高頻電子技術(shù)-朱小祥課件第9章 高頻電子線路實(shí)驗(yàn)

9.1高頻小信號(hào)調(diào)諧放大電路9.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解諧振回路的幅頻特性分析——通頻帶與選擇性。2．了解信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載對(duì)諧振回路的影響，并掌握頻帶的展寬方法。3．掌握放大器的動(dòng)態(tài)范圍及其測(cè)試方法。9.1.2實(shí)驗(yàn)器材直流穩(wěn)壓電源、高頻小信號(hào)調(diào)諧放大電路模塊、雙蹤示波器和掃頻儀。

9.1.3實(shí)驗(yàn)原理1．小信號(hào)調(diào)諧放大器基本原理高頻小信號(hào)放大器電路是構(gòu)成無(wú)線電設(shè)備的主要電路，它的作用是放大信道中的高頻小信號(hào)。為使放大信號(hào)不失真，放大器必須工作在線性范圍內(nèi)。

單調(diào)諧放大電路一般采用LC回路作為選頻器的放大電路，它只有一個(gè)LC回路，調(diào)諧在一個(gè)頻率上，并通過(guò)變壓器耦合輸出，圖9-1為該電路原理圖。

圖9-1單調(diào)諧放大電路

為了改善調(diào)諧電路的頻率特性，通常采用雙調(diào)諧放大電路，其電路如圖9-2所示。雙調(diào)諧放大電路是由兩個(gè)彼此耦合的單調(diào)諧放大回路所組成。它們的諧振頻率應(yīng)調(diào)在同一個(gè)中心頻率上。兩種常見(jiàn)的耦合回路是：1）兩個(gè)單調(diào)諧回路通過(guò)互感M耦合，如圖9-2（a）所示，稱(chēng)為互感耦合雙調(diào)諧振回路；2）兩個(gè)單調(diào)諧回路通過(guò)電容耦合，如圖9-2（b）所示，稱(chēng)為電容耦合雙調(diào)諧回路。

（a）互感耦合（b）電容耦合圖9-2雙調(diào)諧放大電路

若改變互感系數(shù)M或者耦合電容C，就可以改變兩個(gè)單調(diào)諧回路之間的耦合程度。通常用耦合系數(shù)k來(lái)表征其耦合程度。

電容耦合雙調(diào)諧回路的耦合系數(shù)為：

式中C′1與C′2是等效到初、次級(jí)回路的全部電容之和。2．小信號(hào)調(diào)諧放大器電路分析雙調(diào)諧電路的幅頻特性曲線如圖9-3所示。

圖9-3雙調(diào)諧電路的幅頻特性曲線

實(shí)驗(yàn)用小信號(hào)調(diào)諧放大器電路如圖9-4所示。圖9-4實(shí)驗(yàn)用小信號(hào)調(diào)諧放大器原理圖

9.1.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟首先合上S1，接上實(shí)驗(yàn)?zāi)K電路電源。1．輸入回路的調(diào)節(jié)將掃頻儀的輸出探頭接在J1或J3，檢波探頭接在TP2或TP5，調(diào)節(jié)L1或L2、C3或C15，使輸入回路諧振在10MHz頻率處。測(cè)量輸入回路諧振曲線，并記錄之。

2．單調(diào)諧放大器增益和帶寬的測(cè)試將掃頻儀的輸出探頭接到電路的輸入端TP2，掃頻儀的檢波探頭接到電路的輸出端TP3，然后在放大器的射極和調(diào)諧回路中分別接入不同阻值的電阻，并通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)諧回路的磁芯T1，使波形的頂峰出現(xiàn)在頻率為10MHz處，分別測(cè)量單調(diào)諧放大器的增值與帶寬，并記錄之。3．雙調(diào)諧放大電路的測(cè)試將掃頻儀的輸出探頭接到電路的輸入端TP5，掃頻儀的檢波探頭接到電路的輸出端TP6。

1）改變雙調(diào)諧回路的耦合電容，并通過(guò)調(diào)節(jié)初、次級(jí)諧振回路的磁芯，使出現(xiàn)的雙峰波形的峰值等高。測(cè)量放大器的增益與帶寬，并記錄之。2）不同信號(hào)頻率下的耦合程度測(cè)試在電路的輸入端J3輸入測(cè)量模塊的高頻載波信號(hào)（0.4VP-P，其頻率分別為9.5，10，10.5MHz），用示波器在電路的輸出端（TP6）分別測(cè)試三種耦合狀態(tài)下的輸出幅度（VP-P），其相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表9-1中。

