(整理)高频实验指导书精简版
实验一高频小信号调谐放大器实验
一、实验目的
1、进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。
2、学会小信号调谐放大器的设计方法。
二、实验内容
1、调节谐振回路使谐振放大器谐振在10.7MHz。
2、测量谐振放大器的电压增益。
3、测量谐振放大器的通频带。
4、判断谐振放大器选择性的优劣。
三、实验仪器
1、BT-3（G）型频率特性测试仪（选项）一台
2、20MHz模拟示波器一台
3、数字万用表一块
4、调试工具一套
四、实验原理
图1-1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号调谐放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率或相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1，RB2及RE决定，其计算方法与低频单管放大器相同。
图1-1 小信号调谐放大器
五、实验步骤
本实验中，用到BT-3频率特性测试仪和频谱仪的地方可选做。
参考所附电路原理图G2。先调静态工作点，然后再调谐振回路。
1、按下开关KA1，则LEDA1亮。
2、调整晶体管QA1的静态工作点：
不加输入信号（u i=0），即将TTA1接地，用万用表直流电压档（20V档）测量三极管QA1发射极对地的电压u EQ（即测P6与G两焊点之间的电压），调节W A1使u EQ=3V左右，根据实验参考电路计算此时的u BQ，u CEQ，u EQ及I EQ。
3、使放大器的谐振回路谐振在10.7MHz
方法是：BT-3频率特性测试仪的扫频电压输出端和检波探头，分别接电路的信号输入端INA1及测试端TTA2，通过调节y轴，放大器的“增益”旋钮和“输出衰减”旋钮于合适位置，调节中心
频率刻度盘，使荧光屏上显示出放大器的“幅频谐振特性曲线”，根据频标指示用绝缘起子慢慢旋动变压器的磁芯，使中心频率o f =10.7MHz 所对应的幅值最大。
如果没有频率特性测试仪，可用示波器来观察调谐过程，方法是：在TTA1处输入由高频信号源提供的频率为10.7MHz ，峰峰值Vp-p-=20～100mV 的信号，用示波器在TTA2处观察输出波形，调节TA1使TTA2处信号幅度最大。
4、电压增益A V0
使用BT-3频率特性测试仪测0v A 的方法如下：
在测量前，先要对测试仪的y 轴放大器进行校正，即零分贝校正，调节“输出衰减”和“y 轴增益”旋钮，使屏幕上显示的方框占有一定的高度，记下此时的高度和此时“输出衰减”的读数N 1dB ，然后接入被测放大器，在保持y 轴增益不变的前提下，改变扫频信号的“输出衰减”旋钮，使谐振曲线清晰可见。记下此时的“输出衰减”的值N 2dB ，则电压增益为
A V0=(N1-N2)dB
若用示波器测量，则为输出信号幅度大小与输入信号幅度大小之比。方法如下：
用示波器测输入信号的峰峰值，记为U i 。测输出信号的峰峰值记为U 0。则小信号放大的电压放大倍数A V0=U 0/U i 。如果A V0较小，可以通过调节静态工作点来改善。
5、测量通频带BW
用BT-3频率特性测试仪测量BW ：
先调节“频率偏移”（扫频宽度）旋钮，使相邻两个频标在横轴上占有适当的格数，然后接入被测放大器，调节“输出衰减”和y 轴增益，使谐振特性曲线在纵轴占有一定高度，测出其曲线下降3dB 处两对称点在横轴上占有的宽度（记为BW1），根据内频标就可以近似算出放大器的通频带BW= BW1=B 0.7。
6、放大器的选择性
放大器选择性的优劣可用放大器谐振曲线的矩形系数K r0.1表示
用步骤5中同样的方法测出B 0.1即可得： 7
.01.07.01.01.022f f B B K r ??== 由于处于高频区，存在分布参数的影响，放大器的各项技术指标满足设计要求后的元件参数值与设计计算值有一定的偏差，所以在调试时要反复仔细调整才能使谐振回路处于谐振状态。在测试要保证接地良好。
