波形目測不失真，V￡＞800mV二、實驗內(nèi)容和原理晶體振蕩電路有兩種類型，即并聯(lián)型和串聯(lián)型，分別如下圖所示。在串聯(lián)晶體振蕩電路中，晶體起著高Q短路器的作用；而在并聯(lián)晶體振蕩電路中，晶體起著高Q電感器的作用?？死瓭娦臀骼招涂死瓭娦臀骼招涂疾焐蠄D串聯(lián)型晶體振蕩器，在串聯(lián)諧振頻率點上，串聯(lián)在反饋支路上的高Q石英諧振器近乎短路，此時，它實際上就是一個考畢茲振蕩器。因此，設(shè)計串聯(lián)晶體振蕩電路，就是設(shè)計一個振蕩頻率接近晶體標(biāo)稱頻率的LC振蕩器，振蕩回路的L、C元件值很容易由振蕩頻率來確定。此外，串聯(lián)晶體振蕩電路的調(diào)節(jié)非常方便，可先將晶體用短路線代替，將三點式振蕩電路調(diào)諧在晶體的串聯(lián)諧振頻率點附近，然后拿走短路線將晶體接入電路即可。設(shè)計容易、調(diào)節(jié)方便是選擇

串聯(lián)型晶體振蕩電路的主要原因?？死瓭婋娐坊蛭骼针娐沸阅茌^好，為聯(lián)機著想，本實驗要求選用這兩種電路形式之一，其設(shè)計關(guān)鍵是工作點和反饋系數(shù)。（1）初始參數(shù)設(shè)計：參考SS9014的特性，取Ic=2mA，SS9014C的最小=200,Ib=Ic/=10uA，可達到20dB以上的電壓增益分別取Rb2=20k,Rb1=70k（實際用100k的滑動變阻器代替）設(shè)置靜態(tài)工作點Veq=2V，則Re=Veq/Ieq=1k，七kz石英晶體，=47pF，又為了使由于設(shè)計本真頻率為z，故本部分電路中使用由于f——，由于實驗室提供L=3H，故電路等效C2**、LC70pF卜0.2?0.5，取"220pF，C2z石英晶體，=47pF，又為了使由于f70pF耦合電容Cb0.01F三、實驗主要儀器設(shè)備示波器四、操作方法與實驗步驟測試方法：調(diào)測并驗證所設(shè)計的振蕩器滿足預(yù)定的指標(biāo)要求。先調(diào)節(jié)電位器確定靜態(tài)工作點，振蕩頻率用頻率計在中周變壓器次級測量，精度要求kHz量級，用示波器觀察波形并記錄幅值。實驗電路圖：

五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1）調(diào)測并驗證所設(shè)計的振蕩器滿足預(yù)定的指標(biāo)要求。（1）諧振頻率14.03MHz。（2）調(diào)節(jié)電位器，振蕩器工作點0.54mA<IE<7.95mA。（3）在1K負載上輸出電壓波形目測不失真，Vpp=1.8V>800mv，故滿足設(shè)計要求。2）在調(diào)節(jié)電位器的過程中，我發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Vce>1v左右時電路能起振，并且隨著IEQ的增大，振蕩幅度先增大后減小，振蕩頻率逐漸減小，而負載電阻越大，振蕩幅度越大，但振蕩頻率基本不變。本振輸出波形本振輸出波形六、問題與建議在本模塊的調(diào)試過程中，剛開始調(diào)試時電路并沒有產(chǎn)生振蕩，反復(fù)檢查電路沒有查出原因。在反復(fù)檢查三極管靜態(tài)工作點，反復(fù)調(diào)整電阻的過程中發(fā)現(xiàn)是基極、集電極、發(fā)射機電阻阻值過大造成電流不足，無法起振。因此，我將集電極電阻改為2.5KQ，發(fā)射極電阻改為350Q，基極與電源之間定值電阻改為20KQ。改動之后，電路可以進行正常振蕩，調(diào)整中周，使振蕩頻率調(diào)諧在14MHz。

