目录

一、 意义和目的……………………………………………1

二、 总体的电路方案…………………………………….2

三、 各个部分分析及功能…………………………….4

四、 电路参数选择………………………………………..8

五、 实验结果与调试……………………………………12

六、 结论与心得…………….…………………………….13

七、 参考文献……………………………………………….15

一、 选题的意义和目的

20世纪末，电子通讯获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。在无线通信中，发射与接收的信号应当适合于空间传输。所以，被通信设备处理和传输的信号是经过调制处理过的高频信号，这种信号具有窄带特性。而且，通过长距离的通信传输，信号受到衰减和干扰，到达接收设备的信号是非常弱的高频窄带信号，在做进一步处理之前，应当经过放大和限制干扰的处理。这就需要通过高频小信号放大器来完成。这种小信号放大器是一种谐振放大器。

高频调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。;

高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数

百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。

高频小信号放大器的分类：

按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器;

按频带分为：窄带放大器、宽带放大器;

按电路形式分为：单级放大器、多级放大器;

按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器;

高频小信号放大器的特点：

频率较高中心频率一般在几百kHz到几百MHz频带宽度在几KHz到几十MHz，故必须用选频网络

小信号信号较小故工作在线性范围内(甲类 放大器)即工作在线形放大状态。

采用谐振回路作负载，即对靠近谐振频率附近的信号有较大的增益，对远离谐振频率附近的信号其增益迅速下降，即具有选频放大作用。

其中高频小信号调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。

二、总体的电路方案

高频小信号调谐放大器简述：

高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。按其频带宽度可以

分为窄带和宽带放大器 ，而最常用的是窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻抗变换和选频滤波功能。对高频小信号放大器的基本要求是：

（1）增益要高，即放大倍数要大。

（2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q值来表示，

其频率特性曲线如图-1所示,带宽BW=f2-f1= 2Δf0.7，品质因数Q=fo/2Δf0.7.

（3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的

影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。

图2-反馈导纳对放大器谐振曲线的影响

（4）前后级之间的阻抗匹配，即把各级联接起来之后仍有较大的增益，同时，各级之间不

能产生明显的相互干扰。

根据上面各个具体环节的考虑设计出下面总体的电路：

图3-接受天线端及高频小信号放大器

三、各个部分分析及功能

高频小信号调谐放大器与低频放大器的电路基本相同（如图-1所示）。其中变压器T2

的初级线圈为接收机前端选频网络的一部分，经次级线圈耦合后作为放大器的输入信号，输出端也采用变压器耦合方式来实现选频和输出阻抗匹配。

如图-1所示，Cb与Ce为高频旁路电容，使交流为通路。本放大器的高频等效电路（不

含天线下断的选频网络）如图-3所示：

所以，当ωC=1/ωL时Vm有最大值，即回路谐振时输出电压最大。

实际制作中对基本电路的改进：

由于高频电路放大电路常常会自激振荡，也容易受各种因素的干扰，并且各级间很难实

现阻抗匹配，所以要对基本电路进行适当的改进。

放大器内部电路的改进及理论依据：

如图-5所示，增加Re1形成交流负反馈，用以改变放大倍数和改善输出波形，由于电

源内阻容易影响高频电路的工作，所以电源下端要接LCπ型网络作为电源去偶电路，以减少干扰，提高放大器的性能。另外还要特别注意的是，高频电路很容易产生自激振荡，所以需要想办法消除，最常用的办法是在LC谐振回路中串联一小电阻或并联一大电阻，从而减小回路的Q值，消除自激振荡。

实际制作过程及谐振频率的快速确定：

高频放大器制作中最关键也是最难的就是选取恰当的电感和电容值，使电路谐振。

谐振时有ωC=1/ωL，通过计算可以确定LC的值，但实际电路与理论计算往往相差很大，甚至能相差十几倍到几十倍，这就需要一定的操作技巧。以33MHz放大器为例，经计算得电感为4.7uH时选用5—25pF的可调电容完全可以达到谐振频率，但接好电路后很少能够调到30MHz。多次实验表明，实际振荡频率一般小于计算的频率，这就要用其它办法来确定放大器的谐振频率。一个比较好的办法就是借助LC振荡电路来实现谐振。