六、实验报告
1、整理好实验数据，用方格纸画出幅频特性曲线。
2、思考：引起小信号谐振放大器不稳的原因是什么？如果实验中出现自激现象，应该怎样消除？
实验二 二极管开关混频器实验
一、实验目的
1、进一步掌握变频原理及开关混频原理。
2、掌握环形开关混频器组合频率的测试方法。
3、了解环形开关混频器的优点。
二、实验内容
1、 观察环形混频器输出和陶瓷滤波器输出各点的波形。
2、 测量输出回路。
3、 观察混频器的镜像干扰。
三、实验仪器
1、频谱分析仪（选项） 一台
2、20MHz 双踪模拟示波器 一台
3、万用表 一块
4、调试工具 一套
四、实验原理
1、环形混频器的工作原理
变频器的原理方框图如图2-1所示。
图2—1 变频原理方框图
图中u i 为信号电压，u L 为本地振荡电压。当这两个不同频率的正弦电压，同时作用到一个非线性元件上时，就会在它的输出电流中，产生许多组合频率分量，选用适当的滤波器取出所需的频率分量ωo ，此时就完成了频率变换，这就是变频原理。
五、实验步骤
混频器是非线性器件，输出的组合频率较多，为了能更好地观察输出信号，建议使用频谱分析仪对混频器输出端的信号进行测试。
1、 熟悉频谱分析仪的使用。
2、 调整静态工作点：按下开关K41，则LED41亮。调节电位器W41使三极管Q41发射极对地的电压U EQ =3.36V （即测P1与G 两焊点之间的电压）。
3、 接通射频信号：从IN42输入10.245MHz 的正弦波信号，此信号由正弦波振荡部分产生（产生方法：按下开关K51，连接跳线J5
4、J53，此时J52、J5
5、J56断开，调节CC52使TT51处输出信号的频率为10.245MHz ，调节W51使TT51输出信号峰峰值约400mV 左右）。
4、 输入本振信号：从IN41输入10.7MHz 的本振信号, 本振信号由高频信号源提供，产生方法参考高频信号源的使用，本振信号的峰峰值Vp-p 不小于300mV 。
5、 验证环形混频器输出组合频率的一般通式（选做）
用频谱仪在TT41处观察混频器的输出信号，验证环形开关混频器输出组合频率的一般通式为
()s f f P ±+112 （p=0、1、2……）
同时用示波器在TT41处观察波形。
6、 测量输出回路（选做）
用频谱仪在TT43处观察各频率分量，计算选频回路对除中频455KHz 之外的信号的抑制度，同时用示波器在TT42处观察输出波形，比较TT41与TT42处波形形状。
7、观察混频器镜像干扰
IN41处信号频率不变，由正弦振荡单元的LC 振荡部分产生11.155MHz 的信号作为IN42处的输入信号。
11.155MHz 信号的产生方法是：按下开关K51，连接跳线J52、J55，此时J53、J54、J56断开，调节CC51使TT51处输出信号的频率为11.155MHz ，调节W51使TT51输出信号峰峰值约300mV 左右）。
观察TT42处的信号是否也为455KHz 。此即为镜像干扰现象。
六、实验报告内容
1、整理本实验步骤5、6中所测得的各频率分量的大小，并计算选频回路对中频以外分量的抑制度。
2、绘制步骤5、6中分别从TT41、TT42处用示波器测出的波形。
3、说明镜像干扰引起的后果，如何减小镜像干扰？
实验三高频谐振功率放大器实验
一、实验目的
1、进一步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、实验内容
1、调试谐振功放电路特性，观察各点输出波形。
2、改变输入信号大小，观察谐振功率放大器的放大特性。
3、改变负载电阻值，观察谐振功率放大器的负载特性。
三、实验仪器
1、BT-3频率特性测试仪（选项）一台
2、高频电压表（选项）一台
3、20MHz双踪模拟示波器一台
4、万用表一块
5、调试工具一套
四、实验原理
根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ< 90o，效率η可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
