高频实验

高频实验报告学年： 2009-2010学年

学期：第二学期

专业：电子信息工程技术

年级： 08 级

姓名: 邱丽媛

座号： 32号

指导老师:邱思杰

目录

实验一高频小信号调谐放大 (3)

实验二通频带扩展电路 (6)

实验三LC三点式正弦波振荡器 (9)

实验四模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB） (12)

实验五包络检波及同步检波实验 (17)

实验六三极管混频器 (23)

实验一 小信号调谐放大

一、 实验目的

a) 掌握小信号调谐放大器的基本工作原理；

b) 掌握谐振放大器电压增益、通频带及选择性的定义、测试及计算； c) 了解高频小信号放大器动态范围的测试方法； 二、实验电路

仿真波形：

T1=5.051us T2=2.883us 五、实验结论

1、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，

2,、小信号谐振放大器，一般工作在甲类状态，多用在接收机中做高频和中频放大。

六、实验问答题

1，小信号谐振放大器的作用？

答：将微弱的有用信号进行线性放大并滤除不需要的噪声和干扰信号。

2晶体管有没有选频作用？

答：没有。

3为什么要采用谐振回路作负载？

答：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。

学生实验过程记录

实验二通频带扩展电路

一、实验目的

1、掌握混合连接法展宽通频带的工作原理。

2、掌握负反馈法展宽通频带的工作原理。

3、比较上述两种电路对通频带扩展的性能分析。

二、实验内容

1、 研究混合连接法展宽通频带的工作原理的优缺点。

2、

研究负反馈法展宽通频带的工作原理。

三、实验原理与电路

1、混合连接法展宽通频带原理

图3-1 共射－共基组合电路

共射－共基组合电路的电路图示见图3-1。在集成宽频带放大器中广泛采用共射－共基组合电路。

共射电路的电流增益和电压增益都较大, 是放大器中最常用的一种组态。 但它的上限截止频率较低, 使得带宽受到限制, 这主要是由于密勒效应的缘故。

由于集电结电容C b ′c 跨接在输入、输出端之间, 是双向传输元件, 因此使电路的分析更加复杂。为了简化电路, 可以把C b ′c 折合到输入端b ′、e 之间, 与电容C b ′e 并联, 其等效电容为

即把C b ′c 的作用等效到输入端, 这就是密勒效应。其中g m 是晶体管跨导, R L ′ 是考虑负载后的输出端总电阻, C M 称为密勒电容。 另外, 由于r ce 和r b ′c 较大, 一般可以将其开路，这样, 利用密勒效应后的简化高频混合π型等效电路如下图所示。

c

b L m M C R g C ''

)1(+=b

b b '

r

r

c

b

b b '

r c

从式 可以看到, 集电结电容C b ′c 等效到输入端以后, 电容值增加为原来的 (1+g m R L ′)倍。虽然C b ′c 数值很小, 一般仅几皮法, 但ＣM 一般却很大。密勒效应使共射电路输入电容增大, 容抗减小, 且随频率的增大容抗更加减小, 导致高频性能降低。

因为在共基电路和共集电路中, C b ′c 处于输出端, 或者处于输入端, 无密勒效应, 所以上限截止频率远高于共射电路。

利用共基电路输入阻抗小的特点, 可将它作为共射电路的负载, 使共射电路输出总电阻R L 大大减小, 进而使密勒电容ＣM 也减小, 这样会使高频性能有所改善, 从而有效地扩展了共射电路亦即整个组合电路的上限截止频率。由于共射电路负载减小, 故电压增益减小， 但这可以由电压增益较大的共基电路进行补偿， 而共射电路的电流增益不会减小, 因此整个组合电路的电流增益和电压增益都较大。

2、负反馈法

调节负反馈电路中的某些元件参数, 可以改变反馈深度, 从而调节负反馈放大器的增益和频带宽度。 如果以牺牲增益为代价, 可以扩展放大器的频带, 其类型可以是单级负反馈, 也可以是多级负反馈。

