通信电子线路实验指导

高频电子线路

实 验 指 导 书

孙思梅 改编

2008年 8月

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电子与通信实验中心

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； 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起子； 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。

实验报告要求 ：

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1．写明实验名称； 2．写出实验目的； 3．绘制实验电路图；

4．列出实验所需仪器的型号和数量； 5．写出实验内容及步骤； 6．分析试验数据； 7．写出实验体会。

目 录

实验一 单调谐回路谐振放大器（实验板G1）???????????1 实验二 双调谐回路及通频带展宽实验（实验板G1） ???????4 实验三 正弦波振荡器（实验板G1） ??????????????6 实验四 低电平振幅调制器（利用乘法器）（实验板G3） ?????9 实验五 丙类高频功率放大器（实验板G2F）???????????12 实验六 高电平振幅调制器（实验板G2F） ???????????? 17 实验七 调幅波信号的解调（实验板G3） ???????????? 19 实验八 变容二极管调频振荡器（实验板G4） ?????????22 实验九 相位鉴频器（实验板G4） ???????????????24 实验十 集成电路（压控振荡器）构成的频率调制器（实验板G5） ?27 实验十一 集成电路（锁相环）构成的频率解调器（实验板G5）???30 实验十二 利用二极管函数电路实现波形转换（主机面板）????? 32 实验十三 晶体管混频电路（实验板G7）?????????????33 附录1：TPE—GP2型高频电路实验学习机 ???????????36 附录2：XPD1252－BT3C RF宽带扫描仪?????????????37 附录3：SP-1500型频率计 ???????????????????44 附录4：DA22B型超高频毫伏表?????????????????47 附录5：F40型数字合成函数信号发生器 ?????????????50

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实验一 单调谐回路谐振放大器

一、实验目的

1.熟悉电子元器件和高频电路实验箱。

2.熟悉谐振回路的幅频特性—通频带与选择性。

3.熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响，从而了解频带的扩展方法。 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。

二、实验仪器

1.双踪示波器 2.扫频仪

3.高频信号发生器 4.数字频率计 5.万用表 6.实验板G1

三、预习要求

1.复习谐振回路的工作原理。

2.了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性相互之间的关系。 3.实验电路中，若电感量L＝1μh，回路总电容C＝220pf（分布电容包括在内），计算回路中心频率f0。

四、实验内容及步骤 1.实验电路见图1－l

（1）按图1-1所示连接电路（注意接线前先测量+12V电源电压，无误后，关断电源再接线）。 （2）接线后仔细检查，确认无误后接通电源。

2.静态测量

实验电路中选Re=1K

测量各静态工作点，计算并填表1.1。

实测 VB VE 表1.1 实测计算 （或直接测量） IC VCE 根据VCE判断V 是否工作在放大区 是 否 原因

*VB，VE是三极管的基极和发射极对地直流电压。

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3. 动态研究

（l）测量放大器（谐振时）VO的动态范围（Vi的数值见表中所示）

选R＝10K，Re＝IK。把高频信号发生器接到电路输入端，电路输出端接示波器，

选择正常放大区的输入电压Vi，调节频率f使其为10.7MHz，调节CT使回路谐振，使输出电压幅度为最大。此时调节Vi由峰峰值10毫伏变到210毫伏，逐点记录入VO电压，并填入表1.2。Vi的各点测量值可根据（各自）实测情况来确定。

表1.2 80 100 280 Vi（mVp-p） V0（Vp-p） Re=1K Re=500 Re=2K （2）当 Re分别为 500Ω、2K时，重复上述过程，将结果填入表 1.2。在同一坐标纸上画出R不同时V0的动态范围曲线，并进行比较和分析。

（3）用扫频仪调回路谐振曲线。

仍选R=10K，Re=1K。将扫频仪射频输出送入电路输入端，电路输出接至扫频仪检波器输入端。观察回路谐振曲线（扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当位置），调回路电容CT，使f0=10.7MHz。

（4）测量放大器的频率特性

当回路电阻R＝10K时，选择正常放大区的输入电压Vi，将高频信号发生器输出瑞接至电路输入端，调节频率f使其为10.7MHz，调节CT使回路谐振，使输出电压幅度为最大，此时的回路谐振频率f0＝10.7MHz为中心频率，然后保持输入电压Vi不变，改变频率f由中心频率向两边逐点偏离，测得在不同频率f时对应的输出电压V0，将测得的数据填入表1.3。频率偏离范围可根据（各自）实测情况来确定。

表1.3 10.2 10.7 10.9 F（MHz） R=10KΩ V0 R=2KΩ R=470Ω 计算f0＝10.7MHz 时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值。

（5）改变谐振回路电阻，即 R分别为 2KΩ，470Ω时，重复上述测试，并填入表 2. 3比较通频带情况。

五、实验报告要求

1.写明实验目的。

2.画出实验电路的直流和交流等效电路，计算直流工作点，与实验实测结果比较。 3.写明实验所用仪器、设备及名称、型号。 4.整理实验数据，并画出幅频特性。

（1）单调谐回路接不同回路电阻时的幅频特性和通频带，整理并分析原因。

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（2）双调谐回路耦合电容C对幅频特性、通频带的影响。从实验结果找出单调谐回路和双调谐回路的优缺点。

