高频实验指导书(共45页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上高频电子技术实验指导书High Frequency Electronics Experiment Guide电子信息工程系2011年9月实验一 小信号单调谐放大器一、实验目的1、通过实验进一步熟悉小信号谐振放大器的工作原理。2、熟悉谐振回路的幅频特性分析-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，从而了解扩展频带的方法。4、熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。二、实验原理1、并联谐振电路的基本特点图 1-1 并联谐振回路由电路理论可知，并联谐振电路在电流源激励下，其输出电压与电源频率有关。导纳(1)谐振时呈纯阻阻抗最大，。因为是恒流源这时输出电压达到最大值。其谐振频率；电路的品质因数；通频带。2、高频小信号谐振放大器的工作原理，其中单调谐回路谐振放大器电路如图1-6所示。单调谐回路放大器由共射组态的晶体管和并联谐振回路组成，其直流偏置由来实现，为高频旁路电容。输入信号加在晶体管的b、e之间，放大后，由并联谐振回路（）选频后，经C5耦合输出电压。（1）、电压增益根据定义，用Y参数等效电路，求得放大器谐振时，对应的谐振频率。其中，为晶体管的正向传输导纳， 为回路两端总电导，为接入系数。（2）、幅频特性曲线回路端电压表达式为： 当回路谐振时： ，幅频特性表达式为： 谐振特性曲线如图1-2：图1-2 幅频特性曲线（3）、放大器的通频带根据通频带的定义： 时所对应的为放大器的通频带。由，则，故 三、实验仪器1、GDS-1062 双踪示波器2、万用表 3、DJ-2007 高频实验箱 四、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，回路总电容（分布电容包括在内），计算中心频率。五、实验内容及步骤（一）单调谐放大器图1-3单调谐放大器实验电路图1、实验电路如图1-3（1） 按图1-3所示连接电路（注意接线前先测量电源电压，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。测量各静态工作点，计算并填表1-1。 表1-1实测计算晶体管是否工作在放大区注：、是三极管的基极和发射极的电压 3、动态研究（1）测放大器的动态范围 (在谐振点)。a) ,选，分别为、。b) 用示波器观察高频信号产生器的输出信号，并调到，为。再将调整好的高频信号接到单回路谐振电路输入端，电路输出端接示波器。c) 调节使回路谐振，使输出电压幅度为最大。d) 调节输入信号由，逐点记录电压，并填入表1-2。 表1-2比较不同的，放大器的增益如何变化。（2）测量频率放大器的幅频特性a) 当回路电阻、时，把高频信号产生器的高频输出信号调到，为。将调整好的高频信号接到单谐振电路输入端，电路输出端接示波器。调节使回路谐振，使输出电压幅度为最大。以此时的回路谐振频率为中心频率。b) 然后保持输入电压幅度不变，改变输入信号频率由中心频率向两边逐点偏离，测得在不同频率时对应的输出电压，将测得的数据填入表1-3。 c) 调整，重复b)操作，完成表1-3。表1-3 计算当，不同时的各电压放大倍数并说明原因。六、实验报告1、整理实验数据。 （1） 比较不同的，放大器的增益如何变化。（2） 计算当，不同时的各电压放大倍数并说明原因。实验二 丙类高频功率放大器一、实验目的1、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、实验原理利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。1、丙类功率放大器 （1）基本关系式丙类功率放大器的基极偏置电压是利用发射极电流的直流分量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为正弦波时，则集电极的输出电流为正弦脉冲波。利用谐振回路的选频作用可输出基波谐振电压,电流。根据丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系可得下列基本关系式： 式中, 为集电极输出的谐振电压即基波电压的振幅；为集电极基波电流振幅；为集电极回路的谐振阻抗。