科技学院高频实验指导书

THCGP-1型高频电子线路实验教学系统

实验指导书

大连科技学院电气工程系

实验注意事项

1.每次安装实验模块之前应确保主机箱右侧的交流开关处于断开状态。

2.安装实验模块时，模块右边的双刀双掷开关要拨上，将模板四角的螺孔和母板上的铜支

柱对齐，然后用螺丝固定。确保四个接线柱均拧紧，以免造成实验模块与电源或地接触

不良。经检查确认无误后方可通电实验。

3.各实验模块上的双刀双掷开关、拨码开关、复位开关、自锁开关、手调电位器和旋转编

码器均为磨损件，请勿频繁按动或旋转。

4.请勿直接用手触摸芯片、电解电容器等元件，以免造成损坏。

5.各模块中的3362电位器（蓝色正方形封装）是出厂前调试使用的。出厂后的各实验模

块功能已调至最佳状态，无需另行调节这些电位器，否则将会对实验结果造成影响。

6.在关闭各模块电源之后，方可进行连线。连线时在保证接触良好的前提下应尽量轻插轻

放，检查无误后方可通电实验。拆线时若遇到连线与孔连接过紧，应用手捏住线端得金属外壳轻轻摇晃，直至连线与孔松脱，切勿旋转及用蛮力强行拔出。

7.实验前，应首先熟悉实验模块的电路原理以及内置仪器的性能和使用方法。

8.按动开关或旋动电位器以及调节电感线圈磁芯时，切勿用力过猛，以免造成元件损坏。

9.做综合实验时，应通过联调确保各部分电路处于最佳工作状态。

10.用“短路帽”换接电路时，动作要轻巧，更不能丢失“短路帽”，以免影响后续实验的

正常进行。

11.在打开的实验箱箱盖上不可堆放重物，以免损坏机箱的零部件。

12.实验完毕时必须按开启电源的逆顺序逐级切断相应的电源开关。

13.测量模块在不用时,应保持电源处于切断状态,以免引起干扰。

前言

高频电子技术是一门实践性较强的课程，加强实践环节教学，提高实践教学环节的效果，对这门课的学习是至关重要的，应通过一个学期的实验教学，努力提高学生的实际动手能力，并以实践教学促进学生对教材理论知识的理解和应用。为保证每个实验项目的可操作性，编者经过了一个学期时间的准备，结合自身的实验环节教学，对每个实验项目进行了设计、验证、分析和修正。下面对于本系统的高频电子线路实验项目教学，做以下几点说明和建议：

一、本书所有实验项目所采用的信号源均为高频实验箱自带的高频信号源和低频信号

源，所用实验项目所用到的数字频率计均为高频实验箱自带的数字频率计。若实验中采用独立的信号源和频率计设备，相应实验步骤内容需做相应变化，但基本方法相同。

二、本书所有实验项目中所涉及到的输入信号的幅度或频率大小，均经过实验验证结果正常。但在实验过程中，可能会出现高频实验箱自带信号源或频率计性能下降的情况，不能产生或测量出实验项目内容中所写的值。指导教师应根据实际情况，在不影响电路正常工作的情况下，自行灵活采用适当的信号幅度或频率，同样能起到实验的效果。

三、本实验系统的电路均做成模块化，为克服模块化电路在实验教学中的缺点，指导教师应尽量避免简单的输入和输出信号的验证性测量，加强对各单元电路的电路组成特点分析，以提高学生对单元电路的实际应用能力。

四、由于高频信号的特点，高频电路实验过程测量出的波形不理想、数据不精确为正常现象。指导教师应充分地对实验波形和数据进行分析，找出不理想的原因，并进行说明，以达到在验证性实验项目的基础上，融入设计性成份的目的。

（一）仪器介绍

该产品由3种实验仪器、10个实验模块及实验箱体（含电源）组成。实验仪器及主要指标如下：

1．高频信号源

输出频率范围：0.4 MH Z~45 MH Z（连续可调）

输出波形：正弦波

输出幅度：1V p-p

输出阻抗：75Ω

2．低频信号源

输出频率范围：0.2KH Z~20KH Z（连续可调）

输出波形：正弦波、方波、三角波

输出幅度：5V p-p

输出阻抗：100Ω

3．数字频率计

频率测量范围：20 Hz~100MHz

输入电平范围：100mV-5V

（二）使用方法说明

1．信号源

信号源面板如下图1-1所示：

图1-1 信号源面板图

使用时，首先按下”POWER”按钮，电源指示灯亮。

高频信号源的输出为RF1、RF2，频率调节步进有四个档位：1KHz、20 KHz、500 KHz、1 MH z。按频率调节旋钮可在各档位间切换，为1KHz、20 KHz、500 KHz档时相对应的LED 灯亮，当三灯齐亮时，即为1MHz档。

旋转“频率调节”旋钮可以改变输出高频信号的频率。通过调节“幅度调节”旋钮来改变高频信号的输出幅度。

音频信号源可以输出正弦波、方波、三角波三种波形，各波形的频率调节共用一个频率调节旋钮，共有2各档位：2KH z、20KH z，按频率档位选择可在两个档位间切换，并相应的指示灯亮。调节音频信号频率调节旋钮可以改变信号的频率。分别调节三种波形的幅度调节旋钮可以调节其输出的幅度大小。

