高频电路实验指导书（图）

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高频电子线路实验指导书

高频D型电子实验箱总体介绍……………………………………………………...1 实验一高频小信号调谐放大器……………………………………………………4 实验二环形混频器………………………………………………………………..错误！未定义书签。

实验三谐振功率放大器…………………………………………………………..5 实验四正弦波振荡器……………………………………………………………..7 实验五集电极调幅与大信号检波………………………………………………..8 实验六变容二极管调频…………………………………………………………..10

高频D型电子实验箱总体介绍

二、主机介绍

主机上提供实验所需而配备的专用开关电源，包括三路直流电源：+12V、+5V、-12V，共直流地；直流电源下方是频率计和高低频信号源。它们不作为实验内容，属于实验工具。高低频信号源和频率计的使用说明如下。

2、低频信号源的使用方法

本实验箱提供的低频信号源是基于本实验箱实验的需要而设计的。它包括两部分：第一部分：输出500Hz～2KHz信号（实际输出信号范围较宽）；此信号可以以正弦波的形式输出，也可以方波、三角波的形式输出。

第二部分：输出20KHz～100KHz信号（实际输出信号范围较宽）；此信号可以正弦波的形式输出。低频信号源的使用方法如下：

可调电阻W305用于调节输出方波信号的占空比；W303、W304的作用是：在输出正弦波信号时，通过调节W303、W304使输出信号失真最小。这三个电位器在实验箱出厂时均已调到最佳位置且此三个电位器在PCB板的另一面。

原理图上的W306用来调节输出信号频率的大小；W301用于调节方波或者三角波的幅度；W302用于调节正弦波信号的幅度。

在使用时，首先要按下开关K301。当需输出500Hz～2KHz的信号时，参照原理图G7，连接好JD1、“正弦波”跳线（此时JD2和“正弦波”跳线、“三角波”跳线应断开），则从“可调正弦波输出”处输出正弦波；断开“正弦波”跳线，连接“方波”跳线，则从“波形选择输出”处输出方波；同理，断开“方波” 跳线连接“三角波”跳线，则从“波形选择输出”处输出三角波。

当需输出20KHz～100KHz的信号时，参考原理图G7，连接好JD2和“正弦波”跳线（此时JD1和“正弦波”跳线、“三角波”跳线应断开），则在“可调正弦波输出”处输出20KHz～100KHz的正弦波；根据实验的需要用示波器观察，通过调节W302获得需要信号的大小；用频率计测量，通过调节W306获得需要信号的频率。

3、高频信号源的使用方法

本实验箱提供的高频信号源是基于本实验箱实验的需要而设计的。它只提供10.7MHz的载波信号和约10.7MHz的调频信号（调频信号的调制频偏可以调节）。

晶体振荡输出载波峰峰值不低于1.5V。LC振荡输出载波峰峰值不低于1V。高频信号源的使用方法如下：

使用时，首先要按下开关K401。当需要输出载波信号时，连接J401（此时J402、J403、J404应断开），则10.7MHz的信号由TTF1处输出，W401用于调节输出信号的大小。

当需要输出10.7MHz的调频信号时，连接J402、J403、J404（此时J401断开；若信号偏离了10.7MHz，则可调节可调电容CC401使之为10.7MHz），同时使低频信号源处于输出1KHz正弦波的状态，改变低频信号源的幅度就是改变调频信号的频偏，在没有特别要求时，一般低频信号源幅度调为2V，参看低频信号源的使用），则10.7MHz的调制信号由TTF1处输出，W401用于调节输出信号的大小；低频信号源处的W302用于调节调制频偏的大小。在具体使用中，通过示波器观察输出信号的大小和形状。