大連理工大學(xué)實驗報告學(xué)院(系)：信息與通信工程學(xué)院專業(yè):電子信息工程班級:電子1301姓名：陳冠謀實驗時間：學(xué)號：201383022姓名：陳冠謀實驗時間：實驗室：實驗臺:指導(dǎo)教師簽字：成績：晶體管混頻器設(shè)計一、實驗?zāi)康暮鸵髮嶒災(zāi)康模赫莆栈祛l的概念；掌握晶體管混頻電路的工程設(shè)計方法；通過實驗研究電路性能。實驗要求：輸入信號頻率扁尸=16.455MHz，本振信號頻率fLQ=14MHz左右，中頻頻率。=2.455MHz左右(『fLQ-fRF)。如電源電壓Vcc=12V°.混頻器工作點連續(xù)可調(diào)?；祛l增益5dB，為方便用示波器測量，可和中頻放大器級聯(lián)后一起測。中頻放大器采用諧振放大器，中心頻率&帶寬，在1kQ負載上諧振點電壓放大倍數(shù)二七主*三?；祛l輸出經(jīng)放大后波形目測無失真。二、實驗內(nèi)容和原理按照晶體管組態(tài)和本地振蕩電壓v_LO(t)注入點的不同，有四種基本電路形式，如圖所示。其中，圖(a)和圖(b)是共發(fā)射極電路，輸入信號電壓v_RF(t)均從基極輸入，而本振電壓外v_LO(t)的注入不同，圖(a)所示電路是從基極注入，而圖(b)所示電路是從發(fā)射極注入。圖(c)和圖(d)所亦是共基極電路，輸入信號電壓v_RF(t)均從發(fā)射極輸入，但本振電壓則分別從發(fā)射極和基極注入。這些電路的共同特點是，不管本振電壓注入方式如何，實際上輸入信號v_LO(t)和本振信號v_LO(t)都是加在基極和發(fā)射極之間的，并且利用三極管轉(zhuǎn)移特性的非線性實現(xiàn)頻率的變換。

由于信號接入方式不同，上述各電路有著各自的優(yōu)缺點，對于圖5(a)所示的基極輸入、基極注入型電路，需要的本振功率較小，但輸入信號和本振信號會相互影響，有可能產(chǎn)生頻率牽引效應(yīng)；圖5(b)電路，由于是基極輸入、發(fā)射極注入型，輸入信號和本振信號相互影響小，不易產(chǎn)生頻率牽引，但要求輸入的本振功率大，不過通常所需功率也不是很大，本振電路完全可以供給。圖5(c)和圖5(d)所示的共基型混頻電路，與共發(fā)射極型的混頻器相比，在工作頻率不高時變頻增益較低，一般較少應(yīng)用。一個典型的三極管混頻電路如右圖所示，采用上圖(b)的電路形式。圖中本振信號的耦合電容C3一般比較大，倘若采用如上圖(a)所示的基極注入型電路，則將本振信號耦合到基極的耦合電容必須取得很小。三、實驗主要儀器設(shè)備示波器，函數(shù)發(fā)生器四、操作方法與實驗步驟(1測試方法調(diào)測并驗證所設(shè)計的混頻器和中頻放大器滿足預(yù)定的指標(biāo)要求。

