通信电子线路实验指导书（8个实验）要点

目 录

第一章 高频IV型实验系统介绍 ............................................. 1

一、高频IV型实验系统概述 ............................................. 1 二、实验箱箱体结构 .................................................... 1 三、箱体各组成部分说明 ................................................ 2 四、高频模块介绍及实验说明 ............................................ 4 五、高频电路实验要求 .................................................. 4 第二章 高频电路实验部分 .................................................. 6 实验一 单调谐回路谐振放大器.........................................................................................6 实验二 高频功率放大器...................................................................................................10 实验三 正弦波振荡器.......................................................................................................15 实验四 振幅调制器...........................................................................................................21

实验五 变容二极管调频器与相位鉴频器实验 .............................. 26 实验六 混频器实验 .................................................... 35 实验七 检波器实验 .................................................... 40 实验八 调频发射、接收系统实验...................................................................................46

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第一章 高频IV型实验系统介绍

一、高频IV型实验系统概述

本系统由实验箱体和外接实验模块两部分组成，其中外接模块采用插拔式结构设计，便于功能的扩展。箱体上带有一个最高频率1MHz的低频信号源、最高频率10MHz的高频信号源、语音与麦克风模块和电源引出端，可进行部分数字电路和模拟电路实验。而插上选配的高频模块，则可进行相应的高频实验。

二、实验箱箱体结构

箱体平面结构如图1所示，主要由以下几部分组成：

扬声器 麦克风 电源输出 低频信号源 外接实验模块 高频信号源 模块电源座

图1 GP-IV实验箱平面布局图

? 扬声器

? 高频信号源、低频信号源区 ? 电源输出区

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? 外接实验模块区 ? 实验模块电源座区

三、箱体各组成部分说明

1.电源输出区

电源接通时，电源输出区电源指示灯亮 2.扬声器和麦克风

其输入输出为汉字标示 3.直流电压输出区：

系统的电源为220V交流输入，5路直流输出：±5V/2A，±12V/0.5A，-8V/0.5A。在本区内设有这5组直流电压的输出接口，以方便使用。 4.高频信号源、低频信号源

高低频信号源均采用DDS芯片输出正弦波、三角波、方波三种波形的信号，峰峰值

最大可达6V，同时幅值、偏移可调。 1).操作：

? 频率设置键“MENU”：第一次按下此键，数码管第一位开始闪烁，即进入了“频率

设置”状态，此时功能键“NEXT”、“ADD”有效；第二次按下此键，退出“频率设置”状态，功能键“NEXT”“ADD”无效。

? 功能键“NEXT”：在“频率设置”状态有效，用于切换“待设置控制位”，“带设置

控制位”闪烁。

? 功能键“ADD”:“待设置控制位”数据循环变化“0—9—0”。 ? 波形切换键“波形选择”：对输出波形进行变换。 ? 幅值调节：调节输出信号的幅值Vp-p。

? 偏移调节：在高频信号源中，在输出为正弦波和三角波时，为输出信号的偏移量调

节；当输出为方波时，为方波占空比调节；在低频信号源中，为偏移量调节。

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2).技术参数

低频信号源技术参数：

型号 电源 显示 通道 输出阻抗 输出波形 EL-GP-IV-低频信号源模块 +5V/1A、-5V/1A 四位LED显示 单通道输出 100Ω、1.5pF 正弦、三角、方波 Fmin = 0.1HZ 输出频率（F） Fmax=1MHZ(正弦波) Fmax=1MHZ(三角波) Fmax=1MHZ(方波) 输出幅值（Vp-p） 垂直分辨率 失真 高频信号源技术参数：

型号 电源 显示 通道 输出阻抗 输出波形 EL-GP-IV-高频信号源模块 +5V/1A、-5V/1A 四位LED显示 单通道输出 100Ω、1.5pF 正弦、三角、方波 Fmin = 1HZ 输出频率（F） Fmax=10MHZ(正弦波) Fmax=2MHZ(三角波) Fmax=5MHZ(方波) 输出幅值（Vp-p） 垂直分辨率 失真 Vp-p_min=50mV Vp-p_max=6 V 10位（1024） 典型值 0.5% Vp-p_min=50mV Vp-p_max=6 V 10位（1024） 典型值 0.5% 性能 性能 高频电路IV型实验指导书 4

5.外接实验模块区：

外接模块采用插拔式结构设计，通过卡钉与实验箱连接，便于安装和拆卸。模块电源提供由实验箱板上的模块电源区供给，各个模块上方均有电源开关控制电源的通断。插拔模块要在断电即模块电源处在关闭电源的状态下进行。

四、高频模块介绍及实验说明

本系统配有九个高频模块，分别为： ? 单、双调谐放大模块 ? LC振荡、石英晶体振荡模块

? 幅度调制、解调（平衡调幅、二极管包络检波器、同步检波器）模块 ? 频率调制、鉴频器模块 ? 集成混频器模块 ? 小功率调频发射模块 ? 小功率调频接收模块 ? 集成锁相环、频率合成模块 ? 丙类功率放大模块

各模块的的表面均覆有该实验电路的原理图。各模块的电源均实验箱上引入，模块上设有电源指示灯，当模块上电源开关处于“ON”状态时，模块电源接通，模块上电路电源指示灯点亮。

五、高频电路实验要求

1. 实验之前必须充分预习，认真阅读实验指导书，掌握好实验所必需的有关原理和理论知识；

2. 对实验中所用到的仪器使用之前必须了解其性能、使用方法和注意事项，并在实验时严格遵守；

3. 动手实验之前应仔细检查电路，确保无误后方能接通电源；

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4. 由于高频电路的特点，要求每次实验时连线要尽可能地短且整齐，不要有多余的线；

5. 调节可变电容或可变电阻时应使用无感工具； 6. 需要改接连线时，应先关断电源，再改接线； 7. 实验中应细心操作，仔细观察实验现象；

8. 实验中如发现异常现象，应立即关断电源，并报告指导老师；

9. 实验结束后，必须关断电源，整理好仪器、设备、工具和实验导线。

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第二章 高频电路实验部分

实验一 单调谐回路谐振放大器（验证性实验）

一、实验目的

1. 掌握高频电路实验箱的组成及其电路中各元件的作用；

2. 掌握并联谐振回路的通频带与选择性等相关知识； 3. 掌握负载对谐振回路的影响，从而了解频带扩展； 4. 熟悉和了解单调谐回路谐振放大器的性能指标和测量方法； 5. 掌握调调谐回路的静态测试和动态测试方法。 二、实验原理 R50C50.1uFWK1L1100KC2C3100p7/25pFR15.1KC1Uintest1GNDtest2UoutGNDGNDP1+12VC60.1uFR42KK3+12VRL1KGNDR310KQ19013100ptest3K2R220KC40.01uFRe2500Re12KGND 图1-1 单调谐回路高频小信号放大器

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。W、R1、R2和Re1(Re2)为直流偏置电路，调节W可改变直流工作点。C2、L1构成谐振回路，R3为回路电阻，RL为负载电阻。 三、实验仪器设备与器材

