高频实验指导书.doc

1、武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书高频电子线路课程实验指导书2010电子信息工程系2010-11-11武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书实验注意事项1、 本实验系统接通电源前请确保电源插座接地良好。2、 每次安装实验模块之前应确保主机箱右侧的交流开关处于断开状态。为保险起见，建议拔下电源线后再安装实验模块。3、 安装实验模块时，模块右边的双刀双掷开关要拨上，将模板四角的螺孔和母板上的铜支柱对齐，然后用黑色接线柱固定。确保四个接线柱要拧紧，以免造成实验模块与电源或者地接触不良。经仔细检查后方可通电实验。4、 各实验模块上的双刀双掷开关、拨码开关、复位开关、自锁

2、开关、手调电位器和旋转编码器均为磨损件，请不要频繁按动或旋转。5、 请勿直接用手触摸芯片、电解电容等元件，以免造成损坏。6、 各模块中的 3362 电位器（蓝色正方形封装）是出厂前调试使用的。出厂后的各实验模块功能已调至最佳状态，无需另行调节这些电位器，否则将会对实验结果造成严重影响。若已调动请尽快复原；若无法复原，请与指导老师或直接与我公司联系。7、 在关闭各模块电源之后，方可进行连线。连线时在保证接触良好的前提下应尽量轻插轻放，检查无误后方可通电实验。拆线时若遇到连线与孔连接过紧的情况，应用手捏住线端的金属外壳轻轻摇晃，直至连线与孔松脱，切勿旋转及用蛮力强行拔出。8、 按动开关或转动电位器

3、时，切勿用力过猛，以免造成元件损坏。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书目 录高频电子线路实验箱简介 1仪器介绍 3实验一 高频小信号调谐放大器实验 6实验二 三点式正弦波振荡器 14实验三 模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB） .17实验四 包络检波及同步检波实验 23实验五 变容二极管调频实验 31实验六 正交鉴频实验 37武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 1 页 共 40 页高频电子线路实验箱简介一、产品组成该产品由 3 种实验仪器、10 个实验模块及实验箱体（含电源）组成。1、 实验仪器及主要指标如下：1) 频率计：频率测量范围：50Hz99MH

4、z输入电平范围：100mVrms2Vrms测量误差：20ppm(频率低端1Hz)输入阻抗：1M/10pF2) 信号源：输出频率范围：400KHz 45MHz（连续可调）频率稳定度：10E-4输出波形：正弦波，谐波30dBc输出幅度：1mVp-p1Vp-p （连续可调）输出阻抗：753) 低频信号源：输出频率范围：360Hz30KHz（连续可调）频率稳定度：10E-4输出波形：正弦波、方波、三角波输出幅度：10mVp-p5Vp-p（连续可调）输出阻抗：1002、 实验模块及电路组成如下：1) 模块 1：单元选频电路模块 该模块属于选件，非基本模块包含 LC 并联谐振回路、LC 串联谐振回路、集总

5、参数 LC 低通滤波器、陶瓷滤波器、武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 2 页 共 40 页石英晶体滤波器等五种选频回路。2) 模块 2：小信号选频放大模块包含单调谐放大电路、电容耦合双调谐放大电路、集成选频放大电路、自动增益控制电路（AGC）等四种电路。3) 模块 3：正弦波振荡及 VCO 模块包含 LC 振荡电路、石英晶体振荡电路、压控 LC 振荡电路、变容二极管调频电路等四种电路。4) 模块 4：AM 调制及检波模块包含模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）电路、二极管峰值包络检波电路、三极管小信号包络检波电路、模拟乘法器同步检波电路等四种电路。5) 模块 5：FM