五 、实验结论

1、通频带是指放大的电压增益比中心频率增益下降3DB 时的上下限频率之间的频带，用BW0.7表示。

2、共射电路负载减小, 电压增益减小， 但这可以由电压增益较大的共基电路进行补偿， 而共射电路的电流增益不会减小, 因此整个组合电路的电流增益和电压增益都较大。

调节负反馈放大器的增益和频带宽度是通过改变元器件的参数。

六、问题

1、密勒效应对共射电路的各个器件有何影响？

答：共射电路输入电容增大, 容抗减小, 且随频率的增大容抗更加减小, 导致高频性能降低。

2、 Q 值对通频带有何影响？ 答：Q 值越小，通频带越宽。

c

b L m M C R g C ''

)1(+=

学生实验过程记录

实验三LC振荡器电路

一、实验目的

1、掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及

电路参数计算。

2、通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振

荡幅度的影响。

3、研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影

响。

二、实验内容

1、熟悉振荡器模块各元件及其作用。

2、进行LC振荡器波段工作研究。

3、研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。

4、测试LC振荡器的频率稳定度。

三、基本原理

图2-1 正弦波振荡器

将插孔B接B2，C接2 ，由晶体管构成电容反馈三点式振荡器的改进型

振荡器——西勒振荡器，调节可变电容C1可用来改变振荡频率。

)

1(21

1020C C L f +=

π

振荡器的频率约为 MHz （计算振荡频率可调范围） 振荡电路反馈系数：F=

=20

13

C C 振荡器输出通过耦合电容（0.01uF ）加到由Q 2组成的射极跟随器的输入端，因0.01uF 容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。射随器输出信号Q 1调谐放大，再经变压器耦合从V 0输出。 四 、结论分析

1、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，或采用部分接入的方法以减小不稳定的晶体管极间电容和分布电容对振荡频率的影响。

2,、晶体管静态偏置点一般在小电流区，对于小功率管，集电极静态电流约为1-4MA.

五、问题回答

1什么是电容三点式，什么是电感三点式？ 答：与发射极相连接的两个电抗元件同为电容时的三点式电路。与发射极相连接的两个电抗元件同为电感时的三点式电路。

2、振荡器与一般放大器的主要区别是什么？

答：振荡器是产生信号的，采用的是正反馈，频率输出的器件。

放大器是放大输入的信号，采用的是负反馈。

学生实验过程记录

实验四模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）

一、实验目的

1、掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅、抑止载波双边带调幅和音频信号

单边带调幅的方法。

2、研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。

3、掌握调幅系数的测量与计算方法。

4、通过实验对比全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的波形。

5、了解模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的

方法。

二、实验内容

1、实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。

2、实现抑止载波的双边带调幅波。

3、实现单边带调幅。

三、实验原理及实验电路说明

幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。本实验中载波是由高频信号源产生的465KHz高频信号，1KHz的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。

1、集成模拟乘法器的内部结构

集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单得多，而且性能优越。所以目前无线通信、广播电视等方面应用较多。集成模拟乘法器常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等。

1)MC1496的内部结构

在本实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用。MC1496是四象限模拟乘法器，其内部电路图和引脚图如图4-1所示。其中V1、V2与V3、V4组成双差分放大器，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源V5与V6

又组成一对差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。V 7、V 8为差分放大器V 5与V6的恒流源。

图4-1 MC1496的内部电路及引脚图

2）静态工作点的设定 (1)静态偏置电压的设置

静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于2V ，小于或等于最大允许工作电压。根据MC1496的特性参数，对于图4-1所示的内部电路，应用时，静态偏置电压（输入电压为0时）应满足下列关系，即

