1、通信电子线路实验指导书通信电子线路实验指导书安徽大学电子信息工程学院二 0 一 0 年九月通信电子线路实验指导书目 录高频电子线路实验箱总体介绍 .1 实验一 高频小信号调谐放大器 .5实验二 高频谐振功率放大器 .11实验三 三点式 LC 振荡器及压控振荡器 14实验四 二极管环形混频 .19实验五 集电极调幅 .23实验六 二极管峰值包络检波 .27实验七 变容二极管调频 .29实验八 集成鉴频电路 .33实验九 石英晶体振荡器 .35实验十 三极管混频 .37实验十一 模拟乘法器调幅 .39实验十二 相位鉴频器 .45通信电子线路实验指导书- 1 -高频电子线路实验箱总体介绍一、概述高频
2、电子线路实验箱的实验内容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） 。本实验箱由主机和 7 个模块组成，共设置了 25 个实验。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（带扫频源）设计成一个公共平台。实验模块以插板的形式插在实验箱主板上。所有模块与公共平台之间采用 2 号迭插头对进行连接。使用前请仔细阅读实验箱主板上的使用注意事项。二、主机简介主机提供实验所需的直流电源、信号源（带扫频源） 、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：+1
3、2V、+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、信号源本实验箱提供的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：1Hz10MHz 、1Hz1MHz、1Hz1MHz 。数码管 LED900LED907 用于显示输出信号的频率，
4、单位为 Hz。LED900LED907 依次为10MHz、MHz、100KHz 、10KHz、KHz、100Hz、10Hz 和 Hz 位。若输出信号频率为 Hz 级，则LED900LED906 不显示。若输出信号频率为 10Hz 级，则 LED900LED905 不显示。输出信号频率为其它情况时以此类推。本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 10KHz100KHz 和 100KHz1MHz 。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
5、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。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LED900LED903 不显示，LED904LED907 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，则输出信号波形变为三角波；在三角波输出情况下，按一次 TYPE 键，则输出信号波形变为方波；在方波输出的情况下，按一次 TYPE
6、键，则输出信号波形变为正弦波。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。通信电子线路实验指导书- 2 -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
7、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 100
8、Hz 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 U7
9、0 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 1.5V15V ；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 150mV1.5V ；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 50mV150mV。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
10、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 10KHz100KHz 的扫频信号；连续按两次 SWEEP 键，则 Vout 输出 100KHz1MHz 的扫频信号；连续按三次 SWEEP 键，则回到输出1KHz 正弦波的状态。（8）复位在通电后的任意情况下，按下 RESET 键，则信号源复位