6、鉴频模块一包含正交鉴频（乘积型相位鉴频）电路、锁相鉴频电路、基本锁相环路等三种电路。6) 模块 6：FM 鉴频模块二该模块属于选件，非基本模块包含双失谐回路斜率鉴频电路、脉冲计数式鉴频电路等两种电路。7) 模块 7：混频及变频模块包含二极管双平衡混频电路、模拟乘法器混频电路、三极管变频电路等三种电路。8) 模块 8：高频功放模块包含非线性丙类功放电路、线性宽带功放电路、集成线性宽带功放电路、集电极调幅电路等四种电路。9) 模块 9：波形变换模块该模块属于选件，非基本模块包含限幅电路、直流电平移动电路、任意波变方波电路、方波变脉冲波电路、方波变三角波电路、脉冲波变锯齿波电路、三角波变正弦波电路等

7、七种电路。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 3 页 共 40 页武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 4 页 共 40 页仪器介绍一、信号源本实验箱提供的信号源由高频信号源和音频信号源两部分组成，两种信号源的参数如下：1) 高频信号源输出频率范围：400KHz45MHz（连续可调） ；频率稳定度：10E-4；输出波形：正弦波，谐波30dBc;输出幅度：1mVp-p1Vp-p （连续可调） ；输出阻抗：75。2) 音频信号源：输出频率范围：360Hz30KHz（连续可调）频率稳定度：10E-4输出波形：正弦波、方波、三角波输出幅度：10mVp-p5Vp-p

8、（连续可调）输出阻抗：100信号源面板如图所示：使用时，首先按下“POWER”开关，红灯点亮。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 5 页 共 40 页高频信号源频率调节有四个档位：1KHz，10KHz ，100KHz 和 1MHz 档。按下面板左上的频率调节旋钮可在各档位间切换，为 1KHz，10KHz 和 100KHz 档时，相对应绿灯点亮，当三灯齐亮，即为 1MHz 档。调节该旋钮可改变输出高频信号的频率。 （注意：调节时旋转速度不要太快） 。音频信号源有“+” ， “-”两个按键，每改变一次频率变化 360Hz。按波形选择按钮时，可改变音频输出的波形，正弦波、三角波、

9、方波的对应指示灯亮时，输出到即为该波形。幅度调节旋钮可改变音频信号源的输出幅度。调节“RF 幅度 ”旋钮可改变高频信号源的输出幅度。本信号源有内调制功能， “FM”开关按下，下方对应绿灯点亮，输出调频波，调制信号为信号源音频（即所显示的输出波形） ，载波信号为信号源高频信号；“FM”开关按上，绿灯灭，输出无调制的高频信号。 “AM”开关按下，下方对应绿灯点亮，输出调幅波，调制信号为信号源音频所显示的输出波形，载波信号为信号源高频信号；“AM”开关按上，绿灯灭，输出无调制的高频信号。调节“FM 频偏”旋钮可改变调频波的调制指数，调节“AM调幅度”旋钮可改变调幅波的调幅度。面板下方为三个射频线插孔

10、。 “RF1”和“RF2”插孔输出 400KHz45MHz 的正弦波信号（在观察频率特性的实验中，可将“RF1”作为信号输入， “RF2”通过射频跳线连接到频率计观察频率） ；音频输出插孔为输出 360Hz30KHz 的输出。二、频率计本实验箱自带高频频率计和音频频率计，用于观测信号频率。频率计面板如图所示：武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 6 页 共 40 页高频频率 计音频频率 计A U D I O I N R F I N P O W E R2 0 VP - PM A X 2 0 VP - PM A X电源开关音频 输 入M H zK H zK H z高频 输 入高频

11、频率显示高频频率显示频率计参数如下：频率测量范围：50Hz99MHz输入电平范围：100mVrms2Vrms测量误差：20ppm(频率低端1Hz)输入阻抗：1M/10pF使用时，按下“POWER”开关，红灯点亮。高频频率计显示部分由八个数码管组成。音频频率计显示部分由四个数码管组成。高频频率计有 KHz 和 MHz 两个级别单位。当测量的频率低于 1MHz 时，图中所示的高频频率计“KHz ”处的数码管的小数点亮，标识此时测量频率单位是“KHz ”，例如，此小数点前的数字是 500，小数点后的数字是 123，则所测的频率是 500.123KHz，即500123Hz；同理，当测量的频率高于 1M