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四、实验内容与步骤 1．静态测量

将P1接通，开关K2的1、2分别置于“ON”，开关K1、K2全部置于断开状态，测量对应的静态工作点，计算并填入表1-1。

表1-1 不同射级电阻下的静态工作点测量

K2开关置于ON号 实测 实测 实测 据Vce判断BJT是否作在放大区 Re 500Ω 2KΩ Vb Ve Vce 是 否 1 2 *Vb，Ve是三极管的基极和发射极对地电压。 2．动态测试

1）拨动开关K1，接通R3；

2）拨动开关K2，选中Re1；

3）高频信号发生器接到电路输入端Uin，示波器接电路输出端Uout；

4）调节高频信号发生器的正弦信号输出频率为4MHz，调节C2使谐振放大器输出电压幅度Uo最大且波形不失真。此时调节高频信号发生器的信号输出幅度由100mV变化到850V，使谐振放大器的输出经历由不失真到失真的过程，记录下最大不失真的Uo值（如找不到不失真的波形，可同时微调一下W和C2来配合），填入表1-2：

表1-2 不同射级电阻下输出电压的幅度

100 200 300 500 600 700 Ui(mV) Uo (V) Re1=2K Re2=500 800 850 5）再选Re1=2KΩ，重复第4）步的过程；

6）在相同的坐标上画出不同Ic（由不同的Re决定）时的动态范围曲线，并进行分析和比较。

7）K1、K3打到不同位置时重复上述过程，并记录相应表格，表格形式同表1-2。

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3．测量放大器的频率特性 1）拨动开关K3至“RL”档；

2）拨动开关K1至“OFF”档，断开R3 ； 3）拨动开关K2，选中Re2；

4）检查无误后P1拨动到“on”，接通电源，电路电源指示灯亮； 5）调整谐振放大器的动态工作点；

6）高频信号发生器接到电路输入端Uin，示波器接电路输出端Uout；

7）使高频信号发生器的正弦信号输出幅度为120mV左右（本实验指导书中所说幅度都是指峰峰值），其频率在3.5—4.5MHz之间变化，从2Mhz开始每次增加0.1Mhz,找到谐振放大器输出电压幅度最大且波形不失真的频率并记录下来；（注意：如找不到不失真的波形，应同时调节W来配合；幅度最大不失真的输出频率在4MHZ左右。）

表1-3 谐振放大电路谐振特性测量

3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 MHZ MHZ MHZ MHZ MHZ MHZ 3.5 MHZ 3.6MHZ 4.3 MHZ 4.4 MHZ Uo(mv) 4、测量放大器的通频带：

1）拨动开关K1，接通R3； 2）拨动开关K2，选中Re2； 3）拨动开关K3至“RL”档；

4）高频信号发生器接到电路输入端Uin，示波器接电路输出端Uout；

5）调节高频信号发生器的正弦信号输出频率为4MHz，信号输出幅度为 100mV左右，调节 C2使输出电压幅度Uo最大且波形不失真（注意检查一下此时谐振放大器如无放大倍数可调节W）。以此时回路的谐振频率4MHz为中心频率，保持高频信号发生器的信号输出幅度不变，改变频率由中心频率向两边偏离，测得在不同频率时对应的输出电压uo，频率偏离的范围根据实际情况确定。将测量的结果记录下来，并计算回路的谐振频率为4-8MHz时电路的电压放大倍数和回路的通频带；

表1-4 谐振放大电路同频带测量测量 3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 3.5 3.64.3 4.4 MHZ MHZ 高频电路IV型实验指导书 MHZ MHZ MHZ MHZ 9 MHZ MHZ MHZ MHZ Uo(mv) 6）拨动开关K1，断开R3，重复第5）步。比较通频带的情况。 五、实验结果（或数据）与分析

1．计算直流工作点，与表1-1中实验实测结果比较。 2．整理实验数据，分析说明回路并联电阻对Q值的影响。 3．根据所测数据画出负载R为不同值时的幅频特性。 六、实验总结与思考

1．写明实验目的，实验原理，实验仪器设备和器材，实验内容和步骤，以及对实验结果进行详尽的分析。

2．画出实验电路的直流和交流等效电路。

3．思考射级电阻对静态工作点和增益产生影响的原因。 4．思考负载电阻对增益、回路通频带和Q值产生影响的原因。

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实验二 高频功率放大器（验证性实验）

一、实验目的

1．了解丙类功率放大器的基本工作原理，调谐特性以及动态特性。 2．了解高频功率放大器丙类工作的物理过程

3．掌握当激励信号变化、负载变化和电源电压Vcc变化时对功率放大器工作状态的影响。

4．比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点、功率、效率。 二、实验原理

1、丙类功放外特性测量

丙类功率放大器通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。本实验单元模块电路如图2-1所示。该实验电路由两级功率放大器组成。其中VT1（3DG12）、XQ1与C15组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，其中R2、R12、R13、VR4组成静态偏置电阻，调节VR4可改变放大器的增益。XQ2与CT2、C6组成的负载回路与VT3（3DG12）组成丙类功率放大器。甲类功放的输出信号作为丙放的输入信号（由短路块J5连通）。VR6为射极反馈电阻，调节VR6可改变丙放增益。与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻，改变S5拨码开关的位置可改变并联电阻值，即改变回路Q值。当短路块J5置于开路位置时则丙放无输入信号，此时丙放功率管VT3截止，只有当甲放输出信号大于丙放管VT3 be间的负偏压值时，VT3才导通工作。

图2-1 高频功率放大电路

2、丙类功放中效率、功率的测量 实验电路如图2-2所示。

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测量功率、效率的实验电路如图2-2所示。

本

图2-2 测量功率效率的丙类功放电路原理图

电路由两级组成：Q1等构成前级推动放大，Q2为负偏压丙类功率放大器，R6、R7提供基极偏压（自给偏压电路），ZL1为输入耦合电路，主要作用是使谐振功放的晶体三极管的输入阻抗与前级电路的输出阻抗相匹配。ZL2为输出耦合回路，使晶体三极管集电极的最佳负载电阻与实际负载电阻相匹配。R2为负载电阻。 三、实验仪器设备与器材

通信电子线路实验箱，数字示波器 四、实验内容和步骤

1．了解丙类工作状态的特点

（1）对照电路图2-1，了解实验板上各元件的位置与作用。

（2）将功放电源开关S1拨向右端（+12V），负载电阻转换开关S5全部拨向开路，示波器开路电缆接于J13与地之间将振荡器中S4开关“4”拨向“ON”，即工作在晶体振荡状态，将短路块J15连通在“ZD”下横线处短路块J4、JS、J10均连在下横线处，调整VRS、VR10、VR4、VR6，在示波器上可看到放大后的高频信号。或从J7处输入0.8V，10MHz高频信号，调节甲放VR4使JF.OUT（J8）为6伏左右。若没有0.8V高频信号源，可将J4短路块连通，从前置放大模块输入端J24处输入0.1V、10MHZ信号，调整VR10，使J7处为0.8V。将J5短路环接入1、2间，J10短路环C.DL接入横线处，此时，示波器上可看到放大输出信号振幅也随之变化，当输入电压振幅减小到一定值时，可看到输出电压为0，记下此时输入电压幅值。也可将短路环J5断开，使激励信号Ub＝0，则Uo为0，此时负偏压也为0，由此可看出丙类工作状态的特点。 2．测试负载特性

