通信电子系线路-实物1

东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电子电路与综合实验第一次实物实验院（系）：信息科学与工程学院专业：信息工程姓名：学号：实验室：高频实验室实验组别：同组人员：实验时间：2015年11月21日评定成绩：审阅教师：实验一常用仪器使用实验【实验目的】（1）通过实验掌握常用示波器、信号源和频谱仪等仪器的使用，并理解常用仪器的基本工作原理；（2）通过实验掌握振幅调制、频率调制的基本概念。【实验仪器】（1）示波器（带宽大于100Mhz）1台（2）万用表1只（3）双路直流稳压电源1台（4）信号发生器1台（5）频谱仪1台（6）多功能实验箱1套（7）多功能智能测试仪1台【实验内容】（1）说明频谱仪的主要工作原理，示波器测量精度与示波器带宽、与被测信号频率之间关系。答：为了能动态地观察被测信号的频谱，现代频谱仪大多数采用扫频超外差式接收方案，利用扫频第一本振的方法，被测信号经混频后得到固定的中频信号。频谱仪的工作方法为检波法。频谱仪的主要功能是在频域里显示输入信号的频谱特性，它在同一瞬间显示频域信号振幅。其工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波器，可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫描器产生随时间做线性变化的振动频率，经混波器与输入信号混波后的中频信号再放大，滤波与检波传送到CRT的垂直方向方向板，因此在CRT的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系。频谱仪框图为：示波器的带宽越宽，在通带内的衰减就越缓慢；示波器带宽越宽，被测信号频率离示波器通带截止频率点就越远，则测得的数据就越精确。（2）画出示波器测量电源上电时间示意图，说明示波器可以捕获电源上电上升时间的工作原理。答：工作原理：示波器探头与电源相连，使示波器工作于“正常”触发方式，接通电源后，便有电信号进入示波器，由于示波器为“正常”触发方式，所以在屏幕上会显示出电势波形；并且当上电完成后，由于没有触发信号，示波器将不再显示此信号。这样，就可以利用游标读出电源上电的上升时间。（3）简要说明在FM调制过程中，调制信号的幅度与频率信息是如何加到FM波中的。答：FM波是基带调制信号去调变载波的角频率。此时载波的瞬时角频率为ω(t)=𝜔𝑐+𝑘𝑓𝑢Ω(𝑡)，（其中𝑘𝑓为与电路有关的调频比例常数）已调的瞬时相角为000t()()ttcftdttkutdt（）=所以FM已调波的表达式为：000()cos[()]tomcfutUtkutdt当𝑢Ω(𝑡)=𝑢Ωm𝑐𝑜𝑠Ω𝑡时，𝑢0(𝑡)=𝑈omcos[𝜔𝑐𝑡+𝑀𝑓𝑠𝑖𝑛Ωt+𝜃0]其中𝑀𝑓为调制指数其值与调制信号的幅度𝑈Ω𝑚成正比，与调制信号的角频率Ω成反比，即𝑀𝑓=𝑘𝑓𝑈Ω𝑚Ω。（4）对于单音调制信号，分别采用AM和FM调制方式，信号所占的带宽如何计算，并与频谱仪测试结果进行比较说明。答：采用AM调制方式：𝑢0(t)=𝑈𝑐𝑚𝑐𝑜𝑠𝜔𝑐𝑡+12𝑀𝑎𝑈𝑐𝑚cos(𝜔𝑐+Ω)𝑡+12𝑀𝑎𝑈𝑐𝑚𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑐−Ω)𝑡即单音调制的调幅信号由三个频率分量组成其频谱，频率分量为𝜔𝑐−Ω、𝜔𝑐、𝜔𝑐+Ω。该信号的带宽为2Ω。在实验中，利用频谱仪观察实验1（3）中的信号频谱，与上述情况基本相符。采用FM调试方法：0sin()00()cos[sin]Re[]fcjMtjtomcfomutUtMtUee𝑒𝑗𝑀𝑓𝑠𝑖𝑛Ω𝑡=∑𝐽𝑛(𝑀𝑓)𝑒𝑗𝑛Ω𝑡+∞𝑛=−∞（式中的𝐽𝑛(𝑀𝑓)是系数为𝑀𝑓的n阶第一类贝塞尔函数）𝐽𝑛(𝑀𝑓)的表达式为sin(),1()2-()fnfjMtjntnfnfJMnJMeedtJMn为偶数，为奇数这样就可以表示出FM信号的频谱。FM信号的有效带宽为：max2,1=2,1fmfFMBfM（其中𝐹𝑚𝑎𝑥为调制信号最高频率；Δ𝑓𝑚为频率偏移）另外，由Carson规则：maxmax2()2(1)mfBFfMF（比上一方法求出的带宽稍窄）在实验中，利用频谱仪观察实验1（4）中的信号频谱，与理论上的基本相同。实验三振幅调制与解调电路实验【实验目的】（1）通过实验加深理解振幅调制的基本概念、调幅波的性质及其特点；（2）通过实验掌握振幅调制的模型、电路结构，理解利用模拟双差分对乘法器实现幅度调制的工作原理；（3）通过实验加深理解大信号包络检波的基本概念及基本原理；（4）通过实验掌握包络检波电路的基本构成，各元件参数的取值对检波的影响。【实验仪器】（1）示波器（带宽大于40Mhz）1台（2）万用表1只（3）双路直流稳压电源1台（4）信号发生器2台（5）频谱仪1台【实验内容】（1）MC1496各引脚电位（2）根据所测电压，分析并判断调幅集成电路内主要晶体管的工作状态。答：根据测量电压结合电路结构可以推断,三极管T1、T2，T3、T4分别组成两个差分放大器，T5、T6组成另一个差分放大器，T7、T8为T5、T6组成的差分放大器提供恒定电流（3）当𝑓𝑐=2𝑀𝐻𝑧，𝑉𝑝𝑝=200𝑚𝑉正弦单音信号，𝑓𝑀=2𝑘𝐻𝑧，𝑉𝑝𝑝=200𝑚𝑉正弦单音信号时：①分别画出调幅信号的频域及时域波形，计算调制指数；②测量此时的调幅波形，从所测量波形上计算调制数；③用频谱仪测量此已调波的频谱。