12、Hz 时，图中所示的高频频率计 “MHz”处的数码管的小数点亮，标识此时测量频率单位是“MHz” ，例如，此小数点前的数字是 15，小数点后的数字是 123456，则所测的频率是 15.123456MHz，即 15123456Hz。音频频率计有 KHz 和 Hz 两个级别单位。当测量的频率高于 10KHz 时，图中音频频率计“KHz”处的数码管的小数点亮，标识单位是“KHz ”，读法与高频频率计的类似。当测量频率低于 10KHz 时，此时的频率测量单位是 “Hz”，数码管显示的读数即测量的频率。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 7 页 共 40 页实验一 高频小信号调谐放

13、大器实验一、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、通频带及选择性的定义、测试及计算。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电2、 测量单调谐、双调谐小信号放大器的增益3、 测量单调谐小信号放大器的通频带三、实验仪器1、 信号源模块 1 块2、 频率计模块 1 块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

14、信号进行放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率fS10.7MHz 。基极偏置电阻 W3、R 22、R 4 和射极电阻 R5 决定晶体管的静态工作点。调节可变电阻 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。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 8 页 共 40 页图 1-1 单调谐小信号放大电路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

15、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） ，f 0 的表达式为LCf210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ieoeP21式中， Coe 为晶体管的输出电容；C ie 为晶体管的输入电容；P 1 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，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。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 9 页 共 40 页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

16、倍数 AV0 称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0 的表达式为GgpygypvAieoeffeiV 21210式中，g 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 180 而是为 180+ fe。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 中输出信号 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 = 20 lg (V0 /Vi) dB 3、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

17、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 = 2f 0.7 = f0/QL 式中，Q L 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CyBWAfeV20上式说明，当晶体管选定即 yfe 确定，且回路总电容 C 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

18、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。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 10 页 共 40 页可得： 7.02ffBWLH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 C。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

19、增益。（二）双调谐放大器为了克服单调谐回路放大器的选择性差、通频带与增益之间矛盾较大的缺点，可采用双调谐回路放大器。双调谐回路放大器具有频带宽、选择性好的优点，并能较好地解决增益与通频带之间的矛盾，从而在通信接收设备中广泛应用。在双调谐放大器中，被放大后的信号通过互感耦合回路加到下级放大器的输入端，若耦合回路初、次级本身的损耗很小，则均可被忽略。 1、电压增益为 gypvAfeiV2102、通频带为弱耦合时，谐振曲线为单峰；为强耦合时，谐振曲线出现双峰；临界耦合时，双调谐放大其的通频带BW = 2f 0.7 = fo/QL0VAv0.7BW 0.1Lf0H2f 0.1图 1-2 谐振曲线武汉凌

20、特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 11 页 共 40 页图 1-3 双调谐小信号放大五、实验步骤（一）单调谐小信号放大器单元电路实验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 和 R5 两端的电压（即VBQ 与 VEQ） ，调整可调电阻 W3，使 VEQ1.6V ，记下

21、此时的 VBQ，并计算出此时的IEQ VEQ /R5（ R5=470） （测 VEQ 时直接测电阻 R5 非地端，测 VBQ 时测电阻 R4 非地端） 。4、关闭电源，按下表所示搭建好测试电路。 （连线框图如图 1-4 所示）武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 12 页 共 40 页信 号 源 频 率 计单 调 谐 小 信 号 放大 单 元 （ 2号 板 ） 示 波 器J4 J1输 入 输 出RF1RF2 RFIN图 1-4 单调谐小信号放大连线框图注：图中符号 表示高频连接线源端口 目的端口 连线说明信号源：RF1（V p-p =50mV f=10.7M） 2 号板：J4

22、 射频信号输入信号源：RF2 频率计： RF IN 频率计实时观察输入频率5、按下信号源、频率计和 2 号板的电源开关，调节信号源“RF 幅度”和“频率调节”旋钮，使在 TH1 处输出信号峰 -峰值约为 50mV 频率为 10.7 MHz 的高频信号。测量谐振频率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。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，用示波器探头在 TH1 和 TH2 分别观测输入和输出信号的幅度大小，保持输入信号为 50mV。则 Av0