5.本放大器的动态范围是多少（放大倍数下降ldB的折弯点V0定义为放大器动态范围），讨论Ic对动态范围的影响。

实验二 双调谐回路及通频带展宽实验

一、实验目的

1.了解双调谐回路的电路构成和工作原理。

2.了解影响谐振放大器通频带的因素，并通过实验逐一检验。

二、实验仪器

1.双踪示波器 2.扫频仪

3.高频信号发生器 4.数字频率计 5.万用表 6.实验板G1

三、预习要求

1.复习双调谐回路的工作原理。

2.了解影响谐振放大器通频带的各个因素，并在实验板1的基础上自行设计实验步骤对通频带进行展宽并通过数据证明。

四、实验内容及步骤

1.实验线路见图2—1 （1）用扫频仪调双回路谐振曲线 接线方法同单调谐实验电路。观察双回路谐振曲线，选C＝3pf，反复调整CTl、CT2使两回路谐振在10.7MHz。

图2-1 双调谐回路谐振放大器原理图

（2）测双调谐回路放大器的频率特性

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按图2－所示连接电路，将高频信号发生器输出端接至电路输入端，选C＝3pf，置高频信号发生器频率为10.7MHz，反复调整CTl、CT2使两回路谐振，使输出电压幅度为最大，此时的频率为中心频率，然后保持高频信号发生器输出电压不变，改变频率，由中心频率向两边逐点偏离，测对应的输出频率f和电压值，并填入表2.1

表2.1 10.7 f（MHz） C=3pf V0 C=10pf C=12pf 2.改变耦合电容C为10P， 12Pf，重复上述测试，并填入表2.1 3.自行设计实验步骤对通频带进行展宽。

五、实验报告要求

1.写明实验目的。

2.双调谐回路耦合电容C对幅频特性、通频带的影响。从实验结果找出单调谐回路和双调谐回路的优缺点。

3.对通频带展宽的思路进行整理，数据分析。

实验三 正弦波振荡器

一、实验目的

1.掌握 LC三点式振荡电路及晶体振荡器的基本原理，掌握 LC电容反馈式三点振荡电路设计及电参数计算。

2.掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。

3.掌握振荡器反馈系数不同时，静态工作电流IEQ对振荡器起振及振幅的影响。 4.掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。

二、预习要求

1.复习 LC振荡器的工作原理。

2.分析图4-1电路的工作原理及各元件的作用，并计算晶体管静态工作电流Ic的最大值（设晶体管的β值为50）。

3.实验电路中，L1＝3.3μh，若C＝120pf，C’＝680Pf，计算当CT＝50pf和CT＝150pf时振荡频率各为多少？

4.查阅晶体振荡器的有关资料。阐明为什么用石英晶体作为振荡回路元件就能使振荡器的频率稳定度大大提高。

5.试画出并联谐振型晶体振荡器和串联谐振型晶体振荡器的实际电路，并阐述两者在电路结构及应用方面的区别。

三、实验仪器。

1.双踪示波器。 2.频率计 3.万用表

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4.实验板G1

四、实验内容及步骤

（一）LC三点式振荡电路 实验电路见图 3－l。

实验前根据图3－1所示原理图在实验板上找到相应器件及插孔并了解其作用。

1.检查静态工作点

（l）在实验板+12V插孔上接入+12V直流电源，注意电源极性不能接反。 （2）反馈电容C不接，C’接入（C’=680pf），用示波器观察振荡器停振时的情况。

注意：连接C’的接线要尽量短。

（3）改变电位器RP测得晶体管V的发射极电压VE，VE可连续变化，记下VE的最大值，计算IE值

IE = VE/RE 设 ：RE = 1KΩ

2.振荡频率与振荡幅度的测试

验条件： Ie＝2mA、C＝120pf、C’＝680Pf、RL=110K

（1）改变CT电容，当分别接为C9、CIO、Cll时，纪录相应的频率值，并填入表 4.l。 （2）改变 CT电容，当分别接为C9、C10、Cll时，用示波器测量相应振荡电压的峰峰值

VP-P，并填入表3.1。

表3.1 CT f（MHz） VP-P 51pf 100pf 150pf 3.测试当C、C’不同时，起振点、振幅与工作电流IER的关系（R=11OK）

（1）C＝C3=100pf、C’＝C4＝1200pf，调电位器RP，使IEQ即（静态值）分别为表4.2所

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标各值，用示波器测量输出振荡幅度VP-P（峰一峰值），并填入表3.2。

表3.2 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 IEQ（mA） 5.0 VP-P(V) （2）取C＝C5=120pf、C=C6=680pf，C＝C7＝680pf、C’=C8=120pf，分别重复测试表4.2

的内容。

4.频率稳定度的影响

（l）回路LC参数固定时，改变并联在L上的电阻使等效Q值变化时，对振荡频率的影响。

实验条件：f=6.5MHz时，C/C’＝10O/1200pf、IEQ=3mA改变L的并联电阻R，使其分别为1KΩ、10 KΩ、110 KΩ，分别记录电路的振荡频率，并填入表4.3。 注意：观察频率计后几位跳动变化的情况。

