通信电子线路六个必做实验(1)

实验一 高频小信号调谐放大器实验

一、实验目的

1. 掌握小信号调谐放大器的基本工作原理；

2. 掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算； 3. 了解高频小信号放大器动态范围的测试方法；

二、实验原理

+12C13104J1W4100KC12R2315KTP3Q13DG6J5TH6C11104Q23DG6R154.7KR5470C6104R16470C19104TP6C1510pT2T3+12C23104W3100KT1C2104TH2TH7J6TH1J4C5104R2210K中周内电容C1C14中周内电容中周内电容R415K图1-1（a） 单调谐小信号放大（一）单调谐放大器

图1-1（b）双调谐小信号放大

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（a）所示。该电路由晶体管Q1、选频回路T1二部分组成。它不仅对高频小信号进行放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率fS＝12MHz。基极偏置电阻W3、R22、R4和射极电阻R5决定晶体管的静态工作点。可变电阻W3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点，从而可以改变放大器的增益。

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，对于图1-1（a）所示电路（也是以下各项指标所对应电路），f0的表达式为

f0?12?LC?

式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；

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C?为调谐回路的总电容，C?的表达式为

22 C??C?P1Coe?P2Cie

式中， 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为次级线圈抽头系数。

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。

2.电压放大倍数

放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数AV0称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0的表达式为

AV0???p1p2yfev0?p1p2yfe ??22vig?p1goe?p2gie?G式中，g?为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振

时输出电压V0与输入电压Vi相位差不是180o而是为180o+Φfe。

AV0的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1（a）中输出信号V0及输入信号Vi的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算：

AV0 = V0 / Vi 或 AV0 = 20 lg (V0 /Vi) dB 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

BW = 2△f0.7 = f0/QL

式中，QL为谐振回路的有载品质因数。

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

AV0?BW?yfe2?C?

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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1-2所示。

可得： BW?fH?fL?2?f0.7

Av AV0 0.7 BW 0.1 fL f0 fH 2△f0.1 图1-2 谐振曲线 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yfe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量CΣ。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1-2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0.707 AV0时对应的频率偏移之比，即

Kv0.1 = 2△f0.1/ 2△f0.7 = 2△f0.1/BW

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。

（二）双调谐放大器

双调谐放大器具有频带较宽、选择性较好的优点。双调谐回路谐振放大器是将单调谐回路放大器的单调谐回路改用双调谐回路。其原理基本相同。

1.电压增益为

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AV02. 通频带

v0?p1p2yfe ???vi2gBW = 2△f0.7 =

3.选择性——矩形系数

2fo/QL

Kv0.1 = 2△f0.1/ 2△f0.7 =4100?1

三、实验步骤

（一）单调谐小信号放大器单元电路实验

1.根据电路原理图熟悉实验板电路，并在电路板上找出与原理图相对应的的各测试点及可调器件（具体指出）。

2.按下面框图（图1-3）所示搭建好测试电路。

频率计RF2高频信号源RFINRF1小信号谐振放大器示波器 图1-3 高频小信号调谐放大器测试连接框图

注：图中符号表示高频连接线

3.打开小信号调谐放大器的电源开关，并观察工作指示灯是否点亮，红灯为+12V电源指示灯，绿灯为-12V电源指示灯。(以后实验步骤中不再强调打开实验模块电源开关步骤)

4.调整晶体管的静态工作点：

在不加输入信号时用万用表（直流电压测量档）测量电阻R4两端的电压（即VBQ）和R5两端的电压（即VEQ），调整可调电阻W3，使VeQ＝4.8V，记下此时的VBQ、VEQ，并计算出此时的IEQ＝VEQ /R5（R5=470Ω）。

5.按下信号源和频率计的电源开关，此时开关下方的工作指示灯点亮。

6.调节信号源“RF幅度”和“频率调节”旋钮，使输出端口“RF1”和“RF2”输出频率为12MHz的高频信号。将信号输入到2号板的J4口。在TH1处观察信号峰-峰值约