11、，恢复到输出 1KHz 正弦波信号的状态。3、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10Hz100MHz，峰峰值 Vp-p=100mV5V 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，其中射频座可作为学生二次开发等的接口使用，本实验箱的实验项目不使用此接口。开关 Sf1 用于给不同频率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；通信电子线路实验指导书- 3 -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
12、可。数码管 LEDf1LEDf8 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（如显示 10.70006，则频率为 10.7MHZ） 。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。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。三、模块介绍1、小信号放大器模块：2、高频功率放大器模块：3、正弦波振荡器模块：4、混频器模块5、幅度调制与解调模块：6、角度解调模块：7、面包板模块面包板一块，自带单股线。说明 1：各实验模块上的拨位开关横向放
13、置时，向右拨为接通，向左拨为断开；纵向放置时，向上拨为接通，向下拨为断开。当拨位开关有两路输入信号可供选择时，向上拨、向下拨、向左拨和向右拨分别表示接通上通道、下通道、左通道和右通道的信号。说明 2：用户可对各模块进行组合，开发出新的实验，也可挂接自己开发的模块。做实验时应把具有相应实验内容的模块插在主板上。说明 3：实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。连线时在保证接触良好的前提下应尽量轻插轻拔，检查电路正确无误后方可通电实验。拆线时若遇到连线与插孔连接过紧的情况，应用手捏住连线插头的塑料线端，左右摇晃，直至连线与插孔松脱，切勿用蛮力强行拔出。说明 4：实验时应注意观察，若发现有
14、破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找到原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。说明 5：本实验箱实验电路参考教材主要有：张肃文.高频电子线路.高等教育出版社高吉祥.高频电子线路.电子工业出版社曾兴雯.高频电子线路.高等教育出版社阳昌汉.高频电子线路.哈尔滨工程大学出版社沈伟慈.高频电路.西安电子科技大学出版社于洪珍.通信电子线路.电子工业出版社通信电子线路实验指导书5实验一 高频小信号调谐放大器一、实验目的1、掌握高频小信号调谐放大器的工作原理；2、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法；二、实验内容1、 测量各放大器
15、的电压增益；2、 测量放大器的通频带与矩形系数（选做） ；3、 测试放大器的频率特性曲线（选做） 。三、实验仪器1、BT-3 扫频仪（选做） 一台 2、20MHz 示波器 一台3、数字式万用表 一块4、调试工具 一套四、实验基本原理1、单级单调谐放大器C17R28Q2R30 C18C19R31CC2R27W31TP5T2+12V TT2图 11 单级单调谐放大器实验电路图实验原理图如图 11 所示，本实验的输入信号（10.7MHz）由正弦波振荡器模块的石英晶体振荡器提供。信号从 TP5 处输入，从 TT2 处输出。调节电位器 W3 可改变三极管Q2 的静态工作点，调节可调电容 CC2 和中周
16、T2 可改变谐振回路的幅频特性。2、单级双调谐放大器通信电子线路实验指导书6C17R28Q2R30 C18C19R31CC2R271TP7C21C22CC31TP12C201TP11W31TP5T2+12V T3 TT2图 12 单级双调谐放大器实验电路图实验原理图如图 12 所示，单级双调谐放大器和单级单调谐放大器共用了一部分元器件。两个谐振回路通过电容 C20（1nF）或 C21（10 nF ）耦合，若选择 C20 为耦合电容，则 TP7 接 TP11；若选择 C21 为耦合电容，则 TP7 接 TP12。3、双级单调谐放大器C17R28Q2R30 C18C19CC2R27R33Q3R35
17、 C24C25CC4R321TP16W3C23FL31TP151TP5TT2R31T2 T4W4+12V1TP14图 13 双级单调谐放大器实验电路图实验原理图如图 13 所示，即使 TP5 处输入信号的峰峰值只有几百毫伏，经过第一级放大器后可达几伏，此信号幅度远远超过了第二级放大器的动态范围，从而使第二级放大器无法发挥放大的作用。同时由于石英晶体振荡器的输出中不可避免地存在谐波成分，经过第一级谐振放大器后，由于谐振回路频率特性的非理想性，放大器也会对残留的谐波成分进行放大，所以在第一级与第二级放大器之间又加了一个陶瓷滤波器（FL3） ，一方面滤除放大的谐波成分，另一方面使第二级放大器输入信号
