高频实验报告全

实验报告实验课程：通信电子线路实验学生姓名：周倩文学号：6301712010专业班级：通信121班指导教师：雷向东老师、卢金平老师目录实验一仪器的操作使用实验二高频小信号调谐放大器实验三非线性丙类功率放大器实验实验四三点式正弦波振荡器实验五晶体振荡器设计实验六模拟乘法混频实验七二极管的双平衡混频器设计实验八集电极调幅实验实验九基极调幅电路设计实验十模拟乘法器调幅南昌大学实验报告学生姓名：周倩文学号：6301712010专业班级：通信121班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：2014-10-10实验成绩：、实验一仪器的操作使用（硬件）一、实验目的掌握使用高频实验室的示波器、高频信号发生器的目的、方法及注意事项。（1）示波器是用来观察和测量信号的，主要是用来观察周期信号的波形，比如正弦波、三角波、方波、调幅波，等等。信号发生器，即信号源。（2）注意事项：在仪器之间、仪器与电路之间，信号的传输都是通过信号线来完成的。用示波器测量信号发生器产生的信号，就要将示波器的信号输入线（表笔）与信号发生器的信号输出线连接在一起。注意，仪器的信号线都有一个金属的连接头，也被称作“Q头”，用来与仪器连接在一起，这里要特别强调：在将信号线接上和取下时，一定要捏住信号线的其他部位，否则，信号线中的芯线就会被拧断。再就是不能用蛮力，。这是高频实验仪器操作的基本常识和基本要求，必须遵守，不得违背。二、实验内容高频正弦波信号的产生和测试①首先简单介绍一下信号发生器的基本操作使用方法。它是数字智能型的信号发生器，打开电源开关，液晶显示屏显示信号的参数。信号参数，由功能键结合数字按键设置，比如，我们要产生频率为12.5MHz、有效值150mV的信号，那么，我们就要先按一下功能键“频率”，再按数字键12.5，然后按右边的单元键“MHz”，这时，屏幕上显示“频率12.5MHz”；接着再按一下功能键“幅度”，再按数字键150，然后按右边的单元键“mV”，这时，屏幕上显示“幅度150mV”。这时用示波器可以观测到这个12.5MHz的等幅正弦波信号。②被测试的信号，通过示波器的信号输入线（也叫测试表笔）加入到示波器，按一下AUTOSET按键，示波器就会自动检测、显示出信号波形，再按一下Measure按键，示波器屏幕的右边就会显示信号的频率、幅度等参数。示波器的表笔上，有“”和“”两个档位（通常要求使用“”档），示波器信号通道的设置，必须与表笔保持一致：按一下“CH1”或“CH2”按键，再按“F4”，可以调整屏幕上的显示的“档位”。③有关信号发生器输出信号幅度问题的说明：该信号发生器的内阻为50Ω，假设设置的信号幅度为NmV，在测试时给信号发生器串接上50Ω的负载电阻，这时测到的信号幅度有效值即为NmV，转换为峰峰值就是2.828N（mV）这时不串接上50Ω的负载电阻，用示波器直接测量信号发生器的输出信号，这时测到的信号幅度就应该是5.656N（mV），参见原理示意图：④、实验测试。设置高频正弦波信号的频率为10.8MHz，再按照下列表格的数值分别设置信号的幅度（有效值），测出对应的输出信号的峰峰值。要求示波器的表笔在“”和“”档时，各测得一组表格数据，并计算测量误差。三、实验结果分析与总结对实验时获得的实验数据绘制表格记录如下所示输入信号有效值（mV）100150200250接负载时理论峰值282．8424．2565．6707输入信号峰值（接负载）*10284424552696输入信号峰值（接负载）*1324484640800*10时与实测与理论的误差0．42%0．047%2．4%1．5%*1时与实测与理论的误差14．7%11．1%13.2%14.1%对以上的实验数据绘图分析输入信号有效值（mV）100150200250接负载时理论峰值565.6848.41.131V1.414V输出信号峰值（空载）*106169361.24V1.52V输出信号峰值（空载）*16401.01V1.35V1.70V*10时与实测与理论的误差7.6%4.7%8．4%3．5%0.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%16.00%1234接入负载时*10时与实测与理论的误差*1时与实测与理论的误差*1时与实测与理论的误差12．7%12．1%13.2%13.7%对以上的实验数据绘图分析则由以上实验与理论误差曲线可知，*10档的实验误差始终处于*1档实验误差的下面，那么我们可以知道实验时选择*10档时实验误差要比*1档时要小得多，那么以后我们实验时如果要用到示波器那么最好是选择*10档，这样所测得实验误差较小，利于我们得出较为理想的实验结果。在这次试验过程中，熟练地运用了信号发生器，示波器的使用过程，为了以后做复杂实验打下了坚实的基础。锻炼了自己的动手能力，有关于示波器的使用也得到了较多的锻炼。相信有了这次的锻炼，以后的实验会完成的比较的好。南昌大学实验报告00.020.040.060.080.10.120.140.166401.01V1.35V1.70V6169361.24V1.52V565.6848.41.131V1.414V100150200250空载时（不接负载）（空载）*1*10时与实测与理论的误差*1时与实测与理论的误差学生姓名：周倩文学号：6301712010专业班级：通信121班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：2014-10-17实验成绩：、实验二高频小信号调谐放大器（硬件）一、实验目的1.掌握小信号调谐放大器的基本工作原理；2.掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算；3.了解高频小信号放大器动态范围的测试方法。二、实验内容1、测量单调谐、双调谐小信号放大器的静态工作点；2、测量单调谐、双调谐小信号放大器的增益；3、测量单调谐、双调谐小信号放大器的通频带。三、实验仪器与设备1、高频信号源1台2、扫频仪1台3、2号板1块4、双踪示波器1台5、万用表1块四、实验原理（一）单调谐放大器小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图1-1所示。该电路由晶体管Q1、选频回路T1二部分组成。它不仅对高频小信号放大，而且还有一定的选频作用。本实验中J6J5J4J1+12+12图1-1（a）单调谐小信号放大图1-1（b）双调谐小信号放大R415KR5470R154.7KR16470C2104C6104C1?C5104C11104C19104C12?C1510pC13104C14?Q13DG6Q23DG6TH1TH2TH6TH7T3T2T1TP6TP3C23104W3100KW4100KR2210KR2315K输入信号的频率fS＝12MHz。