調(diào)測時先輸入一個中頻信號將混頻輸出的LC回路調(diào)諧在中頻上，并把中頻放大器調(diào)好，然后級聯(lián)起來調(diào)混頻器。尋找混頻器最佳工作點棚(opt)。調(diào)節(jié)混頻器工作點(臨在0.2?1mA間變化)，找出中頻信號最大不失真輸出所對應(yīng)的虹(opt)并測出的LC帶通的3dB帶寬；如果BW<50kHz，則需在并聯(lián)回路上并一電阻，展寬通帶。用示波器觀察中頻信號幅度時，可將信號經(jīng)過中頻放大后再觀察。(2實驗電路圖南鎮(zhèn)小值導(dǎo)TrartsC￡9014C&VCCLI五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理輸入信號頻率琮=16.455MHz,本振信號頻率％=14.03MHz(蝠=虹用)時)，中頻頻率f=2.452MHz南鎮(zhèn)小值導(dǎo)TrartsC￡9014C&VCCLI基極輸入100mvpp,輸出136mvpp,實驗測得混頻增益2.7dB。六、問題與建議實驗過程中發(fā)現(xiàn)混頻器輸出諧波太多，波形不穩(wěn)，后來調(diào)節(jié)中周使混頻器諧振回路諧振在中頻上，發(fā)現(xiàn)波形變好，雜波明顯減少。大連理工大學(xué)實驗3學(xué)院（系）：信息與誦信工程學(xué)院專業(yè):電子信息丁程班級:電子1301姓名：陳冠謀學(xué)號：201383022組：實驗時間：實驗室：實驗臺：指導(dǎo)教師簽字：成績：中頻放大器設(shè)計一、實驗?zāi)康呐c要求通過實驗研究電路性能實驗要求：中頻放大器采用諧振放大器，中心頻率f_I帶寬BW<200KQ,在1KQ負載上諧振點電壓放大倍數(shù)A_VO〉25dB混頻輸出經(jīng)放大后波形目測無失真二、實驗內(nèi)容和原理中頻放大器電路形式與高頻小信號協(xié)調(diào)放大器相同，設(shè)計時可參考。所不同的是被放大信號的載波頻率不同，中頻放大器要求放大的是載頻較低的中頻信號，因此其并聯(lián)諧振回路必須調(diào)諧在中頻頻率上。中頻放大電路參數(shù)選擇三、實驗主要儀器設(shè)備示波器，函數(shù)發(fā)生器四、操作方法與實驗步驟測試方法：調(diào)測并驗證所設(shè)計的混頻器和中頻放大器滿足預(yù)定的指標(biāo)要求。調(diào)測時先輸入一個中頻信號將混頻輸出的LC回路調(diào)諧在中頻上，并把中頻放大器調(diào)好，然后級聯(lián)起來調(diào)混頻器。尋找混頻器最佳工作點￡q(opt)。調(diào)節(jié)混頻器工作點(虹在0.2?1mA間變化)，找出中頻信號最大不失真輸出所對應(yīng)的!eQ(opt)并測出的LC帶通的3dB帶寬；如果BW<50kHz，則需在并聯(lián)回路上并一電阻，展寬通帶。用示波器觀察中頻信號幅度時，可將信號經(jīng)過中頻放大后再觀察。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理測得中頻放大器基極輸入140mvpp時，輸出2.40vpp，放大17倍，中放增益24.60dB，符合設(shè)計要求。調(diào)節(jié)中周，將中頻放大器能調(diào)諧在中頻上時，輸出波形諧波少，波形基本無失真，符合設(shè)計要求。中頻放大器輸出波形六、問題與建議在進行本級調(diào)試過程中，我用信號發(fā)生器產(chǎn)生2.455MHz的調(diào)頻波輸入到中頻放大器的輸入端，用示波器監(jiān)視輸出端，調(diào)整電路的靜態(tài)工作點以及中周電感，使回路正常工作。然后與混頻器進行級聯(lián)，發(fā)現(xiàn)盡管混頻器輸出波形諧波明顯，但經(jīng)過中頻放大器的放大、選頻作用后，中放的輸出呈現(xiàn)出比較純凈的調(diào)頻波。大連理工大學(xué)實驗報告學(xué)院(系)：信息與通信工程學(xué)院專業(yè):電子信息工程班級:電子1301姓名：陳冠謀學(xué)號：201383022組：實驗時間：實驗室：實驗臺：指導(dǎo)教師簽字：成績：正交鑒頻器設(shè)計一、實驗?zāi)康暮鸵髮嶒災(zāi)康模杭由顚ο喑似鞴ぷ髟淼恼J識。掌握正交鑒頻器的工程設(shè)計方法。掌握用頻率特性測試儀調(diào)測移相網(wǎng)絡(luò)和鑒頻特性曲線的方法。實驗要求：90°移相網(wǎng)絡(luò)相移可調(diào)。乘法器兩輸入端設(shè)置直流平衡調(diào)節(jié)電路。S曲線零點位于'?上、下峰點基本對稱，線性范圍大于。鑒頻器能正確解調(diào)以下調(diào)頻波，且輸出波形目測無失真。調(diào)頻波中心頻率：土(具體值由所設(shè)計確定的本振頻率決定)；幅度：":eVfm；調(diào)制信號頻率：1KHZ；頻偏:3KHZ。電源電壓一二三-叮，Vee=-8V。二、實驗內(nèi)容和原理根據(jù)工作原理，正交鑒頻器主要由完成頻-相轉(zhuǎn)換功能的線性網(wǎng)絡(luò)(移相網(wǎng)絡(luò))、鑒相器和低通濾波器組成。然后將輸出低頻信號輸出到有源音箱，進行監(jiān)聽。線性相移網(wǎng)絡(luò)TOC\o"1-5"\h\z本實驗采用如圖所示的最常用的頻-相轉(zhuǎn)換sII—|+網(wǎng)絡(luò)，使用MC1496模擬乘法器芯片作鑒相器，+LI為得到過原點的正弦鑒相特性，要求鑒相器的兩,=TCL<-個輸入信號正交，因此，位于乘法器輸入端的移'，U相網(wǎng)絡(luò)必須完成兩個功能，一是頻-相轉(zhuǎn)換，即將-一-輸入調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成調(diào)相-調(diào)頻波七(「］，使七］［對?」：)的相位差與輸入信號的頻偏成正比；二是在輸入調(diào)頻波