（2）回路LC参数及Q值不变，改变IEQ对频率的影响。

室实验条件：f＝6.5MHz、 C／C=100／1200pf、 R=110 KΩ、 IEQ=3mA，改变晶体管IEQ使其分别为表3.2所标各值，测出振荡频率，并填入表3.4。

Q～f 表3.３ IEQ～f 表3.４ R 1 2 3 4 1KΩ 10KΩ 110KΩ IEQ（mA）

F（MHz） F（MHz） （二）石英晶体振荡器 实验电路见图3－2

1.测振荡器静态工作点，调图中RP，测得IEmin及IEmax。 2.测量当工作点在上述范围时的振荡频率及输出电压。

3.负载不同时对频率的影响， RL分别取 110KΩ，10KΩ，1KΩ，测出电路振荡频率，填入表3.5，并与LC振荡器比较。

RL-f 表3.5

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R f（MHz） 110KΩ 10KΩ 1KΩ

五、实验报告要求

1. 写明实验目的。

2. 写明实验所用仪器设备。

3. 画出实验电路的直流与交流等效电路，整理实验数据，分析实验结果。

4. 以IEQ为横轴，输出电压峰峰值VP-P为纵轴，将不同C／C’值下测得的三组数据，

在同一座标纸上绘制成曲线。 5. 说明LC振荡电路有什么特点。

6. 比较晶体振荡器与LC振荡器带负载能力的差异，并分析原因。 7. 你如何肯定电路工作在晶体的振荡频率上。

8. 根据电路给出的LC参数计算回路中心频率，阐述本电路的优点。

实验四 低电平振幅调制器（利用乘法器）

一、实验目的

1.掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带幅的方法与过程，并研究已调波与二输入信号的关系。 2.掌握测量调幅系数的方法。

3.通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。

二、预习要求

1.预习幅度调制器有关知识。 2.认真阅读实验指导书，了解实验原理及内容，分析实验电路中用1496乘法器调制的工作原理，并分析计算各引出脚的直流电压。

3.分析全载波调幅及抑制载波调幅信号特点，并画出其频谱图。

三、实验仪器

l.双踪示波器。

2.高频信号发生器。 3.万用表。 4.实验板G3。

四、实验电路说明

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幅度调制就是载波的振幅受到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，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。

本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器，图4－1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Vl－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、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人的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接 I KΩ电阻，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⑥、○12之间）输出。

用1496集成电路构成的调幅器电路图如图5－2所示，图中RP1用来调节引出脚①、④之间的平衡，RP2用来调节⑧、⑩脚之间的平衡，三极管V为射极跟随器，以提高调幅器带负载的能力。

五、实验内容 实验电路见图4-2

1.直流调制特性的测量

（1）调Rp2电位器使载波输入端平衡：在调制信号输入端IN2加峰值为100mv，频率为1KHz的正弦信号，调节RP2电位器使输出端信号最小，然后去掉输入信号。

（2）在载波输入端 IN1加峰值VC为10mV， 频率为100KHz的正弦信号，用万用表测量A、B之间的电压VAB，用示波器观察OUT输出端的波形，以VAB=0.1V为步长，记录RP1由一端调至另一端的输出波形及其峰值电压，注意观察相位变化，根据公式V0＝KVABVC（t）计算出系数K值，并填入表4.1。

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VAB V0(p-p) K

表4.1

2.实现全载波调幅

（1）调节 Rp1使 VAB＝0.1V，载波信号仍为 Vc（t）=10sin2π*105t（mV），将低频

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信号Vs（t）＝Vssin2π *10（tmV）加至调制器输入端 IN2，画出V=30mV和100mV时的调幅波形（标明峰一峰值与谷一谷值）并测出其调制度m。

