高频实验指导书

高频电子线路E型实验箱总体介绍

一、概述

高频电子线路E型实验箱的实验内容主要是根据高等教育出版社出版的《高频电子线路》一书而设计的（作者张肃文），其中还参考了《电子线路－非线性部分》（作者谢嘉奎）、《高频电子线路》（作者曾兴雯）等教材的部分内容。

本实验箱由主机和14个模块组成，共设置了52项硬件实验和4项软件实验。实验箱采用“积木式”结构，将实验所需的直流电源、频率计、信号源（带简易扫频源）设计成一个公共平台。使用前请仔细阅读实验箱主板上的使用注意事项。

实验模块以插板的形式插在实验箱主板上，除需调节和拨动的元件外，其它元件均焊接在PCB板的反面。模块正面印有实验电路图，便于学生理解实验原理。反面使用透明盒罩，一方面便于学生观察元件，另一方面又可对元件加以保护。

二、主板简介

主机提供实验所需的直流电源、信号源（带简易扫频源）、频率计，它们作为实验工具不开设实验内容。各单元使用方法介绍如下：

1、直流电源

本实验箱提供的直流电源是基于本实验箱实验的需求而设计的。主机提供四路直流电源：+12V、+5V、－12V、－5V，共直流地。每路电源都有两个输出端口，分别放置在主板的左上方和右上方。实验时，用实验箱所配置的单相三极电源线，连接220V交流电源和实验箱上侧的电源插座，打开实验箱左侧的船形开关，若正确连接则主板上的电源指示灯LEDf9和LEDf11亮。此时，各直流电源端口均有相应的直流电压输出。实验时，应根据模块的位置就近选择所需的直流电源输出端口。

2、低频信号源

本实验箱提供的低频信号源是基于本实验箱实验的需求而设计的。可输出正弦波、三角波和方波信号，频率范围分别为：1Hz～10MHz、1Hz～1MHz、1Hz～1MHz。

数码管LED900～LED907用于显示输出信号的频率，单位为Hz。LED900～LED907依次为10MHz、MHz、100KHz、10KHz、KHz、100Hz、10Hz和Hz位。若输出信号频率为Hz级，则LED900～LED906不显示。若输出信号频率为10Hz级，则LED900～LED905不显示。输出信号频率为其它情况时以此类推。

本低频信号源带简易扫频源的功能，可产生扫频信号用于定性检测外部网络的频率特性，共有两个扫频频段，分别为10KHz～100KHz和100KHz～1MHz。

Vout为正弦波、三角波、方波和扫频信号的输出端口，Vi和Vo分别为扫频源的检波输入端和检波输出端。将Vout处扫频信号接到外部网络的输入，再将外部网络的输出与Vi连接，就可用示波器在Vo处定性观察外部网络的频率特性曲线。

低频信号源的使用方法介绍如下： （1）开机

接通主机电源，按下开关Power1和Power2，则信号源的电源指示灯D100和D101亮。数码管LED900～LED903不显示，LED904～LED907分别显示1、0、0、0，即开机默认输出1KHz的正弦波信号。

（2）波形选择

按键TYPE用于改变输出信号的波形，在正弦波输出情况下，按一次TYPE键，则输出信号变为三角波；在三角波输出情况下，按一次TYPE键，则输出信号变为方波；在方波输

出的情况下，按一次TYPE键，则输出信号变为正弦波。依此顺序按动TYPE键，则循环输出这三种波形。

（3）频率选择

按键RIGHT和LEFT用于选择当前需修改位，开机默认当前修改位为KHz位（LED904）。在非扫频输出的状态下，按一次RIGHT键则修改位右移一位；按一次LEFT键则修改位左移一位。被选中的当前修改位会闪烁显示。

按键UP和DOWN用于修改当前修改位的数值。在选中当前修改位的情况下，按一次UP键，则当前修改位的数值加1；按一次DOWN键，则当前修改位的数值减1。当当前修改位的数值为所需的数值时，按下ENTER键确定操作，当前修改位会停止闪烁，则Vout处输出所需频率的信号。

在当前修改位的数值为9的情况下，按一次UP键，则当前修改位数值为0，其左边显示数值加1且当前修改位不变。如在显示频率为1999Hz且当前修改位为10Hz位时，按一次UP键，则显示频率变为2009Hz且当前修改位仍为10Hz位。

