高频电子线路实验指导书

高频电子线路实验指导书通信工程系编2前言实验是学习电子技术的一个重要环节，对巩固和加深课堂教学内容，提高学生实际工作技能，培养严谨科学的工作作风，为以后的学习和工作奠定扎实的基础具有重要的作用。为适应我们学习高频电子线路的需要，根据我们现有的实验条件，在教学实践的基础上，我们编写了这份实验指导书。本指导书包括了高频电子线路课程的主要实验，大约需要20个学时完成全部实验，同学们也可以根据所学课程，提出新的实验内容，自行设计完成实验，更好的进行实验学习。3实验要求及注意事项1、实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下：1)认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算；2)完成各实验“预习要求”中指定的内容；3）熟悉实验任务；4)复习实验中所用的仪器的使用方法及注意事项。2、使用仪器前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。3、实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误后才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。4、高频电路实验注意：1）将实验板插入主机插座后，即已接通地线，但实验板所需的正负电源则要另外使用导线进行连接；2）由于高频电路频率较高，分布参数及相互感应的影响较大。所以在接线时要尽可能短。接地点必须接触良好，以减少干扰；3）做放大器实验时如发现波形削顶失真甚至变为方波，应检查工作点设置是否正确，或输入信号是否过大。5、实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫、或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障，经指导教师同意后再继续实验。6、实验过程中需要改变接线时，应关断电源后才能拆、接线。7、实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形、现象），所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。8、实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理好。9、实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。**另外：高频实验不同于低频实验。实验结果因时间、仪器、操作者等的不同可能出现差异。同时，实验中可能会出现一些“异常”现象（如数据不稳定、波形失真等），甚至实验失败。此时要结合课本知识解释“异常”现象，分析实验失败原因。4目录实验一调谐放大器5实验二高频功率放大器（丙类）8实验三LC电容反馈式三点式振荡器10实验四石英晶体振荡器13实验五振幅调制器15实验六AM通信系统18实验七变容二极管调频振荡器21实验八集成电路构成的频率调制器、解调器23实验九利用二极管函数电路实现波形转换29附录305实验一调谐放大器一、实验目的1.熟悉电子元器件和高频电路实验箱。2.练习使用示波器、信号发生器和万用表。3.熟悉谐振电路的幅频特性分析——通频带与选择性。4.熟悉信号源内阻及负载对谐振电路的影响，从而了解频带扩展。5.熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。二、实验仪器1.双踪示波器2.高频信号发生器3.万用表4.实验板G1三、预习要求1.认真阅读仪器使用说明附录，明确注意事项。2.复习谐振回路的工作原理。3.了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性相互之间的关系。4.实验电路中，若电感量L=1μh，回路总电容C=220pf（分布电容包括在内），计算回路中心频率。四、注意事项1.具体仪器使用：注意阅读附录，在测量时，非过程监测的情况下，测量仪表不可一直挂接或插着，应注意采用“探触”式测量。2.