（2）加大示波器扫描速率，观察并记录 m＝100%和m>100%两种调幅波在零点附近的

波形情况。

（3）载波信号Vc（t）不变，将调制信号改为Vs（t）＝100sin2π* 103t（mV）调节 Rp1

观察输出波形 VAM（t）的变化情况，记录 m＝30%和m＝100%调幅波所对应的 VAB值。

（4）载波信号Vc（t）不变，将调制信号改为方波，幅值为100mV，观察并记录

VAB＝0V、0.1V、0.15V时的已调波。

3.实现抑制载波调幅

（1）调 Rpl使调制端平衡，并在载波信号输入端 IN1加Vc（t）=10sin2π*105t（mV）

信号，调制信号端IN2不加信号，观察并记录输出端波形。

（2）载波输入端不变，调制信号输入端 IN2加Vs（t）＝100sin2π*103t（mV）信号，

观察记录波形，并标明峰一峰值电压。

（3）加大示波器扫描速率，观察记录已调波在零点附近波形，比较它与m＝100%调幅

波的区别。

（4）所加载波信号和调制信号均不变，微调Rp2为某一个值，观察记录输出波形。 （5）在（4）的条件下，去掉载波信号，观察并记录输出波形，并与调制信号比较。

六、实验报告要求

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1.整理实验数据，用坐标纸画出直流调制特性曲线。

2.画出调幅实验中 m＝30%、m＝100%、m>100%的调幅波形，在图上标明峰一峰值电压。

3.画出当改变VAB时能得到几种调幅波形，分析其原因。

4.画出100%调幅波形及抑制载波双边带调幅波形，比较二者的区别。 5.画出实现抑制载波调幅时改变Rp2后的输出波形，分析其现象。

实验五 丙类高频功率放大器

特别提示：

1．本电路的核心是谐振功率放大器，因此，实验前必须认真玉溪有关教材，熟悉谐振功率放大器的基本特性，实验中所有调整过程，无一不是以理论为基础的。 2．认真阅读本实验指导书，特别是对于画有波浪线的文字，是严重要给予关注。

一、实验目的

1．通过实验，加深对于高频谐振功率放大器工作原理的理解。

2．研究丙类功率放大器的负载特性，观察三种状态的脉冲电流波形。

3．了解基极偏置电压、集电极电压、激励电压的变化对于工作状态的影响。 4．掌握丙类高频谐振功率放大器的计算与设计方法。

二、预习要求

1.复习高频功率谐振放大器原理及特点。

2.分析图5-1所示的实验电路，了解电路特点。

三、电路特点及实验原理简介 1．电路特点

本电路的核心是谐振功率放大器，在此电路的基础上，将音频调制信号加入集电极回路中，利用谐振功率放大电路的集电极调制特性，完成集电极调幅实验，当电路的输出负载为天线回路时，就可以完成无线电发射任务。为了使电路稳定，易于调整，本电路设置了独立的载波振荡源。

2．高频谐振功率放大器的工作原理

参见图5-1。

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谐振功率放大器是以选频网络为负载的功率放大器，它是在无线电发送中最为重要、最为难调的单元电路之一。根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类等类型。丙类功率放大器导通角θ<90°，集电极效率可达到80%，一般用作末级放大，以获得较大的功率和较高的效率。

图5-1中，Vbb为基极偏压，Vcc为集电极直流电源电压。为了得到丙类工作状态，Vbb应为负值，即基极处于反向偏置。Ub为基极激励电压。图5-2示出了晶体管的转移特性曲线，以便用折线法分析集电极电流于基极激励电压的关系。Vbe是晶体管发射结的起始电压（或称转折电压）。由图可知，只有在Ub的正半周，并且大于Vbb和Vbe绝对值之和时，才有集电极电流流通。即在一个周期内，集电极电流ic只在-θ~ +θ时间内导通。由图可见，集电极电流是尖顶余弦脉冲，对其进行傅立叶级数分解可得到它的直流基波和其它各次谐波分量的值，即： Ic=Ico+Ic1mcost+Icmcos2t+??＋Icnmcosnt+?? cosθ=Vbc+Vbb/Ubm

求解方法在此不再叙述。为了获取较大功率和有较高功率，一般取θ＝70°～80°左右，完整电路图见图5-3。

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图中，V1、V2构成了独立的石英晶体振荡电路，为实验提供了稳定的载波信号，大大方便了电路的调整。V2为推动级，为末级功放电路提供足够的激励电压。V4构成丙类谐振放大电路。为了能较好的演示功放电路的负载特性，较为方便的观察脉冲电流，本电路采用了独立的偏置电路，由Rp2、R15、R14构成的分压器对—12V进行分压，为功放级提供适当的负偏压，确保状态在丙类状态。RL为负载电阻，再负载电阻和功放电路集电极之间采用变压器电路，以完成负载和集电极之间阻抗变换。在功效输出级电路设置了三个跳线短路端子J2、J3和J4。J3可完成+12V电源和+6~9V可条电源之间的转换，以观察集电极调制特性以及完成调幅电路的实验。J2是为了观察负载特性而设置的，当J2断开时，在R16上可直接观察到脉冲电流波形，从而可较为直观的观察负载的特性，便于加深对于谐振功率放大电路的理解。而J2短接时，可得到稍大一些的输出电压。J4是为了在集电极回路中加入低频调制信号而设置的。

3．高频功放电路的调谐与调整原则

理论分析证明，当谐振功放大器集电极回路中加入低频调制信号频率处于谐振状态时（此时集电极负载为纯电阻状态），集电极直流电流Ico为最小，回路电压UL最大，且同时发生。然而，由于晶体管在高频工作状态时，内部电容Cbe的反馈作用明显，上述Ico最小、回路电压UL最大的现象不会同时发生。因此，本实验电路，不单纯采用监视Ico的方法，而采用同时监视脉冲电流ic的方法调谐电路。由理论分析可知，当谐振放大器工作于欠压状态时，ic是尖顶脉冲，工作于过压状态时，ic是凹顶脉冲，而当处于临界状态时工作时，ic是一平顶或微凹陷的脉冲。这也正是高频谐振功率放大器的设计原则，即在最佳负载条件下，使功率放大器工作于临界状态，以获取最大的输出功率和较大的工作效率。本电路的最佳负载为75Ω。因此调试时也应以此负载为调试基础。

