电信专业高频电子线路实验指导书自编.doc

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1、目录实验一 高频系统信号源与常用仪器使用实验2实验二 高频小信号与谐振功率放大实验10实验三 电容三点式振荡器与VCO电路实验10实验四 IC幅度调制解调实验10实验时间1、2、3节课7：30分至9：45分 2 、3、4节课10：00分至12：15分 5、6、7节课14：30分至16：45分，10月1号后为14：00分至16：15分7、8、9节课16：50分至19：05分，10月1号后为16：20分至18：35分9、10、11节课19：00至21：15。各位同学选实验的时候要注意不要与上课时间冲突，不许代做，一经发现零分处理，实在有事情的可以与同学换时间做，并告知老师，不要迟到，迟到半个小时以

2、上的取消该次实验资格。实验一 高频系统信号源与常用仪器使用实验一、实验目的1、 熟悉各种常用仪器的使用方法；2、 熟悉各种数字信号、模拟信号的产生方法、特点、波形及其用途；3、 观察分析各种数字、模拟信号波形的产生原因。二、实验设备及器件1、TLS-G201高频电路实验平台1台 2、ADS7062SN 60M双踪示波器 1台 3、万用表 1块 4、AT-F1000-C频率计 1台三、实验原理1、YB1052高频信号发生器的工作原理高频信号发生器主要是用来向各种电子设备和电路提供高频能量，或是高频信号，以便测试各种电子设备和电路的电气工作特性。YB1052高频信号发生器的性能指标有：射频幅度 1

3、.5Vp-p，稳幅(50) 可根据用户需求而定制衰减量；内调幅调制度 060%连续可调；内调频频偏 0100kHz，连续可调；内调制信号 1kHz、400Hz； 外调制频率范围 20Hz30kHz。信号发生器的输出频率由四位数码管显示，射频输出幅度由三位数码管显示。图11高频信号发生器结构方框图高频信号发生器的结构框图如图1-1所示。主要由主振级、调制级、输出级、内调制振荡器、监测器和电源组成。主振级产生具有一定工作频率范围的正弦信号。这个信号被送调制级作为调制的载波。内调制振荡器产生调制级所需的音频正弦调制信号。调制级用内调制振荡器或外调制输入的音频调制（或不调制）和放大后，再送至输出级。输

4、出级可对高频输出信号进行步进或连续调节，以获得所需的输出电平范围，其输出阻抗应满足要求。监测器用以监测输出信号的载波幅度和调制系数，电源供给各部分所需的电压和电流。2、AT-F1000-C频率计工作原理 频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。频率计最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T。在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲，送到主门的一个输入端。主门的另外一个输入端为时基电路

5、产生电路产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才能通过主门，从而进入计数器进行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。4、 BT50扫频仪工作原理如图1-2所示为扫频仪内部电路结构方框图，电源部分主要有V、V、+24V、-12V六组直流电源；高频高压发生器产生高频电压，它由自激振荡器产生一方波，经高压包升后经整流电路整流得到-100V、图12 扫频仪内部电路结构方框图+350V、6KV、0-350V四组电压。+350V、6KV、0-350V用于显像管，-100V用于亮度调节。扫描电路产生与外电网同频的限幅

6、锯齿波及同步方波，限幅锯齿波保证了扫描的线性。锯齿波一路送入X偏转放大电路供显示器水平扫描用，另一路及同步方波一起送至控制电路进行信号交换、扫频方式选择、频标方式选择，以此实现扫频宽度控制、标记组合等一系列功能。扫频单元则由一个固频振荡器和一个扫频振荡器输出的正弦波信号经混频后产生0.1-50MHz的差频信号并加以放大后送至宽带放大器放大后得到0.5mns信号，一路经70dB电控衰减器输出，另一路送至频标发生器。衰减控制电路是对电控衰减器输出的扫频信号实现0-79dB的衰减控制并以dB显示衰减量。频标产生是由50MHz晶体振荡器及分频器分频得到10.、1MHz信号，分别与宽带放大器馈入的扫频信

