1、第一章 LabHFC 高频电路实验系统构成及说明11 构成LabHFC 高频电路实验系统实验机由两层电路结构组成：上层：高频电路实验系统实验模块。由 7 块电路板组成，各板的实验模块组成见表 1-1-1。下层：高频电路实验系统电源模块。表 1-1 各电路板实验模块组成板号 模块名称 实验模块序号#1 板 高频信号发生器 S1频率显示 S2#2 板低频信号发生器 S3单回路谐振放大器 A1双回路谐振放大器 A2集成选频放大电路 A3丙类谐振功率放大器 A4#3 板LC 振荡器 A5混频电路 A6晶体振荡器 A7集成变容二极管振荡器 A8#4 板锁相环频率合成电路 A9全载波调幅电路 A10同步检
2、波电路 A11自动增益控制电路 A12#5 板二极管包络检波电路 A13变容二极管调频电路 A14#6 板斜率鉴频电路 A15锁相环调频电路 A16锁相环鉴频电路 A17#7 板FSK 解码电路 A18#8 板 电源模块主实验板的布置简图见图 1-1-1 所示电源模块板外形尺寸为 35 厘米47 厘米， 。图 1-1-1 主实验板的布置简图12 说明一模块 1模块 1 为高频实验系统的信号源发生与显示部分。该信号源模块分为两个部分：高频信号发生器和低频信号发生器。以下分别来介绍信号源的功能和使用方法：1高频信号发生器（S1）S1 模块是高频信号发生器模块，它主要由 4 位 8 段数码管、两个高
3、频信号输出口、2 个频率调节电位器和 2 个幅度调节电位器组成。可同时提供两路同频率、同相位，不同幅度的信号输出，並可实现内部信号频率显示。模块布置图见图 1-1-1 所示。高频信号的发生与调节：“频率选择”开关用于切换输出信号的频率的低/高档位， “频率选择”开关在低档时，高频信号发生器输出信号的频率为 0.85MHz；“频率选择”开关在高档时，高频信号发生器输出信号的频率为 335MHz。 “频率调节”和“频率微调”电位器用于线性调节输出信号的频率；“幅度调节 1”调节“输出 1”口的 输出信号幅值；“幅度调节 2”调节“输出 2” 口的输出信号幅值。具体输出和调节对照见表 1-2-1。表
4、 1-2-1 高频信号发生器输出与调节对照表频率范围（频率选择）输出口频率调节电位器 低挡 高档幅度调节电位器数据显示单位输出 1 幅度调节 1输出 2频率调节/频率微调 110MHz 328MHz 幅度调节 2 XX.XX MHz2低频信号发生器（S2）S2 模块是低频信号发生器模块，它主要由 4 位 8 段数码管、1 个低频信号输出、1 个频率调节电位器和 1 个幅度调节电位器组成。可实现频率和幅度可调的低频信号发生，并可实现频率的显示。具体输出和调节对照见表 1-2-2。表 1-2-2 低频信号发生器输出与调节对照表输出口 频率调节 电位器 频率范围 幅度调节电位器 数据显示 单位XX.