如图-7所示，此电路为共基组态的“考毕兹”振荡器，原理不再赘述，下面说明如何利用本电路:可调电容Cx选用和放大器电路中同一规格的，电感Lx是放大器中变压器接入谐振回路的电感值，由于本电路仅由Lx和Cx决定，但在实际电路中电容对电路的振荡频率的影响远远 没有电感明显，因而先选定电容（5—20pF可调），则频率为33MHz时，电感需要4uH左右。用一外径较大的磁芯（其中磁芯的Q值一定要高，否则高频损耗太大，放大器就不能放大），然后用漆包线手工绕制电感（若要大批量生产，可把绕好的做样品），绕

适当的圈数后再用高频Q表测量其电感值大小，不断改变其圈数，使Lx基本达到要求（4uH左右），然后把绕制好的电感作为Lx接入图-6所示的电路中，再用示波器测量此电路的震荡频率，调节Cx,看振荡频率是否为33MHz,若不是，则相应的减少或增加变压器（即接入的电感）的圈数，直到其频率为所要求的为止，最后再按照要求的比例（常用3：1）来绕变压器的次级线圈。

四、电路参数选择

五、实验结果与调试

电容对电路的振荡频率的影响远远没有电感明显，因而先选定电容（5—20pF可调），则频率为33MHz时，电感需要4uH左右。用一外径较大的磁芯（其中磁芯的Q值一定要高，否则高频损耗太大，放大器就不能放大），然后用漆包线手工绕制电感（若要大批量生产，可把绕好的做样品），绕适当的圈数后再用高频Q表测量其电感值大小，不断改变其圈数，使Lx基本达到要求（4uH左右），然后把绕制好的电感作为Lx接入图-7所示的电路中，再

用示波器测量此电路的震荡频率，调节Cx,看振荡频率是否为33MHz,若不是，则相应的减少或增加变压器（即接入的电感）的圈数，直到其频率为所要求的为止，最后再按照要求的比例（常用3：1）来绕变压器的次级线圈。多次的实验表明，用本方法来确定变压器初级线圈的圈数，既准确，又方便可行，效果很好，一旦把变压器的圈数确定下来，整个高频放大器就很好制作了，同时，也可以把做好的变压器作为样品从而实现大批量的生产制作。 当然，也有其它可行的方法来确定谐振回路的频率，如：可以在放大器输入端加一幅度恒定的信号，然后改变其频率，用示波器观察输出信号在哪一频率下最大，从而找到谐振频率。这一方法思路简单，可行性也较强，但是，如果放大器的工作频率过高，那么许多种类的高频信号源就很难输出恒定的正弦波，频率升高时，信号源的输出电压幅度明显的下降，甚至波形严重失真。在这种情况下，借助于LC振荡器可以很容易的找到谐振频率，从而确定变压器初级线圈的电感量及圈数。

六、结论与心得

本文通过对实际电路的分析，结合实际实验，并利用其它电路作为辅助，提出了一种制作高频小信号调谐放大器的有效方法，解决了在制作高频放大器时经常出现的自激振荡、频率难以确定以及电路中各级间阻抗不匹配问题。