式中，为集电极输出功率 式中，为电源供给的直流功率；为集电极电流脉冲的直流分量。 o o =图2-1 输入电压与集电极电流波形 图2-1为功放管特性曲线折线化后的输入电压与集电极电流脉冲的波形关系。由图可得：式中：为晶体管导通电压（硅管约为0.6V，锗管约为0.3V） 为输入电压（或激励电压）的振幅。 为基极直流偏压。当输入电压大于导通电压时，晶体管导通，工作在放大状态，则基极电流脉冲与集电极电流脉冲成线性关系，即满足因此基极电流脉冲的基波幅度及直流分量也可以表示为基极基波输入功率为放大器的功率增益为（2）负载特性当功率放大器的电源电压，基极偏压，输入电压或称激励电压确定后，如果电流导通角选定，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。谐振功率放大器的交流负载特性如图2-2所示，由图可见，当交流负载线正好穿过静态特性曲线的转折点时，管子的集电极电压正好等于管子的饱和压降，集电极电流脉冲接近最大值。此时，集电极输出的功率和效率都较高，此时放大器处于临界工作状态。所对应的值称为最佳负载电阻值，用表示，即 当放大器处于欠压工作状态，如点所示，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。当时，放大器处于过压状态，如点所示，集电极电压虽然较大，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： 式中，集电极输出电压幅度。晶体管饱和压降。图2-2 谐振功放的负载特性四、实验仪器1、双踪示波器2、万用表3、高频实验箱五、实验内容及步骤1、实验电路见图2-3图2-3 功率放大器（丙类）原理图2、调节电路谐振：a) 按图接好实验所需电源，负载电阻全部接上（约）。并检查示波器探头将其拨到×1处。b) 在输入端接的信号，输出端接至示波器，先后调整，使其谐振在的频率上，电路谐振时，观察示波器输出信号幅度最大。(此时电路工作在哪个区？)3、用万用表测量点电压（必须有输入信号才能测到），用示波器测量输出电压，将测量值填入表2-1内。表2-1实测计算（全插）其中：: 功放管谐振时发射极电压() : 功放管输出电压峰一峰值 : 功放管总功率 : 功放管输出功率 : 功放管集电极功耗 : 功放管效率4、观察振幅特性： 负载(全插)a) 从处输入正弦信号，输入信号幅度从小(幅度调节旋钮旋至最小处)开始增加,用示波器探头观察发射极电压波形（点），直至观察到有下凹的电流波形为止，此时说明功放管进入过压状态（如果下凹的电流波形左右不对称，则微调可使其非对称性得到适当地改善）。记录欠压、临界、过压的波形及输入、输出信号的峰峰值。b) 如果再继续增加输入信号的大小，则可以观测到下凹的电压波形的下凹深度增加。（示波器探头如果用×1档看下凹不明显，则可用×10档察看。）5、观察负载特性：a) 输入信号为左右。调（此时负载应为，全插），使电路谐振在上（此时从处用示波器观察输出幅度最大）。b) 调节输入信号幅度大小，在A点的发射极处观察，使放大器处于临界工作状态。c) 调至临界状态下之后，保持输入信号不变，改变负载（组合R25、R26、R27、R28的连接），用示波器在A点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）。分别记录两组以上波形及输入输出信号的峰峰值。六、实验报告要求1、根据实验测量结果，计算各种情况下、等。分析不同负载效率的变化规律。2、画出放大器三种工作状态（欠压、临界、过压）的余弦脉冲电流波形。3、比较高频功率放大器与低频功率放大器和高频小信号选频放大器的异同。实验三 LC电容反馈式三点式振荡器一、实验目的1、掌握LC三点式振荡电路的基本原理，掌握LC电容反馈式三点式振荡电路设计及电参数计算。二、实验原理1、电路组成原理及起振条件三点式振荡器是指回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路，如图3-1（）所示。图中三个电抗元件构成了决定振荡频率的并联谐振回路，同时也构成了正反馈所需的反馈网络。从相位条件看，要构成振荡器，必须满足： (1)负极相连的两个电抗性质相同。