实验过程中关键步骤：动态测试过程中，“调谐”应使输出电压达到最大；系统调谐后，不得再改变（目的是保证同一谐振点）；表1—2应逐行来完成。五、实验内容及步骤单调谐回路谐振放大器1.实验电路见图1-1ReR1C4CTL1LC1A=10K,2K,470Re=1K,500,2K+12VC5R2RCC3INC2OUT图1-1单调谐回路谐振放大器原理图6（1）按图1-1所示连接电路，使用接线要尽可能短（注意接线前先测量+12V电源电压，无误后，关断电源再接线，注意接地）（2）接线后仔细检查，确认无误后接通电源。2.静态测量实验电路中选Re=1K，测量各静态工作点，并计算完成表1-1表1-1实测实测计算是否工作在放大区原因VbVeIcVce*Vb,Ve是三极管的基极和发射极对地电压。3.动态研究（1）测量放大器的动态范围Vi~Vo（在谐振点上）a.选R=10K，Re=1K。把高频信号发生器接到电路输入端，电路输出端接示波器。选择正常放大区的输入电压Vi，调节频率f使其为10.7MHz，调节Ct，使回路“谐振”，此时调节Vi由0.02V变到0.8V，逐点记录Vo电压，完成表1-2的第二行。（Vi的各点测量值也可根据情况自己选定）b.当Re分别为500Ω，2KΩ时，重复上述过程，完成表1-2的第三、四行。在同一坐标纸上画出Ic不同时的动态范围曲线Vo—Vi,并进行比较与分析。表1-2Vi(V)0.020.040.060.080.10.20.30.40.50.60.70.8Vo（V）Re=1KRe=500Re=2K*Vi,Vo可视为峰峰值（2）测量放大器的频率特性a.当回路电阻R=10k时，选择正常放大区的输入电压Vi，将高频信号发生器的输出端接至电路的输入端，调节频率f，使其为10.7MHz，调节Ct使回路谐振，使输出电压幅度为最大，此时的回路谐振频率f0=10.7MHz为中心频率，然后保持输入电压Vi不变，改变频率f由中心频率向两边逐点偏离（在谐振频率附近注意测量Vo变化快的点），测得在不同频率f时对应的输出电压Vo，完成表1-3的第一行（频率偏离范围自定,可以参照3dB带宽来确定，即信号的幅值为信号最大幅值的0.707倍的两个频率之差为放大器的3dB带宽）。b.改变回路电阻R=2K、470Ω，重复上述操作，完成表1-3的第三、四行。画出不同谐振回路电阻对应的幅频特性曲线，比较通频带。7表1-3f(MHz)10.7Vo（V）R=2KR=10KR=470计算f0=10.7MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值六、实验报告要求1.写明实验目的。2.写明实验所用仪器、设备及名称、型号。3.画出实验电路的直流和交流等效电路。4.整理实验数据，画出Vo~Vi,Vo~f曲线。单调谐回路接不同回路电阻时的幅频特性和通频带，分析原因。5.计算放大器的动态范围，讨论Ic对动态范围的影响。*动态范围的定义：放大倍数下降1dB的折弯点Vo。6.总结实验：写出实验关键所在和应当注意的问题。7.分析、解释实验中出现的“异常”现象。*对于实验不成功的，分析原因，说明理由。8.说明：注意对测量数据量记录，峰值、峰峰值、有效值的转化关系，应先试测，大体的估计所测值得范围选择合适的量程,如果用示波器观察，应该注意示波器探头应该衰减10。输入信号幅值的确定应该为输入信号加在输入端时，示波器的读数。8实验二高频功率放大器（丙类）一、实验目的1.了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握放大器的计算与设计方法。2.了解电源电压Vc与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。二、实验仪器1.双踪示波器2.高频信号发生器3.万用表4.实验板G2三、预习要求1.复习高频谐振功率放大器原理及特点。2.分析图2-1所示的电路图，说明每个元器件（组件）的作用。R3C2CTL1R8C5CTL2R1R2L7V3R11V1V2R6R7C4C6C1R4R5C3R9L3L4L5C10C9C11C12L812VC8C7R10RLL6OUTINRL=120,75,51图2-1功率放大器（丙类）原理图四、实验内容及步骤1.实验电路见图2-1按图接好实验板所需电源，将C,D两点短接，利用扫频仪调回路谐振频率，使其谐振在6.5MHz的频率上。