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为100mV以上。

7.调谐放大器的谐振回路使其谐振在输入信号的频率点上：

将示波器探头连接在调谐放大器的输出端即TH2上，调节示波器直到能观察到输出信号的波形，再调节中周磁芯使示波器上的信号幅度最大，此时放大器即被调谐到输入信号的频率点上。

8.测量电压增益Av0

在调谐放大器对输入信号已经谐振的情况下，用示波器探头在TH1和TH2分别观测输入和输出信号的幅度大小，则Av0即为输出信号与输入信号幅度之比。

9.测量放大器通频带

对放大器通频带的测量有两种方式，

其一是用频率特性测试仪（即扫频仪）直接测量；

其二则是用点频法来测量：即用高频信号源作扫频源，然后用示波器来测量各个频率信号的输出幅度，最终描绘出通频带特性，具体方法如下：

通过调节放大器输入信号的频率，使信号频率在谐振频率附近变化（以20KHz或500KHz为步进间隔来变化），并用示波器观测各频率点的输出信号的幅度，然后就可以在如下的“幅度－频率”坐标轴上标示出放大器的通频带特性。

10.测量放大器的选择性

描述放大器选择性的的最主要的一个指标就是矩形系数，这里用Kr0.1和Kr0.01来表示：

频率 输出幅度 Kr0.1?式中，2?f0.72?f2?f0.010.7

Kr0.01?2?f2?f0.010.7

为放大器的通频带；2?f0.1和2?f0.01分别为相对放大倍数下降至0.1和

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0.01处的带宽。用第9步中的方法，我们就可以测出2?f从而得到Kr0.1和Kr0.01的值

0.7、2?f0.1和2?f的大小，

0.01注意：对高频电路而言，随着频率升高，电路分布参数的影响将越来越大，而我们在理论计算中是没有考虑到这些分布参数的，所以实际测试结果与理论分析可能存在一定的偏差。另外，为了使测试结果准确，应使仪器的接地尽可能良好。

（二）双调谐小信号放大器单元电路实验

双调谐小信号放大器的测试方法和测试步骤与单调谐放大电路基本相同，只是在以下两个方面稍作改动：

其一是输入信号的频率应改为465KHz（峰－峰值200mV）；

其二是在谐振回路的调试时，对双调谐回路的两个中周要反复调试才能最终使谐振回路谐振在输入信号的频点上，具体方法是，按图1-3连接好测试电路并打开信号源及放大器电源之后，首先调试放大电路的第一级中周，让示波器上被测信号幅度尽可能大，然后调试第二级中周，也是让示波器上被测信号的幅度尽可能大，这之后再重复调第一级和第二级中周，直到输出信号的幅度达到最大，这样，放大器就已经谐振到输入信号的频点上了。

11.同单调谐实验，做双调谐实验，并将两种调谐电路进行比较。

四、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。 3．计算直流工作点，与实验实测结果比较。 4．整理实验数据，并画出幅频特性。

五、实验仪器

1. 高频实验箱 1台 2. 双踪示波器 1台 3. 万用表 1块 4. 扫频仪（可选） 1台

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实验二 非线性丙类功率放大器实验

一、实验目的

1. 了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的调谐特性以及负载改变时的动态特性。

2. 了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化对功率放大器工作状态的影响。

3. 比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点、功率、效率。 4. 掌握丙类放大器的计算与设计方法。

二、实验内容

1. 观察高频功率放大器丙类工作状态的现象，并分析其特点 2. 测试丙类功放的调谐特性 3. 测试丙类功放的负载特性

4. 观察激励信号变化、负载变化对工作状态的影响

三、实验基本原理

放大器按照电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型。功率放大器电流导通角?越小，放大器的效率?越高。

甲类功率放大器的?＝180o，效率?最高只能达到50%，适用于小信号低功率放大，一般作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。