(2) 与、的电抗性质相反。三点式振荡器有两种基本结构，电容反馈振荡器，电路如图10-1（）所示；电感反馈振荡器，电路如图10-1（）所示。 图3-1 三点式振荡器的组成1、频率稳定度振荡器的频率稳定度指在指定的时间间隔内，由于外界条件的变化，引起振荡器的实际工作频率偏离标称频率的程度。一般用下式表示：根据时间间隔分为长期稳定度、短期稳定度、瞬时稳定度。一般所说的频率稳定度主要是指短期稳定度，即指一天内，以小时、分钟或秒计的时间间隔内频率的相对变化。产生这种频率不稳定的因素有温度、电源电压等。不同要求时，对稳定度的要求是不同的。振荡器的频率主要决定于谐振回路的参数，同时与晶体管的参数也有关，因此稳频的主要措施有：提高振荡回路的标准性；减小晶体管的影响，减小晶体管和回路之间的耦合；提高回路的品质因数。振荡回路的标准性是指振荡回路在外界因素变化时保持固有谐振角频率不变的能力。回路标准性越高，外界因素变化引起的越小。2、克拉泼振荡器图3-2所示为一改进型电容反馈式振荡器，即克拉泼振荡器。图3-2 LC电容反馈式三点振荡器原理图由图可见，克拉泼电路与电容三点式电路的差别，仅在回路中多加一个电感相串联的电容。通常取值较小，满足<<，<<，回路总电容主要取决于。而回路中的不稳定电容主要是三极管的极间电容，它们又都直接并接在、上，不影响值，结果是减小了这些不稳定电容对振荡频率的影响，且越小，这种影响越小，回路标准性也越高。实际情况下，克拉泼电路的频率大体上比电容三点式电路高一个数量级，达10-410-5。振荡频率：式中： 反馈系数 ： 显然，越小反馈系数越小，环路增益就越小。在这种振荡电路中，减小来提高回路标准性是以牺牲环路增益为代价的，如果取值过低，振荡器就会不满足振荡条件而停振。三、预习要求1、复习振荡器的工作原理。2、分析图3-2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的最大值（设晶体管的值为,）。( 提示：由电路图，调节电位器RP1，什么时候基极可获得最大电压，最大电压又是多少？基极电流能否算得出来呢？集电极电流和基极电流又有什么关系？通过这个关系能否把求出来？)3、实验电路中，若 ，计算当 和时的振荡频率各为多少？ （提示：由实验原理中给的公式可以算得出来吗？）四、实验内容及步骤实验电路如图3-2。1、检查静态工作点（1） 在实验模块的+12V插孔上接入+12V直流电源，给实验模块供电（2） 反馈电容不接，接入（），用示波器观察振荡器停振时的情况（同学们想想此时的振荡电路能否振荡起来呢）。（3） 调节电位器，测得晶体管的发射极电压, 通过调节电位器,知道 大小是可连续变化的，记下此时的最大值 ，并计算值 。（经测量该电路发射极电阻，(通过公式,可求得）2、测试改变电容时对振荡频率及振荡幅度的影响实验条件： (通过公式,可求得）、（1）当改变电容分别为、 时，用示波器测量相应振荡电压的峰-峰值，记录相应的频率值，并填入表3-1。表3-13、测试改变反馈系数时对振荡频率及振荡幅度的影响实验条件：、 （1）取，当分别为、时，用示波器测量相应振荡电压的峰-峰值，记录相应的频率值，并填入表3-2。表3-2（2） 取，当分别为、时，用示波器测量相应振荡电压的峰-峰值，记录相应的频率值，并填入表3-3。表3-3五、 实验报告要求1、整理实验数据，分析实验结果。(1)分析改变电容时,该振荡电路的振荡频率及振荡幅度如何变化？(2)分析改变反馈系数时，该振荡电路振荡频率及振荡幅度如何变化？2、说明本振荡电路有哪些特点。 实验四 石英晶体振荡器一、实验目的 1、了解晶体振荡器的工作原理及特点。 2、掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。二、实验原理晶体振荡器是利用石英晶体（SiO2）的压电效应而制成的一种谐振器件，具有很高的频稳度，其电抗曲线如图4-1所示：图4-1电抗曲线（1）当时，呈感性；（2）当时，呈容性（3）在时，具有串联谐振特性，相应的S称为串联谐振角频率；（4）在时，具有并联谐振特性，相应的P称为并联谐振角频率。利用上述特性，根据晶体在振荡电路中的不同作用，有并联型和串联型电路之分。本实验为串联型晶体振荡电路，电路原理图如图10-2所示。