基极偏置电阻RA1、R4和射极电阻R5决定晶体管的静态工作点。可变电阻W3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点，从而可以改变放大器的增益。表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f0，谐振电压放大倍数Av0，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1来表示）等。放大器各项性能指标及测量方法如下：1、谐振频率放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f0称为放大器的谐振频率，对于图1-1所示电路（也是以下各项指标所对应电路），f0的表达式为LCf210式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；C为调谐回路的总电容，C的表达式为ieoeCPCPCC2221式中，Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容；P1为初级线圈抽头系数；P2为次级线圈抽头系数。谐振频率f0的测量方法是：用扫频仪作为测量仪器，用扫频仪测出电路的幅频特性曲线，调变压器T的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f0。2、电压放大倍数放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数AV0称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0的表达式为GgpgpyppgyppvvAieoefefeiV2221212100式中，gΣ为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V0与输入电压Vi相位差不是180o而是为（180o+Φfe）。AV0的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1中RL两端的电压V0及输入信号Vi的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算：AV0=V0/Vi或AV0=20lg(V0/Vi)dB3、通频带由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数AV下降到谐振电压放大倍数AV0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW，其表达式为BW=2△f0.7=fo/QL式中，QL为谐振回路的有载品质因数。分析表明，放大器的谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的关系为CyBWAfeV20上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容CΣ为定值时，谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的乘积为一常数。这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。通频带BW的测量方法：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是：先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f0及电压放大倍数AV0然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压VS不变），并测出对应的电压放大倍数AV0。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图1-2所示。可得：7.02fffBWLH通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益，除了选用yfe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量CΣ。如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。4、选择性——矩形系数调谐放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数Kv0.1时来表示，如图1-2所示的谐振曲线，矩形系数Kv0.1为电压放大倍数下降到0.1AV0时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707AV0时对应的频率偏移之比，即Kv0.1=2△f0.1/2△f0.7=2△f0.1/BW上式表明，矩形系数Kv0.1越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数Kv0.1远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数Kv0.1。五、实验步骤（一）单调谐小信号放大器单元电路实验0.7BW0.12△f0.1图1-2谐振曲线1、根据电路原理图熟悉实验板电路，并在电路板上找出与原理图相对应的各测试点及可调器件（具体指出）。2、打开小信号调谐放大器的电源开关，并观察工作指示灯是否点亮，红灯为+12V电源指示灯，绿灯为-12V电源指示灯。(以后实验步骤中不再强调打开实验模块电源开关步骤)3、调整晶体管的静态工作点：在不加输入信号时用万用表（直流电压测量档）测量电阻R4两端的电压（即VBQ）和R5两端的电压（即VEQ），调整可调电阻W3，使VEQ＝4.8V，记下此时的VBQ，并计算出此时的IEQ＝VEQ/R5（R5=470Ω）。4、关闭电源，按下表所示搭建好测试电路。源端口目的端口信号源：RF1频率计：RF1N信号源：RF22号板：J45、按下信号源、频率计和2号板的电源开关，此时开关下方的工作指示灯点亮。6、调节信号源“RF幅度”和“频率调节”旋钮，使输出端口“RF1”和“RF2”输出频率为10.7MHz的高频信号。将信号输入到2号板的J4口。在TH1处观察信号峰-峰值约为50mV。7、调谐放大器的谐振回路使其谐振在输入信号的频率点上：将示波器探头连接在调谐放大器的输出端即TH2上，调节示波器直到能观察到输出信号的波形，再调节中周磁芯使示波器上的信号幅度最大，此时放大器即被调谐到输入信号的频率点上。8、测量电压增益Av0在调谐放大器对输入信号已经谐振的情况下，用示波器分别观测输入和输出信号的幅度大小，则Av0即