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将功放电源开关拨向左端（+5V），使Vcc＝5V，S5全断开，将J5短路块置于下画线处，从前置放大模块中J24处输入0.3V左右的10MHz高频信号，调节前置放大模块中VR10使甲放输入信号J7为1—2伏（J7处短路块置于下画线），J9处输入Vb＝6伏左右，调整回路电容CT2使回路调谐，同时结合调节VR6（以示波器显示J3处波形为对称的双峰为调谐的标准）。

然后将负载电阻转换开关S5依次从1→4拨动，用示波器测量相应的Vc值和Ve波形，描绘相应的ie波形，分析负载对工作状态的影响（Vb＝6V，f＝10MHz，Vcc＝5V）。

表2-1 负载变化对工作状态的影响

RL(Ω) VcP-P(V) VeP-P (V) ie的波形 680 150 51 开路 （1）先将J15短路环断开，从J24输入0.3伏，10MHz高频正弦信号，调整电位器VR10使J26（FD.OUT）输出最大。

（2）将J4和J5短路环连通，调整VR4使J13输出最大正弦信号并保证波形不失真。 （3）将示波器开路电缆接入VT3管发射极J3处，开关S1拨向+5V，调整VR6和VR4，使其波形为凹顶脉冲。（此时S4全部开路）。

（4）将S1电源电压拨为＋5V，J3处ie波形为凹顶脉冲，将S5开关从3→1依次接通，可看到负载变化对波形的影响，即对工作状态的影响。

3．观察激励电压变化对工作状态的影响

先将ie波形调到凹顶脉冲，然后改变Ub由大到小变化（即减小输入信号），用示波器观察ie波形的变化，并记录Vb (V)在对应状态下的电压变化。（Vcc=5V，f＝10MHz，RL(Ω) ＝开路）。

表2-2 激励电压变化对工作状态的影响

Vb (V) ie的波形 V（过压） V（临界） V（欠压） 4．观察电源电压Vcc变化对工作状态的影响

将ie波形调到凹顶脉冲波形，改变Vcc从5V至12V变化，用示波器观察ie波形的变化。（Vb＝6V，f＝10MHz，RL(Ω) ＝开路）。

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表2-3 电源电压变化对工作状态的影响 Vcc (V) ie的波形 5V 12V 5．若无高频信号源也可按下列步骤观察丙类功放工作状态的变化：

（1）将前置放大中J15连通到ZD，放大模块中短路块J4连通到下横线，从J8处可看到放大后的高频信号。此时振荡模块中的S2应将“4”拨向“ON”，即为晶振。

（2）将短路块J5连通，在J13处可观察到进一步放大后的高频信号。（注此时开关S1拨向右端+12V，J10短路块连通）。

（3）改变拨码开关S5，可观察输出信号幅度的变化。

（4）用示波器在J3处可观察ie电流波形，此时可比较S1拨向+5V或+12V两种不同的情况。当S1拨向+5V时，改变S5，可观察工作状态的变化。

（5）改变电位器VR4、VR6可改变功放的放大量和ie的波形变化。 6、功率、效率的测量。

（1）接通电源前，调节W1到最大阻值，逆时针旋转到最大，将开关拨到接通R2的位置。

（2）在标示有“H1”“H2”两个点串联电流表，档位打到适当位置200mA。 （3）模块丙类功率放大电路部分P1拨动到“on”位置，接通电源，电源指示灯亮，调节W1，使电流表指示值最小。

（4）将示波器接在Uout和地之间，在输入端Uin接入8MHz幅度约为600mV的高频正弦信号。调节ZL1、ZL2，配合W1调节，观察示波器的波形为最大值且失真最小。最大可输出15v左右的正弦波。

（5）将输入正弦信号的频率设置在8MHz，峰峰值为600mv，为保证丙类功放的效率最大可以进行适当调整。分别测量各工作电压和峰值电压及电流，并根据测得的数据分别计算：

电源给出的总功率；电源给出的功率:P1=Vcc*I

放大电路的输出功率；放大电路的输出功率Po=1/8*Upp2/Rp (Upp为Vout的值，Rp就是负载)

三极管的损耗功率；三极管的损耗功率：Pc=P1-Po 放大器的效率。效率：ξ=Po/P1;

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五、实验结果（或数据）与分析

1．整理表2-1中数据及ie的波形，分析负载变化对高频供放动态性能的影响。 2．整理表2-2中实验数据，分析说明激励电压变化对工作状态的影响。 3．整理表2-3中实验数据，分析说明电源电压变化对工作状态的影响。 4. 计算丙类功放的直流功率、输出功率、集电极损耗功率、效率。 六、实验总结与思考

1．写明实验目的，实验原理，实验仪器设备和器材，实验内容和步骤，以及对实验结果进行详尽的分析。

2. 思考负载变化对高频供放动态性能产生影响的原因。 3. 思考激励电压变化对工作状态产生影响的原因。 4. 思考电源电压变化对工作状态产生影响的原因。

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实验三 正弦波振荡器（验证性实验）

一、实验目的：

1．掌握三端式振荡电路的基本原理，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。 4．比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。 二、实验原理

1.三点式振荡器包括电感三点式振荡器和电容三点式振荡器；电容三点式振荡器、 （1）电容反馈三点式电路 — 考毕慈振荡器

图3-1是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容Ci和输出电容Co对频率

a）考毕慈振荡器 b）交流等效电路

图3-1 考毕慈振荡器

的稳定度影响较大，且频率不可调。

（2）串联改进型电容反馈三点式电路 — 克拉波振荡器

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电路如图3-2，其特点是在L支路中串联一个可调的小电容C3，并加大C1、C2的容量，谐振频率主要有L和C3决定。电容C1、C2主要起电容分压反馈的作用，从而大大的降低了Ci和Co对频率稳定度的影响，且频率可调。

a）克拉波振荡器

图3-2

b）交流等效电路 克拉波振荡器

（3）并联改进型电容反馈三点式电路 — 西勒振荡器

在串联改进型电容反馈式三点电路的基础上，在L1两端并联一个小电容C4,就成为了希勒振荡器，电路如图3-3，调节C4可改变振荡频率。西勒电路的优点是进一步提高的频率的稳定度，振荡频率可以做的较高。该电路在短波、超短波通讯机、电视接收机

a）希勒振荡器

b）交流等效电路 图3-3 西勒振荡器

等高频设备中得到非常广泛的运用。本实验所提供的电路就是希勒振荡器。

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L247uHVCCWGNDP1+12VC80.01uFR6GNDC90.01uFLED100KR32K100KR92KC4C6TP3Q29013GND20pR16.8K1XK22X3.3pK3C2X180pFC5L110uHR510KR8510OFFR5C7TP1R71KTP2C2Q19013K11X180pF0.22uF7/25P2XR25.1KC10.22uFR41KC3220PC3X470PGNDGND 图3-4