7、号混频，经运算放大器放大，获得菱形标记再与来自Y放大器放大的被检设备检波信号相送加送至Y偏转放大器，从而显示出被测设备的幅频特性和频率标记。4、数字信号实验电路原理本实验采用了CPLD器件来实现数字时钟信号源和各种数字信号。 （1）CPLD基本概念 数字集成电路历经了从固定数字逻辑电路、基于PROM 的可编程数字逻辑电路、简单的可编程数字逻辑器件（SPLD，Simple Programmmable Logic Device)、CPLD/FPGA这几个过程。 CPLD 是 Complex PLD 的简称，顾名思义，其是一种较 PLD 更为复杂的逻辑元件。CPLD 是一种整合性较高的逻辑元件。由于

8、具有高整合性的特点，故其有性能提升，可靠度增加， PCB 面积减少及成本下降等优点。 CPLD 元件，基本上是由许多个逻辑方块（ Logic Blocks ）所组合而成的。而各个逻辑方块均相似于一个简单的 PLD 元件（如 22V10 ）。逻辑方块间的相互关系则由可变成的连线架构，将整个逻辑电路合成而成。CPLD包含有宏块和可编程的内部连线资源。由于CPLD的内部资源比较庞大，较FPGA稳定可靠，因此电路的延迟很小（通常在纳秒级别），因而设计高性能系统时通常会考虑使用CPLD。 在CPLD中，常使用EPROM、E2PROM和Flash ROM编程工艺。这种编程工艺可以反复编程，可多达上万次。但

9、其一经编程片内逻辑就被固定（除非擦除），不会由于系统掉电而丢失。芯片内有可以加密的编程位，能够有效地保护知识产权，但功耗较大。 FPGA主要由逻辑单元，芯片连线资源和输入/输出块组成。FPGA的逻辑单元通常比CPLD小，一般只是一对逻辑门/查询表和一个触发器，但CPLD的 一个逻辑单元包含了多个宏块，这是它们的主要区别。输入输出块可以进行独立配置成输入管脚、输出管脚或双向管脚。FPGA的结构比CPLD灵活得多，这使 得它特别适合于流水线结构应用和大寄存器量的应用。FPGA能在相同芯片条件下集成更多的门，且造价较低，因此做大型系统的设计时，优先考虑使用 FPGA。（2）实验电路原理 CPLD可编

10、程模块（芯片位号：U101）用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和数字信号。它由ALTERA公司的CPLD可编程器件EPM7128(或者是Xilinx公司的XC95108)、编程下载接口电路（J104）和一块晶体（OSC1）组成。晶体用来产生系统内的16.384MHz主时钟。本实验要求实验人员了解这些信号的产生方法、工作原理以及测量方法，才可通过CPLD可编程器件的二次开发生成这些信号，理论联系实践，提高实际操作能力。实验原理图如图13所示。（3）各种信号的功用 CPLD型号为EPM7128由计算机编好程序从J104下载写入芯片，OSC1为晶体，频率为16.384MHz，经8分频得到2.048

11、MHz主时钟，面板测量点与EPM7128各引脚信号对应关系如表11所示。32kHz数字信号、2kHz数字信号的码型均为111100010011010，不同的是码元宽度不一样，2kHz数字信号的码元宽度S1/2K0.5ms，32kHz数字信号的码元宽度S0.03125ms。 注：本实验平台中所有数字信号都是由同一个信号源OSC1分频产生，所以频率相同或者频率成倍数关系的数字信号，都有相对固定的相位关系。图13 CPLD可编程数字信号源产生电路原理图表11 CPLD各测量点的特性表（4）本振信号产生电路 实验原理图如图14所示。 它由数字信号源引入128kHz和1024kHz的方波信号，经过电路变

12、换后，产生一个频率为128kHz和1024kHz的正弦波信号，这两个正弦波信号可用于幅度调制中的载波。图14 两路本振信号产生电原理图5、模拟信号实验电路原理模拟信号发生器电路用来产生实验所需的各种音频信号：同步正弦波信号、非同步简易正弦波信号、音乐信号等。 （1）同步信号源 同步信号源波形好，幅度可调范围宽，用来作为调制信号使用。 同步信号源发生模块电原理图如图15所示。图15 同步信号源发生模块电理图（2）非同步信号源 非同步正弦波信号源是一个简易信号发生器，它可产生频率为0.34.0kHz的可调正弦波信号，输出幅度为010V（一般使用范围04V）且幅度由W203连续可调。非同步信号源发生