本次课程设计不但锻炼了我么最基本的高频电子线路的设计能力，更重要的是让我们更深刻的认识了高频电子线路这门课程在实际中的应用。还是有书到用时方恨少的感觉呀。

在此次设计时我们也遇到了不少的困难和问题，但在同伴们的共同努力下，辛苦的去专研去学习，最终都克服了这些困难，使问题得到了解决。其中遇到的问题很多都是在书上不能找到的，所以我们必须自己查找相关资料，利用图书馆和网络，这是一个比较辛苦和漫长的过程，你必须从无数的信息中分离出对你有用的，然后加以整理，最后才学习到变为自己的并用到设计中的问题去。也正是在这个查找与整理的过程中，使我们初步学会了如何去找到于自己有用的资源。因为在信息高度发达的现代社会，一个人要想获得成功，除了自己的努力外，还必须学会利用更多其他人的知识，这样我们才能快速的掌握知识和能力。当然这个过程是一个积累的过程，当你做的多了以后你就会积累相当多的经验，会注意在设计的过程中要注意那些问题，那些方法可以使设计一次完成而不用再不断的返工。不像我们刚开始

的时候什么都不知道，真的就是凭着自己上课的一点知识来做的。当然设计会有很多不合理的地方，需要在后期的工作中去修改和完善。

课程设计很快就过去啦，但这次对于我来说意义是不同的，真的让我学到了不少的东西，当然这次对于我来说也是非常痛苦的。因为如果一个事情没有完成的话，我会无法静下心来去做另一件事。但这次的课程设计却不是那么轻而易举可以完成的。所以我必须花全部的精力完成它。不过这也算是我的一个优点了，什么事情都是尽全力去完成。我想在以后的工作中它一定会对我有很大的帮助的。

七、参考文献：

[1] 谢嘉奎，电子线路 非线形部分（第四版），北京：高等教育出版社，1996。

[2] 高吉祥，易凡，丁文霞，陆珉，刘安芝，电子技术基础实验与课程设计，北京：电子工

业出版社，2002。

[3] 郭维芹. 模拟电子线路实验. 同济大学出版社，1985.

[4] 陆宗逸. 非线性电子线路实验指导书. 北京理工大学出版社，1989.

[5] 周晓宁. 音频功率放大电路. 中国科技论文在线(http://www.), 2005-08.

[6] 黄智伟，基于射频收发芯片NRF403的无线接口电路设计[J]，电子技术，2002.4.59-60.

[7]张义芳，冯建化。高频电子线路.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998.

[8]沈伟慈.高频电路.西安：西安电子科技大学出版社，2000

第二篇：单调谐高频小信号放大器

实验一  单调谐高频小信号放大器

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分析--通频带与选择性。

3．熟悉和了解放大器的动态范围及测试方法。

4．熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响，从而了解频带扩展。

二、实验仪器

1．双踪示波器 SS-7804

2．扫频仪     PD1250

3．高频信号发生器  WY1052

4．万用表

5．              实验板 1

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=1uh, 回路总电容C=220pf  (分布电容包括在内 )，计算回路中心频率f。

四、实验内容及步骤

 

（一）单调谐回路谐振放大器。    

    1．实验电路见图1-1

     （1） 按图1-1所示连接电路（注意接线前先测量+12 V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

                              

表  1.1

       *  VB , VE 是三极管的基极和发射极对地电压。

3. 动态研究

（1） 测放大器的动态范围 V_i~V_O （在谐振点）

     选 R=10K , Re=1k 。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V_i, 调节频率 f 使其为 10.7MHZ, 调节 C_T 使回路谐
     振，使输出电压幅度为最大。此时调节V_i由 0.02伏变到 0.8伏，逐点记                 录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

（2） 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的位置，如30dB），调回路电容 C_T, 使f ₀ = 10 .7 MHz 。

（3） 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     端接至电路输入端，调节频率f使其为 10.7MHz，调节C_T使回路谐振，使输出电压幅度为最大，此时的回路谐振频率为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

   计算 fo=10.7MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值。

（4） 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1-3。 比较通频带情况。

五．实验报告要求

    １．写明报告目的．

    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。

    5．本放大器的动态范围是多少（放大倍数下降1dB 的折弯点V_O 定义为放大器动
       态范围），讨论I_C对动态范围的影响。

               实验二    高频功率放大器（丙类）

一、   实验目的

1．了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的计算与设计方法。

2．了解电源电压V_C与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。

 