的中心頻率點、-.?上，輸出信號與輸入信號是正交的，即該網(wǎng)絡(luò)在的中心頻率點?上必須移相90°。實驗時只需將圖所示的回路調(diào)諧在輸入調(diào)頻波的中心頻率上即可實現(xiàn)正交。⑵鑒相器①本實驗用MC1496模擬乘法器芯片作鑒相器，用雙電源供電+12V和-8V。正常工作時MC1496各個引腳的直流工作電壓大致如表所示：引腳1234568101214電壓/V-2.2-2.9-2.9-2.2-6.88.75.95.98.7-8②由于芯片1、4輸入端輸入阻抗高，移相網(wǎng)絡(luò)接在1、4輸入端，為避免偏置對移相網(wǎng)絡(luò)的有載Q值帶來大的影響，1、4腳上偏置電阻不能太小(一般為幾kQ)。芯片2、3腳之間的反饋電阻可用于調(diào)節(jié)相乘器增益，這里電阻值不宜太大，否則鑒頻輸出太小。其值可艮據(jù)實際情況選取。侑號輸入增益調(diào)節(jié)增距調(diào)節(jié)信號輸入偏置輸出處E輸出載波輸入侑號輸入增益調(diào)節(jié)增距調(diào)節(jié)信號輸入偏置輸出處E輸出載波輸入載波輸入+KVvar-LM74I懺kmYc-—iH-IWFQJOlpF假)引腳圖圖23.1MC1496的內(nèi)部電路圖和引腳圖(3)低頻放大器和低通濾波低頻放大采用LM741接成差分放大器的形式，將MC1496的雙端輸出變成單端輸出，然后和RC濾波網(wǎng)絡(luò)相連，如圖所示。為避免乘法器和低頻放大器的直流工作點互相影響，建議兩者之間采用交流耦合，運放電源采用二二，-二電壓由LM7808三端穩(wěn)壓器產(chǎn)生。低通濾波采用簡單的一階RC濾波，根據(jù)調(diào)頻波調(diào)制信號的最高頻率確定濾波器截止頻率，由上式計算RC的值，C的取值要求對高頻信號近于短路，對調(diào)制信號近于開路。電源穩(wěn)壓塊的應(yīng)用實驗室提供的是雙路電源，當(dāng)電路需要兩種以上電源電壓時，可用穩(wěn)壓器變換電壓。如本實驗MC1496的電源電壓為+12V、-8V，LM741的電源電壓為+8V、-8V，即鑒頻器需要三種電源電壓：+12V、

+8V、-8V，故本實驗需用三端穩(wěn)壓器LM7808將+12V變換到+8V，其基本應(yīng)用電路如圖所示。圖中：的作用是消除輸入連線較長時其電感效應(yīng)引起的自激振蕩，減小波紋電壓；4的作用是消除電路高頻噪聲。三、實驗主要儀器設(shè)備示波器，函數(shù)發(fā)生器四、操作方法與實驗步驟（1）測試方法調(diào)測并驗證所設(shè)計的鑒頻器滿足預(yù)定的指標(biāo)要求。先測試、調(diào)整芯片電源引腳、MC1496各引腳靜態(tài)工作點。調(diào)相乘器兩個輸入端直流平衡；調(diào)移相網(wǎng)絡(luò)相移90°；掃頻儀射頻輸出信號不宜過大，一般要經(jīng)30dB衰減。輸入信號改為調(diào)頻波，16.455MHz，10mVpp，頻偏范圍1kHz-50kHz。⑵實驗電路圖五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1）調(diào)測并驗證所設(shè)計的鑒頻器滿足預(yù)定的指標(biāo)要求。（1）輸入10mVpp，頻偏20KHz時，調(diào)制信號頻率1?10KHZ變化時，能不失真的解調(diào)。（2）頻偏20KHz，調(diào)制信號頻率1KHZ時，輸入最小5mVpp，仍能不失真解調(diào)。（3）輸入10mVpp，調(diào)制信號頻率1KHZ時，頻偏1KHz?35KHz變化時，仍能不失真解調(diào)。MC1496各引腳實測電壓引腳1234568101214電-2.273-2.993-2.983-2.257-6.878.885.996.008.79-8.08

壓/V調(diào)制信號頻率f=1kHz輸入FM波不同頻偏時對應(yīng)的輸出電壓峰峰值:頻偏/kHzUpp/V頻偏/kHzUpp/V10.1181.520.19191.630.26201.6440.35211.750.44221.860.5231.970.6241.9680.725290.78262.1100.84272.2110.96282.3121.04292.38131.16302.5141.2312.56151.24322.66161.38332.7171.44342.8幾種不同情況下的鑒頻輸出波形：頻偏20KHz，調(diào)制信號頻率1K