高频实验指导书(第三版)

高频电子线路实验指导书姚屏编著信息与电气工程学院2007-11前言通信电子线路实验系统是配合通信电子线路（高频电子线路或非线性电子电路）课程的理论教学研制的一套实验系统。通信电子线路实验系统由通信发射机和接收机两大部分组成。每部分都由单独的单元模块组合。既可根据课程内容、进度完成单元模块实验，又可进行调幅、调频两种收、发系统的实验。实验内容既有分立器件又有集成器件，便于学生循序渐进的学习。发射机系统由低频调制源振荡器电路、变容二极管调频电路、振幅调制电路、高频功率放大器五个模块组成。可独立进行各部分功能模块实验，也可将各部分级连完成发射机整机调试和测试实验。接收机系统由小信号调谐放大器、混频器、锁相频率合成器、本振源、中放、二次混频与鉴频，包络检波五个模块组成。可独立进行各部分功能模块实验，也可将各部分级联完成接收机功能实验。该实验装置还可进行通话实验，使学生了解实际的通信系统。通过实验可使学生进一步消化理解理论课程内容，培养学生调测的实际动手能力，建立系统概念。采用GP-4型实验设备做实验时，必备的仪器是20MHZ以上双踪示波器，万用表、频率计、毫伏表、高频信号发生器等，GP-4A型实验设备中带有高频信号发生器和频率计。该实验设备经过多次修改，本指导书是针对GP-4型和GP-4A型机所写，设备和指导书仍有一些不完善甚至不妥之处，期望同学们及有关老师提出宝贵意见。编者2007.11目录实验一高频小信号调谐放大器............................................................1实验二幅度调制器................................................................................4实验三调幅波信号的解调....................................................................7实验四调幅系统实验............................................................................9实验五调频系统实验..........................................................................12实验六调频无线话筒的安装与调试..................................................16GP-4型通信电子线路简易操作说明.....................................................17附录一GP-4型通信电子线路模块分布图.........................................20附录二电阻色环的识别......................................................................211实验一高频小信号调谐放大器一、实验目的1．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。2．掌握信号源内阻及负载对谐振回路Q值的影响。3．掌握高频小信号放大器动态范围的测试方法。二、实验内容1．调测小信号放大器的静态工作状态。2．用示波器观察放大器输出与偏置及回路并联电阻的关系。3．观察放大器输出波形与谐振回路的关系。4．调测放大器的幅频特性。5．观察放大器的动态范围。三、基本原理：图1-1高频小信号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VT7、选频回路CP2两部分组成。它不仅对高频小信号放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率fs＝10MHz。R67、R68和射极电阻决定晶体管的静态工作点。拨码开关S7改变回路并2联电阻，即改变回路Q值，从而改变放大器的增益和通频带。拨码开关S8改变射极电阻，从而改变放大器的增益。四、实验步骤单调谐回路谐振放大器单元电路实验：熟悉实验板电路和各元件的作用，正确接通实验箱电源。1．静态测量将开关S8的2，3，4分别置于“ON”，开关S7全部置于断开状态，测量对应的静态工作点，测量电流时应将短路插座J27断开，用直流电流表接在J27C.DL两端，记录对应Ic值，计算并填入表1.1。将S8“1”置于“ON”，调节电位器VR15，观察电流变化。表1.1实测实测实测据Vce判断V是否作在放大区S8开关置于ON号ReVbVeIcVce是否4500Ω31kΩ22kΩ*Vb，Ve是三极管的基极和发射极对地电压。2．动态测试（1）将10MHZ高频小信号入到“高频小信号放大”模块中J30（XXH.IN）。（2）将示波接入到该模块中J31（XXH.OUT）。（3）J27处短路块C.DL连到下横线处，拨码开关S8必须有一个拨向ON，示波器上可观察到已放大的高频信号。（4）改变S8开关，可观察增益变化，若S8“1”拨向“ON”则可调整电位器VR15，增益可连续变化。（5）将S8其中一个置于“ON”，改变输出回路中周或半可变电容使增益最大，即保证回路谐振。（6）将拨码开关S7逐个拨向“ON”，可观察增益变化，该开关是改变并联在谐振回路上的电阻，即改变回路Q值。使S7开关处于断开，S8中“3”拨向“ON”，改变输入信号，并将对应值填入表1.2中。Vi的值可根据各自实测情况确定。3表1.2输入信号Vi(mv)100150200250300400500输出信号Vo(V)S8＝4(Re=500Ω)S8＝3(Re=1kΩ)S8＝2(Re=2kΩ)增益（db）S8＝4(Re=500Ω)S8＝3(Re=1kΩ)S8＝2(Re=2kΩ)当Re分别为500Ω、2K时，重复上述过程，将结果填入表1.2。在同一坐标纸上画出Ic不同时的动态范围曲线，并进行比较和分析（此时也可在J27两端测Ic值）。3．