若无扫频仪可用下述方法替代。调谐方法：在输入端加信号源（所加信号的峰峰值大约为几个mv），在输出端接示波器，调节可变电容的值，观察示波器的输出为最大值，调谐完毕。调谐振时，要分级调谐并且要带载调谐。分级调谐是将示波器的探针分别接在各级的输出端，带载调谐是将输出端接负载。2.加负载50Ω，测Io电流。在输入端接f=6.5MHz,Vi=120mv信号,测量各工作电压，同时用示波器测量输入，输出峰值电压，将测量值填入下表：CD9表2-1f=6.5MHz实测实测计算VbVeVceVoIoPiPoPaIcηVc=12VVi=120mVRL=50ΩRL=75ΩRL=120ΩVi=84mVRL=50ΩRL=75ΩRL=120ΩVc=5VVi=120mVRL=50ΩRL=75ΩRL=120ΩVi=84mVRL=50ΩRL=75ΩRL=120Ω其中：Vi：输入电压的峰峰值。Vo：输出电压峰峰值Io：电源给出总电流Pi：电源给出总功率（Pi=Vc×I0）Po：输出功率Pa：为管子损耗功率(Pa=Ic×Vce)3.加75Ω负载电阻，同步骤2测试并填入表中4.加120Ω负载电阻，同步骤2测试并填入表中5.改变输入端电压Vi=84mv,同步骤2，3，4测试并填入表中6.改变电源电压Vc=5V,同步骤2，3，4,5测试并填入表中五、实验报告要求(注意事项)1.完成表格（注意：Vc=5V的情况，分析现象）2.注意调谐时，仔细观察所示的波形。3.说明电源电压，输出电压，输出功率的相互关系4.总结在功率放大器中对功率放大晶体管有哪些要求。5.分析实验成败的原因，完成实验报告。6.在调谐时，可能出现信号的失真，可以适当的降低输入信号的幅度。10实验三LC电容反馈式（三点式）振荡器一、实验目的1.掌握LC三点式振荡电路的基本原理，掌握LC电容三点式振荡器设计及电参数的计算2.掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响3.掌握振荡器反馈系数不同时，静态工作电流IEQ对振荡器起振及振幅的影响二、实验仪器CCTL1VR3C13C12L2C'C1R2ROUT+12VR4R1Rp图3-1LC电容反馈式三点振荡器原理图三、预习要求1.复习LC振荡器的工作原理2.分析图3-1电路的工作原理，及各元件（组件）的作用，并计算晶体管静态工作电流Ic的最大值（设晶体管的β值为50）。3.实验电路中，Li=3.3uH,C=120pf,C’=680pf，计算当CT=50pf,CT=150pf时振荡频率各为多少?四、实验内容及步骤实验电路见图3-1，实验前根据图所示的原理图在实验板上找到相应的器件及插孔并了解其作用。1.检查静态工作点（1）在实验板+12V扦孔上接入+12V直流电源，注意电源极性不能接反。（2）反馈电容C’(C’=680pf)不接，C接入，用示波器观察振荡器停振的情况。注意：连接的接线要尽量短。（3）改变电位器Rp，测得晶体管的发射极电压VE,VE可连续变化，记下VE的最大值，计算IE值:IE=EEVR设：RE=1KΩ2.振荡频率与振荡幅度的测试实验条件：IE=2mA、C=120pf、C’=680pf、RL=110KΩ1.双踪示波器2.频率计3.万用表4.实验板G111（1）改变电容CT,并分别接为C9,C10,C11时，记录相应的频率值，并填入表3-1。（2）改变电容CT，并分别接为C9,C10,C11时，用示波器测量相应的振荡电压的峰峰值，并填入表3-1：表3-1CTf(MHz)Vp-p51pf100pf150pf3.测量当C,C’不同时，起振点,振幅与工作电流IER的关系(R=110KΩ)(1)取C=C3=100pf、C’=C4=1200pf,调电位器RP使IEQ分别为表3.2所示的各值，用示波器测量输出振荡幅度，并填入表3-2。表3-2IEQ(mA)0.811.5233.544.55Vp-p(V)(2)分别重复测量取C=C5=120pf,C’=C6=680pf,填入表3-3。表3-3IEQ(mA)0.811.5233.544.55Vp-p(V)取C=C7=680pf,C’=C8=120pf，填入表3-4。表3-4IEQ(mA)0.811.5233.544.55Vp-p(V)4.频率稳定度的影响(1)回路参数固定时，改变并联在L上的电阻使等效Q值变化时，对振荡频率的影响