在具体使用中，通过示波器观察输出信号的大小和形状。

三、模块介绍

－1－

1、接收模块：

（1）实验一 ―― 高频小信号调谐放大器

（2）实验十 ―― 调频接收机设计（调谐放大、中频放大、鉴频解调，可与接收模块组成发射接收系统）

2、环形混频器模块：

（1）实验二 ―― 环形混频器（2）实验四 ―― 正弦波振荡器 3、集电极调幅与大信号检波模块：

（1）实验五 ―― 集电极调幅与大信号检波 4、发射模块：

（1）实验三 ―― 高频功率放大器（2）实验六 ―― 变容二极管调频

（3）实验九 ―― 小功率调频发射机设计 5、锁相环应用模块：

（1）实验八 ―― 模拟锁相环的应用（PLL倍频、PLL解调）乘法器模块：

（2）实验七 ―― 集成电路模拟乘法器的应用（调幅、检波、鉴频、混频）

注：用户可对各模块进行不同组合，开发出新的实验；也可挂接自己开发的模块并与现有模块一起使用；做实验时必须把具有相应实验内容的的模块插在主板上。

－2－

实验一高频小信号调谐放大器

一、实验目的

小信号调谐放大器是高频电子线路中的基本单元电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。在本实验中，通过对谐振回路的调试，对放大器处于谐振时各项技术指标的测试（电压放大倍数，通频带，矩形系数），进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。学会小信号调谐放大器的设计方法。

二、实验内容

1、调节谐振回路使谐振放大器谐振在10.7MHz。 2、测量谐振放大器的电压增益。

三、实验仪器

1、20MHz模拟示波器一台 2、数字万用表一块

2、实验参考电路

图1-4 单级调谐放大器

五、实验步骤

参考所附电路原理图G2。先调静态工作点，然后再调谐振回路。

1、在主箱上正确插好接收模块，按照所附电路原理图G2，对照接收模块中的高频小信号调谐放大器部分，连接好跳线JA1，正确连接电路电源线，＋12V孔接+12V，＋5V孔接＋5V，GND接GND（从电源部分+12V和＋5V插孔用连接线接入），接上电源通电(若正确连接了,扩展板上的电源指示灯将会亮)。

2、K1向右拨；

3、调整晶体管的静态工作点：在不加输入信号（即ui=0），将测试点INA1接地，用万用表直流电压档（20V档）测量三极管QA1

－3－

射极的电压（即测R4靠近QA1端的电压），调整可调电阻WA1，使UEQ=2.25V（即使IE=1.5mA），根据电路计算此时的UBQ，

UCEQ，UEQ及IEQ值。

4、调谐放大器的谐振回路使它谐振在10.7MHz

方法是用BT-3频率特性测试仪的扫频电压输出端和检波探头，分别接电路的信号输入端INA1及测试端TTA2，通过调节y轴，放大器的“增益”旋钮和“输出衰减”旋钮于合适位置，调节中心频率刻度盘，使荧光屏上显示出放大器的“幅频谐振特性曲线”，根据频标指示用绝缘起子慢慢旋动变压器的磁芯，使中心频率fo=10.7MHz所对应的幅值最大。

用示波器来观察调谐过程，方法是：在INA1处由高频信号源提供频率为10.7MHz的载波（参考高频信号源的使用），大小为Vp-p-=20～100mV的信号，用示波器探头在TTA2处测试（在示波器上看到的是正弦波），调节变压器磁芯使示波器波形最大（即调好后，磁芯不论往上或往下旋转，波形幅度都减小）。

5、电压增益AV0

在有BT-3频率特性测试仪的情况下用频率特性测试仪测Av0测量方法如下：

在测量前，先要对测试仪的y轴放大器进行校正，即零分贝校正，调节“输出衰减”和“y轴增益“旋钮，使屏幕上显示的方框占有一定的高度，记下此时的高度和此时“输出衰减”的读数N1dB，然后接入被测放大器，在保持y轴增益不变的前提下，改变扫频信号的“输出衰减”旋钮，使谐振曲线清晰可见。记下此时的“输出衰减”的值N2dB，则电压增益为