图3-1为由两级功率放大器组成的高频功率放大器电路，其中晶体管Q1组成甲类功率放大器，晶体管Q2组成丙类谐振功率放大器，这两种功率放大器的应用十分广泛，下面介绍它们的工作原理及基本关系式。
图3-1 高频功率放大器
五、实验步骤
1、按下开关KE1，则LED1亮。调节WE1使三极管QE1发射极对地的电压V E=2.2V，即测量P5与G两焊点之间的电压。
2、连接JE2、JE
3、JE
4、JE5。
3、从INE1处输入10.7MHz的载波信号（此信号由高频信号源提供），峰峰值V P-P=250mV左右。用示波器在TTE1处观察输出波形，调节TE1、TE2，使输出波形最大不失真。
4、从INE1处输入10.7MHz载波信号，信号幅度大小从V P-P=0mV开始增加,用示波器探头在TTE2
上观察波形，直至观察到有下凹的波形为止（此时如果下凹的波形左右不对称，则微调TE1即可）。如果再继续增加输入信号的大小，则可以观测到波形的下凹深度增加。20MHz示波器如果用×1档看下凹不明显，则用×10档看（由于高频情况下电阻也存在着电感量和电容量，因此下凹不能左右完全对称）。
5、观察放大器的三种工作状态
输入Vp-p=250mV左右，频率为10.7MHz的信号（由高频信号源提供）。调节TE1、TE2使电路谐振在10.7MHz上（此时JE3、JE4、JE5均连上，负载为51Ω）。微调输入信号大小，在TTE2处观察，使放大器处于临界工作状态。改变负载（组合连接JE3、JE4、JE5，其中RE8=75Ω，RE9=240Ω，RE10=560Ω）使负载电阻依次变化为：51Ω—75Ω—168Ω—240Ω—560Ω。用示波器在TTE2处能观察到不同负载时的波形（由临界至过压）。在改变负载时，应保证输入信号大小不变（即在最小负载51Ω时处于临界状态）。同时在不同负载下，电路应处于最佳谐振（即在TTE1处观察到的波形应最大且不失真）。
6、改变激励电压幅度，观察对放大器工作状态的影响。
使R L=51Ω（连JE5、JE4、JE3），用示波器观察QE2发射极的波形（测试点为TTE2），改变输入信号大小，观察放大器三种状态的波形。
六、实验报告内容
1、画出三种工作状态时的发射极波形。
2、计算当R L=51Ω和560Ω时，放大器的输出功率和效率。
3、绘出负载特性曲线。
实验四正弦波振荡器实验
一、实验目的
1、掌握晶体管（振荡管）工作状态、反馈大小对振荡幅度与波形的影响。
2、掌握改进型电容三点式正弦波振荡器的工作原理及振荡性能的测量方法。
3、研究外界条件变化对振荡频率稳定度的影响。
4、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度，加深对晶体振荡器频率稳定度高的理解。
二、实验内容
1、调试LC振荡电路特性，观察各点波形并测量其频率。
2、观察振荡状态与晶体管工作状态的关系。
3、观察反馈系数对振荡器性能的影响。
4、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度。
三、实验仪器
1、双踪示波器一台
2、万用表一块
3、调试工具一套
四、实验原理
电容三端式振荡器
共基电容三端式振荡器的基本电路如图4-2所示。图中C3为耦合电容。图中与发射极连接的两个电抗为同性质的容抗元件C1和C2，与基极连接的为两个异性质的电抗元件C2和L，根据判别准则，该电路满足相位条件。
图4-2 共基组态的“考毕兹”振荡器
五、实验步骤
1、按下开关K51，则LED51亮。调节W51使R55两端的电压V R55=2V(即测P2与G两焊点之间的电压)。
2、（1）连接J54、J52（此时J5
3、J55、J56断开），用示波器在TT51处观察振荡波形，调节CC51使振荡波形频率为10.7MHz。
（2）连接J54、J53（此时J52、J55、J56断开），用示波器在TT51处观察振荡波形，微调CC51，使振荡频率为10.245MHz。
3、观察振荡状态与晶体管工作状态的关系