23、 即为输出信号与输入信号幅度之比。测量放大器的幅频特性曲线调节放大器输入信号的频率，使信号频率在谐振频率附近变化（以 100KHz 为步进间隔来变化） ，保持输入信号 50mV，并用示波器观测各频率点的输出信号的幅度，并记录在表格中。测量放大器的通频带武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 13 页 共 40 页根据表格中的数据初步判断通频带范围，在此范围内保持输入 50mV 不变，以 10kHz 步进改变频率，观察输出，使输出为 10.7MHz 时的 0.7 倍，并记录该频率。同样方法测2f 0.5，并计算出矩形系数 Kr0.5。fi 10.0 10.1 10.2 10.3

24、10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 11.0 11.1 11.2 11.3 11.4voAvo（二）双调谐小信号放大器单元电路实验1、打开双调谐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。2、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 R15 和 R16 两端的电压（即VBQ 与 VEQ） ，调整可调电阻 W4，使 VEQ0.4V ，记下此时的 VBQ，并计算出此时的IEQ VEQ /R16（ R16=470）3、关闭电源，按下表所示搭建好测试电路。 （连线框图如图 1-5 所示）信 号 源 频 率 计双 调 谐 小 信 号 放

25、大 单 元 （ 2号 板 ） 示 波 器J5 J6输 入 输 出RF1RF2 RFIN图 1-5 双调谐小信号放大连线框图源端口 目的端口 连线说明信号源：RF1（V p-p =500mV f=455K）2 号板：J5 射频信号输入信号源：RF2 频率计：RF IN 频率计实时观察输入频率4、按下信号源、频率计和 2 号板的电源开关，调节信号源“RF 幅度”和“频率调节”武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 14 页 共 40 页旋钮，使在 TH1 处输出信号峰 -峰值约为 500mV 频率为 455KHz 的高频信号。测量谐振频率1）将示波器探头连接在调谐放大器的输出端 T

26、H6 上，调节示波器直到能观察到输出信号的波形。2）首先调试放大电路的第一级中周，让示波器上被测信号幅度尽可能大，然后调试第二级中周，让示波器上被测信号的幅度尽可能大。3）重复调第一级和第二级中周，直到输出信号的幅度达到最大。这样，放大器就谐振到输入信号的频点上。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，用示波器探头在 TH6 和 TH7 分别观测输入和输出信号的幅度大小，则 Av0 即为输出信号与输入信号幅度之比。六、实验报告要求1、 写明实验目的。2、 画出实验电路的直流和交流等效电路。3、 计算直流工作点，与实验实测结果比较。4、 整理实验数据，并画出幅频特性。5、 对

27、实验数据进行理论分析。6、 写实验总结。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 15 页 共 40 页实验二 三点式正弦波振荡器一、实验目的1 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。2 通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。3 研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。二、实验内容1、 熟悉振荡器模块各元件及其作用。2、 进行 LC 振荡器波段工作研究。3、 研究 LC 振荡器中静态工作点、反馈系数振荡器的影响。三、实验仪器1、模块 3 1 块2、频率计模块 1 块3、双踪示波器

28、 1 台4、万用表 1 块四、基本原理武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 16 页 共 40 页图 2-1 正弦波振荡器（4.5MHz）将开关 S2 的 1 拨上 2 拨下， S1 全部断开，由晶体管 Q3 和 C13、 C20、C 10、CCI、L 2 构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器西勒振荡器，电容 CCI 可用来改变振荡频率。)(1020CILf振荡器的频率约为 4.5MHz （计算振荡频率可调范围）振荡电路反馈系数 12.047562013CF振荡器输出通过耦合电容 C3（10P）加到由 Q2 组成的射极跟随器的输入端，因 C3 容量很小，再加上射随器的输入阻