非线性丙类功率放大器的电流导通角??90，效率可达到80%，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。特点：非线性丙类功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1％或更小)，基极偏置为负值，电流导通角

o??90o，为了不失真地放大信号，它的负载必须是LC谐振回路。

电路原理图如图8-1(见P.43)所示，该实验电路由两级功率放大器组成。其中Q3

（3DG12）、T6组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，其中RA3、R14、R15组成静态偏置电阻，调节RA3可改变放大器的增益。W1为可调电阻，调节W1可以改变输入信号幅度，Q4（3DG12）、T4组成丙类功率放大器。R16为射极反馈电阻，T4为谐振回路，甲类功放的输出信号通过R13送到Q4基极作为丙放的输入信号，此时只有当甲放输出信号大于丙放管Q4基极－射极间的负偏压值时，Q4才导通工作。与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻，改变S1拨码开关的位置可改变并联电阻值，即改变回路Q值。

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下面介绍甲类功放和丙类功放的工作原理及基本关系式。 1. 甲类功率放大器 1) 静态工作点

如图8-1所示，甲类功率放大器工作在线性状态，电路的静态工作点由下列关系式确定： vEQ?IEQR15 ICQ??IBQ

vBQ?vEQ?0.7V vCEQ?VCC?ICQR15

2) 负载特性

如图8-1所示，甲类功率放大器的输出负载由丙类功放的输入阻抗决定，两级间通过

'变压器进行耦合，因此甲类功放的交流输出功率P0可表示为：P0?PH

?B'式中，PH为输出负载上的实际功率，一般为?B＝0.75～0.85 ?B为变压器的传输功率，

图8-2为甲类功放的负载特性。为获得最大不失真输出功率，静态工作点Q应选在交流负载线AB的中点，此时集电极的负载电阻RH称为最佳负载电阻。集电极的输出功率

2V11cmPC的表达式为： PC?VcmIcm?

22RH式中，Vcm为集电极输出的交流电压振幅；Icm为交流电流的振幅，它们的表达式分别为：

Vcm?VCC?ICQR15?VCES 式中，VCES称为饱和压降，约1V

Icm?ICQ

图8-2 甲类功放的负载特性

如果变压器的初级线圈匝数为N1，次级线圈匝数为N2，则

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N1?N2?BRH

'RH'

式中，RH为变压器次级接入的负载电阻，即下级丙类功放的输入阻抗。

3) 功率增益

与电压放大器不同的是功率放大器有一定的功率增益，对于图8-1所示电路，甲类功率放大器不仅要为下一级功放提供一定的激励功率，而且还要将前级输入的信号进行功率放大，功率放大增益Ap的表达式为： AP?P0

Pi其中，Pi为放大器的输入功率，它与放大器的输入电压uim及输入电阻Ri的关系为

Vim?2. 丙类功率放大器 1) 基本关系式

2RiPi

丙类功率放大器的基极偏置电压VBE是利用发射极电流的直流分量IEO（≈ICO）在射极电阻上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号vi'为正弦波时，集电极的输出电流iC为余弦脉冲波。利用谐振回路LC的选频作用可输出基波谐振电压vc1,电流ic1。图8-3画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。分析可得下列基本关系式：Vc1m?Ic1mR0

式中，Vc1m为集电极输出的谐振电压及基波电压的振幅；Ic1m为集电极基波电流振幅；R0为集电极回路的谐振阻抗。

1121Vc21mPC?Vc1mIc1m?Ic1mR0?

222R0式中，PC为集电极输出功率

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PD?VCCICO

式中，PD为电源VCC供给的直流功率；ICO为集电极电流脉冲iC的直流分量。 放大器的效率?为： ??2) 负载特性

当放大器的电源电压＋VCC，基极偏压vb，输入电压(或称激励电压)vsm确定后，如果电流导通脚选定，则放大器的工作状态只取决于集电极回路的等效负载电阻Rq。谐振功率放大器的交流负载特性如图8-4所示

（欠压）（临界）CA1Vc1mIc1m ??2VCCICO ic icCA（过压）BBOVCESVCCVCC θOωtOVCC图8-4 谐谐振功放的负载特性 图7-4 谐振功放的负载特性 由图可见，当交流负载线正好穿过静态特性转移点A时，管子的集电极电压正好等于管子的饱和压降VCES，集电极电流脉冲接近最大值Icm。

此时，集电极输出的功率PC和效率?都较高，此时放大器处于临界工作状态。Rq所

(VCC?VCES)2对应的值称为最佳负载电阻，用R0表示，即： R0?