二、   预习要求

1．复习功率谐振放大器原理及特点。

2．分析图2-1所示的实验电路，说明各元器件作用。

三、   实验仪器

 

1．双踪示波器

2．扫频仪

3．高频信号发生器

4．万用表

5．实验板 1

四、   实验内容及步骤

1．实验电路见图2-1

   按图接好实验板所需电源，将 C、D 两点短接，利用扫频仪调回路谐振频率,使谐振在6.5MHz的频率上，方法是调节电容C2、C5使输出幅度最大。

2．加负载50Ω，在输入端接f=6.5MHz、Vi=120mV信号，测量各工作电压，同时用示波器测量输入、输出峰值电压，将测量值填入表2.1内。

表2-1

        其中：V_i ： 输入电压峰—峰值

      V₀ ： 输出电压峰—峰值  

      I₀  ：电源给出总电流

      P_i  ：电源给出总功率(P_i =V_CI_O)    (V_C ：为电源电压)

      P₀ ： 输出功率

      P_a ：为管子损耗功率(P_a=I_CV_CE )

3．加75Ω负载电阻，同 2测试并填入表2.1内。

4．加120Ω负载电阻，同 2测试并填入表2.1内。

5．改变输入端电压V_i =84mV ，同2 、3、4测试并填入表2.1测量。

6．改变电源电压V_c =5V，同2 、3、4、5测试并填入表2.1内。

五、实验报告要求

1．根据实验测量结果，计算各种情况下 I_C 、 P_O 、P_i 、n 。          

2．说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系。

3．总结在功率放大器中对功率放大晶体管有哪些要求。

实验三  振幅调制器与解调器的设计

            

一、      实验目的 

1．学习应用MC1496模拟乘法器设计组成振幅调制电路和同步检波器，培养设计、调试和测量电路的能力。

2．掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅（AM）和抑制载波双边带调幅（DSB）的方法与过程，并研究已调波与二输入信号的关系。

3．掌握测量调幅系数m_a的方法。

二、   预习要求

1、    本实验为设计综合性实验，要求实验前预习幅度调制器和解调器有关知识。查找MC1496器件的资料。预习报告：给出详细的MC1496内部电路图和工作原理。

2、    设计用MC1496模拟乘法器构成普通调幅波调幅电路、双边带调幅电路以及同步检波器电路，预习报告给出完成上述实验的必要条件，提出完成实验的测试方法及必备仪器。

3、       预习报告给出设计电路的主要参数，根据实验内容要求给出实现AM 或DSB波的载波信号Vc(t)和调制信号Vs(t)的频率(fc、fs)和幅度（Vc、Vs）范围值。可借助Multisim软件或Pspice10.0 软件验证设计。

4、       制订实验步骤。

三、    实验室提供的仪器及主要技术指标：

  1、SS-7804双踪模拟示波器      40MHz

  2、高频信号发生器   载波频率范围    0.1—40 MHz；

                     载波输出幅值    >120dBμV

     3、高频电路学习机  可提供正弦波信号     频率范围2Hz—20KHz

四、    实验原理及参考电路说明

   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。

1．MC1496芯片内部电路   图3-1为MC1496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V₁-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的输入端，即引脚的①  、④之间，② 、 ③脚外接1KΩ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、⑿之间)输出。

2．调幅器电路设计参考

全载波或普通调幅波（AM）：普通调幅波包含上下边频分量还有载波分量，除了加入调制信号V_S以外，还应该有直流分量。这就是通过调节电位器，使脚1、4两端直流电位差不为零，相当于输入电压为直流电压加调制信号V_S，通过乘法器后，输出为普通调幅波。设计电路时注意② 、 ③脚外接电阻取值，该电阻是引入的负反馈电阻，目的为了扩大V_S的取值范围。