四、实验仪器

1．双踪示波器 2．万用表

3．实验板G2F（高频功放及发射实验电路板）

五、实验内容及步骤

1．按图接好实验板所需电源，（±12V）。[-Vbb接-12V] 2．功放级静态工作点的调整

A．用短路环将J3的1、2端和J4的2、4端短路，以使=12V电源直接提供给功放输出级的集电极回路。（注意此时一定要J5或J1保持开路状态，否则，静态工作点将受到本振电压的影响。）

B．用万用表测试V4的基极电压。调整Rp2，使V4B=-0.3V左右。 3．调整载波振荡源

接通J5，以给载波振荡电路加电。J1仍保持开路状态，然后在测试点M1处接入示波器，以观察振荡波形。调整Rp1，使载波振荡源输出U0=1V左右。 4．推动级的调整

用短路环短接J1，使载波振荡信号[f0=6.5MHz，U0≈1Vpp]通过C9接至晶体管V3的基极。在M2端用示波器观察推动级的输出波形，由于功放级输入端阻抗元件的影响，波形为一失真的正弦波，此时不必要很多调整工作，只要证实推动级已经工作即可。

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5．脉冲电流及放大特性的观察

保持前面的电路连接不变，将J2短路环取下，使C16开路。将负载电阻接至75。

将示波器1通道测试探头(衰减10倍，下同)连接至V4发射极电阻上(即J2的1端)，灵敏度置于20mV/DIV档(由于探头有10倍衰减，故实际相当于200mV/DIV)，用以监测功效级的输出波形。 A. 负载特性的观察

1. 仔细调整CT4，使输出回路谐振，且实现负载到集电极间的阻抗转换。观察

M3处的波形，应能得到失真最小的正弦波形。同时观察V4的发射极（取样）电阻上的波形，是否得到了一个临界状态的脉冲电流波形（略有凹陷的波形）。若未能观察到临界状态的脉冲电流，则需要仔细调整CT2、CT3，使功放级的输入达到较好的匹配状态，必要时还须适当的调整载波信号源的输出幅度。正常情况下，在M3出观察到的输出波形幅度应不低于9.4V。 2. 保持信号源频率和幅度不变，将负载分别接至120Ω和39Ω ，应能观察到过压

和欠压状态的脉冲电流形状。若不能，则电路还需做细心调整，制止在保持信号源频率和幅度不变的情况下，随着负载的改变可出现过压、临界、和欠压的三种状态的脉冲电流波形。三种状态的脉冲电流波形大致如图所示。

上述脉冲波形，描绘了放大器的负载特性，即随着RC的增大，IC随之减小。放大状态由欠压状态向过压状态过渡。

3. 当观察到负载特性后，记录三种负载条件下的负载上获得的输出电压UL，电源提供给功放管集电极的电压UC，为了避免电压表输入阻抗对于输出回路（P-P）

的影响，测量UC应当在J4的2端测试。测试三种状态下的集电极直流电流时，即可以采用在J4的2、4两点间接入直流电流表（200mA档）直接读数，也可以采用测量发射极（取样）电阻上的降压再换算成电流的方法。但电流表接入回路中后，会对输出及脉冲电流波形产生一定影响，所以推荐采用第二种方法测试集电极直流电流。换算方法：ICO=VE/RE（已知RE=1Ω）。最后将测试结果填入表中。

表5-1 高频功放实验数据记录表

B.集电极调制特性的观察

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实测数据 RL(Ω) 39 75 120 Ico (A) UL（P-P） (V) VC (V) 计算结果 PD(mW) PO(mW) η(%) 将负载置于39Ω档，输入信号电压及Eb保持不变，用短路环J3的2、3端短接，用6-9V可调电源给功放管的集电极供电。调整Rp3，观察发射极脉冲电流波形的变化，这些变化描述了丙类功放电路的集电极调制特性，即随着Vcc增大，脉冲电流将会由过压状态向临界再向欠压状态变化。

C.基极调制特性的观察

将负载置于75Ω，电源电压Vcc=12V，输入信号幅度保持不变，调整Rp2，仔细观察脉冲电流的形状与幅值的变化，它描述了谐振功率放大器的基极调制特性。

D.放大特性的观察

保持Vcc、Eb、RL不变，改变输入电压的幅值，可以看出随着信号幅度由小到大变化，脉冲电流将由欠压状态向临界再向过压状态变化的现象。

六．问题思考

1．若谐振放大器工作在过压状态，为了使其工作在临界状态，可以改变哪些因素？ 2．设计一自给偏压工作方式的丙类谐振放大器。 七．附录

效率的计算与计算公式说明

利用下面提供的公式和前述表中的测试结果计算三种负载条件下的效率，并将结果填入表中。

PD ： 电源给出总功率（PD=VccI0）（Vcc为电源电压）

2

P0 ： 输出功率(Po=Vp-p / 8RL )