电容三点式振荡器实验电原理图

如图3-4所示为本实验电路原理图。C2、C3、C4、C5和L1组成振荡回路。Q1的集电极直流负载为R3,偏置电路由R1、R2、W和R4构成，改变W可改变Q1的静态工作点。静态电流的选择既要保证振荡器处于截止平衡状态也要兼顾开始建立振荡时有足够大的电压增益。Q2与R6、R8组成射随器，起隔离作用。振荡器的交流负载实验电阻为R5。R7的作用是为了用频率计（一般输入阻抗为几十Ω）测量振荡器工作频率时不影响电路的正常工作。

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2.本实验电路采用并联谐振型晶体振荡器，如图3-5所示。

P1+12VR92KWL1GNDVCC100k2.2uHR16.8KXT10MHzC3100pR7TP2TP1Q19013C2100pK110R210KR4510C4100pR510KGNDR6580R8580C11000pGND 图3-5 并联型晶体振荡器电路原理图

XT、C2、C3、C4组成振荡回路。R1、R2、W和R4构成Q1的偏置电路，改变W可改变Q1的静态工作点。静态电流的选择既要保证振荡器处于截止平衡状态也要兼顾开始建立振荡时有足够大的电压增益。振荡器的交流负载实验电阻为R5。

三、实验仪器设备与器材

通信电子线路实验箱，数字示波器 四、实验内容与步骤

1．1. 研究晶体三极管静态工作点不同时对振荡器输出幅度和波形的影响： 1）将开关K1和K2均拨至1X档，负载电阻R5暂不接入；P1拨到“on”位置，接通+12V电源，同时电源指示灯亮；调节电位器W和电容C5使振荡器振荡，此时用示波器在TP1观察不失真的正弦电压波形；

2）调节W使Q1静态电流在0.5-4mA之间变化（可用万用表测量R4两端的电压来计算相应的IeQ，至少取4个点），用示波器测量并记下TP1 点的幅度与波形变化情况。

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表3-1 静态工作点对振荡幅度的影响

Ve（V） Vo（V） 2.反馈系数对振荡幅度的影响。

K1、K2分别同时至于1X、2X位置，K3置于开路位置，调节电位器W是输出电压达到最大。计算反馈系数，并用示波器记下振荡幅度与开始起振以及停振时的反馈电容值填入表3-2中。

表3-2 反馈系数对振荡幅度的影响

反馈电容 K1=1X K2=1X K1=2X K2=2X 反馈系数 振荡幅度Vpp 3.负载电阻对振荡幅度的影响。

K1、K2同时至于1X位置，调节电位器W是输出电压达到最大。K3分别置于开路位置10KΩ从而改变负载电阻大小，记下振荡幅度及停振时的负载电阻填入表3-3中。

表3-3 负载电阻对振荡幅度的影响

负载电阻 振荡幅度Vpp K3 空载 K3 10KΩ 4．LC振荡器频率稳定度的研究。

1）选择一合适的稳定工作点电流IeQ，使振荡器正常工作，利用示波器在TP3点和TP2点分别估测振荡器的振荡频率；

2）用示波器重测，比较在TP3点和TP2点测量有何不同；

3）K1、K2同时置于1X处，别将开关K3拨至“OFF”和“ON”档，比较负载电阻R5不接入电路和接入电路两种情况下，输出振幅和波形的变化。用示波器在TP1点观察并记录到表3-4中。

表3-4 负载电阻对振荡频率稳定度的影响

振荡频率 K3=10KΩ K3=?

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5.测量石英晶体振荡器的特性研究。

（1） 调整图中W，测得Iemin和Iemax（可测量R4两端的电压来计算相应的Ie值）； （2）测量当工作点在上述范围时的振荡器频率及输出电压。

（3）研究有无负载对频率的影响：先将K1拨至OFF，测出电路振荡频率，再将K1拨至R5，测出电路振荡频率，填入表3-5，并与LC振荡器比较。

表3-5 负载电阻对振荡频率稳定度的影响 K1开关状态 频率（f） 五、实验结果（或数据）与分析

1.整理表3-1实验数据，分析说明静态工作点对振荡器振荡幅度的影响。 2.整理表3-2实验数据，分析说明反馈系数对振荡器振荡幅度的影响。 3.整理表3-3实验数据，分析说明负载变化对振荡器振荡幅度的影响。

4.整理表3-4、3-5实验数据，分析说明负载变化对振荡器振荡频率稳定度的影响。 六、实验总结与思考

1．写明实验目的，实验原理，实验仪器设备和器材，实验内容和步骤，以及对实验结果进行详尽的分析。

2.思考静态工作点对振荡器振荡幅度产生影响的原因。 3.思考反馈系数对振荡器振荡幅度产生影响的原因。 4.思考负载变化对振荡器振荡幅度产生影响的原因。 5.思考负载变化对振荡器振荡频率稳定度产生影响的原因。

OFF ON 高频电路IV型实验指导书 21

实验四 振幅调制器（验证性实验）

一、实验目的

1．熟悉采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．掌握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．通过实验比较分析全载波调幅和抑止载波双边带调幅的波形。 二、实验原理

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。图4-1是抑制载波幅度调制和普通调幅的波形图。

Uc(t)u。（t）uΩ（t）UmminuΩ（t）Ummaxotuc(t)Uc(t)

图4-1 振幅调制信号波形

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4-2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。

高频电路IV型实验指导书 22

图4-2 MC1496内部电路图

用1496集成电路构成的调幅器电路图如图5－2（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，保证器件内部的各个晶体管工在放大状态。

本实验电路如图4-3所示。

图中MC1496芯片引脚1和引脚4接两个51Ω和两个75Ω电阻及51K电位器用来调节输入馈通电压，调偏W，有意引入一个直流补偿电压，由于调制电压Uc与直流补偿电压相串联，相当于给调制信号Uc叠加了某一直流电压后与载波电压Uc相乘，从而完成普通调幅。如需要产生抑制载波双边带调幅波，则应仔细调节W，使MC1496输入端电路平衡。另外，调节W也可改变调制系数m。1496芯片引脚2和引脚3之间接有负反馈电阻R3，用来扩展Uc的输入动态范围。载波电压Uc由引脚10输入。

MC1496芯片输出端（引脚6）接有一个由并联L1、C5回路构成的带通滤波器，原因是考虑到当Uc幅度较大时，乘法器内部双差分对管将处于开关工作状态，其输出信号中含有3ωc±Ω、5ωc±Ω、??等无用组合频率分量，为抑制无用分量和选出ωc±Ω分量，故不能用纯阻负载，只能使用选频网络。

高频电路IV型实验指导书 23 R81KR91KL347uHP1+12VR10C30.1uFGNDC9104GNDC10104GND+12V3.9KR551R451GNDGNDR12110KR142KU1MC1496OUT+OUT-612C6C4R76.8K14523810Q19013C7TP3GNDSIG+SIG-BIASGNADJGNADJCAR+CAR-R113.9K140.1uF0.1uFR3100R6C10.1uFUcVEE330P51-8VC57/25pL110uHR13120L220uHUsC20.1uFR175W51KR275R152KGNDGNDGNDL447uH-8VC11100uFC12104GNDGNDC13104P2GND图4-3 幅度调制电路