2P0当Rq﹤R0时，放大器处于欠压状态，如C点所示，集电极输出电流虽然较大，但集电极电压较小，因此输出功率和效率都较小。当Rq﹥R0时，放大器处于过压状态，如B

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点所示，集电极电压虽然比较大，但集电极电流波形有凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态。判断放大器是否为临界工作状态的条件是：VCC?Vcm?VCES

四、主要技术指标及测试方法

1. 输出功率

高频功率放大器的输出功率是指放大器的负载RL上得到的最大不失真功率。对于图8-1所示的电路中，由于负载RL与丙类功率放大器的谐振回路之间采用变压器耦合方式，实现了阻抗匹配，则集电极回路的谐振阻抗R0上的功率等于负载RL上的功率，所以将集

121Vc2电极的输出功率视为高频放大器的输出功率，即：P?1VI1m Ic1mR0?Cc1mc1m?222R0测量功率放大器主要技术指标的连接电路如图8-5所示，其中高频信号发生器提供激励信号电压与谐振频率，示波器监测波形失真，直流毫安表mA测量集电极的直流电流，高频电压表V测量负载RL的端电压。只有在集电极回路处于谐振状态时才能进行各项技术指标的测量。可以通过高频毫伏表V及直流毫安表mA的指针来判断集电极回路是否谐振，即电压表V的指示为最大，毫安表mA的指示为最小时集电极回路处于谐振。当然也可以用扫频仪测量回路的幅频特性曲线，使得中心频率处的幅值最大，则集电极回路处于谐振。

放大的输出功率可以由下式计算： P?VL

0RL2式中，VL为高频电压表V的测量值 2. 效率

高频功率放大器的总效率由晶体管集电极的效率和输出网络的传输效率决定。而输出网络的传输效率通常是由电感、电容在高频工作时产生一定损耗而引起的。放大器的能量转换效率主要由集电极的效率所决定。所以通常将集电极的效率视为高频功率放大器的效率，用?表示，即： ??PC

P0?利用图8-5所示电路，可以通过测量来计算功率放大器的效率，集电极回路谐振时，

2PV/RL 式中，V为高频电压表V的测量值 CL的值由下式计算：??L?P0ICOVCC 64

ELCRL功0.01uF示波器检测点RFV率放大+v0-CE高频扼流圈GNDVsIcoRE直流毫安表+VCCGND器mAGND 图8-5 高频功放的测试电路

3. 功率增益

放大器的输出功率P0与输入功率Pi之比称为功率增益，用AP（单位：dB）表示。（A?P0）

PPi五、实验步骤

1. 测试调谐特性

在前置放大电路出入J3处输入频率f=10.7MHz(Vp-p≈50mV)的高频信号，调节W1和中周T6，使TP6处信号的电压幅值为2V左右，S1全部拨下，改变输入信号频率，从9MHz～15MHz（以1MHz为步进）记录TP6处的输出电压值，填入表8-1。

表8-1 fi V0

2. 测试负载特性

在前置放大电路中输入J3处输入频率f＝10.7MHz（Vp-p≈50mV）的高频信号，调节W1使TP6处信号约为2V，调节中周使回路调谐（调谐标准：TH4处波形为对称双峰）。

将负载电阻转换开关S1依次从1—4拨动，用示波器观测相应的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。