在当前修改位的数值为1，且当前修改为最高位、当前修改位右边第一位的数值不为0的情况下，按一次DOWN键，则当前修改位自动右移一位且原当前修改位不显示。如在显示频率为1100Hz且当前修改位为KHz位时，按一次DOWN键，则显示频率变为100Hz且当前修改位为100Hz位。

在当前修改位的数值为1，且当前修改为最高位、当前修改位右边第一位的数值为0的情况下，按一次DOWN键，则当前修改位自动右移一位（且该位数值变为9）且原当前修改位不显示。如在显示频率为1000Hz且当前修改位为KHz位时，按一次DOWN键，则显示频率变为900且当前修改位为100Hz位。

在当前修改位的数值为0的情况下，按一次DOWN键，则当前修改位的数值变为9且当前修改位左边显示的数值减1。如在显示频率为100Hz且当前修改位为Hz时，按一次DOWN键，则显示频率变为99Hz且当前修改位不变。

（4）幅度调节

双刀三掷开关U70用于选择输出信号幅度的衰减量，U70拨到最上端、中间和最下端时，衰减量分别为0dB、20dB和40dB。即U70用于输出信号幅度的粗调。

“幅度调节”电位器用于对输出信号的幅度进行细调，当衰减量为0dB时，调节“幅度调节”电位器，则输出信号的峰峰值范围为1.5V～15V；当衰减量为20dB时，调节“幅度调节”电位器，则输出信号的峰峰值范围为150mV～1.5V；当衰减量为40dB时，调节“幅度调节”电位器，则输出信号的峰峰值范围为80mV～150mV。

说明：当输出信号的峰峰值较小时，由于噪声干扰相对较大，输出信号波形会有抖动，属于正常现象。

（5）占空比调节

在输出信号为方波的情况下，调节“占空比调节”电位器可改变方波的占空比。

说明：严格地说，方波是指占空比为50％的矩形波，当占空比不为50％时，只能称为矩形波。本实验指导书此处不做区别。

（6）直流电平调节

在任意波形输出或扫频输出的情况下，调节“电平调节”电位器，可改变输出信号的直流量。

（7）扫频输出

在点频输出的情况下，按一次SWEEP键，则Vout输出10KHz～100KHz的扫频信号；连续按两次SWEEP键，则Vout输出100KHz～1MHz的扫频信号；连续按三次SWEEP键，则回到输出扫频前的状态。

（8）复位

在通电后的任意情况下，按下RESET键，则信号源复位，恢复到输出1KHz正弦波信号的状态。

3、高频信号源

本实验箱提供的高频信号源是基于本实验箱实验的需求而设计的。可输出10MHz～120MHz的正弦波。

Power3为高频信号源部分的电源开关，D1为电源指示灯。数码管LED6～LED1用于显示输出信号的频率，单位分别为100MHz、10MHz、MHz、100KHz、10KHz、KHz。电位器“幅度调节”用于调节输出信号的幅度。插孔AGND为主板地孔，OUT1用于输出20MHz以下的信号（未经放大），OUT2用于输出50MHz以下的信号，OUT3用于输出50MHz～120MHz的信号。当输出信号的频率较高时，建议使用射频线连接。

TYPE键：按一次该键信号源输出扫频信号（实验不使用，可用于自主开发）。 SELECT键：用于修改位，开机默认当前修改位为KHz位。

UP、DOWN键：用于修改当前修改位的数值，注意在当前修改位的数字为1时，按一次DOWN键则当前修改位9。

ENTER键：用于确定操作。 RESET键：用于复位单片机。

如要输出10.7MHz的信号，操作步骤如下：按下开关Power3，则电源指示灯D1亮，数码管显示010700。按两次ENTER键，用示波器在OUT1处观察，所测信号为10.7MHz正弦信号，调节“幅度调节”电位器，OUT1处信号的幅度相应变化。

4、频率计

本实验箱提供的频率计是基于本实验箱实验的需要而设计的。它适用于频率范围为10Hz～100MHz，峰峰值Vp-p=100mV～5V的信号。

开关Power4为频率计部分的电源开关，LEDf10为电源指示灯。信号从“频率输入”处的二号台阶插座或射频座输入。测试高频信号源输出的较高频率信号时，需使用实验箱所配置的射频线进行连接。