13、模块电原理图如图16所示。图16 非同步信号源发生模块电原理图（3）音乐信号源发生模块 音乐信号产生电路用来产生音乐信号作为调制信号，以检查通话质量。音乐信号由U203音乐片厚膜集成电路产生。 音乐信号源发生模块电原理图如图17所示。图17 音乐信号源发生模块电原理图注：模拟信号源模块有关器件接口介绍： SP201：非同步信号输出，一般使用范围300Hz3.4kHz。 SP203：同步正弦波输出，频率2kHz。 SP204：音乐信号输出，K201触发后产生。 K201：音乐信号触发开关（有些无需触发）。 电位器调节： W201：非同步正弦信号频率调节。 W202：非同步正弦信号占空比调节。 W

14、203：非同步正弦信号幅度调节。 W204：同步正弦波信号幅度调节。 W205：音乐信号幅度调节。四、实验内容与步骤 (一)、常用仪器使用 给示波器、频率计、高频信号发生器接上电源，打开电源开关，相应的电源指示灯亮，可以开始实验。1、测试示波器：将示波器的探头接至自检方波信号档，测试示波器的CH1、CH2通道显示方波是否正常。2、选择高频信号发生器工作在频段，输出幅度值为100mv，频率为10MHZ的信号。将该信号接入频率计，用频率计检查频率是否准确。3、将该信号接入示波器的一个通道，调试示波器，观察输出波形并记录；4、调节高频信号发生器，将音频信号输出接入示波器的任一通道，观测波形并记录。5

15、、扫频仪的使用：打开扫频仪的电源开关，将衰减器置10dB，频标选择10.1M，扫频功能选择窄扫，检波器接RF输出，再将探头与Y输入相连，适当调节Y位移和Y增益旋钮，再调试扫频仪各个按钮，在扫频仪屏幕上观测检波曲线，寻找到零频标位置，记录自检波形。（二）、高频系统信号源实验本实验使用了实验平台中“数字信号源产生模块”。 1、打开实验箱右侧电源开关，按下实验板电源开关K101，电源指示灯D101亮，系统开始工作； 2、用示波器测出SP101至SP115各测量点波形，并对每一测量点的波形加以分析； GND为接地点，测量各点波形时示波器探头的地线夹子应先接地。 3、SP115：自定义码，码元速率为1k

16、b/s，当红色拨码开关设为10101010时，测量波形。4、将CPLD产生的2kHz方波信号送入同步信号电路（须外接一个2kHz/5Vp-p左右的方波信号到J202或SP202）。 5、用示波器观测SP201、SP203、SP204等各点波形。 SP201：0.3-3.4kHz的非同步信号，通过W201来改变频率，W202来改变占空比，通过W203来改变其幅度。SP201当电位器调节不好时会产生失真，成为一个三角波。五、实验报告要求 1、分析各种时钟信号、数字信号、模拟信号产生的方法，叙述其功用。 2、画出各测量点波形，并进行分析。 3、了解CPLD可编程技术方面的知识。 4、了解本实验模块对

17、高频实验电路平台中的作用。5、记录实验过程中遇到的问题并进行分析。 六、问题思考1、数字信号的产生方法、工作原理是什么？2、本振信号产生电路工作原理是怎样的？七、本实验注意事项 1、特别注意实验仪器在实验中的使用，很多实验都要求对实验仪器的娴熟操作，才能得到标准的实验波形。2、做非同步信号源实验时，由于是由电路振荡产生，注意调节电位器时的技巧。 3、注意本实验模块作为模拟信号源在高频实验平台中的作用。实验二 高频小信号谐振功率放大实验一、 实验目的1、掌握并联谐振回路的谐振条件。 2、掌握并联谐振回路的谐振曲线、相频特性曲线和通频带的描述方法。3、掌握放大器的动态范围和测试方法。二、 实验设备

18、及器件1、TLS-G201高频电路实验平台 1台 2、ADS7062SN 60M双踪示波器 1台 3、万用表 1块 4、AT-F1000-C频率计 1台5、YB1052高频信号发生器 1台 6、BT50扫频仪 1台三、 实验原理1、高频小信号选频放大器原理 （1）晶体管高频小信号等效电路 图21是晶体管y参数等效电路。 图21 晶体管y等效电路 根据二端口网络理论： （2-1） （2-2） 其中，称为输出短路时的输入导纳； 称为输入短路时的反向传输导纳； 称为输出短路时的正向传输导纳； 称为输入短路时的输出导纳。 对于共发射极组态，其中y参数用、表示。对于共基极组态，其y参数用、表示。对于共集