三、实验仪器设备与器材

通信电子线路实验箱，数字示波器 四、实验内容与步骤

1．静态工作点调测：使调制信号VΩ=0,载波Vc=0，调节W使各引脚偏置电压接近下列理论参考值，并将实测值填入表4-1中。

表4-1 MC1496各引脚偏置电压测量值 引脚电压 理论值 5.62V 实测值 V8 V10 V1 V4 0V V6 V12 V2 V3 V5 5.62V 0V 10.38V 10.38V -0.76V -0.76V –7.16V R1、R2与电位器W组成平衡调节电路，改变W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：输入载波信号Vc(t),其频率fc=8MHz,峰－峰值UCP－P＝100~300mV。输入调制信号VΩ(t),其频率fΩ＝1KHz，先使峰－峰值UΩP－P＝0mV，调节W，使输出VO=0(此时U4＝U1)，再逐渐增加UΩP－P=600mV，则输出信号VO（t）的幅度逐渐增大，最后出现如图5-3(a)所示的抑止载波的调幅信号，用示波器将实测数据填入表4-2中，由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号。

高频电路IV型实验指导书 24

表4-2 DSB调制实测数据及波形 调制信号 载波信号 电压振幅（mV） 信号频率（Hz） 波形 DSB信号 3．全载波振幅调制

m?Ummax?UmminUmmax?Ummin，输入载波信号Vc(t) , fc=10MHz,

UCP－P＝100~300mV，调节平衡电位器W，使输出信号VO（t）中有载波输出（此时U1与U4不相等）。再从端输入调制信号，其fΩ＝1KHz，当UΩP－P由零逐渐增大时，则输出信号VO（t）的幅度发生变化，最后出现如图5-3（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。加大VΩ，观察波形变化，画出过调制波形并记下对应的VΩ、VC值进行分析。

表4-3 AM调制实测数据及波形 电压振幅（mV） 调制信号 信号频率（Hz） 波形 m?1 m?1 m?1 电压振幅（mV） 载波信号 信号频率（Hz） 波形 Ummax AM信号 Ummin 波形 调幅度m 4、在保证fc、fs和Ucm一定的情况下测量ma—Usm曲线。 五、实验结果（或数据）与分析

1.整理表4-1实验数据，分析说明MC1496各引脚偏置电压的特点。 2.整理表4-2实验数据，分析说明DSB波形的特点。

3.整理表4-3实验数据，分析说明AM波形的特点，并分析过调幅的原因。 六、实验总结与思考

1．写明实验目的，实验原理，实验仪器设备和器材，实验内容和步骤，以及对实验

高频电路IV型实验指导书 25

结果进行详尽的分析。

2．思考MC1496各引脚偏置电压设置的原因。

3．思考当改变VR8时能得到几种调幅波形，并分析其原因。

4．比较m?1AM调幅波形及DSB调幅波形两者的区别，并分析其原因。

高频电路IV型实验指导书 26

实验五 变容二极管调频和相位鉴频器实验(验证性实验)

一、

实验目的：

1. 了解变容二极管调频器电路原理和测试方法； 2. 了解调频器调制特性及主要性能参数的测量方法；

3. 掌握乘积型相位鉴频器电路的基本工作原理和电路结构；

4. 熟悉相位鉴频器的和其特性曲线的测量方法，观察移相网络参数变化对鉴频特性的影响；

5. 通过将变容二极管调频器与相位鉴频器进行联机实验，了解调频和解调的全过程。 二、

预习要求：

1. 复习变容二极管的非线性特性，及变容二极管调频振荡器调制特性； 2. 复习角度调制的原理和变容二极管调频电路的组成形式； 3. 复习相位鉴频的基本工作原理和电路组成； 4. 认真阅读实验内容，了解实验电路中各元件的作用

三、实验电路说明：

（一）变容二极管调频原理

所谓调频就是将要传送的信息（如语音、音乐）作为调制信号去控制载波（高频振荡）的瞬时频率，使其按调制信息的规律变化。设调制信号：载波震荡电压为：

，

，

根据定义，调频时载波的瞬时频率ω(t)随uΩ(t)呈线性变化，即

则调频波的数字表达式如下：

高频电路IV型实验指导书 27

式中

是调频波的瞬时频率最大偏移，简称频偏，他与调制信号的振幅成正

比。比例常数Kf亦称调制灵敏度，代表单位电压所引起的频偏。 式中

称为调频指数，是调频瞬时相位的最大偏移，它

的大小反映了调制深度，由上式可见，调频波是一个等幅的稀密波，可以用示波器观察其波形。

如何产生调频信号？最简单最常用的方法就是利用变容二极管的特性直接产生调频波，其原理电路如图5-1所示。

图5-1

变容二极管调频原理电路

变容二极管Cj通过偶和电容C1，并接在LCn回路两端，形成振荡回路总电容的一部分。振荡回路总电容的大小为：

振荡频率为:

加在变容二极管两端的偏压为：

高频电路IV型实验指导书 28

变容二极管利用PN结的结电容制成，在反偏电压的作用下呈现一定的结电容（势垒电容），而且这个电压能够灵敏的随着反偏电压在一定的范围内变化，其关系曲线称Cj-Ur曲线。如图5-2所示

由图可见，未加调制电压时，直流反偏VQ所对应的结电容为CjΩ。当反偏增大时，Cj减小；反偏减小时，Cj增大，其变化具有一定的非线性，当调制电压较小时，近似为工作在Cj-uR曲线的线性段，Cj将随调制电压线性变化。当调制电压较大时，将给调频带来一定的非线性失真。

图5-2

用调制信号控制变容二极管结电容

有图5-2（c）可见，变容二极管电容随uR变化

此时振荡回路的总电容为：

由此可得出振荡回路总电容变化量为：

式中Cm为变容二极管结电容变化的最大值，当回路中电容

有微量变化时，频率

高频电路IV型实验指导书 29

也会变化，其关系如下：

式中fo是未调制时的载波频率，Co是调制信号为零时的回路总电容，显然

fo为：

通过以上公式可求出振荡频率为：

由此可见，频率变化随调制电压线性变化，从而实现了调频。

（二）变容二极管调频电路如图5-3所示。

P1L347uHW2C9104GNDW1100K100KGNDC10104R73K+12VUoutR14.7KR31KLED1+12VC4300pFC5C6test2R510KGND68pFQ1901332pFC3390pFL110uHtest1L247uHD12CC1CR61.5KC10.22uFR28.2KR4510C2680pFC71uFC85100pFGNDUin 图5-3

变容二极管调频电路图

本电路由LC正弦波振荡器与变容二极管调频电路两部分组成。图中晶体三极管组成电容三点式振荡器。C1为基极耦合电容，Q1的静态工作点由W1、R1、R2及R4共同决定。L1、C5与C2、C3组成并联谐振回路。调频电路由变容二极管D1及耦合电容C6

高频电路IV型实验指导书 30

组成，W2、R6、R7为变容二极管提供静态时的反向直流偏置电压，R5为隔离电阻。C7与高频扼流圈L2给调制信号提供通路，C8起高频滤波作用。

（三）相位鉴频器实验电路如图5-4所示。

R31.5KC6R1160KGND0.047uFR53KR68.2KK1GNDR41KC80.047uFR101.5KR11100R122.2KR132.2KR1412K+12VinR20510KR18GND160K6R15C12330pFGNDOUT-1220K3R1620KC13330pF2+12VinW150KGNDC100.1uF23U1OUT+GNADJ8C1Uin0.047uFC3Q19013C70.047uF1014CAR+CAR-SIG+SIG-GNADJU2OP-076R21718GNDMC1496PVEEBIASUout3KC1136pFGNDC20.047uFR24.7K148.2pFL110uHC410pFC57/25pF5GND-12VinR19200KR81KR91KC90.1uFGNDGND4