29、抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。射随器输出信号 Q1调谐放大，再经变压器耦合从 J1输出。五、实验步骤1、 根据图 2-1 在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。2、 研究振荡器静态工作点对振荡幅度的影响。1）将开关 S2 的拨为“10” ，S1 拨为“00” ，构成 LC 振荡器。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 17 页 共 40 页2）改变上偏置电位器 RA1，记下 Q3 发射极电流 Ieo(= ，R10=1K)（将万用表红10RVe表笔接 TP4，黑表笔接地测量 VE） ，并用示波测量对应点 TH1 的振荡幅度 VP-P。 （将幅度电位器顺时针旋

30、转到最大）填于表 2-1 中，分析输出振荡电压和振荡管静态工作点的关系（如测不出起振点，测最小静态工作点时的输出振幅） 。振荡状态 Vp-p Ieo起振停振表 2-1分析思路：静态电流 ICQ 会影响晶体管跨导 gm，而放大倍数和 gm 是有关系的。在饱和状态下（I CQ 过大） ，管子电压增益 AV 会下降，一般取 ICQ=（15mA）为宜。3、 测量振荡器输出频率范围频率计接于 J1 处，调静态工作点（即 TP4）为 2.5V，改变 CCI，用示波器从 TH1观察波形，用频率计观察输出频率的变化情况，记录最高频率和最低频率填于 2-2 表中。fmaxfmin表 2-2六、实验报告要求1、

31、分析静态工作点、反馈系数 F 对振荡器起振条件和输出波形振幅的影响，并用所学理论加以分析。2、 计算实验电路的振荡频率 fo，并与实测结果比较。(CC1 为 525p)3、 写出实验总结。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 18 页 共 40 页实验三 模拟乘法器调幅（AM 、DSB）一、 实验目的1、 掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅、抑制载波双边带调幅的方法。2、 研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。3、 掌握调幅系数的测量与计算方法。4、 通过实验对比全载波调幅、抑制载波双边带调幅的波形。5、 了解模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的

32、方法。二、实验内容1、 实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。2、 实现抑制载波的双边带调幅波。3、 实现单边带调幅。三、实验仪器1、 信号源模块 1 块2、 频率计模块 1 块3、 4 号板 1 块4、 双踪示波器 1 台5、 万用表 1 块四、实验原理及实验电路说明幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。本实验中载波是由高频信号源产生的 465KHz 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。1、 集成模拟乘法器的内部结构集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混

33、频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单得多，而且性能优越。所以目前无线通信、广播电视等方面应用较多。集成模拟乘法器常见产品有 BG314、F1595、F1596 、MC1495、MC1496 、LM1595、LM1596 等。1)MC1496 的内部结构武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 19 页 共 40 页在本实验中采用集成模拟乘法器 MC1496 来完成调幅作用。MC1496 是四象限模拟乘法器，其内部电路图和引脚图如图 3-1 所示。其中 V1、V 2 与 V3

34、、V 4 组成双差分放大器，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源 V5 与 V6 又组成一对差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。V 7、V 8 为差分放大器 V5 与 V6 的恒流源。图 3-1 MC1496 的内部电路及引脚图2）静态工作点的设定(1)静态偏置电压的设置静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于 2V，小于或等于最大允许工作电压。根据 MC1496 的特性参数，对于图 3-1所示的内部电路，应用时，静态偏置电压（输入电压为 0 时）应满足下列关系，即v 8= v10 , v1 = v4, v6 =

35、v1215Vv 6 (v 12)v 8 (v 10)2V15Vv 8 (v 10)v 1 (v 4)2V15Vv 1 (v4)v 52V(2)静态偏置电流的确定静态偏置电流主要由恒流源 I0 的值来确定。当器件为单电源工作时，引脚 14 接地，5 脚通过一电阻 VR 接正电源+V CC 由于 I0 是 I5的镜像电流，所以改变 VR 可以调节 I0 的大小，即7.50CI当器件为双电源工作时，引脚 14 接负电源-V ee，5 脚通过一电阻 VR 接地，所以改变 VR武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 20 页 共 40 页可以调节 I0 的大小，即 507.50ReVI根