图中石英晶体振荡器若工作在串联谐振频率上，则相当于短路线，就形成了由C3、CT(CX1)、C4及L1组成的电容三点式振荡电路。而当偏离串联谐振频率时，晶体阻抗迅速增大，电路不能振荡。因此，这种振荡器的振荡频率主要取决于晶体的串联谐振频率。为了减少L1、C3、CT(CX1)、C4回路对频率稳定度的影响，一般都将它调谐在晶体串联谐振频率附近。 图4-2 晶体振荡器原理图三、预习要求1、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。2、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。四、实验仪器1、双踪示波器2、万用表3、高频实验箱五、实验内容及步骤 实验电路如图10-21、在实验模块的+12V插孔上接入+12V直流电源。2、测振荡器静态工作点，调节电位器RP3，测得发射极电压约为2.6V。3、负载电阻接1K，输出端接示波器（输出电位器置最大），微调CX1电容，使电路起振、幅度最大。4、改变负载电阻分别为10K、100K，测量电路振荡频率，填入表4-1， 表4-1R100 K10K1Kf（MHz）六、实验报告 1、画出实验电路中振荡电路的交流等效电路。 2、整理实验数据。 3、说明为何实测的振荡频率略低于晶体的标称频率。实验五 调幅信号产生一、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调幅的方法与过程，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、实验原理 幅度调制就是载波的振幅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，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。 图5-1 芯片内部电路图及引脚图本实验采用集成模拟乘法器来构成调幅器，图5-1为芯片内部电路图，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，即与，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。、为差动放大器、的恒流源。进行调幅时，载波信号加在的输入端，即引脚的（8）、（10）之间；调制信号加在差动放大器、的输入端即引脚的（1）、（4）之间，（2）、（3）脚外接电阻，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。用集成电路构成的调幅器电路图如图5-2所示，图中用来调节引出脚（1）、（4）之间的平衡，用来调节（8）、（10）脚之间的平衡，三极管V为射极跟随器，以提高调幅带负载的能力。三、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。四、实验仪器 1、双踪示波器 2、万用表 3、高频实验箱五、实验内容及步骤实验电路见图5-2图5-2 构成的调幅器1、直流调制特性的测量 （1）振幅调制器调零。a) 接入电源到调幅信号产生电路的两个电源输入端。b) 调节信号发生器的音频输出信号，作为调制信号调制信号输入端，示波器观察调制输出。c) 用万用表测量、两点的直流电压，调节电位器使。d) 调节电位器使输出信号为最小，然后去掉调制信号。（振幅调零原因：由于芯片制造工艺造成输入差分对管不是完全对称，在输入端产生误差直流电压，由引入直流电压与误差电压抵消）（2）增益系数的测量。a) 调节信号发生器的高频输出信号，作为载波信号加至载波信号输入端。b) 用万用表测量、之间的电压，用示波器观察输出端的波形。以开始，记录由一端调至另一端的输出波形及其峰峰值电压，根据公式计算出系数值并填表。表5-1（计算）2、实现普通调幅波和全载波调幅(1)调制度的测量(a)调节使 ,输入载波信号，输入调制信号，。(b)用示波器观察调幅信号输出端的波形。记录此时波形，用示波器的标尺测量波形的峰峰值与谷谷值，并算出此时普通调幅波的调制度（可用另一个示波器通道观察音频输出的调制信号比较其与普通调幅波的包络进行比较，分析结果）(2)观察调制信号变化对调制度的影响输入载波信号参数不变，不变， 改变调制信号幅度从小到大，观察输出波形的变化情况，分别记录时的波形及其电压峰峰值及谷谷值。