5、XX Hz低频输出 频率调节 15Hz19KHz 幅度调节XX.XX KHz如果低频输出的频率调节旋钮调得过低（15Hz时，数据显示将是 。实验一 单回路谐振放大器一实验要求1 了解频谱仪的使用方法。2了解和掌握典型高频单回路谐振放大器的构成方法。3了解和掌握谐振放大器幅频特性曲线（谐振曲线）的绘制及通频带BW的测量，並计算出回路的Q值。4研究谐振回路的并联电阻RL对通频带的影响。5. 了解和掌握利用频谱仪观察谐振放大器的谐振曲线及测量通频带BW，並计算出回路的Q值。二实验原理及说明1实验电路高频单回路谐振放大器的实验电路见图2-1-1。其中fo 选择开关用来改变谐振回路的电容值，从而改变谐振
6、回路的谐振频率；其中S7开关用来接通谐振回路并联电阻R L，从而观察并联电阻对谐振回路的影响；其中Uo1检测环用于示波器观察或高频毫伏表测量，Uo2插座用于频谱仪。R2047R175.1 R231.2KR13.9KR31200 R271.2KC30.01uC1630PC2020PC451uV6901821 3 4 8 6 57XC1UiGND仪仪仪仪仪仪仪仪仪R3751R29510V1K241S1ONGND.1uC1710PGNDUo1仪仪仪仪仪仪仪B1T112S7OFF.01ufo 仪仪仪仪GND+12VUiUo2图 2-1-1 高频单回路谐振放大器的实验电路2谐振放大器谐振频率的计算谐振频
7、率： )(210OCLfL 为中周变压器B1的电感量，约为3.3H。 C 为回路电容。为回路杂散电容映射到谐振回路的电容，包括回路分布电容、晶体管结电容等，约为7PfO左右。3单回路谐振放大器的幅频特性典型单回路谐振放大器的幅频特性见图2-1-2。图2-1-2 典型单回路谐振放大器的幅频特性放大器通频带： 7.02BfW放大器通频带BW的界限以幅值比Au/Auo下降到0.707倍（3dB）时的频率为准。回路的品质因素： 0Q三实验步骤及实验报告实验系统构成框图见图2-1-3。图2-1-3 实验系统构成框图注1：实验开始前，应把本模块的电源开关拨上，电源指示灯亮。注2：本实验的信号幅度测量值用高
8、频毫伏表测量，得到的是其有效值；用示波器测量，其峰峰值除以 即为有效值。1谐振频率 、通频带 和品质因素 Q 的测量0fBW高频信号源输出1经电缆联接到实验机A1模块的输入Ui插座，调整高频信号源的输出幅度,使A1模块的输入Ui检测环上的幅值约为 75mV(有效值)；高频信号源输出2的输出幅度应应降为0。注：如输入值大于100mV(有效值)，将使输出会有失真，则影响谐振回路的精确测量。中周变压器 B1的磁芯，应旋到与中周壳端面齐平的位置，此时其电感量最大。A1模块的S7开关拔向 OFF。改变fo 选择开关的位置，用示波器观察或用高频毫伏表测量其输出Uo1检测环，调整高频信号源的频率使回路进入谐
9、振状态，即输出幅值为最大，测得其谐振频率，测量出通频带 BW，并计算出品质因素 Q，填入下表。fo 选择开关 左 中 右回路电容C（PF） 30 20 10谐振频率 （MHz）0f14.6 17.2 22 通频带BW（MHz）品质因素Q注：由于实验电路中所使用的元器件有离散性，中周变压器的磁芯位置有差异，因此上表中谐振频率 只是提供参考，並且每台实验机所测得的数据也有差异。0f分别画出3种回路参数的谐振曲线。注1：本实验电路的谐振回路输出经中周变压器B1及场效应管隔离, 而且此时回路并联电阻R L没接，因此可以近似地认为计算出的Q值是空载品质因素。注2：本实验电路把信号源输入先衰减10倍后，再
10、引到谐振放大器的输入。注3：本实验把谐振回路的输出经中周变压器B1（匝数比N=5），及场效应管隔离后，再引到输出 Uo2插座。从上述所知，谐振放大器的增益Au应为Uo2*10*5/ Ui。Uo1=Uo2*10，因此用输出Uo1检测环上的测量，谐振放大器的增益Au应为Uo1*5/ Ui。注4：如果中周变压器初级的电感量调整约为3.3H时，根据上表可推算出本实验电路的分布电容、晶体管结电容等映射到谐振回路约为7pF。2利用频谱仪观察谐振放大器的谐振曲线及测量通频带BW，並计算出回路的Q值。频谱仪的跟踪发生器输出经电缆联接到实验机A1模块的输入Ui插座。频谱仪的输入联接到A1模块的输出Uo2插座。中