    抑制载波调幅（即平衡调幅）：是指其输出信号为双边带调幅波，其载波信号被抑制。实验中应保证在IN₂仅加入调制信号V_S，而不含有直流成分。这就需要通过调节R_P1使调制端平衡：使脚1、4两端直流电位差为零。

3．解调器设计参考

    解调器可采用同步检波器，由乘法器和低通滤波器两部分组成，设计电路时仍选用MC1496构成乘法器，这就需要除了有需要进行解调的调幅信号电压外，还必须外加一个频率和相位与输入信号完全相同的本地载波信号电压，为简化设计线路，该信号可取调制端的载波信号，需要注意的时这一点与实际解调系统是不同的。对于滤波器建议选择π型低通滤波器，根据预习内容要求3中设计的信号频率确定滤波器参数。

    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。

   

五、   实验内容

1．   振幅调制器直流调制特性研究

   （1） 载波输入端平衡调节：在调制信号输入端IN2加正弦信号，要求幅度与频率取值使输出端信号不失真，（如峰值为100mv，频率为1KHz），调节⑧ 、⑩之间电位器R_P2使输出端信号最小，然后去掉输入信号。

   （2） 在载波输入端IN1加正弦信号，要求幅度与频率取值使输出端信号不失真，（如峰值V_C为10mv，频率为100KHz ），用万用表测量①  、④之间的电压V_AB，用示波器观察OUT输出端的波形，V_AB=0.1V为步长，记录R_P1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=KV_ABV_C（t）计算出系数K值。并记录V₀对应V_AB变化的值 。

 

 2． 实现全载波调幅（AM）

（1）  调节①  、④之间的电位器R_P1使V_AB不为零（如V_AB=0.1V），在IN2加载波信号（如V_C(t)=10sin2π×10⁵ t (mV)），将低频信号V_S(t)=V_Ssin2π×10³t (mV) 加至调制器输入端IN2，调节V_S实现m_a =30%和m_a =100%全载波调幅波。画出m_a =30%和m_a =100% 的调幅波形（标明波峰—波峰值V_max与波谷—波谷值V_min） ，（）

（2）  改变V_S或V_AB值，加大示波器扫描速率（对应示波器的旋钮TIME/DIV），观察并记录m_a =100% 和m_a >100% 两种调幅波在零点附近的波形情况。

（3）  载波信号V_C(t)不变，将调制信号改为V_S(t)=100sin2π×10³ t (mV) 调节R_P1观察输出波形V_AM(t)的变化情况，记录m_a =30%和m_a =100%调幅波所对应的V_AB值。

3． 实现抑制载波调幅（DSB）

（1）  调R_P1使调制端平衡：在载波信号输入端IN1加V_C(t)=10Sin2π×10⁵t(mV)信号，调制信号端IN2不加信号，节R_P1观察输出端波形使输出端最小。

（2）  载波输入端不变，调制信号输入端IN2加V_S(t)=100sin2π×10³t(mV)信号，观察并记录波形，并标明峰—峰值电压。（为正确观察波形须微调载波频率）。

（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_a =100%调幅波的区别。

（4）  所加载波信号和调制信号均不变，微调R_P2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，观察记录输出波形，并与调制信号比较。

4． 实现解调全载波信号（AM）

（1）按调幅实验中实验内容2（1）的条件获得调制度分别为30%，100%及>100%的调幅波。将它们依次加至解调器V_AM的输入端， 并在解调器的载波输入端加上与调幅信号相同的载波信号，分别记录解调输出波形，并与调制信号相比。

（2）去掉滤波电路，观察记录m=30%的调幅波输入时的解调器输出波形，并与调制信号相比较。然后使电路复原。

5、  解调抑制载波的双边带调幅信号（DSB）

（1）按调幅实验中实验内容3（2）条件获得抑制载波调幅波，并加至解调器电路V_AM输入端，其它连线均不变，观察记录解调输出波形，并与调制信号相比较。

（2）去掉滤波电路观察记录输出波形。

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m_a =30% 、m_a =100% 、m_a >100%的调幅波形，在图上标明峰—峰值电压。