ν8=ν

10,

ν1=ν4, ν6=ν

12

15V ≥ν6 (ν12)－ν8 (ν10)≥2V

15V ≥ν8 (ν

10)－ν1

(ν4)≥2V

15V ≥ν

1

(ν4)－ν5≥2V

(2)静态偏置电流的确定

静态偏置电流主要由恒流源I 0的值来确定。

当器件为单电源工作时，引脚14接地，5脚通过一电阻VR 接正电源+VCC 由于I 0是I 5的镜像电流，所以改变V R 可以调节I 0的大小，即

500

7.050+-=

≈R CC V V

V I I

当器件为双电源工作时，引脚14接负电源-V ee ，5脚通过一电阻V R 接地，所以改变V R 可以调节I 0的大小，即

500

7.050+-=

≈R ee V V

V I I

根据MC1496的性能参数，器件的静态电流应小于4mA ，一般取

mA I I 150=≈。在本实验电路中V R 用6.8K 的电阻R 15代替. 2、实验电路说明

用MC1496集成电路构成的调幅器电路图如图4-2所示。

图中W2用来调节引出脚1、4之间的平衡，器件采用双电源方式供电（＋12V ，－12V ），所以5脚偏置电阻R 15（10K ）接地。电阻R 1、R 2、R 4、R 5、R 6为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。载波信号加在引脚8、10之间；载波信号ωV 经高频耦合电容C 1（0.01uF ）从10脚输入，C 2为高频旁路电容，使8脚交流接地。调制信号加在差动放大器V 5、V 6的输入端，即引脚1、4之间，调制信号V Ω经低频偶合电容E 1从1脚输入。2、3脚外接1K Ω电阻，以扩大调制信号动态范围。当电阻增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。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。 四、实验步骤

1、静态工作点调测：使调制信号V Ω=0,载波V C =0，调节W 1使各引脚偏置电压接近下列参考值：

R 11、R 12 、R 13、R 14与电位器W 1组成平衡调节电路，改变W 1可以使乘法器实现抑止载波的振幅调制或有载波的振幅调制和单边带调幅波。

为了使MCl496各管脚的电压接近上表，只需要调节W 1使1、4脚的电压差接近0V 即可，方法是用万用表表笔分别接1、4脚，使得万用表读数接近于0V 。 2、抑止载波振幅调制：V 端输入载波信号V C (t),其频率f C =465KHz,峰－峰值V CP －P ＝500mV 。J5端输入调制信号V Ω(t)，其频率f Ω＝1KHz ，先使峰－峰值V ΩP －P ＝0，调节W 1，使输出V O =0(此时ν4＝ν1)，再逐渐增加V ΩP －P ，则输出信号V O （t ）的幅度逐渐增大，于TP3测得。最后出现如图4-3所示的抑止载波的调幅信号。（将音频信号频率调至最大，即可测得清晰的抑制载波调幅波）

由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号。脚1和4分别

接电阻R12和R14，可以较好地抑止载波漏信号和改善温度性能。

t

)

(t v c v

图4-3 抑止载波调幅波形

3、 全载波振幅调制min

max min

max m m m m V V V V m +-=

，J1端输入载波信号Vc(t) ,

fc=465KHz, V CP －P ＝500mV ，调节平衡电位器W1，使输出信号V O （t ）中有载波输出（此时V 1与V 4不相等）。再从J2端输入调制信号，其f Ω＝1KHz ，当V ΩP －

P 由零逐渐增大时，则输出信号

V O （t ）的幅度发生变化，最后出现如图4-4所示

的有载波调幅信号的波形，记下AM 波对应V mmax 和V mmin ，并计算调幅度m 。

t

图4-4 普通调幅波波形

4、步骤同3，从J6处观察输出波形。

5、加大V Ω，观察波形变化，比较全载波调幅、抑止载波双边带调幅和抑止载波单边带调幅的波形。 五、实验结论：

1、AM 调制是将调制信号频谱不是真正地搬移到载频Wc 的两边，成为上、下边带。

2、单边带调幅信号的带宽与调制信号的带宽相同，是普通调幅和双边带调幅信号带宽的一半。

实验问答题

1 、为什么只能用包络检波器？

答：因为AM 信号的包络与调制信号成线性关系。

2、产生单边带调幅信号的方法有哪些？

答：产生单边带调幅信号的方法主要有滤波法和相移法。

学生实验过程记录

实验五包络检波及同步检波实验

一、实验目的

1、进一步了解调幅波的原理,掌握调幅波的解调方法。

2、掌握二极管峰值包络检波的原理。

3、掌握包络检波器的主要质量指标,检波效率及各种波形失真的现象，分析

产生的原因并思考克服的方法。

4、掌握用集成电路实现同步检波的方法。

二、实验内容

1、完成普通调幅波的解调。

2、观察抑制载波的双边带调幅波的解调。

3、观察普通调幅波解调中的对角切割失真，底部切割失真以及检波器

不加高频滤波时的现象。

三、实验原理

检波过程是一个解调过程，它与调制过程正好相反。检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。还原所得的信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包络检波器。