(3)载波信号不变，输入调制信号，调节改变，观察输出波形的变化情况。分别记录调制度和的普通调幅波所对应的值及其波形。3、实现抑制载波调幅(1)输入载波信号不变，调使，调制信号输入端不加信号，观察输出端波形，根据电路作用以及输入输出信号的关系，分析结果是否正确。(2)输入载波信号不变，调使，输入调制信号，观察记录波形，并标明峰-峰值电压。（微调可使波形左右对称）(3)记录波形比较它与全载波的区别。六、实验报告要求 1、整理实验数据，用坐标纸画出直流调制特性曲线。 2、画出调幅实验中改变低频调制信号时，、的调幅波形，在图上标明峰一峰值电压。3、画出当改变时能得到几种调幅波形，分析其原因。4、画出调幅波形及抑制载波双边带调幅波形，比较二者的区别。实验六 调幅波信号的解调一、实验目的1、通过实验，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器的主要指标、检波效率及检波失真。3、掌握用集成电路实现同步检波的方法。二、实验原理调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，用于解调普通调幅波。而利用集成乘法器与低通滤波器构成同步检波，主要用于解调双边带和单边带调制信号。本实验采用集成电路构成同步检波。1、二极管包络检波器图6-1 二极管检波器二极管检波器电路如图5-1所示，图中电阻和电容为检波负载。若输入信号振幅大于，则二极管检波电路工作在大信号检波状态。如果输入调幅信号， 为了避免由于过大使检波输出电压变化跟不上包络的变化而造成的惰性失真，则的大小应满足下列条件： （61）图6-2 接有交流负载时的二极管检波器如检波器接有如图6-2所示的交流负载，为了避免由于交直流负载不等而造成的负峰切割失真，则和应满足下列条件：（6-2）式中，是检波器的交流负载，其值为。2、同步检波器利用一个与载波同频同相的参考信号与调幅波相乘，在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6-3所示，采用集成电路构成解调器，载波信号经过电容加在、脚之间，调幅信号经电容加在、脚之间，相乘后信号由脚输出，经、组成的低通滤波器，在解调输出端，提取调制信号。图6-3 构成的解调器三、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原因。四、实验仪器1、双踪示波器2、万用表3、高频实验箱五、实验内容及步骤（一） 二极管包络检波器适合于调解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，本实验如图6-4所示，主要有二极管及低通滤波器组成，它利用二极管的单向导电特性和检波负载的充放电过程实现检波。（注意：由于厂商生产，包络检波二极管放反，实际焊接二极管已修改，输入端仍为） 图6-4 二极管包络检波器1、解调普通调幅波信号（1） 按调幅信号产生实验三2（1）的条件获得普通调幅波信号，加至二极管包络检波器的输入端，在输出端观察记录解调后的波形。（2）调节使以加大载波信号幅度，在输出端观察记录解调波形，并与调制信号比较。（3）再改变音频输出调制信号的幅度至，在输出端观察解调波形，并与调制信号比较。2、解调双边带抑制载波调幅信号(选作)（1） 按调幅信号产生实验三3（2）的条件，使调幅信号产生电路输出为抑制载波的双边带调幅信号，加至，观察输出波形。（2）改变低频调制信号的幅度至，加至，观察记录输出波形。（二） 集成电路（乘法器）构成同步检波电路实验电路图如图6-31、解调全载波调幅信号（1）在同步检波电路的载波输入端加上与调幅信号相同的载波信号，在同步检波电路的调幅信号输入端加上按调幅信号产生实验三2（1）条件获得的普通调幅波信号，在输出端观察记录波形，并与调制信号比较。2、解调抑制载波的双边带调幅信号（1）载波输入端不变，在加上按调幅信号产生实验三3（2）条件获得的抑制载波双边带调幅信号，在输出端观察记录波形，并与调制信号比较。六、实验报告要求1、通过两种检波器实验，将实验内容整理在下面表6-1内，并说明两种检波结果的异同。