答：①幅度图像为:PIN1234567891011121314V-11.4m-1.13-708m8.72m-6.077.8256.3m5.4445.3m5.4437.8m7.9335.3m-7.21频谱图像为:调制指数Ma=(A-B)/(A+B)*100%=21%（4）写出此调幅信号的数学表达式，并计算此调幅波所占带宽。)(104cos]104cos5.01[200)(63mVtttuoHzf31042（5）实验步骤3与4中分别改变载波和基带信号幅度时，哪一个对已调信号波形的影响大些，为什么？（提示，请根据图1.4MC1496电路原理图进行分析）引脚2与引脚3间的反馈电阻可增加射频电压的线性范围，引脚5和引脚14间电压恒定，引脚5接T7、T8的基极，这两个三极管为恒流源。分析：从MC1496的原理图，可以看出晶体管T1~T4组成双差分放大器，T5、T6组成但差分放大器，用以激励晶体管T1~T4，晶体管T7、T8为恒流电路。当两个输入电压相等时，乘法器的线性动态范围较小，在引脚2和引脚3之间外接电阻RE，可扩大输入的线性动态范围。基带信号加载到引脚1和引脚4之间，T5、T6将基带信号电流放大，载波信号加载到引脚8和引脚10之间，若三极管T1~T4的放大倍数均为，则5152cBBIII，可见T5的基极电流变化对结果的影响较大，即从引脚1和引脚4输入的基带信号对已调波的影响较大。另外，我们从实验可以看出已调信号的振幅是周期变化的，主要受基带信号振幅的影响。实验六高频小信号谐振放大器实验【实验目的】（1）通过实验加深理解高频小信号谐振放大器的基本性能特点；（2）通过实验理解小信号谐振放大器的增益、通频带、选择性等主要性能指标；（3）掌握双踪示波器、ITS−B智能信号测试仪的使用方法和小信号谐振放大器主要性能指标的测试方法。【实验仪器】（1）双踪示波器（大于40MHz）1台（2）万用表1只（3）高频信号发生器1台（4）扫频仪1台（5）频率计1台（6）高频毫伏表1台【实验内容与步骤】1.将拨动开关JP11置于1~2之间，接通“小信号谐振放大器”的直流电压＋12V；2.小信号谐振放大器静态工作点的调整：调节电位器W1，使BG1集电极电流Ic1约为1.5mA左右(通过测量P3点的电压来确定电流IC1)；3.从P1端接入6.5MHZ的正弦信号，幅度约为50mV左右；4.用示波器观察比较P2端的波形，应有不失真的放大波形；5.选IST－B“频率键控”（18号）功能，并设始频为5.0MHZ，频率间隔为100KHz，按IST-B键盘光标键，随着信号频率的变化，应能观察到P2信号输出波形从小到大，再从大到小的变化。并记录谐振点的频率。6.选IST－B“频响测试”（13号）功能，并设置参数：始频为5.5MHZ，频率间隔为100KHZ，N＝20，S＝1ms。P1为输入点，P2为输出点，P2点接示波器探头（X10档），做一次频响测试，并记录测试结果。（P1、P2点各有一个测量孔，用于插接IST-B的探头）7．P2点接示波器探头（X1档）步骤同六再做一次频响测试，并记录测试结果。8.将拨动开关JP1置于2、3使谐振回路并接电阻R8重复实验6。比较接与不接R8两种情况下频响曲线有何区别。【实验结果】（1）实验中幅度-频率数据记录：𝑉𝑖=100𝑚𝑉𝑅𝑀𝑆f/MHz3.63.73.83.94.04.14.24.34.44.54.6V/mV126130134138140141144146146146145f/MHz4.74.84.95.05.15.25.35.45.55.65.7V/mV142142140140140135130126122121117f/MHz5.85.96.06.16.26.36.46.56.66.76.8V/mV1161121091061041021009795（2）实验中用IST－B“频响测试”功能测得的频响波形如下：（3）实验结果分析通过MATLAB，利用采样点频率及对应的电压值描绘出频响曲线图，如下:分析：①从图中我们可以看出：小信号谐振放大器在谐振频率两侧呈现的是衰减的趋势，由于谐振回路中电感品质因数Q有限，因此频响并不关于谐振点呈现重中心对称的结论。利用采样点直接测量输出电压幅度测量频响与利用智能信号测试仪直接测得的频响在图像上有很大的相似，但是存在一定的差压。这是由于高频实验中，布线电容，测量仪器引入误差导致测量结果存在一定差异。此外，还可以得到谐振频率大约是4.3MHz~4.5MHz。②比较所绘出的曲线，分析实验结果（如曲线有无差异）。比较图1~图3，可知，示波器探头X10衰减后，最大频率值和对应输出电压值都发生了变化。示波器探头X1时，最大频率值为6.1MHz，探头X10以后，最大频响值出现在6.4MHz。这是由于示波器探头衰减后，带宽变大，增益变小。③分析接入电阻R8以后对测量结果的影响：接入电阻R8以后，主要发生两方面的变化：谐振频率点的减小和在谐振点电压增益减小。这是由于接入电阻R8，相当于在输出端并入电阻，谐振频率降低，负载输出减小。3.544.555.566.57100105110115120125130135140145150采样点频率/MHz采样点输出电压大小/mV