36、据 MC1496 的性能参数，器件的静态电流应小于 4mA，一般取 。在本mAI150实验电路中 VR 用 6.8K 的电阻 R15 代替。2、实验电路说明用 MC1496 集成电路构成的调幅器电路图如图 3-2 所示。图中 W1 用来调节引出脚 1、4 之间的平衡，器件采用双电源方式供电（12V，8V ） ，所以 5 脚偏置电阻 R15 接地。电阻 R1、R 2、R 4、R 5、R 6 为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。载波信号加在 V1V 4 的输入端，即引脚 8、10 之间；载波信号 Vc 经高频耦合电容 C1 从 10 脚输入，C 2 为高频旁路电容，使

37、8 脚交流接地。调制信号加在差动放大器 V5、V 6 的输入端，即引脚 1、4 之间，调制信号 V经低频偶合电容 E1从 1 脚输入。2、3 脚外接 1K 电阻，以扩大调制信号动态范围。当电阻增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚 6、12之间）输出。五、实验步骤1、静态工作点调测：无输入信号的情况下调节 W1，使用万用表测得 U1 第 1、 4 脚（即电阻 R12，R14 的非地端）的电压差接近 0V。 （改变 W1 可以使乘法器实现 AM，DSB 调制。 ）2、连线框图如图 3-2 所示模拟乘法器调幅 （ 4 号板 ）信号源放大电路模拟乘

38、法器调幅陶瓷滤波器隔离电路R F 1正弦波示波器A M , D S B调幅输出J 3S S B 调幅输出J 6J 5音频输入J 1载波输入图 3-2 模拟乘法器调幅连线框图武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 21 页 共 40 页源端口 目的端口 连线说明信号源：RF1（V p-p =500mV f=465K） 4 号板：J1 载波输入信号源：正弦波（V p-p =200mV f=1K） 4 号板：J5 音频输入抑制载波振幅调制（DSB）：1）J1 端输入载波信号，TH3 接示波器，调节电位器 W1，使输出信号 VO（t）中载波输出幅度最小（此时 V1 与 V4 相等） 。

39、2）再从 J5 端输入音频信号，调节音频输入信号频率逐渐增大时，观察 TH3 处最后出现如图 3-3 所示的抑制载波的调幅信号。 （将音频信号频率调至最大，即可测得清晰的抑制载波调幅波） ，记录波形。t)(tv)(tvc)(tvo图 3-3 抑制载波调幅波形全载波振幅调制（AM）：1）先将 J1 端输入载波信号，调节电位器 W1，使输出信号 VO（t）中有载波输出（此时 V1 与 V4 不相等） 。2）再从 J5 端输入频率为 1kHz 的正弦波信号，调节音频输入信号频率逐渐增大时，最后出现如图 3-4 所示的有载波调幅信号的波形，记下 AM 波对应 A 和 B，计算调幅度 m，并记录波形。武

40、汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 22 页 共 40 页图 3-4 普通调幅波波形3）载波振幅调制，从 TH3 处观察输出波形。调电位器 W1 使 V1V4 间电压调到最大50mV（V 1V） 。4）从 J5 输入音频正弦波频率 1kHz，V p-p=100mV 左右，出现波形后，改变 V，记录A、B 值，填入下表，并计算 ma。v(mV) 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10AB 0ma 100%六、实验报告要求1、整理实验数据，画出实验波形。2、画出调幅实验中 m 100% 的调幅波形 ,分析过调幅的原因。3、画出当改变 W1 时能得到几

41、种调幅波形，分析其原因。4、画出全载波调幅波形、抑制载波双边带调幅波形，比较两者区别。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 23 页 共 40 页图3-2AMDSBSSB(465KHz)武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 24 页 共 40 页实验四 包络检波及同步检波实验一、 实验目的1、 进一步了解调幅波的原理,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，分析产生的原因并思考克服的方法。4、 掌握用集成电路实现同步检波的方法。二、实验内容1、 完成普通调幅波的解调。2、 观