AVO??N2?N1? dB

由示波器直接测量。方法如下：

用示波器测输入信号的峰峰值，记为Ui。测输出信号的峰峰值记为Uo。则小信号放大的电压放大倍数为Uo/Ui。

六、实验报告

1、整理好实验数据，用方格纸画出幅特性曲线。 2、思考：引起小信号谐振放大器不稳的原因是什么？如果实验中出现自激现象，应该怎样消除？

－4－

实验三谐振功率放大器

一、实验目的

1、进一步理解谐振功率放大器的工作原理及负载阻抗和激励信号电压变化对其工作状态的影响。 2、掌握谐振功率放大器的调谐特性、放大特性和负载特性。

二、实验内容

1、调试谐振功放电路特性，观察各点输出波形。

2、改变输入信号大小，观察谐振功率放大器的放大特性。 3、改变负载电阻值，观察谐振功率放大器的负载特性。

三、实验仪器

1、20MHz双踪模拟示波器一台 2、万用表一块

图3-1 高频功率放大器

五、实验步骤

参看附图G1，在主箱上正确插好发射模块，对照发射模块中的高频谐振功放部分，正确连接电路电源线，＋12V孔接+12V， GND接GND（从电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），接上电源通电(若正确连接了,扩展板上的电源指示灯将会亮)。

1、开关K2向右拨，调节WE1，使QE1的发射极电压VE=2.2V（即用万用表测量QE1的发射极对地的电压）。

2、连接JE3、JE6。

3、从INE1处输入10.7MHz的载波信号（此信号由高频信号源提供，参考高频信号源的使用），信号大小为VP-P=250mV左右。用示波器探头在TTE1处观察输出波形，调节TE1、TE2，使输出波形不失真且最大。

4、观察放大特性：从INE1处输入10.7MHz载波信号，信号大小从VP-P=0mV开始增加,用示波器探头观察QE2的发射极电压波形，直至观察到有下凹的电流波形为止，此时说明QE2进入过压状态（如果下凹的电流波形左右不对称，则微调TE1可使其非对称性得到适当地改善）。如果再继续增加输入

－5－

信号的大小，则可以观测到下凹的电压波形的下凹深度增加。（20Mhz示波器探头，如果用×1档看下凹不明显，则用×10档看。）

5、观察负载特性：

输入信号为Vp-p=250mV左右（由高频信号源提供10.7MHz的载波）。调中周TE1、TE2（此时负载应为50Ω，JE3、JE6均连上），使电路谐振在10.7MHz上（此时从TTE1处用示波器观察，波形应不失真，且最大）。微调输入信号大小，在QE2的发射极处观察，使放大器处于临界工作状态。改变负载（组合JE3、JE4、JE5的连接）使负载电阻依次变为25Ω（51Ω||51Ω）→51Ω→100Ω。用示波器在QE2的发射极处能观察到不同负载时的电流波形（由欠压、临界至过压）。在改变负载时，应保证输入信号大小不变（即在最小负载50Ω时处于临界状态）。同时在不同负载下，电路应处于最佳谐振（即在TTE1处观察到的波形应最大且不失真。20Mhz示波器探头，如果用×1档看下凹不明显，则用×10档看。）

6、测量负载特性（选做）

用高频电压表测量负载电阻上的电压，改变负载电阻RL（参照步骤4），记下相应的电流ICO和电压VL，并且计算当RL=50Ω时的功率和效率。

六、实验报告

1、画出放大器三种工作状态的电流波形。 2、绘出负载特性曲线。

－6－

实验四正弦波振荡器

一、实验目的

1、掌握晶体管（振荡管）工作状态、反馈大小对振荡幅度与波形的影响。 2、掌握改进型电容三点式正弦波振荡器的工作原理及振荡性能的测量方法。 3、研究外界条件变化对振荡频率稳定度的影响。

4、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度，加深对晶体振荡器频率稳定度高的原因理解。

二、实验内容

1、调试LC振荡电路特性，观察各点波形并测量其频率。 2、观察振荡状态与晶体管工作状态的关系。 3、观察反馈系数对振荡器性能的影响。

4、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度。 5、观察温度变化对振荡频率的影响。

三、实验仪器

1、双踪示波器一台 2、万用表一块

五、实验步骤

参照附图G4，在主箱上正确插好环形混频模块，对照环形混频模块中的正弦波振荡器部分，正确连接电路电源线，＋12V孔接+12V， GND接GND（从电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），接上电源通电(若正确连接了,扩展板上的电源指示灯将会亮)。