表6-1检波方式二极管包络检波器同步检波器对调幅波信号大小的要求检波后得到的信号大小能否解调全载波调幅波能否解调抑制载波调幅波实验七 三极管基极、发射极混频实验一、实验目的掌握晶体三极管混频器频率变换的物理过程和基本电路形式。二、实验原理混频电路是一种线性频谱搬移电路，指能将高频载波信号或已调波信号进行频率变换，目的是改变载波信号的频率，保持低频调制信号的信息量不变。混频电路的类型较多，常用的有模拟相乘混频器、二极管平衡混频器、环型混频器、三极管混频器等，其中三极管混频器最为常用。非线性元件带通滤波器本地振荡器混频电路原理如图7-1所示，由非线性元件实现本振信号与输入信号的相乘，输出包含高中频频率分量和低中频频率分量；由带通滤波器滤除高中频分量，最总输出信号信号为低中频信号。7-1 混频电路原理方框图三极管混频电路根据“本振”信号的注入不同，而分为“基极注入”和“射极注入”两种电路形式。由于三极管混频器是利用晶体管的非线性特性实现变频的，所以晶体管的静态工作点的高低，以及注入本振电压振幅大小等因素，都会直接影响到混频电路的混频增益。随着本振电压信号幅值由小增大，这时基波分量也同时增大，混频管的混频增益也随着增大。但是，当本振电压增大到一定值后，对混频管会产生自给偏置效应，这时混频增益不仅不会随本振电压增加而增大，反而会随本振电压增加而降低。 因此，注入混频管的本振电压幅度应有一个最佳值，根据三极管的型号不同，注入的本振电压要求也有所不同。同理混频管直流偏置应有一个最佳静态直流工作点，一般情况下，混频管的静态工作电流应控制在之间比较合适。三、实验仪器1、双踪示波器2、万用表3、高频实验箱四、实验内容及步骤实验电路见图7-2图7-2 三极管混频实验原理图1、基极混频(1)分别用两只短线帽将跳线开关上面两个短接和下面两个短接。(2)接通4号模块晶体振荡器的电源，用示波器测量测试点晶振信号的波形,调节电位器使得晶振信号，。（4号模块位于实验箱的右上角，晶体振荡器模块；本次实验将晶体振荡器输出信号作为混频模块的输入信号）(3)接通三极管混频器电源，用示波器测量测试点本振信号的波形,调节电位器使得本振信号，本振信号频率。(4)用连接线4号模块晶体振荡器输出端口连接到混频器的混频 输入端口；(5)用示波器测量基极混频的输出端口的波形，调节电位器（左旋减小，右旋增大）使波形幅度最大，频率应。2、发射极混频(1)用一个短线帽将跳线开关的中间两点短接。(2)其他步骤同基极混频。五、实验报告要求1、根据观测结果，绘制波形图。2、比较基极混频、发射极混频的异同。3、说明信号经混频后，信号的频谱结构和调制类型有没有改变？改变的是什么？实验八 变容二极管调频振荡器一、实验目的1、了解变容二极管调频器电路原理及构成。2、了解调频器调制特性及测量方法。3、观察寄生调幅现象，了解其产生的原因及消除方法。二、实验原理1、频率调制与角度调制频率调制又称调频（FM），它是高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化，而振幅保持恒定的一种调制方式。相位调制或称调相（PM）是使高频振荡的相位按调制信号的规律变化，而振幅保持不变。由于频率与相位间存在微分与积分的关系，故调频与调相之间存在着密切的关系，即调频必调相，调相必调频。因此，调频和调相统称为角（度）调（制）。若只给一个波形或表达式是无法确定调制方式是调频还是调相的。2、调频信号分析设调制信号为 ，载波为调制信号对载波进行调制后的瞬时频率为：瞬时相位为：=式中，为最大角频偏。令，则有, 因而 ，调频波UFM的表达式为：对于一般的调制信号，有 UFM为等幅疏密波，疏密的变化与调制信号有关，调制信号寄托于等幅波的疏密之中或单位时间内过零点的数目之中。3 调频信号分析 （1）频谱FM信号的频谱有如下特点： 以载频为中心，由无穷多对以调制信号频率F为间隔的边频分量组成，各分量幅值取决于Bessel函数，且以对称分布；  载波分量并不总是最大，有时为零；  FM信号的功率大部分集中在载频附近；  频谱结构与F有密切关系；在F一定时有影响的边频的数目增加频谱就会展宽；在一定时，F有影响的边频的数目增加主要频谱宽度基本不变。 （2）带宽由于FM信号的能量主要集中在附近，因此，忽略掉其它一些振幅很小的边频分量，在工程上定义FM信号带宽为： 若 1，则，为窄带调频；若 1，则，为宽带调频。（3）功率： 式中，RL为负载电阻，Pc为载波功率。