连接J54、J52（此时J53、J55、J56断开），调节W51，观察TT51处波形的变化情况，测量波形变化过程中振荡管的发射极电压（多测几个点）并计算对应的I E。
4、观察反馈系数对LC振荡器性能的影响
参考附图G4，组合连接J54、J55、J56使反馈系数分别等于1/2、1/3、1/5、1/8、1/10。观察TT51处信号幅度的变化情况并记录下来。（C56=100 pF，C57=200pF，C58=470 pF，C59=1000 pF）
5、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度。
分别接通LC振荡器和晶体振荡器，在TT51处用频率计观察频率变化情况。
六、实验报告
1、整理实验所测得的数据，并用所学理论加以分析。
2、比较LC振荡器与晶体振荡器的优缺点。
3、为什么静态电流Ieo增大，输出振幅增加，而Ieo过大反而会使振荡器输出幅度下降？
实验五集电极调幅与大信号检波实验
一、实验目的
1、进一步加深对集电极调幅和二极管大信号检波工作原理的理解；
2、掌握动态调幅特性的测试方法；
3、掌握利用示波器测量调幅系数m a的方法；
4、观察检波器电路参数对输出信号失真的影响。
二、实验内容
1、调试集电极调幅电路特性，观察各点输出波形。
2、改变输入信号大小，观察电流波形。
3、观察检波器的输出波形。
三、实验仪器
1、20MHz双踪模拟示波器一台
四、实验原理
1、原理
(1) 集电极调幅的工作原理
集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，从而实现调幅。实际上，它是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器，属高电平调幅。调幅管处于丙类工作状态。
集电极调幅的基本原理电路如图5—1所示：
图5－1 集电极调幅原理电路
（2）二极管大信号检波的工作原理
当输入信号较大时，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5-5(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u c很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图5-5（a）图中所示。
（a）
五、实验内容
1、调整工作状态：按下K61，则LED61亮。调节W61使Q61发射极对地电压U EQ＝2.1V（即测P3与G两焊点间的电压）。
2、从IN61处输入频率为10.7MHz，Vp-p=250mV左右的载波信号。为得到更好的调幅波信号，实验中可微调10.7MHz信号的大小。在TT61处用示波器观察输出波形，调节T6
3、T61使TT61处输出信号最大且不失真。
3、测试动态调制特性
用示波器在Q61发射极测试输出电流波形（测试点为TT63），改变从IN61处输入信号的大小（即调WF1，信号幅度从小到大），直到观察到电流波形顶点有下凹现象为止，此时，Q61工作于过压状态，保持输入信号不变，从IN63处输入1KHz的正弦波调制信号V?（V?由低频信号源提供），V?的幅度由0.5V开始增加（信号最大时Vp-p=7V）。此时用示波器在TT61处可以看到调幅波如图5-10。改变V?大小，记下不同的V?时的调幅系数ma，填表5-1。
V?（V）0.5 1 2 3 ……
图5-10 调幅系数测量
%100?+-=B
A B A m a 4、观察检波器的输出波形
分以下三种情况，用示波器在TT62处观察检波器输出波形。此处给出的连接方式是参考连接，实验时可适当调节以使实验效果最佳。
（1）观察检波器不失真输出波形（连接J62、J65，此时J63、J64、J65断开）。
（2）观察对角线切割失真（连接J63、J65，此时J62、J64、J66断开）。若对角线切割失真不明显，可加大ma ，即增大调制信号幅度或适当改变J62、J63、J64、J65、J66的连接。