1、开关K2向下拨，调整静态工作点：断开J52、J53，调W1使VE=2V(即测R4两端的电压)。 2、（1）连接好J54、J52，调节可调电容CC2，通过示波器和频率计在TT1处观察振荡波形，并使振荡频率为10.7MHz；然后调节W2，使输出信号最大且不失真。

（2）断开J52、J54，连接J53、J55，微调CC1，使振荡频率为10.245MHz。 3、观察振荡状态与晶体管工作状态的关系。

断开J53，连好J52、J55，用示波器在TT1观察振荡波形，调节W1，观察TT1处波形的变化情况，并测量波形变化过程中振荡管的发射极电压（多测几个点）且计算对应的IE。

4、观察反馈系数对振荡器性能的影响（只作LC振荡）。用示波器在TT1处观察波形。

分别连接J54、J55、J56或组合连接使反馈系数等于1/2、1/3、1/4、1/100时，观察幅度的变化并实测，反馈系数是否与计算值相符，同时，分析反馈大小对振荡幅度的影响。

5、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度。

分别接通J53、J52，在TT1处用频率计观察频率变化情况。

六、实验报告

1、整理实验所测得的数据，并用所学理论加以分析。 2、比较LC振荡器与晶体振荡器的优缺点。

3、分析为什么静态电流Ieo增大，输出振幅增加，而Ieo过大反而会使振荡器输出幅度下降？

－7－

实验五集电极调幅与大信号检波

一、实验目的

1、进一步加深对集电极调幅和二极管大信号检波工作原理的理解； 2、掌握动态调幅特性的测试方法；

3、掌握利用示波器测量调幅系数ma的方法； 4、观察检波器电路参数对输出信号失真的影响。

二、实验内容

1、调试集电极调幅电路特性，观察各点输出波形。 2、改变输入信号大小，观察电流波形。 3、观察检波器的输出波形。

三、实验仪器

1、20MHz双踪模拟示波器一台

集电极调幅的基本原理电路如图5—1所示：

图5－1 集电极调幅原理电路

五、实验步骤

参照附图G3，在主箱上正确插好集电极调幅与大信号检波模块，对照集电极调幅与大信号检波模块部分，正确连接电路电源线，＋12V孔接+12V， GND接GND（从电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），接上电源通电(若正确连接了,扩展板上的电源指示灯将会亮)。

1、调整集电极调幅的工作状态。

开关K1向右拨，连接好跳线J1,J2,J5;调W1使Q1的静态工作点为UEQ＝2.1V（即测其发射极对地的电压）。

2、从IN1处注入10.7MHz的载波信号（大小为Vp-p=450mV左右，此信号由高频信号源提供。为了更好地得到调幅波信号，在实验过程中应微调10.7Mhz信号的大小。），在TT1处用示波器观察输出波形，调节T1、T2的磁芯使TT1处输出信号最大且不失真。

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3、测试动态调制特性

用示波器从Q2发射极测试其输出电压波形，改变从IN1处输入信号的大小（即调W401，信号幅度从小到大），直到观察到电流波形顶点有下凹现象为止，此时，Q2工作于过压状态，保持输入信号不变，从IN3处输入1KHz的调制信号（调制信号由低频信号源提供，参照低频信号源的使用），调制信号的幅度由0V开始增加。此时用示波器在TT1处可以看到调幅信号如图5-10。改变调幅信号大小，记下不同的V?时的调幅系数ma，并制表5-2。

V?（V） ma 0.2 0.5 1 2 ?? 4、观察检波器的输出波形

从TT2用示波器观察检波器输出波形，分别连接J2、J3、J4、J5，J6在TT2处观察输出波形。（1）观察检波器不失真波形（参考连接为J2、J5，可以相应的变动）。（2）观察检波器输出波形与调幅系数ma的关系。