19、电极组态，其y参数用、表示。 图22是晶体管混合等效电路。 图22 晶体管混合等效电路y参数与混合丌等效电路的参数的变换关系可根据y参数的定义求出，其近似计算公式为 （2）单调谐回路谐振放大器 放大器的等效电路及其简化如图23、图24和图25所示。 图23 单调谐回路谐振放大器 图24 单级调谐放大器高频等效电路 图25 单调谐放大器简化等效电路由三极管的内部特性，有 （2-3） （2-4） 由外部负载特性，有 （2-5） 由式（2-5）和（2-4），得 （2-6）由式（2-6）和（2-3），得 放大器的输入导纳为 （2-7） 由式（2-3），式（2-4）和式（2-5），得放大器的输出导纳为

20、（2-8） 设T1和T2是同型号的晶体管，电感线圈的电感量为L，在工作频率时的空载品质因数为Q0，则空载谐振电导。由于，故可用和并联表示，用和并联表示。根据接入系数的定义，。由简化等效电路可以很方便地对放大器的技术指标进行分析。2、实验电路原理说明 高频小信号选频放大电原理图如图26所示。放大器输入端C508、T501为一个高通滤波器，用来滤除低频干扰信号，其截止频率较低对，对选频特性影响很小。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。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

21、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，对于晶体管高频小信号等效电路，f0的表达式为，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，式中 C为C518；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为初次级线圈匝数比系数。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。图26 高频信号选频实验电原理图（2）电压放大倍数 放大器的谐振回路谐振时，所对应的

22、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 式中，g为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是Vfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压Vo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，用高频电压表测量晶体管等效电路中输出信号Vo及输入信号Vi的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算： 或（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 式中，QL为谐振回路的有载品质

23、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 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27所示。 图27 谐振曲

24、线可得： ，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Vfe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量C，选用高值的电感线圈。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27所示的谐振曲线，矩形系数Kv0.1为电压放大倍数下降到0.1 AV0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 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

25、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。 四、 实验内容与步骤 1、打开实验箱右侧电源开关，按下实验板电源开关K501，此时电源指示灯D501亮。2、将扫频仪的RF输出探头接到电路的输入端（J501），扫频仪的检波探头Y输入端接到电路的输出端（SP503），通过调节调谐回路磁芯（T502），测量电路的谐振频率f0为 ，通频带BW为 ，计算出Q值为 并记录谐振曲线。3、在J501处用高频信号发生器加入正弦波高频小信号，频率为f0，范围：20MHz 50MHz

26、，幅度（Vp-p）在10mV左右。 4、将K503的1，2脚用跳线器连接起来。 5、在SP503处用示波器进行监测高频信号的幅度变化。将结果填入表21中。f0(MHz)20253035404550Vpp(mV)6、找出数据的变化规律，并分析原因。 7、整理实验数据画出电路的交流通路和谐振曲线五、实验报告要求 预习课本中关于高频小信号谐振的内容，了解高频小信号谐振电路的实验原理。六、思考题1、分析单调谐放大电路的发射极电阻R512电阻对放大器的增益、带宽和中心频率的影响。2、为什么该放大电路的集电极电路中采用的是自耦变压器而不是直接的电感？3、本实验电路中，为什么谐振回路中的是由一个固定电容和一

27、个可调电容并联组成，而且两者的并联值要比计算值取得小些？七、本实验注意事项1、在步骤3 中，可适当加大输入信号幅度，以便观测数据。2、在调节中周磁芯和T402时要十分小心，以免损坏器件。实验三 电容三点式振荡器与VCO电路实验一、实验目的1、掌握考毕兹振荡电路的工作原理。 2、通过实验了解晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。 3、通过实验了解实际电路对考毕兹振荡电路的优化和应用。4、掌握变容二极管工作特性和压控振荡器VCO的工作原理。 二、实验设备及器件1、TLS-G201高频电路实验平台1台 2、ADS7062SN 60M双踪示波器 1台 3、万用表 1块 4、A

28、T-F1000-C频率计 1台三、实验原理1、正弦波振荡器原理 电容三点式振荡器属于正弦波振荡器的一种，首先介绍正弦波振荡器的原理。振荡电路的功能是在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定波形和一定振幅的交变振荡信号输出。而正弦波振荡电路的功能是在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定振幅的波形为正弦波的信号输出。即电路在没有输入信号的条件下，接通电源VCC后，电路输出的信号或。用频谱表示如图31所示。 图31 正弦波振荡器的功能振荡电路按产生的波形，可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。按产生振荡的原理，可分为反馈