9.5MHz10MHz10.5MHzK31-2緊耦合K32-3適中耦合K34-5松耦合表9-1不同信號(hào)頻率下的耦合程度的輸出幅度

9.1.5實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)在調(diào)節(jié)諧振回路的磁芯時(shí)，要用小型無(wú)感性的起子，緩慢進(jìn)行調(diào)節(jié)，用力不可過(guò)大，以免損壞磁芯。

9.1.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制單調(diào)諧放大電路在不同參數(shù)下的頻響曲線，并求出相應(yīng)的增益和帶寬，并作分析。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制雙調(diào)諧放大電路在不同參數(shù)下的頻響曲線，并求出相應(yīng)的增益和帶寬，并作分析。9.1.7實(shí)驗(yàn)后思考1.試分析單調(diào)諧放大回路的發(fā)射極電阻Re和諧振回路的阻尼電阻RL對(duì)放大器的增益、帶寬和中心頻率各有何影響？

2.為什么發(fā)射極電阻Re對(duì)增益、帶寬和中心頻率的影響不及阻尼RL大？

3.在電容耦合雙調(diào)諧回路中，為什么耦合電容大的（緊耦合）會(huì)出現(xiàn)雙峰，小的耦合電容（松耦合）會(huì)出現(xiàn)單峰？9.2高頻功率放大與發(fā)射9.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解丙類(lèi)功率放大器的基本工作原理，掌握丙類(lèi)功率放大器的調(diào)諧特性以負(fù)載變化時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。2．了解激勵(lì)信號(hào)變化對(duì)功率放大器工作狀態(tài)的影響。3．比較甲類(lèi)功率放大器與丙類(lèi)功率放大器的功率、效率與特點(diǎn)。

9.2.2實(shí)驗(yàn)器材直流穩(wěn)壓電源、高頻功率放大與發(fā)射電路模塊、雙蹤示波器和萬(wàn)用表。

9.2.3實(shí)驗(yàn)原理丙類(lèi)功率放大器通常作為發(fā)射機(jī)末級(jí)功放以獲得較大的功率和較高的效率。本實(shí)驗(yàn)單元由三級(jí)放大器組成，如圖9-5所示。圖9-5高頻功率放大器原理框圖高頻功率放大與發(fā)射的實(shí)際電路如圖9-6所示。

圖9-6高頻功率放大與發(fā)射實(shí)驗(yàn)原理圖

9.2.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟首先合上S1，接上實(shí)驗(yàn)用模塊電路電源。

1．調(diào)整高頻功率放大電路三級(jí)放大器的工作狀態(tài)2．甲類(lèi)、丙類(lèi)功放直流工作點(diǎn)的比較3．調(diào)諧特性的測(cè)試4．負(fù)載特性的測(cè)試5．功率、效率的測(cè)量與計(jì)算9.2.5實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意VT3、VT4金屬外殼的溫升情況，必要時(shí)，可暫時(shí)降低載波器輸出電平。

2．發(fā)射天線可用短接線插頭向上疊加代替，高度應(yīng)適當(dāng)。

9.2.7實(shí)驗(yàn)后思考

1．丙類(lèi)放大器的特點(diǎn)是什么？為什么要用丙類(lèi)放大器？

2．影響功率放大器功率和效率的主要電路參數(shù)是什么？

9.3LC與晶體振蕩器9.3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解電容三點(diǎn)式振蕩器和晶體振蕩器的基本電路及其工作原理。2．比較靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)，了解工作點(diǎn)對(duì)振蕩波形的影響。3．測(cè)量振蕩器的反饋系數(shù)、波段復(fù)蓋系數(shù)、頻率穩(wěn)定度等參數(shù)。4．比較LC與晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度。

9.3.2實(shí)驗(yàn)器材直流穩(wěn)壓電源、LC與晶體振蕩器電路模塊、雙蹤示波器和萬(wàn)用表。

9.3.3實(shí)驗(yàn)原理三點(diǎn)式振蕩器包括電感三點(diǎn)式振蕩器（哈特萊振蕩器）和電容三點(diǎn)式振蕩器（考畢茲振蕩器），其交流等效電路如圖9-7所示。