11、周变压器 B1的磁芯，应旋到与中周壳端面齐平的位置，此时其电感量最大。A1模块的S7开关拔向 OFF。在频谱仪的显示屏上将显示本实验电路的幅频特性（谐振曲线），测量并计算出通频带BW，品质因素Q。注1：由于频谱仪的输入阻抗为50，因此必须在其输出 Uo2插座上测量。注2：频谱仪的跟踪发生器设定为输出：-10dB，频谱仪测量的设定为中心频率：14.6MHz、17MHz、22MHz，输入：-15B，量程：2dB/div，f（Span）：1MHz/div。3谐振回路并联电阻 对谐振回路的影响LR实验步骤同1谐振频率 、通频带 和品质因素 Q 的测量0fBWfo 选择开关拔向左，调整高频信号源频率使回
12、路进入谐振状态。再把S7 开关拔向ON（在中周变压器B1的次级上并联1.2K电阻），观察谐振放大器的谐振曲线变化情况，求取有载品质因素 。画出谐振曲线。L注1：为了减少分布参数对谐振回路的影响，本实验的回路负载电阻 是并联在中周变压LR器B1的次级上。而B1的初、次级的匝数比为5，因此实际映射到谐振回路的并联电阻 应为：0LL20R5NR24 丙类谐振功率放大器一实验要求1了解和掌握丙类谐振功率放大器的构成方法。2了解和掌握丙类谐振功率放大器输出功率 、直流功率 、集电极效率 的计算。OPDC二实验原理及说明1丙类谐振功率放大器工作状态说明功率放大器要求其输出功率尽量大，效率尽量高。高频功率放
13、大器的工作频率很高，但其相对频带却很窄；因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路，並工作于丙类状态。晶体管在丙类状态工作时，其集电极电流为余弦脉冲形式电流，因此应用余弦脉冲分解的方法进行计算。 tItItIti mCmCmCc 3cos2coscos)(10其中， 为 的直流分量， 为 的基波分量。i1i因为采用了选频网络作为负载回路，所以其输出 tRItuemCccos)(1)(0ax01m1CI丙类谐振功率放大器的输出功率 ： OPLcmORU2丙类谐振功率放大器的直流功率 ： DECECI0丙类谐振功率放大器的集电极效率 ： CDOP：放大器输出的振幅值（ 峰峰值） ：输出负载
14、电阻（51）cmU21LR：功率放大器晶体管发射极电压 ：功率放大器晶体管发射极电阻E E2实验电路丙类放大器实验电路见图2-4-2。其中U E测孔测量 的直流分量，U O检测环用于测量其输出。ciR241W-51C25100PGNDUoV92236仪仪仪仪C23470uGNDR651V109018R43.9KUeR16510B5T3B4T3GNDC481uC43100PR75.1C311uR5100GND+12VR85.1UiR5547图2-4-2 丙类放大器实验电路三实验步骤及实验报告实验系统构成框图见图2-4-3。图2-4-3 实验系统构成框图注1：实验开始前，应把本模块的电源开关拨上，
15、电源指示灯亮。注2：本实验用示波器测量其信号振幅值。1丙类谐振功率放大器的设计及测量高频信号源输出1经电缆联接到实验机A4模块的输入Ui插座，调整高频信号源的输出幅度,使A4模块的输入Ui检测环上的幅值约为130mV (有效值) ；高频信号源输出2的输出幅度应降为0。中周变压器 B4和B5的磁芯，应旋到与中周壳端面齐平的位置，此时其电感量最大用示波器观察其输出Uo检测环，调整高频信号源的频率及微调A4模块的中周变压器B4和B5，使两个回路均进入谐振状态，即输出幅值为最大。用示波器测量其输出U O检测环，测得其振幅值；用直流电压表测量U E测孔，测得其电压值。改变高频信号源的输入幅度, 用示波器测量其输出Uo检测环，测得其振幅值，计算出其输出功率 、直流功率 、集电极效率 填入下表。OPDC（谐振频率） 约为5.86.1 MHz 0f(mV)IU(V)cm(V)EU (W)OP (W)DC200130注：由于实验电路中所使用的元器件有离散性，因此上表中的数据只是提供参考，並且每台实验机所测得的数据也有差异。90