18、的幅度满足要求。实验时若采用外置专用函数信号发生器，调节第一级放大器输入信号的幅度，使第一级放大器输出信号的幅度满足第二级放大器的输入要求，则第一级与第二级放大器之间可不用再经过 FL3。4、双级双调谐放大器通信电子线路实验指导书7C17R28Q2R30 C18C19CC2R271TP7 C20C22CC31TP11C211TP12R33Q3R35 C24C25CC4R32C26C27CC51TP16W3C23FL31TP151TP5TT2R31T2 T3 T4 T5W4+12V1TP14图 14 双级双调谐放大器实验电路实验原理图如图 14 所示，第一级放大器两谐振回路的耦合电容（C20、C
19、21 ）可选，第二级放大器两谐振回路的耦合电容不可选（固定为 C26，1nF） ，两级放大器之间是否接FL3 及相应原因与两级单调谐放大器相同。五、实验步骤1、计算选频回路的谐振频率范围若谐振回路的电感量为 1.8uH2.4uH ，回路总电容为 105 pF125pF（分布电容包括在内） ，根据公式 计算谐振回路谐振频率 的范围。LCf210f2、单级单调谐放大器（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12V 接模块12V。TP9 接地，TP8 接 TP10。检查连线正确无误后，打开实验箱左侧的船形开关，K5
20、 向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯 LED4 亮。（2）静态工作点调节K5 向左拨（即关闭电路电源） ，TP5 接地，然后 K5 向右拨。用万用表测三极管 Q2 发射极对地的直流电压，调节 W3 使此电压为 5V。说明：本实验箱的所有实验，改接线的操作均要在断电的情况下进行，以后关于断电改接线的操作步骤不再重复说明。（3）测量放大器电压增益去掉 TP5 与地的连线，从正弦波振荡器模块取输入信号 Vi。参考实验九产生 10.7MHz的正弦波信号 Vi，操作步骤如下：在主板上正确插好正弦波振荡器模块，该模块开关 K1、K9 、K10、K11、K12 向左拨， K2、K3、K5、K7、K8
21、向下拨， K4、K6 向上拨。主板 GND 接该模块 GND，主板12V 接该模块12V，检查连线正确无误后，开关 K1 向右拨。若正确连接，则该模块上的电源指示灯 LED1 亮。用示波器在正弦波振荡器模块的 TT1 处测量，输出信号应为正弦波，频率为10.7MHz。调节该模块的 W2 可改变 TT1 处信号的幅度（注意 W2 不要调到两个最底端） 。此信号即为本实验的输入信号 Vi，从 TP5 处引出。通信电子线路实验指导书8正弦波振荡器模块的 TP5 接小信号放大器模块的 TP5，调节正弦波振荡器模块的W2 使小信号放大器模块 TP5 处信号 Vi 的峰峰值 Vip-p 为 400mV 左
22、右。用示波器在小信号放大器模块的 TT2 处观察，调节小信号放大器模块的 T2、CC2，使 TT2 处信号 Vo 的峰峰值 Vop-p 最大不失真。记录各数据，填表 11。表 11Vip-p（V） Vop-p（V） 电压增益（dB）（4）测量放大器的通频带、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，放大器的输出接扫频仪检波头的输入，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的关系曲线） ，从频率特性曲线上读取并记录放大器的通频带。注意
23、：扫频仪的输出不要太大以免超过放大器的动态范围，检波头的方向不要接反。逐点法即用外置专业信号源做扫频源，用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，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 或 0.01 处的1.02f带宽 。则矩形系数 ， ，其中 为放大器的通频01.2f7.011.02fKr7.0101.2fr7.0f带。3、单级双调谐放大器（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
24、GND，主板12V 接模块12V。TP6 接 TP13，TP7 接 TP11（选择 C20 为耦合电容） ，TP14 接 TP10。检查连线正确无误后，打开实验箱左侧的船形开关， K5 向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯 LED4 亮。（2）静态工作点调节TP5 接地，用万用表测 Q2 发射极对地的直流电压，调节 W3 使此电压为 5V。（3）测量放大器电压增益去掉 TP5 与地的连线，参考实验步骤 2（3），从正弦波振荡器模块取输入信号。正弦波振荡器模块 TP5 接小信号放大器模块 TP5，调节正弦波振荡器模块 W2 使小信号放大器模块 TP5 处信号 Vi 的峰峰值 Vip-p 约 400mV。用示波器在小信号放大器模块的 TT2 处观察，调节小信号放大器模块的T2、T3、CC2、CC3 ，使 TT2 处信号 Vo 的峰峰值 Vop-p 最大不失真。记录各数据，填表12。表 12Vip-p（V） Vop-p（V） 电压增益（dB）