42、察抑制载波的双边带调幅波的解调。3、 观察普通调幅波解调中的对角切割失真，底部切割失真以及检波器不加高频滤波时的现象。 三、实验仪器1、 信号源模块 1 块2、 频率计模块 1 块3、 4 号板 1 块4、 双踪示波器 1 台5、 万用表 1 块四、实验原理及实验电路说明检波过程是一个解调过程，它与调制过程正好相反。检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。还原所得的信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包络检波器。假如输入信号是高频等幅信号，则输出就是直流电压。这是检波器的一种特殊情况，在测量仪器中应用比较多。例如某些高频伏特计的探头，就是采用这种检波原理。若输入信

43、号是调幅波，则输出就是原调制信号。这种情况应用最广泛，如各种连续波工作的调幅接收机的检波器即属此类。从频谱来看，检波就是将调幅信号频谱由高频搬移到低频，如图 4-1 所示（此图为单音武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 25 页 共 40 页频 调制的情况） 。检波过程也是应用非线性器件进行频率变换，首先产生许多新频率，然后通过滤波器，滤除无用频率分量，取出所需要的原调制信号。常用的检波方法有包络检波和同步检波两种。全载波振幅调制信号的包络直接反映了调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规

44、律，无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方法。图 4-1 检波器检波前后的频谱1、二极管包络检波的工作原理当输入信号较大(大于 0.5 伏)时，利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调，称为大信号检波。武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 26 页 共 40 页大信号检波原理电路如图 4-2（a）所示。检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器 C 充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流iD 很大，使电容器上的电压 VC 很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图 4-2（a）图中所示。这个电压建立后通过信号源电路，又反向地加到二

45、极管 D 的两端。这时二极管导通与否，由电容器 C 上的电压 VC 和输入信号电压 Vi 共同决定.当高频信号的瞬时值小于 VC 时，二极管处于反向偏置，管子截止，电容器就会通过负载电阻 R 放电。由于放电时间常数 RC 远大于调频电压的周期，故放电很慢。当电容器上的电压下降不多时，调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压，使二极管又导通。如图 4-2（b）中的 tl 至 t2 的时间为二极管导通的时间，在此时间内又对电容器充电，电容器的电压又迅速接近第二个高频电压的最大值。在图 4-2（b）中的 t2 至 t3 时间为二极管截止的时间，在此时间内电容器又通过负载电阻 R 放电。这样不断

46、地循环反复，就得到图 4-2（b）中电压 的波形。因此只要充电很快，cv即充电时间常数 RdC 很小(R d 为二极管导通时的内阻)：而放电时间常数足够慢，即放电时问常数 RC 很大，满足 RdCRC，就可使输出电压 的幅度接近于输入电压 的幅度，c iv即传输系数接近 l。另外，由于正向导电时间很短，放电时间常数又远大于高频电压周期(放电时 的基本不变)，所以输出电压 的起伏是很小的，可看成与高频调幅波包络基本一致。cvcv而高频调幅波的包络又与原调制信号的形状相同，故输出电压 就是原来的调制信号，达到cv了解调的目的。本实验电路如图 4-3 所示，主要由二极管 D 及 RC 低通滤波器组成

47、，利用二极管的单向导电特性和检波负载 RC 的充放电过程实现检波，所以 RC 时间常数的选择很重要。RC 时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。RC 常数太小，高频分量会滤不干净。综合考虑要求满足下式：武汉凌特电子技术有限公司 高频电子线路系统实验指导书第 27 页 共 40 页amRC2ax1其中：m 为调幅系数， 为调制信号最高角频率。当检波器的直流负载电阻 R 与交流音频负载电阻 R不相等，而且调幅度 又相当大时am会产生负峰切割失真（又称底边切割失真） ，为了保证不产生负峰切割失真应满足 。RJ2 J4C5103 C6103R9510R182.2K R1951K R211K R2220KE210uf/16v