29、型和负阻型两大类。 振荡电路的主要技术指标包括：振荡频率、频率稳定度、输出幅度。 振荡的建立与起振条件如下： 图32所示电路是一个调谐放大器和一个反馈网络组成的振荡原理电路。 图32 互感耦合反馈振荡电路 设谐振放大器的谐振角频率为0，并令其谐振电压增益A为L1C回路两端的输出电压UC和输入电压Ui的比值，。其中，A为电压增益的模，为放大器引入的相移，表示和的相位差。另外，由L1通过互感M耦合到L2上的电压为，令称为反馈系数，其中，F为反馈系数的模，为和的相位差。 （3-1） （3-2）振荡器维持振荡的条件（平衡条件）是 AF=1 （3-3） （3-4）而振荡器建立振荡（起振条件）的条件是 A

30、0F1 （3-5） （3-6）振荡的平衡与平衡条件如下： 振荡建立起来之后，振荡会不会无限增大呢?随着反馈回来的输入振幅的不断增大，谐振放大器的放大特性从线性变成非线性。当振幅增大进入非线性工作状态后，通角，故A下降，直到达到平衡状态。用和的模和相角表示可得 （3-7） AF=1 （3-8） （3-9）式（3-8）称为振幅平衡条件，式（3-9）称为相位平衡条件。 平衡条件的另一表达形式为 （3-10） （3-11）振荡平衡状态的稳定条件如下： 所谓稳定平衡是指因某一外因的变化，振荡的原平衡条件遭到破坏，振荡器能在新的条件下建立新的平衡，当外因去掉后，电路能自动返回原平衡状态。平衡的稳定条件也包

31、含振幅稳定条件和相位稳定条件。 振幅平衡的稳定条件： 图33(a)所示是反馈型振荡器的放大器的电压增益A与振幅uo的关系。 Q点是稳定平衡点的原因是A随UC变化的特性是负斜率，即 （3-12）并非所有的平衡点都是稳定的，图33(b)给出了另一振荡器的振荡特性。 图33 自激振荡的振荡特性相位平衡的稳定条件： 图34所示是以角频率为横坐标，为纵坐标，对应某一Q值的并联谐振回路的相频特性曲线。根据相位平衡条件 （3-13）这样的调整过程是由于并联谐振回路的相频特性的斜率为负所决定，即 （3-14）故相位平衡条件的稳定条件可用式(3-14)来表示。 图34 并联回路的相频特性2、电容三点式振荡电路（

32、考毕兹电路） 图35 考毕兹电路电原理图 图36 改进型考毕兹电原理图经典的电容三点式基本电路如图35所示，改进型考毕兹电路如图36所示，在振荡器的谐振回路中增加了电容器C5，用以改变振荡器的振荡频率，振荡器的起振条件仍由C3和C4确定，它们同时也影响振荡频率。 3、电容三点式实验电路图简要说明 电路图如图37所示，Q401和R405的上端接+9V直流电压，C407和C409确定振荡器的启振，变容二极管D402用来改变振荡频率。根据这些信息即可画出该电路的直流通路和交流通路。 图37 电容三点式振荡器实验电原理图4、压控振荡器VCO实验原理 压控振荡器（VCO）是射频电路的重要组成部分。射频电

33、路多采用调制解调方式，因此严重依赖本振。而现代通信技术要求复用、跳频等新技术，采用电压控制振荡回路中电容的电容量，进而改变振荡回路谐振频率就成为实现这些技术的手段之一。 压控振荡器与普通本振相比，在谐振回路中多出了电控器件，比如变容二极管；一般压控振荡器多以克拉泼振荡器形式存在，以保证电路工作点和Q值的稳定性。VCO的性能指标主要包括：频率调谐范围，输出功率，(长期及短期)频率稳定度，相位噪声、频谱纯度、电调速度、推频系数和频率牵引等。 频率调谐范围是VCO的主要指标之一，与谐振器及电路的拓扑结构有关。通常，调谐范围越大，谐振器的Q值越小，谐振器的Q值与振荡器的相位噪声有关，Q值越小，相位噪声