9MHz 10MHz 11MHz 12MHz 13MHz 14MHz 15MHz 65

表8-2 Vb＝2V f＝10.7MHz VCC＝5V

RL(Ω) VcP-P(V) VeP-P(V) ie的波形

3. 观察激励电压变化对工作状态的影响

先调节T4将ie波形调到凹顶波形，然后使输入信号由大到小变化，用示波器观察ie

波形的变化（观测ie波形即观测Ve波形，ie＝Ve/R16+R17），Ve波形用示波器在TH4处观察

820 330 100 ∞ 六、实验报告要求

1. 整理实验数据，并填写表8-1、8-2。

2. 对实验参数和波形进行分析，说明输入激励电压、负载电阻对工作状态的影响。 3. 用实测参数分析丙类功率放大器的特点。

七、实验仪器

1. 高频实验箱 1台 2. 双踪示波器 1台 3. 频率特性测试仪（可选） 1台 4. 万用表 1块 5. 高频电压表（可选） 1台

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5J8HTV61/fu70E1613831UML284V61/f6576Eu051+V61/7f140uC521E26J5+4J6HT20521R5H1K25T.R15T02012SR86140C154910633R372818100R1Hu32L2744P2TT1HGT4QD6731818R1R15?10C240C134101400CR116PT9140C162T1G3QD351002R11+31C?4K15.R13AK0R12140C13H2T10101400W151R21C3J67

大放率功类丙性线非 1-8图

TP4TP5 实验三 三点式正弦波振荡器

一、实验目的

1. 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，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。

二、实验内容

1. 熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2. 进行LC振荡器波段工作研究。

3. 研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。 4. 测试LC振荡器的频率稳定度。

三、基本原理

图6-1 正弦波振荡器（4.5MHz）

将开关S2的1拨上2拨下， S1全部断开，由晶体管Q3和C13、C20、C10、CCI、L2

构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI可用来改变振荡频率。 f0?12?L2(C10?CCI)

振荡器的频率约为4.5MHz （计算振荡频率可调范围） 振荡电路反馈系数: F=

C1356??0.12 C20470振荡器输出通过耦合电容C3（10P）加到由Q2组成的射极跟随器的输入端，因C3容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。射随器输出信号Q1调谐放大，再经变压器耦合从J1输出。

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实验五 模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）

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和单边带调幅的方法。

2. 研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。 3. 掌握调幅系数的测量与计算方法。

4. 通过实验对比全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的波形。 5. 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。

二、实验内容

1. 调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。

2. 实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。 3. 实现抑止载波的双边带调幅波。 4. 实现单边带调幅。

三、实验原理及实验电路说明

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。本实验中载波是由晶体振荡产生的465KHz高频信号，10KHz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。

1．集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

在本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11-1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。

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图11-1 MC1496的内部电路及引脚图

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11-1

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：

ν8=ν

10

, ν1=ν

15V≥ν15V≥ν15V≥ν

4 6 8 1

, ν6=ν(ν(ν

12)-ν8 10)-ν1

12 10)≥2V

(ν

(ν4)≥2V

(ν4)- ν5≥2V

(2)静态偏置电流的确定

静态偏置电流主要由恒流源I0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VR接正电源+VCC由于I0是I5的镜像电流，所以改变VR可以调节I0的大小，即： I?I?VCC?0.7V

05VR?500当器件为双电源工作时，引脚14接负电源-Vee，5脚通过一电阻VR接地，所以改变VR可以调节I0的大小，即： I?I?Vee?0.7V

05VR?500根据MC1496的性能参数，器件的静态电流应小于4mA，一般取I0?I5?1mA。在本实验电路中VR用6.8K的电阻R15代替. 2．实验电路说明

用MC1496集成电路构成的调幅器电路图如图11-2（见P.61）所示。

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图中W1用来调节引出脚1、4之间的平衡，器件采用双电源方式供电（＋12V，－8V），所以5脚偏置电阻R15接地。电阻R1、R2、R4、R5、R6为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。载波信号加在V1－V4的输入端，即引脚8、10之间；载波信号Vc经高频耦合电容C1从10脚输入，C2为高频旁路电容，使8脚交流接地。调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚1、4之间，调制信号VΩ经低频偶合电容E1从1脚输入。2、3脚外接1KΩ电阻，以扩大调制信号动态范围。当电阻增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。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。