从功率的角度看，调频器可以认为是功率分配器，它将载波功率分配给各频率分量，每个频率分量所分得的功率由决定，但各分量功率之和仍为未调载波功率。4、常用调频方法产生调频信号的方法有：直接法和间接法。直接法就是用调制信号控制振荡器的频率（通过改变回路元件参数来实现）。在直接法中振荡器与调制器合二为一。这种方法的主要优点是在实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏，其主要的缺点是频率稳定度差。直接法主要有变容二极管直接调频、电抗管直接调频和晶体振荡器直接调频等方法。其中，变容二极管直接调频最常用。间接法就是把调制与振荡分开，即先对调制信号积分，再调相，然后从调相器获得调频信号的方法。这种调频的方法载频稳定度高，但最大相偏有限。本实验采用变二极管直接调频法。下面对其主要内容进行简单介绍。变容二极管的压控特性可以用下式表示：式中，Cj为变容二极管结电容；C0为变容二极管在零偏时的电容值；uB为变容二极管PN结势垒电压（导通电压）；u为变容二极管两端所加反偏电压的绝对值；为变容二极管电容变化指数.由：式中，为未调制载波频率。若=2，则有：这时为线性调制，。若2，电路为非线性调制，存在非线性失真。理想情况下，取=2时为线性调频，非线性失真最小。采用直接调频方式，调频器相当于一个压控振荡器，压控振荡器存在频率特性曲线，简称S曲线。如图8-2所示：图8-2三、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有关内容。四、实验内容及步骤实验电路见图8-3 图8-3 变容二极管构成的调频振荡器1、静态调制特性测量输入端J1不接音频信号，即J1端不接输入信号，用示波器测量调频器的输出端口J10的波形。RP3旋转至约中间位置。调节RP1，使得到J10输出波形频率约6.5M的振荡波形，此时用万用表测量Ud两端电压约为3.5V4.5V，记录观察到的波形，然后重新调节电位器RP1，使Ud两端电压在08V范围内变化，并将其对应的输出波形频率填入表中。表8-1Ud(V)012345678Fo(MHz)2、调频器动态调制特性 （1）调节RP1使输出端J10的中心频率约f=6.5M。在输入端（即调制信号输入端J1），幅度为500的音频调制信号（音频输出口输出），用示波器在输出端J10观察输出的调频信号波形，并记录波形，还要比较在J1端口输入与不输入音频调制信号的，在J10输出端口观察到的输出波形差别，并用实验报告纸记录好波形。 （2）调节J1端口输入的音频信号幅度，并逐渐加大，在输出端J10观察输出的调频信号波形，并记录波形； 表8-2 调制信号200mVPP500mVPP700mVPP900mVPP1.2VPP已调波（波形）：调制信号（波形）：六、实验报告要求1、整理实验数据2、在坐标纸上画出静态调制特性曲线，求出Ud两端电压为4V时的调制灵敏度S。（S=f/U）。3、画出当中心频率为6.5M，J1输入1KHz,500Mv的音频信号，J10输出的调频信号波形，并分析该波形。实验九 相位鉴频器一、实验目的1、熟悉相位鉴频电路的基本原理。2、了解鉴频特性曲线（曲线）的正确调整方法。3、将变容二极管调频器与相位鉴频器两实验板进行联机调试，进一步了解调频和解调全过程及整机调试方法。 二、实验原理相位鉴频器是模拟调频信号解调的一种最基本的解调电路，它具有鉴频灵敏度高，解调线性好等优点。1、鉴频概述调频波的解调称为频率解调，简称鉴频；调相波的解调称为相位检波，简称鉴相。它们的作用都是从已调波中检出反映在频率或相位变化上的调制信号。但是采用的方法不尽相同。由于在调频接收机中，当等幅调频信号通过鉴频前各级电路时 鉴频器输出电压随输入频率（或频偏）变化的特性称为鉴频特性，如图9-1所示。在线性解调的理想情况下，鉴频特性为一直线，实际上会弯曲，呈“”型，称为“”曲线。2、实现鉴频的方法实现鉴频有两类方法：振幅鉴频与相位鉴频，可归纳为下列三种实现方法。2.1振幅鉴频把输入的信号通过频率-振幅变换器（线性网络）变成信号，然后通过包络检波器还原调制信号。这种方法的关键在于一个具有特定频率特性的线性网络。这个线性网络的幅频特性为线性的。实现的方法有两种： 图 9-1斜率鉴频器的实现模型1） 微分法通过微分网络和包络检波器就可得到所需的解调电压。因而斜率鉴频器也可用图9-2所示的模型表示。