通信电子电路实验

实验1 单调谐回路谐振放大器

1.单调谐回路谐振放大器幅频特性测量

测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法。扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性曲线，但需要扫频仪。本实验采用点测法，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的单调谐回路揩振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。步骤如下：

（1）1K

02置“off“位，即断开集电极电阻1R3，调整1W

01

使1Q

01

的基极直流电压

为2.5V左右，这样放大器工作于放大状态。高频信号源输出连接到单调谐放大器的输入端（1V01）。示波器CH1接放大器的输入端1TP01，示波器CH2接单调谐放大器的输出端1TP02，调整高频信号源频率为6.3MHZ （用频率计测量），高频信号源输出幅度（峰——峰值）为200mv（示波器CH1监测），注意如果高频信号源减不到200mv时，需将高频信号源开关K208往下拨。调整单调谐放大器的电容1C

2

，使放大器的输出为最大值（示波器CH2监测）。此时回路谐振于6.3MHZ。比较此时输入输出幅度大小，并算出放大倍数。

Vi=200mV

Vo=1.5V

放大倍数为7.5倍

（2）按照表1-2改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度为200mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值，并把数据填入表1-2。

表1-2

（3）以横轴为频率，纵轴为电压幅值，画出单调谐放大器的幅频特性曲线。对上述数据进行差值拟合，运用不同的差值类型进行数据拟合，得到如下的幅频特性曲线Matlab程序：

clc;close all;clf;clear

x=5.4:0.1:7.1;

y=[0.3,0.32,0.34,0.44,0.54,0.64,0.8,1.00,1.4,2.0,1.9,1.42,1,1,0.8,0. 7,0.62,0.52];

x1=5.4:0.005:7.1;

y1=interp1(x,y,x1);

y2=interp1(x,y,x1,'cubic');

y3=interp1(x,y,x1,'spline');

plot(x1,y2,x1,y1,x1,y3,x,y,'o');grid on;

xlabel('频率/MHz');ylabel('电压/V');title('频率与电压的关系曲线') ;

2．观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响。

顺时针调整1W 01（此时1W 01阻值增大），使1Q 01基极直流电压为1.5V ，从而改变静态工作点。按照上述幅频特性的测量方法，测出幅频特性曲线。逆时针调整1W 01（此时1W 01阻值减小），使1Q 01基极直流电压为5V ，重新测出幅频特性曲线。可以发现：当1W 01加大时，由于I CQ 减小，幅频特性幅值会减小，同时曲线变“瘦”（带宽减小）；而当1W 01减小时，由于I CQ 加大，幅频特性幅值会加大，同时曲线变“胖”（带宽加大）。

3．观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响

当放大器工作于放大状态下，按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线。可以发现：当不接1R3时，集电极负载增大，幅频特性幅值加大，曲线变“瘦”，Q值增高，带宽减小。而当接通1R3时，幅频特性幅值减小，曲线变“胖”，Q值降低，带宽加大。1．对实验数据进行分析，说明静态工作点变化对单调谐放大器幅频特性的影响，并画出相应的幅频特性。

实验3 电容三点式LC 振荡器

实验内容

1．静态工作点测量

⑴ 用三用表测量晶体振荡管3Q01的各管脚电压，用示波器探头接3TP01端，调整3W01，观察振荡器停振和起振时的情形。

⑵ 调整电位器3W01可改变3Q01的基极电压VB ，并改变其发射极电压VE 。记下VE 的最大值，并计算相应的IE 值（发射极电阻3R04=1kΩ）：

04

3R V

I E E

基极：3.8V 集电极:3.2V 发射极：3.05V Vemax=3.2V Ie=3.2mA

2．静态工作点变化对振荡器工作的影响

⑴ 实验初始条件：IEQ=2.5mA （调3W01达到）。 ⑵ 调节电位器3W01以改变晶体管静态工作点IEQ ，使其分别为表3.1所示各值，且把示波器探头接到3TP01端，观察振荡波形，测量相应的输出振荡电压峰-峰值Vp-p ，并以频率计读取相应的频率值，填入表3.1。