（3）在检波器输出波形不失真的基础上，改变直流负载，观察“对角线切割失真”现象，若不明显，可加大ma（参考连接为J3、J5，可以相应的变动）。

（4）在检波器输出不失真的基础上，连接下一级输入电阻，观察“负峰切割失真”现象（参考连接为J2、J6，可以相应的变动）。

BA 图5-10 调幅系数测量

ma?六、实验报告

A?B?100% A?B1、整理实验所得数据。

2、画出不失真和各种失真的调幅波波形。

3、画出当参数不同时，各种检波器的输出波形。

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实验六变容二极管调频

一、实验目的

1、掌握变容二极管调频的工作原理；

2、学会测量变容二极管的Cj～V特性曲线； 3、学会测量调频信号的频偏及调制灵敏度。

二、实验内容

1、调节电路，观察调频信号输出波形。 2、观察并测量LC调频电路输出波形。 3、观察频偏与接入系数的关系。

4、测量变容二极管的Cj～V特性曲线；

三、实验仪器

1、双踪示波器一台 2、实验线路见附图G1

使用12V供电，振荡器Q1使用3DG12C，变容管使用Bb910，Q2为隔离缓冲级。主要技术指标：主振频率f0?10.7MHZ，最大频偏?fm??20KHZ。

本实验中，由R1、R2、W1、R3组成变容二极管的直流偏压电路。C3、C4、C12组成变容二极管的不同接入系数。IN1为调制信号输入端，由L4、C8、C7、C9、C5和振荡管组成LC调制电路。

五、实验步骤

参照附图G1，在主箱上正确插好发射模块，对照发射模块中的变容二极管调频部分，正确连接电路电源线，＋12V孔接+12V， GND接GND（从电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），接上电源通电(若正确连接了,扩展板上的电源指示灯将会亮)。

1、LC调频电路实验

（1）连接J3、J4、J5组成LC调频电路。

（2）接通电源，K1向右拨，调节W1，在C6的上端用万用表测试电压，使变容二极管的反向偏压为2.5V。

（3）用示波器和频率计在TT1处观察振荡波形，调节CC1，使振荡频率为10.7MHz，调节W2使输出波形失真最小。

（4）从IN1处输入1KHz的正弦信号作为调制信号（信号由低频信号源提供,参考低频信号源的使用。信号大小由零慢慢增大，用示波器在TT1处观察振荡波形变化,如果有频谱仪则可以用频谱仪观察调制频偏），此时能观测到一条正弦带。如果用方波调制则在示波器上可看到两条正弦波，这两条正弦波之间的相差随调制信号大小而变。

（5）分别接J1、J2重做实验4。

2、断开J1、J2，连接J3、J4、J5，断开IN1的输入信号，使电路为LC自由振荡状态。

（1）断开变容二极管Cj（即断开J4），用频率计在TT1处测量频率fN。

－10－

（2）断开Cj，接上已知CK（即连通J5，在C6处插上电容），在TT1处测量频率fK，由式（6-19）计算出CN值，填入表6-1中。

表6-1

fN fK CK CN （3）断开CK（即取出C6上的电容）,接上变容二极管(即连接J4)，调节W1，测量不同反偏VRX值时，对应的频率fX值，代入式（6-17）计算CjX值，填入表6-2中。

表6-2 VRX（伏） 0.5 fX（MHz） Cjx（PF） 1 1.5 2 2.5 3 ?? （4）作CjX～ VRX曲线。

（5）作fX～ VRX曲线。

（7）观察频偏与接入系数的关系（此时应取下C6，连接J4）。

在直流偏值电压相同的情况下，输入调制信号相同的情况下，分别连接J1、J3测试所得的频偏，

?f''2计算K?的。验证?f?P?f。 ?f为7）中所测的值。

V?'f（8）观察频偏与直流反偏电压的关系（连接J3、J4）。（9）观察频偏与调制信号频率的关系（连接J4、J4）。

六、实验报告

1、整理LC调频所测的数据，绘出观察到的波形。

2、绘出CjX～ VRX曲线，和LC调频电路的fX～ VRX曲线。

3、从fX～ VRX曲线上求出V?对应的Kf??f?V值，与直接测量值进行比较。

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高频电子线路简易调试说明书

实验一高频小信号调谐放大器

1、预调工作：

如附图G2所示，对照实验箱中接收模块的高频小信号调谐放大器部分，正确连接电路电源线，+12V孔接主实验板上的+12V，＋5V孔接＋5V，GND孔接GND（从主板中的电源部分用连接线接入），接上电源通电。