η： 功率放大器的总效率（η= Po/ PD）

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实验六 高电平振幅调制器

一、实验目的

1. 通过实验加深对于高电平调幅器的了解。 2. 熟悉并掌握集电极调幅器的调整方法。 3. 掌握调幅系数的测量方法。

二、预习要求

1.预习高电平幅度调制器的有关知识，并与低电平调幅器相对照。

2.了解高电平调幅器都有哪些工作形式，以及构成高电平调幅器的基本电路。

三、实验仪器设备 1.双踪示波器 2.万用表

3.实验板G2F

四、高电平振幅调制电路的工作原理简介

在无线电发送中，振幅调制的方法按功率电平的高低分为高电平调幅电路和低电平调幅电路两大类。而普通调幅波的产生多用高电平调幅电路。其优点是不需要采用效率低的线性放大器，有利于提高整机效率。但它必须兼顾输出功率、效率和调幅线性的要求。 高电平调幅电路是以调谐功率放大器为基础构成的，实际上它是一个输出电压振幅受调制信号控制的调谐功率放大器。根据调制信号诸如调幅器的方式不同，分为基极调幅、发射极调幅和集电极调幅三种，本实验是晶体管集电极调幅器。

所谓集电极调幅，就是用调制信号来改变高频功率放大器的集电极直流电源电压，以实现调幅。电路原理图如图1所示，载波信号由基极加入，而调制信号加在集电极。由于调制信号与电源Ec串联在一起，故可将二者合在一起看作一个随调制信号变化的综合集电极电源电压Ecc。 Ecc=Ec+uΩ= Ec+UΩm cosΩt = Ec(1+macosΩt) ma=UΩm / Ec

式中：Ec为集电极固定电源电压；ma为调幅度

在调制过程中，Eb和载波保持不变，只是集电极等效电压Ecc随调制信号而变。放大器工作于过压区，集电极电流为凹陷脉冲。其基波分量随Ecc的变化近似线性变化，同样，集电极谐振回路两端的高频电压也随Ecc的变化近似线性变化，即受调制电压的控制，从而完成了集电极调幅。

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完整的实验电路图如图6-2所示。

五、实验内容和步骤

1． 按照实验五 丙类谐振功率放大器实验指导的第五项要求调整好高频功放电

路，使其在12V电源条件下，负载电阻为75Ω时，工作在临界状态下。 2． 将J3的短路环接在2、3端，接通6-9V可调电影，调整RP3，使电源电压为

6V。

3． 用短路环将J4的1、2端和3、4端分别短接，使低频调制信号（FΩ=2KHz）

加至VΩ 输入端，在输出端M3处观察输出波形，逐渐加大VΩ的幅度可得到调幅度近似等于1的调幅波形。

4． 将电源电压调整为9V，将低频调制信号调整为4.2Vp-p左右，由于音频变压

器的变压比大约为1.41，所以实际加至集电极回路的音频电压为6Vp-p（UΩ=3V），用包络法测量调幅度，并与计算值进行比较。 5． 测量电参数变化对调幅度ma的影响。

A．保持音频调制频率Ω=2KHz不变，测出ma~UΩ 曲线。 B．保持调制电压UΩ=3V不变，测出ma~Ω曲线。

调幅度计算公式 ma=UΩ/Ec

六、问题思考

1． 集电极调幅为什么必须工作于过压状态，本实验是如何保证工作在过压状态

的？

2． 设计一基极调制器，对于基极调幅器应工作于什么状态？为什么？

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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.了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真。 3.掌握用集成电路实现同步检波的方法。

二、预习要求

1.复习课本中有关调幅和解调原理。

2.分析二极管包络检波产生波形失真的主要因素。

三、实验仪器设备 1.双踪示波器。 2.高频信号发生器 3.万用表 4.实验板G3

四、实验电路说明

调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。调幅波解调有二极管包络检波器，同步检波器两种方法。 1.二极管包络检波器

实验七 调幅波信号的解调

适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具有电路简单，易于实现的特点。本实验电路如图7－l所示，主要由二极管D及RC低通滤波器组成，它利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程实现检波。所以RC时间常数选择很重要，RC时间常数过大，则会产生对角切割失真；RC时间常数大小，高频分量会滤不干净。综合考虑要求满足下式：

21/2

1/f0 ㄍ RC ㄍ（1-m）/Ωm

其中：m为调幅系数，f0为载波频率，Ω为调制信号角频率。

2.同步检波器

利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号。本实验如图6－2所示，采用1496集成电路。构成解调器，载波信号Vc经过电容C1加在⑧、⑩脚之间，调幅信号VAM经电容C2加在①、④脚之间，相乘后信号由○12脚输出，经C4、C5、R6 组成的低通滤波器，在解调输出端，提取调制信号。

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增益。为了防止二级管检波效率变化影响测试精度，本仪器设有校准振荡器 1.探测器

附图8 高频探测器

探测器是由4C1、4C2、4C3、4V1、4V2、4R1所组成，4C1为隔直流电容器兼作倍压检波元件。4C2、4R1、4C3组成低通滤波器。 2.分压器

由探测器检出的直流电压经串联式分压器衰减后至放大器，其中3mV量程挡不衰减。 3.放大器和负反馈电路

附图9 放大器简化图

放大器是由集成运放1N1、1N2及一些电阻、电容、二级管所组成。输入的直流信号经放大器放大后，推动表头指示。该放大器放大的倍数取决于负反馈的程度，闭环增益：KF=－（１＋R1/R2） KF为闭环增益。