圖9-7三點(diǎn)式振蕩器

1．起振條件1）相位平衡條件

Xce和Xbe必需為同性質(zhì)的電抗，Xcb必需為異性質(zhì)的電抗，且它們之間滿(mǎn)足下列關(guān)系：

2）幅度起振條件式中：qm——晶體管的跨導(dǎo)，F(xiàn)U——反饋系數(shù)，AU——放大器的增益，qie——晶體管的輸入電導(dǎo)，qoe——晶體管的輸出電導(dǎo)，q'L——晶體管的等效負(fù)載電導(dǎo)，F(xiàn)U一般在0.1~0.5之間取值。

2．電容三點(diǎn)式振蕩器1）電容反饋三點(diǎn)式電路（考畢茲振蕩器）（a）考畢茲振蕩器（b）交流等效電路圖9-8考畢茲振蕩器

2）串聯(lián)改進(jìn)型電容反饋三點(diǎn)式電路（克拉潑振蕩器）（a）克拉潑振蕩器（b）交流等效電路圖9-9克拉潑振蕩器

3)并聯(lián)改進(jìn)型電容反饋三點(diǎn)式電路（西勒振蕩器）（a）西勒振蕩器（b）交流等效電路圖9-10西勒振蕩器

4)晶體振蕩器

圖9-11皮爾斯振蕩器

9.3.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟首先把實(shí)驗(yàn)用LC與晶體振蕩模塊按電路要求接上電源。

1．實(shí)驗(yàn)電路分析LC與晶體振蕩器模塊電路如圖9-12所示。

圖9-12LC與晶體振蕩器實(shí)驗(yàn)電原理圖

2．調(diào)整和測(cè)量西勒振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)，并比較振蕩器射極直流電壓（Ue、Ueq）和直流電流（Ie、Ieq）3．觀察反饋系數(shù)Kfu對(duì)振蕩電壓的影響。4．測(cè)量振蕩電壓VL與振蕩頻率f之間的關(guān)系曲線，計(jì)算振蕩器波段復(fù)蓋系數(shù)fmax/fmin。5．觀察振蕩器直流工作點(diǎn)Ieq對(duì)振蕩電壓VL的影響。6．比較兩類(lèi)振蕩器的頻率穩(wěn)定度：9.3.5實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1．不要隨意操作與本次實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的單元電路。2．用“短路帽”換接電路時(shí)，動(dòng)作要輕巧，更不能丟失“短路帽”，以免影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。3．實(shí)驗(yàn)完畢時(shí)必須按開(kāi)啟電源的逆順序逐級(jí)切換相應(yīng)的電源開(kāi)關(guān)。4．測(cè)量模塊在不用時(shí),應(yīng)保持電源切斷狀態(tài),以免引起干擾。

9.3.7實(shí)驗(yàn)后思考1．靜態(tài)和動(dòng)態(tài)直流工作點(diǎn)有何區(qū)別？如何測(cè)定？2．本電路采用何種形式的反饋電路？反饋量的大小對(duì)電路有何影響？3．試分析C1、L2對(duì)晶振電路的影響？4．射極跟隨電路有何特性？本電路為何采用此電路？

9.4幅度調(diào)制與解調(diào)9.4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．加深理解幅度調(diào)制與檢波的原理。2．掌握用集成模擬乘法器構(gòu)成調(diào)幅與檢波電路的方法。3．掌握集成模擬乘法器的使用方法。4．了解二極管包絡(luò)檢波的主要指標(biāo)、檢波效率及波形失真。

9.4.2實(shí)驗(yàn)器材直流穩(wěn)壓電源、幅度調(diào)制與解調(diào)電路模塊、雙蹤示波器、萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和頻率計(jì)。