开关Sf1用于给不同频段的信号选择输入匹配通道。当输入信号频率低于10MHz时，Sf1向下拨；当输入信号的频率高于10MHz时，Sf1向上拨。一般情况下Sf1向上拨即可。

数码管LEDf1～LEDf8用于显示所测信号的频率。其中，前6个数码管显示有效数字，第8个数码管显示10的幂，单位为Hz。第7个数码管显示“—”，用于间隔前6个数码管和第8个数码管（如显示10.7000—6，则频率为10.7MHZ）。

若输入信号频率为10MHz以上，则测试精度为50ppm；若输入信号为10MHz以下，则测试精度为20ppm。

实验三 集成选频放大器

一、实验目的

1、熟悉集成放大器的内部工作原理； 2、熟悉陶瓷滤波器的选频特性。

二、实验内容

1、测量集成选频放大器的电压增益；

2、测量集成选频放大器的通频带与矩形系数（选做）。

三、实验仪器

1、BT-3频率特性测试仪（选项） 一台 2、20MHz示波器 一台 3、数字万用表 一块 4、调试工具 一套 四、实验原理

集成选频放大器的实验原理图如图3－1所示。其中FL1为10.7MHz的陶瓷滤波器，U1为中频放大器。实验时，10.7MHz的信号从TP2处输入，在TT3处测量和观察输出信号。

R24+5VTT33FL1R102U14R126117-5VTP2TP3R13

图3－1 集成选频放大器实验原理图

五、实验步骤

1、连接实验电路

在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨。主板GND接模块GND，主板＋5V接模块+5V，主板－5V接模块－5V。检查连线正确无误后打开实验左侧的船形开关，K2、K3向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED2、LED3亮。

2、输入信号

放大器的输入信号可从正弦波振荡器模块引入，也可从高频信号源引入。参考实验一实验步骤2（3）用正弦波振荡器模块或高频信号源产生10.7MHz的正弦波输入信号，将此信号接到TP2，调节此信号的幅度，使TP3处信号Vi的峰峰值Vip-p约为400mV。

3、观察放大器输出波形并测量放大器电压增益

用示波器在TT3处观察放大器的输出波形Vo并记录Vo的峰峰值Vop-p，若输出信号失真则减小输入信号的幅度，填表3－1。

表3－1

Vip-p（mV） Vop-p（mV） 电压增益（dB）

4、测量集成选频放大器的通频带和矩形系数（选做）

放大器通频带的测量方法有两种：扫频法和逐点法。

扫频法即用BT-3扫频仪或高频信号源自带的扫频源直接测试。使用BT-3扫频仪测试时，扫频仪的输出接放大器的输入（注意扫频仪的输出不要太大以免超过放大器的动态范围），放大器的输出接扫频仪检波头的输入（注意检波头的方向不要接反），检波头的输出接扫频仪的输入。在扫频仪上观察并记录放大器的频率特性曲线（频率与相对放大倍数关系的曲线），从频率特性曲线上读取并记录放大器的通频带。使用高频信号源自带扫频仪时，高频扫频仪的输出接放大器的输入，直接用示波器在放大器的输出端观察并记录放大器的频率特性曲线，从频率特性曲线上读取并记录放大器的通频带。

逐点法即用高频信号源做扫频源，用高频信号源输出幅度相同频率逐步变化的信号作为放大器的输入（注意输入信号不要超过放大器的动态范围，可以0.04MHz为步进），逐点记录相应输出信号的大小，然后描绘出放大器的频率特性曲线，在频率特性曲线上读取并记录放大器的通频带。

在放大器的频率特性曲线上读取相对放大倍数下降为0.1 处的带宽2?f0.1或0.01处的带宽2?f0.01。则矩形系数Kr0.1?带。

2?f0.12?f0.01，Kr0.01?，其中2?f0.7为放大器的通频2?f0.72?f0.7六、实验报告

1、按步实验并完成表3-1。

2、集成选频放大器由哪些部分组成？各部分分别起什么作用？

3、讨论为什么当TP3处信号的幅度较大时，TT3处的信号波形出现“平顶”和“平底”的现象？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/s4d2.html