3．振荡器频率范围的测量测量方法：

用小起子调整半可变电容3C05，同时用频率计在3TP01端测量输出振荡信号

的频率值

4.频率稳定度的测量

测试方法：

（1）用频率计在3TP01端测量振荡频率，观察１分钟左右，振荡频率f ０的变化情况，并记录两个频率值f ０１（开始值），f ０２（最大变化值）。

（2）计算：ＬＣ振荡器的短期频率稳定度Δf ０／f ０应优于１０－３。

例如：本实验振荡频率f ０为7.5ＭＨＺ，因此，振荡频率的频率误差Δf

０应满足：Δf ０＝f ０２－f ０１＝±f ０×１０

－３

＝7.5×１０３ＨＺ。即振荡频率在短时间内，误差不应超出7.5ＫＨＺ。

5.等效Q 值变化（负载电阻变化）对振荡器工作的影响

改变负载电阻使其分别为10K 、5.1K （分别接通3K02、3K03），观察振荡波

形，测量相应的振荡电压峰一峰值V P-P 。

实验4 石英晶体振荡器实验内容

1．静态工作点测量

改变电位器4W01可改变4Q01的基极电压V

B ，并改变其发射极电压V

E

。记下

V E 的最大、最小值，并计算相应的I

Emax

、I

Emin

值（发射极电阻4R04=1KΩ）。

Vemax=3.08V

Vemin=2.00V

Ie=Ve/3R04,Ie范围是2mA~3.08mA

2．静态工作点变化对振荡器工作的影响

⑴实验初始条件：V EQ=2.5V（调4W01达到）。

⑵调节电位器4W01以改变晶体管静态工作点I

E

，使其分别为表4.1所示各值，且把示波器探头接到4TP02端，观察振荡波形，测量相应的振荡电压峰-峰

值V

p-p

，并以频率计读取相应的频率值，填入表4.1。

表4.1

3．微调电容4C1变化对振荡器工作的影响

⑴实验初始条件：同3⑴。

⑵用改锥（螺丝刀、起子）平缓地调节微调电容4C1。与此同时，把示波器探头接到4TP02端，观察振荡波形，并以频率计测量其频率,看振荡频率有无变化。

电容三点式LC振荡器仿真

考毕兹振荡器电容三点式振荡器（又称考毕兹振荡器）如图所示

仿真波形：

考毕兹振荡器理论计算振荡器的频率为： 7 MHZ

观察到的振荡波形，从波形看出其震荡极不稳定，测试其波形频率为 f ≈ 6.5MHz 调解 C1C2 改变频率时，反馈系数也改变。由于极间电容对反馈振荡器的回路电抗均有影响，所以对振荡器频率也会有影响。而极间电容受环境温度、电源电压等因素的影响较大，所以电容三点式振荡器的频率稳定度不高。为克服共基电容三点式振荡器的缺点，可对其进行改进，即克拉泼电路和西勒电路。

电容三点式改进型“克拉泼振荡器”如图所示

仿真波形：

电路特点是在共基电容三点式振荡器的基础上，用一电容 C3，串联于电感 L 支路。功用主要是以增加回路总电容和减小管子与回路间的耦合来提高振荡回路的标准性。使振荡频率的稳定度得以提高。与共基电容三点式振荡器电路相比，在电感 L 支路上串联一个电容。但它有以下特点：

1、振荡频率改变可不影响反馈系数；

2、振荡幅度比较稳定。

3、电路中 C3 为可变电容，调整它即可在一定范围内调整期振荡频率。

但 C3 不能太小，否则导致停振，所以克拉泼振荡器频率覆盖率较小，仅达 1.2-1.4；为此，克拉泼振荡器适合与作固定频率的振荡器。观察到的振荡波形如图 2-4 所示图2-4 克拉波振荡器输出信号波形改进后的电路波形比原电容三点式振荡器稳定度高了很多，这是因为晶体管一部分接入的形式与回路连接，接入系数 p 越小，耦合越弱。减弱了晶体管对回路的影响。

西勒振荡器电容三点式的改进型“西勒振荡器”如图

仿真波形：

电路特点是在克拉泼振荡器的基础上，用一电容 C4，并联于电感 L 两端。功用是保持了晶体管与振荡回路弱藕合，振荡频率的稳定度高，调整范围大。特点：

1.振荡幅度比较稳定；

2.振荡频率可以比较高，如可达千兆赫；频率覆盖率比较大，可达 1.6-1.8；

所以在一些短波、超短波通信机，电视接收机中用的比较多。频率稳定度是振荡器的一项十分重要技术指标，它表示在一定的时间范围内或一定的温度、湿度、电压、电源等变化范围内振荡频率的相对变化程度，振荡频率的相对变化量越小，则表明振荡器的频率稳定度越高。改善振荡频率稳定度，从根本上来说就是力求减小振荡频率受温度、负载、电源等外界因素影响的程度，振荡回路是决定振荡频率的主要部件。因此改善振荡频率稳定度的最重要措施是提高振荡回路在外界因素变化时保持频率不变的能力，这就是所谓的提高振荡回路的标准性。 8 提高振荡回路标准性除了采用稳定性好和高 Q 的回路电容和电感外，还可以采用与正温度系数电感作相反变化的具有负温度系数的电容，以实现温度补偿作用。输出信号的幅值、频率等用实时监测法测试，信号波形如图 2-6 所示，调整 C6、C3 观测震荡信号的波形和频率变化。