图5-4

四、实验仪器： 1. 双踪示波器 2. 万用表 3. 频率计

4. 实验箱、频率调制电路和相位鉴频器电路模块 五、实验内容及步骤： （一）变容二极管调频电路

1. 静态调制特性测量

1）模块“频率调制电路”部分的P1拨到“on”位置，接通电源，电路电源指示灯点亮；

2）输入端“Uin”不接调制信号，短接到“GND”；示波器接至Uout端观察波形，并用频率计测量频率；

3）调节W1使振荡器起振，且波形不失真，Uout端输出频率约为5-6MHz；方法：W2逆时针旋转到头，然后调节W1。

4）调节W2使Ud（变容二极管两端的电压）测试点的电压变化，将对应的输出频率填入表5-1。

相位鉴频器电路图

高频电路IV型实验指导书 31

表5-1 变容二极管电压与振荡频率的关系

Ud（V） f0(MHz) 1 1.5 2 2.5

2. 动态测试：

调节频率调制电路的f0约在5-6MHz间，从Uin端输入F=2KHz，峰峰值约4V的调制信号Us，，在输出Uout端观察Us与调频波上下频偏的关系，将对应的波形填入表5-2。 表5-2 调制信号幅值与调频波频偏的关系

Us（V） 调频波波形 （二）相位鉴频器实验电路

1．用逐点描绘法测绘乘积型相位鉴频器的静态鉴频特性：

1）用高频信号源从Uin端输入一幅度500mV左右7MHz的的正弦信号； 2）将开关K1拨至R5档；

3）用万用表测鉴频器的输出电压：在5—8MHz的范围内（以7MHz为基准），以每格0.02 MHz的间隔测量相应的输出电压，记录下来并绘制出静态鉴频特性曲线（注意：当7MHz相位鉴频时，应使输出电压为零;如果不为零,可以调可变电容C5,归零后再进行实验）；

表5-3 静态鉴频特性曲线参数

f0(MHz) Ud（V） 6.2 0V 0 4 3 3.5 4 4.5 5 4）将开关K1拨至R6档，重复第2）步的工作，并与之比较； 2．观察调频信号解调的电压波形： 1）将调频电路中心频率调为6-7MHz间； 2）将鉴频电路的K1接R5；

3） 将调频输出信号（调频电路中的Uout端）送入相位鉴频器的输入端Uin，将F=2KHz、幅值500mV的正弦信号加至调频电路的输入端进行调频；

高频电路IV型实验指导书 32

4）调节调频电路按照实验五(一)，调频电路的输出连接相位鉴频器的输入端，调节调频电路电位器和相位鉴频器电路的可调电容C5，使在相位鉴频器输出端观察到最大且不失真的正弦波为止。

5）用双踪示波器同时观测调制信号和解调信号，比较二者的异同。将调制信号的幅度改变，观察波形变化，分析原因。

表5-4 相位鉴频电路输入输出信号

幅度 频率 波形 调制信号 已调信号 解调信号 6）将K1拨到R6，观察与在R5时输出异同（如果出现失真，按实验步骤4）调节）。

六、 实验报告要求：

1. 整理各项实验所得的数据和波形，绘制静态调制特性曲线； 2. 求出调制灵敏度S。

3、 分析回路参数对鉴频特性的影响； 4、分析讨论各项实验结果。

高频电路IV型实验指导书 33

实验六 混频器实验(验证性实验)

一、 实验目的：

1. 了解集成乘积混频器的工作原理；

2. 了解本振电压幅度和模拟乘法器的偏置电流对混频增益的影响； 3. 学习利用直流负反馈改善集成混频器动态工作范围的方法； 4. 观察混频器寄生通道的干扰现象。 二、 预习要求：

1. 了解非线性电路、时变参量电路和变频器的基本原理；

2. 了解采用模拟乘法器实现混频的基本原理，熟悉实验电路及电路中各元件的作用。

三、 实验电路说明：

本实验电路如图6-1所示。

图中，Q1与电容C13、C14、C15、C18及L1构成电容三点式振荡电路作为本地振荡器。Q2和Q3分别构成两级射随器起缓冲隔离的作用。

本振电压从TP1端馈入，信号电压从TP2端馈入。 ZL、C19、C20构成中频滤波网络。

Q4为缓冲隔离级。中频回路调谐于2.5MHz上下，从Uout)输出中频电压。 四、实验仪器：

1. 双踪示波器 2. 万用表

3. 频率计

4. 实验箱及集成混频器模块 五、实验内容及步骤：

1. 测量UIm – ULm关系曲线： 1）检查电路无误后接通正、负电源；

2）调整本地振荡器:

高频电路IV型实验指导书 34

将示波器接在TP1，调整W1和C18，使其起振并输出一个不失真的、振荡频率为10.5MHz左右的正弦本振信号UL；调整W2，使其幅度约200mV，记录 UL的频率、幅度值及波形；

表6-1 本振信号参数

本振信号UL

3）调谐中频回路：

保持高频信号源输出正弦信号频率fs=8MHz、输出电压幅度Usm=200mV，将此信号作为混频器输入Us从TP2输入；

本振信号保持频率fL=10.5MHz、输出幅度ULm约200mV。用示波器在Uout测量，调节ZL及C19，直到出现不失真的正弦波形。测量并记录中频调谐输出电压UI的频率、幅度及波形。

表6-2 中频信号参数

中频信号UI

4）在Is约为1mA（模块已经固定），调节W2 改变ULm大小，测量UIm – ULm关系曲线。

表6-3 中频信号和本振信号幅值关系

Ulm(mV) UIm(mV) 450 400 350 300 频率 幅度值 波形 频率 幅度值 波形 2. 观察混频器中频干扰信号的分布情况

保持高频信号源输出电压幅度Usm=200mV，将此信号作为混频器输入Us；本振信号的频率fL=10MHz、输出幅度ULm=200 mV，在1MHz—8MHz的范围内改变高频信号源输出信号频率, 观察并记录哪些频率点上有明显的中频信号出现。

表6-4 输入信号和中频信号的频率关系

高频电路IV型实验指导书 35 fs(MHz) fI(MHz)

七、 实验报告要求：

7 7.8 8 8.2 1．整理各项实验所得的数据和波形，绘制UIm – ULm的关系曲线； 2．根据测得的干扰频率，说明它们分别属于混频过程中的哪种类型的干扰； 3．回答问题：

1）集成混频器有何优缺点？

2）某种原因导致中频回路的谐振频率值与指导书给出的数值不一样，如果仍按书中给定的信号频率值加入高频信号，将会出现什幺现象？如何解决？ 4. 实验中可以任意改动中频回路参数吗？为什幺？