34、性能越差。 实验电路如图3-7所示，正是利用变容二极管的特性来实现压控振荡器实验。在实验中，不需要加入音频信号。当我们把K402的1,2脚连接起来时，即进行压控振荡器实验。需要说明的是：W401的1端接地、3端接+5V电源，振荡器是由变容二极管D402、C410、C405、C406、T401、Q401构成。其工作原理如下：K402的1，2脚连接W401顺时针旋转（2端向上靠近）D402的两端压降增加D402的容值降低振荡器频率上升达到压控振荡的目的。四、 实验内容与步骤 （一）、电容三点式振荡器实验操作1、打开实验箱右侧电源开关，按下实验板电源开关K401，此时电源指示灯D401亮。 2、根据

35、图37及其说明画出该电路的直流等效电路和交流等效电路。 3、将K402的1，2脚用跳线开关导通，并调节W401，使得D402的正极到地的压降在2V左右（可直接测量SP403处到地的直流压降），用无感小起子调节T401，同时用频率计测量SP405处的频率变化情况。用示波器查看SP405处的信号幅度，在调节T401时是否有所变化。4、调节W401，用万用表测量SP403处到地的直流压降，使得SP403处的电位V1在04.5V之间变化，同时用频率计测量SP405处的振荡频率，并将SP405处测得的频f0记录下来。整理数据后填入表31中：表31 电压频率关系表V1/V0.00.51.01.52.02.

36、53.03.54.04.5f0/MHZ6、若T401的电感值约为0.6H，试根据已有数据绘出变容二极管D402的压-容特性曲线。五、实验报告要求1、画出电路3-7的直流等效电路和交流等效电路于下面框图中：2、简述考毕兹电路的不足之处和改进后的考毕兹电路是否解决了这些不足。3、整理实验数据，填写表格31,画出变容二极管D402的压-容特性曲线。4、归纳并总结压控振荡器的工作原理。六、思考题根据交流通路分析图3-7的电路与考毕兹振荡器电路的不同点。这样做的好处有哪些？七、本实验注意事项1、在观察各波形时，手不能触摸到元器件，否则将导致振荡器停振，从而看不到波形。 2、在调节T401的磁芯时，注意不

37、能用力过大，以免磁芯损坏。实验四 IC幅度调制解调实验一、实验目的1、掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅、抑止载波双边带调幅的方法。 2、掌握调幅系数的测量与计算方法。 3、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方法。 4、了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。 5、掌握二极管峰值包络检波的原理和集成电路实现同步检波的方法。 二、实验设备及器件1、TLS-G201高频电路实验平台1台 2、ADS7062SN 60M双踪示波器 1台 3、万用表 1块 4、YB1052高频信号发生器 1台三、实验原理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。 1、集

38、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 在IC幅度调制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

39、41和图42所示。其中v1、v2与v3、v4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。v7、v8为差分放大器v5与v6的恒流源。图41 MC1496内部电路图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41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 8=10， 1=4， 6=12 15V6 (或12)-8 (

40、或10)2V 15V8 (或10)-1(或4)2V 15V1(或4)-52V （2）静态偏置电流的确定 静态偏置电流主要由恒流源的值来确定。 当器件为单电源工作时，引脚14接地，5脚通过一电阻接正电源+由于是的镜像电流，所以改变可以调节的大小，即 当器件为双电源工作时，引脚14接负电源 图42 MC1496引脚分布图- ，5脚通过一电阻接地，所以改变可以调节的大小，即 根据MC1496的性能参数，器件的静态电流应小于4mA，一般取。在本实验电路中用6.8K的电阻R312代替。 2、IC解调实验原理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

41、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43所示（此图为单音频调制的情况）。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。有载波振幅调制

42、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律，无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方法。 图43 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。 图44 二极管包络检波的工作原理图大信号检波原理电路如图44（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，所以充电电流很大，使电容器上的电压很快就接近高频电压的峰值。充电

43、电流的方向如图44（a）图中所示。 这个电压建立后通过信号源电路，又反向地加到二极管D的两端。这时二极管导通与否，由电容器C上的电压和输入信号电压共同决定，当高频信号的瞬时值小于时，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44（b）中的至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44（b）中的至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。这样不断地循

44、环反复，就得到图44（b）中电压的波形。因此只要充电很快，即充电时间常数RdC很小(Rd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，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(放电时的值基本不变)，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。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，达到了解调的目的。 对于二极管包络检波，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： 其中：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