四、实验步骤

1. 静态工作点调测：使调制信号VΩ=0,载波VC=0，调节W1使各引脚偏置电压接近下列参考值： 管脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8.7 0 14 -8.2 电压（V） 0 -0.74 -0.74 0 -7.16 8.7 0 5.93 0 5.93 0 R11、R12 、R13、R14与电位器W1组成平衡调节电路，改变W1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和单边带调幅波。

为了使MCl496各管脚的电压接近上表，只需要调节W1使1、4脚的电压差接近0V即可，方法是用万用表表笔分别接1、4脚，使得万用表读数接近于0V。

2. 抑止载波振幅调制：J1端输入载波信号VC(t),其频率fC=465KHz,峰－峰值VCP－P

＝500mV。J5端输入调制信号VΩ(t)，其频率fΩ＝10KHz，先使峰－峰值VΩP－P＝0，调节W1，使输出VO=0(此时ν4＝ν1)，再逐渐增加VΩP－P，则输出信号VO（t）的幅度逐渐增大，于TH3测得。最后出现如图11-3所示的抑止载波的调幅信号。

由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号。脚1和4分别接电阻R12和R14，可以较好地抑止载波漏信号和改善温度性能。

vo(t)v?(t)tvc(t)图11-3 抑制载波调幅波形

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3. 全载波振幅调制m?Vmmax?Vmmin，J1端输入载波信

Vmmax?Vmmin号Vc(t) , fc=465KHz, VCP－P＝500mV，调节平衡电位器W1，使输出信号VO（t）中有载波输出（此时V1与V4不相等）。再从J2端输入调制信号，其fΩ＝10KHz，当VΩP－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13-4所示的有载波调幅信号的波形，记下AM波对应Vmmax和Vmmin，并计算调幅度m。

vo(t)VmaxVmint图11-4 普通调幅波波形

4. 步骤同3，从J6处观察输出波形。

5. 加大VΩ，观察波形变化，比较全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的波形.

五、实验报告要求

1． 整理实验数据，写出实测MC1496各引脚的实测数据。 管脚 电压（V） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2．画出调幅实验中m＝30％、m＝100％、m > 100% 的调幅波形,分析过调幅的原因。 3．画出当改变W1时能得到几种调幅波形，分析其原因。

4. 画出全载波调幅波形、抑止载波双边带调幅波形及单边带调幅波形，比较三者区别。

六、实验仪器

1． 高频实验箱 1台 2． 双踪示波器 1台 3． 万用表 1块

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J3AM,DSB827TH6J6SSBB2UL0T3HT657K115R.12A82UL0T8K0R16K15R.123K515440F4C17K2R11+340C12KKW0263R.3K53R.32615K18R.61316945V2271D.84K1CR31KR13UM21941801414100R2840C131K240020C0R11R22100R21WK51KR12v6111K00/fR1101R51401uC1E0121HH2TT1-104k7401R1C1J5J

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)zHK564(BSS BSD M A2-11图

实验六 模拟乘法混频

一、实验目的

1. 了解集成混频器的工作原理 2. 了解混频器中的寄生干扰

二、实验内容

1. 研究平衡混频器的频率变换过程

2. 研究平衡混频器输出中频电压Vi与输入本振电压的关系 3. 研究平衡混频器输出中频电压Vi与输入信号电压的关系 4. 研究镜象干扰。

三、实验原理及实验电路说明

在高频电子电路中，常常需要将信号自某一频率变成另一个频率。这样不仅能满足各种无线电设备的需要，而且有利于提高设备的性能。对信号进行变频，是将信号的各分量移至新的频域，各分量的频率间隔和相对幅度保持不变。进行这种频率变换时，新频率等于信号原来的频率与某一参考频率之和或差。该参考频率通常称为本机振荡频率。本机振荡频率可以是由单独的信号源供给，也可以由频率变换电路内部产生。当本机振荡由单独的信号源供给时，这样的频率变换电路称为混频器。