（3）观察负峰切割失真（连接J62、J64，此时J63、J65、J66断开），若负峰切割失真不明显，可适当改变J62、J63、J64、J65、J66的连接。
六、实验报告
1、整理实验所得数据。
2、画出不失真和各种失真的调幅波波形。
3、画出当参数不同时，各种检波器的输出波形。
实验六 变容二极管调频实验
一、实验目的
1、掌握变容二极管调频的工作原理；
2、学会测量变容二极管的C j ～V 特性曲线；
3、学会测量调频信号的频偏及调制灵敏度。
二、实验内容
1、 调节电路，观察调频信号输出波形。
2、 观察并测量LC 调频电路输出波形。
3、 观察频偏与接入系数的关系。
4、 测量变容二极管的C j ～V 特性曲线；
5、 测量调频信号的频偏及调制灵敏度。
三、实验仪器
1、双踪示波器 一台
2、频率特性扫频仪（选项） 一台
四、实验原理
1、实验原理
（1）变容二极管调频原理
所谓调频，就是把要传送的信息（例如语言、音乐）作为调制信号去控制载波（高频振荡信号）的瞬时频率，使其按调制信号的规律变化。
如何产生调频信号？最简便、最常用的方法是利用变容二极管的特性直接产生调频波，其原理电路如图6-1所示。
图6-1 变容二极管调频原理电路
变容二极管C j 通过耦合电容C 1并接在LC N 回路的两端，形成振荡回路总电容的一部分。因而，振荡回路的总电容C 为：
j N C C C += （6-3）
振荡频率为：
)(2121j N C C L LC f +==
ππ （6-4）
五、实验内容 1、LC 调频电路实验
（1）连接J82、J84（此时J81、J83、J85断开）组成LC 调频电路。
（2）按下K81，则LED81亮。调节W81，使变容二极管的反向偏压为2.5V ，即在C86的两个军品插座上用万用表测试电压。
（3）用示波器在TT82处观察振荡波形，调节CC81和L84使振荡波形频率为10.7MHz ，调节W82使输出波形失真最小。
（4）从IN81处输入1KHz 的正弦信号作为调制信号（由低频信号源提供）。调制信号大小由零慢慢增大，用示波器在TT82处观察振荡波形变化（如果有频谱仪则可以用频谱仪观察调制频偏），此时能观测到一条正弦带。
2、（选做）测绘变容二极管的jX C ～ RX V 曲线（参看图6-4）。
断开J81、J83、J85，连接J82、J84。断开IN81的输入信号使电路为LC 自由振荡状态。
（1）断开变容二极管j C （即断开J84），用频率计在TT82处测量频率N f 。
（2）断开j C ，接上已知K C （即连通J85，在C86处插上一个已知电容），在TT82处测量频率K f ，由式（6-19）计算出N C 值，填入表6-1中。
表6-1
（3）断开C K （即取出C86上的电容，断开J85）,接上变容二极管(即连接J84)，调节W81，测量不同反偏RX V 值时，对应的频率X f 值，用式（6-17）计算jX C 值，填入表6-2中。
表6-2
（4）作jX C ～ RX V 曲线。
（5）作X f ～ RX V 曲线。
3、测量观察调频波的频偏（选做）
（1）测量测量调频波的频偏与接入系数的关系
在变容二极管直流反偏压相同的情况下，输入调制信号相同的情况下，分以下三种情况测试调频信号的频偏。
①连接J81、J84（此时J82、J83、J85断开）
②连接J82、J84（此时J81、J83、J85断开）
③连接J83、J84（此时J81、J82、J85断开）
（2）观察调频波频偏与直流反偏电压的关系（连接J82、J84，断开J81、J83、J85）
在调制信号相同的情况下，调节W81即改变变容二极管的直流反偏压，用频谱仪观察调频波频偏随变容二极管直流反偏压的变化情况。
（3）观察调频波频偏与调制信号频率的关系（连接J82、J84，断开J81、J83、J85）
在调制信号幅度相同、变容二极管直流反偏压相同的情况下，调节调制信号的频率，用频谱仪观察调频波频偏随调制信号频率的变化情况。
六、实验报告
1、整理LC 调频所测的数据，绘出观察到的波形。
2、绘出jX C ～ RX V 曲线和LC 调频电路的X f ～ RX V 曲线。