2R110KC13C16Q29013Q390133GNADJ10C21041044C17L110uHC187/25pF3.3pF10KC4104TP2W3100KGNDGNDR1510KR1610KR13510R1951R2051R172201W2CAR-SIG+C10C11Q19013VEEBIASC14100pFGNADJ514

LED2R22GND3K+12V+12VP2C8104GNDR7R10110K1KR11110KL447uHC9104GNDR8C5104R61K0R18110L247uHL547uHR12110K

U1MC1496POUT+6GND10pF8C3TP1CAR+3.3pFSIG-OUT-12104104C12TP3104ZLR1410KC197/25pFR26.8KC20150pFR91KUout图6-1

GNDGND3K-8VLED1R21GNDP1L3C647uH104GNDGNDC7104-8VW1R42K10K高频电路IV型实验指导书

Q49013

集成混频器实验电路原理图

R35.1KC1104R51KC15680pFGND 36

高频电路IV型实验指导书 37

实验七 检波器实验(验证性实验)

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．了解大信号峰值包络检波器的工作过程、主要指标及波形失真，学习检波器电压传输系数的测量方法；

3．掌握用集成电路实现同步检波的方法。 二、 预习要求：

1．复习二极管包络检波原理和模拟乘法器工作原理； 2．复习用集成模拟乘法器构成的同步检波器的工作原理；

3．了解实验电路中各元件作用；

4．了解检波器电压传输系数Kd的意义及测量方法 三、实验电路说明：

1． 幅度解调实验电路（一）---- 二极管包络检波器如图7-1所示。

D12AP9VinK1R110KC1470pFGNDGNDC20.01uFC3100uFOUTK2R21KR3100KGND

图7-1

二极管包络检波器电路原理图

图中C1、C2为不同的检波负载电容，当其取值过小时，检波器输出的纹波较大。R2、R3为交流负载电阻，如过小，将出现负峰切割失真。

2.幅度解调实验电路（二）---同步检波器，如图7-2所示。

本电路中MC1496构成解调器，载波信号加在8—10脚之间，调幅信号加在1—4脚

高频电路IV型实验指导书 38

之间，相乘后信号由12脚输出，经C6、C7和R12组成的低通滤波器输出解调出来的调制信号。

R6GND1KC30.1uFGNDR7R81KR9100R10R113.3KGNDL247uH+12VinP1+12VC11104C12104GND+12VR13GND2K2MC1496GNADJC20.1uFUcUsC10.1uFR31KR1910WGND50KGNDR2910R41K81014GNADJ351U13.3KCAR+CAR-SIG+OUT+6C50.1uFGND12C65100pR121KC75100pGNDGNDC8Uout1uF14C40.1uFVEESIG-BIASOUT-5R5GND6.8KL147uH-8VC9104GNDC10104-8VGNDR14GND2K 图7-2

四、实验仪器：

1．双踪示波器 2．万用表 3．频率计

4．实验箱及幅度调制、解调模块 5．高频信号发生器 五、实验内容及步骤： （一）二极管包络检波器：

1．从“二极管包络检波电路”的Vin端输入载波频率fc=8MHz、调制信号频率fs=1KHz左右、Uout适中的调幅波（可从平衡调幅电路获得，注意每次均应调整好幅度调制器电路使其输出理想的调幅波），K1接C1，K2接负载电阻R3，用示波器测量检波器电压传输系数Kd。

2． 观察并记录不同的检波负载对检波器输出波形的影响：

模拟乘法器之同步检波实验电路图

高频电路IV型实验指导书 39

1）令输入调幅波的m>0.5，fc=8MHz、fs=1KHz和fs=10KHz，选择不同的检波负载电容，观察并记录检波器输出波形的变化；

表7-1 检波波形

检波波形 fs=1KHz fs=10KHz

2）令输入调幅波的m>0.5，fc=8MHz和fs=1KHz，选择不同的外接负载电阻R2和R3，观察并记录检波器输出波形的变化，此时，接入的检波电容应选择合适的电容值。

表7-2 外接负载电阻不同时的检波波形

检波波形 （fs=1KHz）

（二）集成电路构成的同步检波器：

1．从高频信号源输出fc=8MHz、Uc=200mV的正弦信号到同步检波电路的Uc端作为同步信号（其频率为调幅波的载波）；

2．从幅度解调电路的Us 端输入载波频率为fc=8MHz、调制信号fs=1KHz、Us =1V左右的调幅波信号，调制度分别为m=0.3、m=1及m>1（从平衡调幅电路中获得）。分别记录解调输出波形，并与调制信号相比较；

表7-3 同步检波器AM检波波形 电压振幅（mV） 调幅波信号 信号频率（Hz） 波形 解调信号 C1=470pF C1=0.01uF R2=1K R3=100K m?0.3 m?1 m?1 电压振幅（mV） 信号频率（Hz）

高频电路IV型实验指导书 波形 电压振幅（mV） 调制信号 信号频率（Hz） 波形 40

2． 将抑制载波的调幅波加至同步检波器的Us端，观察并记录解调输出波形，

并与调制信号相比较。

表7-4 同步检波器DSB检波波形 电压振幅（mV） 调幅波信号 信号频率（Hz） 波形 DSB 电压振幅（mV） 解调信号 信号频率（Hz） 波形 电压振幅（mV） 调制信号 信号频率（Hz） 波形

六、实验报告要求：

1．整理各实验步骤所得的数据和波形，分析各实验步骤所得的结果。

2．在二极管包络检波器电路中，如果m=0.5、R1=5.1K、fΩ=1KHz，试估 算一下本实验不产生惰性和负峰失真时，负载电阻和检波负载电容值应各是多少？ 3．实验的心得体会。

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实验八 调频发射、接收系统实验(综合性实验)

一、实验目的：

通过实验掌握调频发射机组成原理和调试方法。 通过实验掌握调频发射机组成原理和调试方法。

掌握标准信号（正弦波信号）的调频发射与接收，为实现实际应用中的语音信号的发射与接收做准备。

学习如何将各个单元模块组合起来完成实际工程需要的整机电路设计。 了解语音发射与接收的全过程

二、预习要求：

复习变容二极管调频原理和前单元实验的调节方法。 复习丙类功率放大器电路原理和前单元实验的调节方法。 复习双调谐选频网络电路原理和前单元实验的调节方法。 复习相位鉴频器原理和前单元实验的调节方法。 复习小功率调频发射与接收机组成原理 三、实验电路说明：

（一）小功率调频发射机和接收机 1．调频系统原理

与调幅系统相比，调频系统由于高频振荡器的输出振幅不变，因而具有较强的抗干扰能力和较高的效率，所以在无线通信和广播电视等各个领域得到了广泛的应用。

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图8-1为调频发射与接收系统框图。其中图a为直接调频发射机系统框图，图b是调频接收机的系统框图。调频发射机发射信号，调频接收机将发射机发来的信号经过

图8-1a 调频发射机组成框图

图8-1b 调频接收机组成框图

还原，转换成我们所需要的原始信号，即完成了发射与接收的过程。

调频接收机的主要技术指标有： ① 工作频率范围

接收机可以接收到的无线电波的的频率范围成为接收机的频率范围或者波段覆盖。接收机的接收频率必须与发射机的发射频率相对应，如调频广播收音机的频率范围为88-108MHz，是因为调频广播发射机的发射范围也是88-108MHz。