3．    当改变V_AB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改变R_P2后的输出波形，分析其现象。

6．    总结完成实验的心得与体会、解决问题的方法，以及对今后开展设计综合性实验的建议。

实验四  频率调制器及模拟锁相环频率解调电路

一、             实验目的

1．了解压控振荡器和用它构成频率调制的原理

2．了解集成电路VCO频率调制器的工作原理

3．了解用锁相环构成调频波的解调原理。

4．学习掌握集成电路频率调制器/解调器系统的工作原理。

   

二、             预习要求

1．查阅有关集成电路压控振荡器资料。了解566（VCO的单片集成电路）的内部电路及原理。搞清566外接元件的作用。

2．查阅有关锁相环内部结构及工作原理，弄清锁相环集成电路与外部元器件之间的关系。

  

三、             实验仪器设备

1．双踪示波器

2．高频实验学习机

    3．万用表

四、             实验电路说明

  1．566型单片集成VCO构成的调频器

   图 4-1为566型单片集成VCO的框图及管脚排列

   图 4-1中幅度鉴别器，其正向触发电平定义为V_SP，反向触发电平定义为V_SM，当电容C充电使其电压V₇（556管脚⑦对地的电压）上升至V_SP,此时幅度鉴别器翻转,输出为高电平,从而使内部的控制电压形成电路的输出电压,该电压V_O为高电平；当电容C放电时，其电压V₇下降，降至V_SM时幅度鉴别器再次翻转，输出为低电平从而使V_O也变为低电平，用V_O的高、低电平控制S1和S2两开关的闭合与断开。V₀为低电平时S1闭合，S2断开，这时I₆ =I₇=0， I_O全部给电容C充电，使V₇上升，由于I₀为恒流源，V₇线性斜升，升至V_SP时V_O跳变为高电平，V₀高电平时控制S2闭合，S1断开，恒流源I₀全部流入A支路，即I₆=I₀由于电流转发器的特性，B支路电流I₇ 应等于I₆，所以I₇=I₀，该电流由C放电电流提供，因此V₇线性斜降，V₇降至V_SM时V₀跳变为低电平，如此周而复始循环下去，I₇及V_O波形如图 4-2。

     566输出的方波及三角波的载波频率（或称中心频率）可用外加电阻R和外加电容C来确定。

其中：R为时基电阻      C为时基电容

      V₈       为566管脚⑧至地的电压

      V₅为566管脚⑤至地的电压

3．集成电路（锁相环）565构成的频率解调器

图 4-5为565（PLL单片集成电路）的框图及管脚排列，锁相环内部电路由相位鉴别器、压控振荡器、放大器三部分构成，相位鉴别器由模拟乘法器构成，它有两组输入信号，一组为外部管脚②、③输入信号e₁，其频率为f1；另一组为内部压控振荡器产生信号e₂，经④脚输出，接至⑤脚送到相位鉴别器，其频率为f2，当f1和f2差别很小时，可用频率差代表两信号之间的相位差，即f1-f2的值使相位鉴别器输出一直流电压，该电压经过⑦脚送至VCO的输入端，控制VCO，使其输出信号频率f2发生变化，这一过程不断进行，直至f2=f1为止，这时称为锁相环锁定。

    集成电路（锁相环）565构成的频率解调器电路如图 4-6

五、

实验内容     

步骤1、2实验电路见图 4-3；步骤3、4实验电路图 4-3和图 4-6电路。

 1. 观察R、C1对频率的影响（其中R=R3+R_p1）。按图接线，将C1接入566管脚⑦，R_P2及C2接至566管脚⑤;接通电源(±5V)。

调节Rp2使     V5=3.5V，将示波器接至566管脚③，改变R_P1观察方波输出信号频率，记录当R为最大和最小值时的输出频率。当R分别为R_max和R_min及C1=2200时，计算这二种情况下的频率，并与实际测量值进行比较。用双踪示波器观察并记录R=R_min时方波及三角波的输出 波形。