（1）连接跳线JA1;

（2）按下开关K401，K1向右拨 (若正确连接了,板上的电源指示灯LEDA1将会亮) ；

（3）调节电位器WA1 使三极管QA1的UEQ?2.25V，即调好三极管QA1的静态工作点； 2、接输入信号：

从测试孔INA1脚输入频率10.7MHz载波, Vp?p?20~100mV的高频小信号，信号从高频信号源部分引入（参考高频信号源使用），信号源的幅度可以通过调节W401来调节。

3、实验现象：

调可调电容CCA2及中周TA1，使输出波形最大且不失真，此时CA3和TA1的初级谐振在10.7Mhz，用示波器观测，输出信号(TTA2处)的峰峰值应不小于输入信号的7倍。

4、用BT－3扫频仪观察幅频特性曲线，使峰峰值对应的频点为10.7Mhz。

INA1输入：

图1

TTA2输出：

实验三谐振功率放大器

1、预调工作：

如附图G1所示，对照实验箱中发射模块的高频谐振功放部分，正确连接电路电源线，+12V孔接主实验板上的+12V， GND孔接GND（从主板中的电源部分用连接线接入），接上电源通电。

（1）接好连接器JE3，JE6；

（2） K2向右拨(若正确连接了,板上的两个电源指示灯LED2将会亮)；

－12－

（3）调节电位器WE1使三极管QE1的UEQ?2.2V；（可用万用表测量电阻RE3临近三极管QE1的管脚的电压值。）

2、接输入信号：

从INE1脚输入频率为10.7MHz的载波信号，由高频信号源部分产生（参考高频信号源的使用）； 3、实验现象：观察电流波形

（1）电流波形随输入信号大小变化

使输入信号的大小为250mV，用示波器探头在测试钩TTE1处观察输出信号波形，调节中周TE1和中周TE2使TTE1处输出波形最大且不失真。然后使输入信号从0mV开始增加，在QE2的发射极处用示波器观察波形，波形如下图3所示，随着输入信号的变大，QE2的发射极处的波形由图左向右变化。若波形下凹两边的峰值不对称，一般的情况下是中周没有调谐好。

图3

（2）电流波形随负载变化

输入信号为Vp?p?250mV左右。调中周TE1、TE2（此时负载应为50Ω，JE3、JE5均连上），使电路谐振在10.7Mhz上（此时从TTE1处用示波器观察，波形应不失真，且最大）。微调输入信号大小，在TTE2处观察，使放大器处于临界工作状态。改变负载（组合JE3、JE4、JE5的连接）使负载电阻依次变为 25Ω 50Ω 2.7KΩ 。用示波器在QE2的发射极处能观察到不同负载时的电流波形（由临界至过压）。在改变负载时，应保证输入信号大小不变（即在负载50Ω时处于临界状态）。同时在不同负载下，电路应处于最佳谐振（即在TTE1处观察到的波形应最大且不失真）。

（3）功率放大实验

输入信号大小为250mV左右，微调中周TE1、中周TE2，用示波器探头在测试钩TTE1处观察输出波形幅值最大且不失真，通常输入、输出增益能达到8倍左右。

实验四正弦波振荡器

如附图G4所示，对照实验箱中环形混频器模块的正弦波振荡部分，正确连接电路电源线，+12V孔接主实验板上的+12V， GND孔接GND（从主板中的电源部分用连接线接入），接上电源通电。

1、晶体振荡器的频率为10.245MHz（允许有±0.001%的误差）时（1）预调工作：

a、接好连接器J53，J55（J52断开）；

b、K2向下拨(若正确连接了,板上的电源指示灯LED2将会亮)；

c、调节电位器W1使三极管Q1的UEQ?2V；（可用万用表测量电阻R4临近三极管Q1的管脚的电压值。）

d、调节W2使TT1的输出信号最大不失真；

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（2）实验现象：

在测试钩TT1脚测得频率为10.245MHz大小为峰峰值为300mV左右的信号 (调电容CC1可微调频率) 。