混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。本振用于产生一个等幅的高频信号VL，并与输入信号 VS经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。

本实验采用集成模拟相乘器作混频电路实验。

因为模拟相乘器的输出频率包含有两个输入频率之差或和，故模拟相乘器加滤波器，滤波器滤除不需要的分量，取和频或者差频二者之一，即构成混频器。

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图4-1所示为相乘混频器的方框图。设滤波器滤除和频，则输出差频信号。图4-2为信号经混频前后的频谱图。我们设信号是：载波频率为fS的普通调幅波。本机振荡频率为fL。

设输入信号为vS?VScos?St，本机振荡信号为vL?VLcos?Lt 由相乘混频的框图可得输出电压

v0?1KFKMVLVScos(?L??S)t 2?V0cos(?L??S)t1KFKMVLVS 213

式中 v0?

定义混频增益AM为中频电压幅度V0与高频电压VS之比，就有

AM?V01?KFKMVL VS2图4-3为模拟乘法器混频电路，该电路由集成模拟乘法器MC1496完成。

R71KC7104R11200TH6C12104810R14100R153.3KU1MC1496OUT+NCNCNCNCOUT-679111312R163.3K+12R101KC810423TP5GNADJJ7CAR+CAR-GNADJTH8F24.5MTH9J91R128204TH7J8C11104SIG-R13820BIASSIG+VEER171kR216.8K14-12R20510C15104C16104D28.2V5 图4-3 MC1496构成的混频电路

MC1496可以采用单电源供电，也可采用双电源供电。本实验电路中采用＋12V，－8V供电。R12（820Ω）、R13（820Ω）组成平衡电路，F2为4.5MHz选频回路。本实验中输入信号频率为fS＝4.2MHz，本振频率fL＝8.7MHz。

为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压VS和本振电压VL外，不可避免地还存在干扰和噪声。它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。

干扰是由于混频器不满足线性时变工作条件而形成的，因此不可避免地会产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜象干扰。

四、实验步骤

1. 打开本实验单元的电源开关，观察对应的发光二极管是否点亮，熟悉电路各部分元件的作用。

2. 用实验箱的信号源做本振信号，将频率fL=8.7MHz（幅度VLP-P＝300mV左右）

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的本振信号从J8处输入（本振输入处），在相乘混频器的输出端J9处观察输出中频信号波形。

3. 将频率fS=4.19MHz（幅度VSP-P＝300mV左右）的高频信号（由3号板提供）从相乘混频器的输入端J7输入，用示波器观察J9处中频信号波形的变化。

4. 用示波器观察TH8和TH9处波形。

5. 改变高频信号电压幅度，用示波器观测，记录输出中频电压Vi的幅值，并填入表4-1。 VSP-P（mV） ViP-P（mV） 200 300 表4-1

6. 改变本振信号电压幅度，用示波器观测，记录输出中频电压Vi的幅值，并填入表4-2。 VLp-p（mV） Vip-p（mV） 200 300 400 表4-2

7. 用频率计测量混频前后波形的频率。 8. 混频的综合观测（需外接信号源）

令高频信号发生器输出一个由1K音频信号调制的载波频率为4.2MHz的调幅波，作为本实验的载波输入，外接信号源输出8.7MHz的本振信号，用示波器对比观察J9处和调制信号的波形。

500 600 700 400 500 600 五、实验报告要求

1. 整理实验数据，填写表格4-1和4-2。

2. 绘制步骤2、3、4、9中所观测到的波形图，并作分析。

3. 在幅频坐标中绘出本振频率与载波频率和镜象干扰频率之间的关系，思考如何减小镜像干扰。

4. 归纳并总结信号混频的过程。

六、实验仪器

1. 高频实验箱 1台 2. 双踪示波器 1台

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