9.4.3實(shí)驗(yàn)原理1．調(diào)幅與檢波原理簡(jiǎn)述調(diào)幅就是用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻振蕩（載波）的幅度，使高頻振蕩的振幅按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化；而檢波則是從調(diào)幅波中取出低頻信號(hào)。振幅調(diào)制信號(hào)按其不同頻譜結(jié)構(gòu)分為普通調(diào)幅（AM）信號(hào)，抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB）信號(hào)，抑制載波和一個(gè)邊帶的單邊帶調(diào)制信號(hào)（SSB）。把調(diào)制信號(hào)和載波同時(shí)加到一個(gè)非線性元件上(例如晶體二極管和晶體三極管)，經(jīng)過(guò)非線性變換電路，就可以產(chǎn)生新的頻率成分，再利用一定帶寬的諧振回路選出所需的頻率成分就可實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。

2．集成模擬乘法器MC1496簡(jiǎn)介本器件的典型應(yīng)用包括乘、除、平方、開(kāi)方、倍頻、調(diào)制、混頻、檢波、鑒相、鑒頻動(dòng)態(tài)增益控制等。它有兩個(gè)輸入端VX、VY和一個(gè)輸出端VO。一個(gè)理想乘法器的輸出為VO=KVXVY，而實(shí)際上輸出存在著各種誤差，其輸出的關(guān)系為：VO=K（VX+VXOS）（VY+VYOS）+VZOX。為了得到好的精度，必須消除VXOS、VYOS與VZOX三項(xiàng)失調(diào)電壓。集成模擬乘法器MC1496是目前常用的平衡調(diào)制/解調(diào)器，內(nèi)部電路含有8個(gè)有源晶體管。在幅度調(diào)制，同步檢波，混頻電路三個(gè)基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中均可采用MC1496。

3．實(shí)際電路分析實(shí)驗(yàn)電路如圖9-16所示。

圖9-16幅度調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)電原理圖

9.4.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟對(duì)照實(shí)驗(yàn)原理圖熟悉元器件的位置和實(shí)際電路的布局，接上實(shí)驗(yàn)所需的電源，打開(kāi)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電源。

1．乘法器U1失調(diào)調(diào)零2．觀測(cè)調(diào)幅波3．觀測(cè)解調(diào)輸出9.4.5實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1．為了得到準(zhǔn)確的結(jié)果，乘法器的失調(diào)調(diào)零至關(guān)重要，而且又是一項(xiàng)細(xì)致的工作，必須要認(rèn)真完成這一實(shí)驗(yàn)步驟。

2．用示波器觀察波形時(shí)，探頭應(yīng)保持衰減10倍的位置。

9.4.7實(shí)驗(yàn)后思考1．三極管調(diào)幅與乘法器調(diào)幅各自有何特點(diǎn)？當(dāng)它們處于過(guò)調(diào)幅時(shí)，兩者的波形有何不同？

2．如果平衡調(diào)幅波出現(xiàn)如圖9-17所示的波形，是何緣故？

圖9-17平衡調(diào)幅波波形9.5晶體二極管檢波9.5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．進(jìn)一步了解調(diào)幅波的原理，掌握調(diào)幅波的解調(diào)方法。

2．了解二極管包絡(luò)檢波的主要指標(biāo)，檢波效率及波形失真。

9.5.2實(shí)驗(yàn)器材直流穩(wěn)壓電源、晶體二極管檢波電路模塊、雙蹤示波器和高頻信號(hào)發(fā)生器。

9.5.3實(shí)驗(yàn)原理調(diào)幅波的解調(diào)是從調(diào)幅信號(hào)中取出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程，通常稱(chēng)之為檢波。調(diào)幅波解調(diào)方法有二極管包絡(luò)檢波器，同步檢波器。本實(shí)驗(yàn)板上主要完成二極管包絡(luò)檢波。

9.5.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟晶體二極管檢波模塊電路如圖9-19所示，按照電路圖要求連接電源。

1．解調(diào)全載波調(diào)幅信號(hào)2．觀察對(duì)角切割失真3．觀察底部切割失真圖9-19晶體二極管檢波實(shí)驗(yàn)電路原理圖

9.5.5實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1．實(shí)驗(yàn)時(shí)必須對(duì)照實(shí)驗(yàn)原理線路圖進(jìn)行，要與實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的實(shí)際元器件一一對(duì)應(yīng)。2．調(diào)節(jié)中頻線圈，手勢(shì)要輕緩，以免損壞。3．其余同前。9.5.7實(shí)驗(yàn)后思考

1．檢波失真有哪幾種，與電路的那些參數(shù)有關(guān)，如何形成？2．抑制載波調(diào)