本放大器漂移极小，可忽略，因此整机稳定性极好，由于集成度提高，仪器的可靠性有所加强。

1RP1为调零电位器，起到了仪器表头调零作用。1RP2为放大器零点调节电位器；在100mV量程档探头输入短路时调1RP2为 放大器零点调节电位器；在100mV量程档探头输入短路时，调1RP2使仪器指示为零。1V1、1V2为保护运放1N1、1V7、1V8、1V11、1V12、1V13、1V14作钳位用，不至于因为输入电压过大而使放大器输出处于深饱和状态。1RP3为满足校准电位器，在测量时供校准用。

由于放大器的闭环增益取决于负反馈电路的负反馈程度，因此各量程满度3mV、10mV、100mV、300mV、1V、3V、10V通过分别调节电位器2RP2—2RP9来实现。 ４.校准器

校准器是由2V1、2L1、2C1、2C2及一些电阻、电容、电感所组成的电容三点式振荡器，其输出电压是由精密电阻所组成的衰减器来获得的，可按不同量程，输出电压可为3mV、10mV、30mV、100mV、300mV、1V、3V、5V等八种电压。其中10V量程档校准电压只有5V因此规定在5V红线上校准。

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四、结构特征

本仪器前框采用铝压铸，表头采用内装式，线路集成化，因此结构轻巧，结构美观大

方。所有电子元件装在一个印制电路板上，这样维修方便。

1.表头 2.指示灯 6.校准器输出插座 4.输入插座 5.量程旋钮 6.电源开关 7.校准按钮 8.校准电位器1RP3 9.调零电位器1RP1

调零电位器1RP1和校准电位器1RP3都安装在面板上，在仪器使用时可直接调整。

五、使用和维修

1. 仪器使用步骤

仪器接通电源，预热15分钟，3mV量程预热30分钟，探头输入短路，调整好仪器指示零点，并将探头插入校准器插孔，校准好满度，即可进行测量。

2. 当测量高于10V电压时，先进行上述步骤校准后，将高频探测器插入100:1分压器进行测量，读出指示值后倍乘100。

3. 当发现仪器调零正常，信号加不进时，一般探测器损坏，修理时应先把探测器绝缘把手旋下，然后旋下镀铬套筒，检查4C1电容是否脱焊、破裂，检查检波二极管4V1、4V2

是否开路失效，如属上述情况，必须用尖头烙铁把损坏件取下，换下相应元件。 管后的调整

4. 更换二极管后，有时仪器需要重新调整，其步骤如下：

置满度校准电位器1RP3于中间位，校准按钮弹出，调节零电位器，使表头指针为零，后将校准按钮按上，调2RP2—2RP9使各档量程头指针为满度。 5. 校准器的校准

当发现校准器不准确时，可以借用标准表来校准。 其方法如下：

信号源输出1V、100KHz、正弦波（失真度不大于0.5%）电压，用标准表监视，仪器置于1V档量程，调节满度校准电位器1RP3至满度，然后把探测器插入校准插座，调电位器2RP1使表头指示满度，最后用漆交电位器封住。

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附录5：F40型数字合成函数信号发生器

一、概述

本仪器是一台精密的测试仪器，具有输出函数信号、调频、调幅、FSK、PSK、猝发、频率扫描等信号的功能。此外，本仪器还具有测频和计数的功能。本仪器是电子工程师、电子实验室、生产线及教学、科研的理想测试设备。主要特征如下：

1、 采用直接数字合成技术（DDS）。 2、 主波形输出频率为1μHz ~ 20MHz。 3、 小信号输出幅度可达1mV。

4、 脉冲波占空比分辨率高达千分之一。 5、 数字调频、调幅分辨率高、准确。 6、 猝发模式具有相位连续调节功能。

7、 频率扫描输出可任意设置起点、终点频率。 8、 相位调节分辨率达0.1度。

9、 调幅调制度1% ~ 100% 可任意设置。 10、具有频率测量和计数的功能。

11、机箱造型美观大方，按键操作舒适灵活。

12、具有第二路输出，可控制和第一路信号的相位差。

（一） 技术指标

1、波形特性

主波形：正弦波、方波、TTL波 波形幅度分辨率：12 bits 采样速率：200Msa/s

正弦波谐波失真：-50dBc （频率≤ 5MHz） -45dBc （频率≤ 10MHz） -40dBc （频率>10MHz） 正弦波失真度： ≤0.2%（f：20Hz ~ 100kHz） 方波升降时间： ≤ 25ns （SPF05A ≤ 40ns）