2.       观察输入电压对输出频率的影响

（1）       直流电压控制：先调R_P1至最大，然后改变R_P2调整输入电压，测当V₅在2．2V~4．２Ｖ变化时输出频率f的变化，V₅按０．２Ｖ递增。将测得的结果填入表5．１

表5．１

(2)  用交流电压控制：仍将Ｒ设置为最大，断开⑤脚所接C2、R_P2，将图 4-４（即输入信号电路）的输出OUT接至图 4-3中566的⑤脚

  (a)、将函数发生器的正弦波调制信号e_m（输入的调制信号）置为f=5KHz、V_P-P＝１Ｖ，然后接至图 4-４电路的ＩＮ端。用双踪示波器同时观察输入信号e_m和566管脚③的调频（ＦＭ）方波输出信号，观察并记录当输入信号幅度Ｖ_Ｐ－Ｐ和频率f_m有微小变化时，输出波形如何变化．注意：输入信号e_m的V_P-P不要大于1.3Ｖ。

注意：为了更好的用示波器观察频率随电压的变化情况，可适当微调调制信号的频率，即可达到理想的观察效果。

（b）、调制信号改用方波信号e_m，使其频率f_m＝１KHz，V_P-P＝１Ｖ，用双踪示波器观察并记录e_m和566管脚③的调频（FM）方波输出信号。

3、正弦波解调器

调Rp使其中VCO的输出频率f₀（④脚）为50KHZ。先按实验内容2（2）（a）的要求获得调频方波输出信号（③脚），要求输入的正弦调制信号e_m为：Vp-p=0.8V，f=1KHZ，然后将其接至565锁相环的IN输入端，调节566的Rp1（逆时针旋转）使R最小，用双踪示波器观察并记录566的输入调制信号e_m和565“B”点的解调输出信号。

4、相移键控解调器：

用峰-峰值Vp-p=0.8V，f_m =1KHZ的正弦波做调制信号送给调制器566，分别观察调制器566的调制信号和比较器311的输出信号。

六、             实验报告要求

１．阐述566（VCO的单片集成电路）的调频原理。

２．整理实验结果，画出波形图，说明调频概念。

３．根据实验，说明接在566管脚⑥上Ｒ的作用，计算当Ｒ最大、最小时566的频率，并与实验结果进行比较。

４．整理全部实验数据、波形及曲线。

５．分析用集成电路（566、565）构成的调频器和解调器在联机过程中遇到的问题及解决方法。

   《高频电子线路》实验指导书

          

电子信息及通信工程专业适用

 王玉花

                    

 信息工程学院 通信实验室

实验要求

1．实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下：1）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算。2）完成各实验“预习要求”中指定的内容。3）熟悉实验任务。4）复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。

2．使用仪器和学习机前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。

3．实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。

4．高频电路实验注意：1）将实验板插入主机后，即已接通地线，但实验板所需的正负电源则要另外使用导线进行连接。2）由于高频电路频率较高，分布参数及相互感应的影响较大。所以在接线时连接线要尽可能短。接地点必须接触良好。以减少干扰。3）做放大器实验时如发现波形削顶失真甚至变成方波，应检查工作点设置是否正确，或输入信号是否过大。

5．实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（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。找出原应、排除故障，经指导教 师同意再继续实验。

6．实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。

7．实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形、现象）。所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。

8．实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理。

9．实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。

目    录

   实验一   单调谐高频小信号放大器………………….1

   实验二  高频功率放大器 ………………………..4

   实验三   振幅调制器与解调器的设计 ………………….6

   实验四 频率调制器及模拟锁相环频率解调电路……..13