假如输入信号是高频等幅信号，则输出就是直流电压。这是检波器的一种特殊情况，在测量仪器中应用比较多。例如某些高频伏特计的探头，就是采用这种检波原理。

若输入信号是调幅波，则输出就是原调制信号。这种情况应用最广泛，如各种连续波工作的调幅接收机的检波器即属此类。

从频谱来看，检波就是将调幅信号频谱由高频搬移到低频，如图11-1所示（此图为单音频Ω调制的情况）。检波过程也是应用非线性器件进行频率变换，首先产生许多新频率，然后通过滤波器，滤除无用频率分量，取出所需要的原调

制信号。

常用的检波方法有包络检波和同步检波两种。全载波振幅调制信号的包络直接反映了调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律，无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方法。

图11-1 检波器检波前后的频谱

1、二极管包络检波的工作原理

当输入信号较大(大于0.5伏)时，利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调，称为大信号检波。

大信号检波原理电路如图12-2（a ）所示。检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器C 充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流i D 很大，使电容器上的电压V C 很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图12-2（a ）图中所示。

V i

i 图12-2

(a)

(b)

t

t 1t 2t 3

这个电压建立后通过信号源电路，又反向地加到二极管D 的两端。这时二极管导通与否，由电容器C 上的电压V C 和输入信号电压V i 共同决定.当高频信号的瞬时值小于V C 时，二极管处于反向偏置，管子截止，电容器就会通过负载

电阻R 放电。由于放电时间常数RC 远大于调频电压的周期，故放电很慢。当电容器上的电压下降不多时，调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压，使二极管又导通。如图12-2（b ）中的tl 至t2的时间为二极管导通的时间，在此时间内又对电容器充电，电容器的电压又迅速接近第二个高频电压的最大值。在图12-2（b ）中的t2至t3时间为二极管截止的时间，在此时间内电容器又通过负载电阻R 放电。这样不断地循环反复，就得到图12-2（b ）中电压c v 的波形。因此只要充电很快，即充电时间常数R d ·C 很小(R d 为二极管导通时的内阻)：而放电时间常数足够慢，即放电时问常数R·C 很大，满足R d ·C<

本实验电路如图12-3所示，主要由二极管D 及RC 低通滤波器组成，利用二极管的单向导电特性和检波负载RC 的充放电过程实现检波，所以RC 时间常数的选择很重要。RC 时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。RC 常数太小，高频分量会滤不干净。综合考虑要求满足下式： a

a

m m RC 2

max 1-<<

Ω

其中：m 为调幅系数，max Ω为调制信号最高角频率。

当检波器的直流负载电阻R 与交流音频负载电阻R Ω不相等，而且调幅度a m 又相当大时会产生负峰切割失真（又称底边切割失真），为了保证不产生负峰切割失真应满足R

R m a Ω

<

。 2、同步检波 （1）同步检波原理

同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。它的特点是必须外加一个频率和相位都与被抑止的载波相同的电压。同步检波器的名称由此而来。

外加载波信号电压加入同步检波器可以有两种方式：

（a）

υυ（b）

图11-4 同步检波器方框图

一种是将它与接收信号在检波器中相乘，经低通滤波器后检出原调制信号，如图11-4(a)所示；另一种是将它与接收信号相加，经包络检波器后取出原调制信号，如图11-4(b)所示。

本实验选用乘积型检波器。设输入的已调波为载波分量被抑止的双边带信号υ1，即

t t V v 111cos cos ωΩ=

本地载波电压

)cos(000?ω+=t V v

本地载波的角频率ω0准确的等于输入信号载波的角频率ω1，即ω1=ω0,但二者的相位可能不同；这里φ表示它们的相位差。

这时相乘输出（假定相乘器传输系数为1）

?ω?ω??ωω+Ω-++Ω++Ω=+Ω=t V V t V V t V V t t t V V v )2cos[(4

1

])2cos[(41

cos cos 21)

cos()cos (cos 1011010121012 低通滤波器滤除2ω1附近的频率分量后，就得到频率为Ω的低频信号

t V V v Ω=Ωcos cos 2

1

01?

由上式可见，低频信号的输出幅度与φ成正比。当φ=0时，低频信号电压

最大，随着相位差φ加大，输出电压减弱。因此，在理想情况下，除本地载波与输入信号载波的角频率必须相等外，希望二者的相位也相同。此时，乘积检波称为“同步检波”。 三 、实验电路（DSB ）

实验电路如图11-5所示，采用MC1496集成电路构成解调器，载波信号加在8、10脚之间，调幅信号V i 经C 20（0.33uF ）加在1、4脚之间，相乘后信号