测量放大器的频率特性当回路电阻R＝10K时（S7的2拨向ON），并且S8“4”拨向“ON”，选择正常放大区的输入电压Vi，将高频信号发生器输出端接至电路输入端，调节频率f使其为10MHz，调节CT4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＝10MHz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，测的偏离范围可根据各自实测的情况来确定。表1.3F(MHz)7899.39.61010.310.6111213VoS7=2R=10KΩS7=3R=2KΩS7=4R=470ΩS7=1开路计算f0＝10MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值。5）改变谐振回路电阻，拨动S8使R分别为2KΩ，470Ω时，重复上述测试，并填入表1.3。比较通频带情况。五、实验报告要求1．写明实验目的。2．画出实验电路的交流等效电路。3．计算直流工作点，与实验实测结果比较。4．写明实验所用仪器、设备及名称、型号。5．整理实验数据，分析说明回路并联电阻对Q值的影响。6．假定CT和回路电容C总和为30PF，根据工作频率计算回路电感L值。7．画出R为不同值时的幅频特性。4实验二幅度调制器一、实验目的：1．掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑止载波双边带调幅的方法。2．研究已调波与调制信号及载波信号的关系。3．掌握调幅系数测量与计算的方法。4．通过实验对比全载波调幅和抑止载波双边带调幅的波形。二、实验内容：1．调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。2．实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。3．实现抑止载波的双边带调幅波。三、基本原理幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波信号。本实验中载波是由晶体振荡产生的10MHZ高频信号。1KHZ的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。在本实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用，图2-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1－V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5与V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1－V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接1KΩ电位器，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚⑹、⑿之间）输出。图2-1MC1496内部电路图用1496集成电路构成的调幅器电路图如图2－2（a）所示，图中VR8用来调节引出脚①、④之间的平衡，VR7用来调节⑤脚的偏置。器件采用双电源供电方式（＋12V，－9V），电阻R29、R30、R31、R32、R52为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各V1V2V5V7V3V4V6V8R1R2R3Re1Re212104356812D14+Vcc-Vcc接R接R载波输入调制输入5个晶体管工作在放大状态。图2-2MC1496构成的振幅调制电路四、实验步骤：1.静态工作点调测：使调制信号VΩ=0,载波Vc=0(短路块J11、J17开路)，测量各引脚偏置电压接近下列参考值：V8V10V1V4V6V12V2V3V55.62V5.62V0V0V5.38V10.38V-0.76V-0.76V–7.16VR39、R46与电位器VR8组成平衡调节电路，改变VR8可以使乘法器实现抑止载波的振幅调制或有载波的振幅调制。2．抑止载波振幅调制：J12端输入载波信号)(0tv，其频率MHz100f，峰-峰值300~1000PPUmV。J16端输入调制信号)(tv，其频率kHz1f，先使峰-峰值0PPU，调节VR8，使输出0ov(此时U4＝U1)，再逐渐增加PPU，则输出信号)(tvo的幅度逐渐增大，最后出现如图2－3(a)所示的抑止载波的调幅信号。由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号。脚①和④分别接电阻R43和R49可以较好地抑止载波漏信号和改善温度性能。3．全载波振幅调制minmaxminmaxUmUmUmUmm，J12端输入载波信号)(0tv，6MHz100f，300~1000PPUmV，调节平衡电位器VR8，使输出信号)(tvo中有载波输出（此时U1与U4不相等）。再从J16端输入调制信号，其kHz1f，当PPU由零逐渐增大时，则输出信号)(tvo的幅度发生变化，最后出现如图2－3（b）所示的有载波调幅信号的波形，记下AM波对应Ummax和Ummin，并计算调幅度m。4．加大V，观察波形变化，画出过调制波形并记下对应的V、0V的值进行分析。附：调制信号V可以用外加信号源，也可直接采用实验箱上的低频信号源。将示波器接入J22处，（此时J17短路块应断开）调节电位器VR3，使其输出1KHz信号不失真信号，改变VR9可以改变输出信号幅度的大小。将短路块J17短接，示波器接入J19处，调节VR9改变输入V的大小。tUc(t)uΩ（t）Uc(t)oUmmaxu。（t）Umminuc(t)uΩ（t）图2-3（a）抑制载波调幅波形图2-3（b）普通调幅波波形五、实验报告要求1．整理实验数据，写出实测MC1496各引脚的实测数据。2．画出调幅实验中%30m、%100m和%100m时的调幅波形，在图上标明峰-峰值电压,并分析过调幅的原因。3．画出当改变VR8时能得到几种调幅波形，分析其原因。4．画出%100m时调幅波形及抑制载波双边带调幅波形，比较二者的区别。7实验三调幅波信号的解调一、实验目的：1．掌握调幅波的解调方法。2．掌握二极管峰值包络检波的原理。3．掌握包络检波器的主要质量指标，检波效率及各种波形失真的现象，