注:正弦波谐波失真、正弦波失真度、方波升降时间测试条件：输出幅度2Vp-p（高阻），环境温度25℃±5℃

储存波形：正弦波，方波，三角波，锯齿波，脉冲波，TTL等多种波形 波形长度：4096点

波形幅度分辨率：12 bits

脉冲波占空系数：1.0% ~ 99.0%（频率≤10kHz），

10% ~ 90%（10kHz ~ 100kHz）

2、频率特性

频率范围：主波形： 1μHz ~ 5MHz （SPF05A型）

1μHz ~ 10MHz （SPF10A型） 1μHz ~ 20MHz （SPF20A型）

注：方波、TTL的频率下限是10Hz 储存波形： 1μHz ~ 100kHz 分辨率：1μHz

-4 -4

频率误差：≤±5310 频率稳定度：优于±1310 3、幅度特性

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幅度范围：1mV ~ 20Vp-p（高阻），0.5mV ~ 10Vp-p（50Ω） 最高分辨率：2μVp-p （高阻），1μVp-p（50Ω） 幅度误差：≤±2%+0.2mV (频率1KHz正弦波) 幅度稳定度：±1 % /3小时

平坦度：±5%（频率≤5MHz正弦波）， ±10% （频率>5MHz 正弦波） ±5%（频率≤50 kHz其它波形）， ±20% （频率>50 kHz 其它波形） 输出阻抗：50Ω

幅度单位：Vp-p，mVp-p，Vrms，mVrms，dBm 4、偏移特性 直流偏移（高阻）：±（10V-Vpk ac），（偏移绝对值≤23幅度峰峰值） 最高分辨率：2μV（高阻），1μV（50Ω） 偏移误差：≤±5% +20mV （高阻） 5、调幅特性

载波信号：波形为正弦波，频率范围同主波形 调制方式：内或外

调制信号：内部5种波形（正弦、方波、三角、升锯齿、降锯齿）或外输入信号

调制信号频率：1Hz ~ 20kHz 失真度：≤2%

调制深度：1% ~ 100%

相对调制误差：≤±5% +0.5

外输入信号幅度：3Vp-p（-1.5V~ +1.5V） 6、调频特性

载波信号：波形为正弦波，频率范围同主波形 调制方式：内或外（外为选件）

调制信号：内部5种波形（正弦、方波、三角、升锯齿、降锯齿） 调制信号频率：1Hz ~ 10kHz 频偏：内调频最大频偏为载波频率的50%，同时满足频偏加上载波频率不大于最高工作频率+100 kHz

FSK：频率1和频率2任意设定

控制方式：内或外（外控：TTL电平，低电平F1；高电平F2） 交替速率：0.1ms ~ 800s 7、调相特性

基本信号：波形为正弦波，频率范围同主波形

PSK：相位1（P1）和相位2（P2）范围：0.1 ~ 360.0° 分辨率：0.1°

交替时间间隔：0.1ms ~ 800s

控制方式：内或外（外控TTL电平，低电平P2，高电平P1） 8、猝发

基本信号：波形为正弦，频率范围同主波形 猝发计数：1 ~ 30000个周期

猝发信号交替时间间隔：0.1ms ~ 800s

控制方式：内（自动）/外（单次手动按键触发、外输入TTL脉冲上升沿触发）

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9、频率扫描特性 信号波形：正弦波

扫描范围：扫描起始点频率（1цHz ≤ F ≤ 20MHz）。 扫描终止点频率（1цHz ≤ F ≤ 20MHz）。

扫描时间：1ms ~ 800s（线性） 100ms ~ 800s（对数） 扫描方式：线性扫描和对数扫描

外触发信号频率：≤1kHz（线性） ≤10Hz（对数）

控制方式：内（自动）/外（单次手动按键触发、外输入TTL脉冲上升沿触发） 10、调制信号输出

输出频率：1Hz ~ 20kHz

输出波形：正弦、方波、三角、升锯齿、降锯齿 输出幅度：5Vp-p±2% 输出阻抗：600Ω 11、存储特性

存储参数：信号的频率值、幅度值、波形、直流偏移值、功能状态。 存储容量：10个信号

重现方式：全部存储信号用相应序号调出 存储时间：十年以上 12、计算特性

在数据输入和显示时，既可以使用频率值也可以使用周期值，既可以使用幅度有效值也可以使用幅度峰峰值和dBm值。 13、操作特性

除了数字健直接输入以外，还可以使用调节旋钮连续调整数据，操作方法可灵活选择。

（二）计数器

1、 频率测量范围：测频1Hz ~ 100MHz 计数≤50MHz 2、 输入特征： a) 最小输入电压：

“ATT”打开：50mVrms（f ：10Hz ~ 50MHz） 100mVrms（f ：1Hz ~ 100MHz） “ATT”合上：0.5Vrms （f ：10Hz ~ 50MHz） 1Vrms （f ：1Hz ~ 100MHz） b) 最大允许输入电压： 100Vp-p（f ≤ 100KHz），20Vp-p（f ≤ 100MHz）

c) 输入阻抗：R>500kΩ C<30PF d) 耦合方式：AC

e) 波形适应性：正弦波、方波

f) 低通滤波器： 截止频率约为100kHz 带内衰减：≤ -3 dB

带外衰减：≥ -30 dB（f >1MHz）

3、 测量时间：10ms ~ 10s 连续可调

4、 显示位数：八位（闸门时间>5s）

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4、计数容量：≤ 4.29310

5、计数控制方式：手动或外闸门控制

6、测量误差：时基误差±触发误差（被测信号信噪比优于40dB，则触发误差≤ 0.3）

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