② 灵敏度

接收机接受微弱信号的能力称为灵敏度。通常利用输入信号电压大小来表示，接受的输入信号越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度一般在5-30μV。

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③ 选择性

接收机从各种信号和干扰中选出所需信号的能力称为选择性，单位用分贝（dB）表示。分贝越高，选择性越好。

④ 频率特性

接收机的频率响应范围称为频率特性或者同频带。语音信号的频率范围为2-20KHz。

⑤ 输出功率

接收机的负载输出最大不失真功率称为输出功率。

2.实验电路

实验的小功率调频发射电路由前述的变容二极管频率调制电路和高频功率放大电路组合而成，实验电路图如图8-2。

L047uHW3ZL2C13104GNDGNDC14104LED1+12VP1+12V100KC1122pFZL1GNDR133KR71KC1022pFGNDQ39013L32.2uHUoutGNDQ29013K1R102.2C91000pFR81.2KR9200C12104C15104R11100R1250GNDW1W220K100KR31KC4330pFC5C6R14.7KR510K68pFQ1901332pFC2390pFL110uHL247uHD12CC1CR61.5KC10.22uFR28.2KR4510C3680pFC71uF/25VC85100pFGNDUin 小功率调频发射机电路原理图

图8-2

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电路下半部分为变容二极管频率调制电路，信号从Uin端输入，经此电路调频。 电路上半部分为功率放大电路，作用是对已经调制好的信号进行功率放大，并经过天线发射出去。

本实验的接收机电路原理图如图8-3.

R101.5KC16R5160KGND0.047uFR91KC180.047uFGNDR133KR111.5KR14100R152.2KR162.2KR1712KR20510KR21160K6R18C19330pFGND20K3OUT-12R1920KC20330pFGND-12VinC17104R22200K2+12VinU2OP-076R233KGND+12VinR128.2KK3W250K23U1OUT+GNADJ8C12Q29013C150.047uFC131014CAR+CAR-SIG+SIG-GNADJ718GNDMC1496P0.047uFBIASUoutC2136pFGNDVEEC110.047uFR64.7K14L510uHC1410pFCT47/25pFR71KR81KGNDGNDW1ZL1100KC832pFC932pF58.2pFZL2CT27/25pFCT37/25pFR15.1KGNDGNDC1010pFC6Uin100p9013Q1R220KC7103R32KGND图8-3 小功率调频接受机电路图

该电路由选频网络和相位鉴频器两大部分组成。其工作原理是：天线接收到的高频信号，经选频网络选择并放大我们所需要的高频信号、抑制其他不需要的干扰信号，然后将高频信号送入到相位鉴频器的输入端，最后在输出端输出还原的调制信号，用示波器可以观察到还原的信号。如果是音频信号，将还原的信号送入音频设备中即能得到还原的声音。

3.语音的调频发射与接收系统

在实际应用中，所需要调制的信号往往并不是如实验十三所述那样调制标准的正弦信号，往往传递更多的是语音信号或者音乐信号，比如无线广播等。实现语音的调频发射与接收的系统框图如下图8-4.人的声音通过语音输入设备（麦克风）转化为声音电信

4

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号送入到发射机中对其进行调制，然后经过天线发射到空中。

接收机的天线接收到空中的调频信号后，经过接收机对调频信号进行解调，还原为声音电信号。在接收机的输出端连接音频功率放大器，就转换为我们人耳所能听到的声

语音麦克风小功率调频发射机天线天线调频接收机音频功放语音图8-4 语音系统框图

音信号了（人耳所能听到的声音频率范围为20-20000Hz）。

承接实验八（一），将原调制信号为正弦波改变为实际应用中的语音信号。将接收机输出的音频信号接到实验箱板上的“扬声器”输入端，还原为可听见的声音。

音频功放电路原理图如图8-5所示

图8-5

音频功放电路图

可以使用计算机音频输出口输出音乐作为发射机的输入信号，这种接发只需用音频线将发射机的输入端接入计算机即可。

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如果在使用麦克风输入时候，将麦克风接入到实验箱的麦克风输入口，将麦克风输出口用音频线连接到发射机的输入端。实验箱上麦克风麦克风缓冲电路为放大电路，如下图8-6所示，电位器调节放大倍数。

+5VW100K-12VGND48R11KC1104U?C2Uin15uFR22KG23-Vcc6Uout+R310KLM7417+12V1GND 图8-6

四、实验仪器： 1．双踪示波器 2．万用表

信号输入放大电路

3. 实验箱、小功率调频发射模块、小功率调频接收模块 五、实验内容及步骤；

（一）标准信号（正弦波信号）的调频发射与接收

在进行调试时，请采用无感式工具；两个天线间不能有任何障碍物，尤其是调试中人的双手尽量不要再二者之间。

模块中存在非调节元件（已做处理），实验时，绝对不允许调节。

1. 发射机与接收机天线拉出，直立，两天线相对位置保持平行，距离不大于20cm。接收机拨动开关K3拨到R12位置。上电，两模块电源指示灯均点亮。

2. 将低频信号源输出端连接到发射机输出端Uin。调节低频信号源，使其输出频率为2KHz、幅值约为700mV的不失真的正弦波信号。

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3. 将示波器接发射机的TP2端，调节发射机的三个电位器W1、W2、W3，使在示波器上观察到失真度较小幅值约为700mV、频率约6.5MHz的正弦波。

4. 将示波器接到发射机的输出端Uout，观察波形，在示波器观察到频率在6-6.5MHz附近，幅值10V左右的失真度很小的调频波。如果输出不理想，返回调节电位器W3，甚至W1，W2；反复调节使在发射机输出端观察到比较理想的波形。

5.示波器接接收机输出端，调节接收机电位器W1（可以从逆时针极端开始顺时针调节），观察波形，调节CT4与之配合，使在示波器上观察到最大且不失真的频率为2KHz的正弦波。如果调节观察不到理想的波形，返回发射机，进一步微调发射机电位器。对两机反复调节，直到出现比较满意的波形为止。

表8-1 调频波和解调波波形

输入的调频波波形 鉴频器输出波形

5. 将K3拨到R13位置，观察波形变化情况，进一步复习相位鉴频器知识。 6. 通频带测定。完成上述步骤后，调节低频信号源，使输出频率在100-20000Hz变化，测定相应接收机输出波形幅值变化，记录。

表 8-2 低频信号频率与接收机输出波形幅值关系 频率 （Hz） 幅值 （mV） 100 2000 20000 7. 在整个实验过程中，尽量保证两个模块的相对位置不变，以获得最佳的效果，保证实验的顺利完成。

（二）语音信号的调频发射与接收

1.按照实验八（一）完成正弦信号的调频发射与接收实验

2.将发射机输入的正弦信号改为语音信号（或者音乐信号，可以通过计算机或者实验箱麦克风处获得）从发射机的输入端之语音端子Uin-B输入.

3.接收机输出端Uout-B的语音端子连接到实验箱扬声器输入端。

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4.调节输入语音信号的强弱和扬声器音量大小，使输出声音适中。 六、实验报告要求：

总结调试过程中的经验及遇到的问题；

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