本信号源有内调制功能，按下“AM”按钮时，对应下方的指示灯亮，在RF1和RF2输出调幅波，RF2可以外接频率计测量输出频率。调幅波的调制信号为正弦波，载波为信号源内的高频信号。改变“AM调幅度”旋钮可以改变调幅波的幅度。当“FM”按钮按下时，对应下方的指示灯亮，在RF1和RF2输出调频波，RF2可以外接频率计测量输出频率。调频波的音频信号为正弦波，载波为信号源内的高频信号。改变“FM频偏”旋钮调节输出的调频信号的调制指数。

面板下方为5个射频线插孔，RF1和RF2为高频输出。做实验时将RF1作为信号输出，RF2接配套的频率计观测频率。

2．频率计

频率计面板如图1-2所示：

图1-2 频率计面板图

频率显示窗口有5个数码管组成，在整个频率测量范围内都显示5位有效位数。按下“电源”开关，电源指示灯亮，此时频率显示窗口的5位数码管全显示8，且三档频率指示灯同时亮，约两秒后五位数码管全为0，进入测量状态。

若输入信号的频率在20.000Hz-999.99H Z范围内，Hz指示灯亮；输入的频率在1.0000KHz-999.99KHz范围内，KHz指示灯亮；输入的频率在1MHz以上的，MHz指示灯亮。当输入信号小于100KHz时，应按下“频率选择”按钮，此时“频率选择”按钮指示灯亮，当输入信号大于100KHz时，应弹开“频率选择”按钮，此时相应指示灯灭。

实验一高频小信号调谐放大器

一、实验目的

1．掌握小信号调谐放大器的基本工作原理。

2．谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算。

二、实验仪器、器材

1．THCGP-1型高频电子线路综合实验箱 1台

2．双踪示波器 MOS-620CH 1台

3．器材：单调谐小信号放大模块1块

三、实验原理

单调谐小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图3-1所示（模块②上）。

图3-1 实验电路

该电路由三极管Q1及其集电极选频回路T1组成。它对输入的高频小信号进行放大，并具有一定的选频作用。基极偏置电阻W3、R22、R4和射极电阻R5决定三极管的静态工作点。可变电阻W3改变基极偏置电阻将改变三极管的静态工作点，从而可改变放大器的增益。

四、实验步骤

（一）单调谐小信号放大器单元电路实验

1．根据图3-1实验电路熟悉实验板电路，并在电路板上找出与原理图对应的各测试点。

2．按图3-2所示图连接好实验电路。

3．打开实验箱电源，按下信号源和频率计的电源开关，此时开关下方的工作指示灯点亮。

4．打开小信号调谐放大器的电源开关，并观察工作指示灯是否点亮。

5．调节信号源“RF幅度”和“频率调节”旋钮，使输出端口“RF1”、“RF2”输出频率为10.5MHz的高频信号。将信号输入到2号板的J4口。先用示波器在TH1处观察信号峰-峰值约为300mV。(先调频率再调幅度)

图3-2 测试连接图

6．调谐放大器的谐振回路（调节T1）使其在10.5MH z的频率点上谐振：

操作方法：将示波器探头接在调谐放大器的输出端TH2，调节示波器直至能观察到输出信号的波形，先调节W3使输出信号幅度最大，再调节中周T1磁芯使示波器上的信号幅度最大，此时放大器即被调谐到输入信号的频率点上。（此后，T1不能再调节）7．测量电压增益

用示波器在TH1和TH2处分别观测输入和输出信号的幅度大小，记录下输入和输出信号的幅度大小值。则

输出信号幅度

电压增益A U0=

输入信号幅度

8．测量放大器的通频带BW0.7

调节信号源面板上的频率调节旋钮，改变放大器输入信号的频率，使信号频率在谐振频率附近变化（以500KH z为步进间隔来增大和减小），用示波器观测各频率点的输出信号的幅度，填入表3-1。

表3-1

根据表3-1，在图3-3中绘制电路的幅频特性曲线。

图3-3 绘制电路幅频特性曲线

先记下谐振时的输出信号幅度，然后增加输入信号的频率（注意此时不能调节幅度旋钮），使输出信号幅度逐渐减小，直至减小到最大输出幅度的0.707倍，用频率计测量此时的频率值，记为上限截止频率?H1。再减小信号频率使输出信号幅度逐渐减小，直至减小到最大输出幅度的0.707倍，再用频率计测量此时的频率值，记为下限截止频率?L1。?H1和?L1之差，即是该电路的频带宽度BW0.7。

9．测量放大器的矩形系数（选做）

先记下谐振时的输出信号幅度，然后增加输入信号的频率（注意此时不能调节幅度旋钮），使输出信号幅度逐渐减小，直至减小到最大输出幅度的0.1倍，用频率计测量此时的频率值，记为上限截止频率?H2。再减小信号频率使输出信号幅度逐渐减小，直至减小到最大输出幅度的0.1倍，再用频率计测量此时的频率值，记为下限截止频率?L2。?H2和?L2之差，得到BW 0.1。即可求得矩形系数

7

.01

.01.0BW BW K

五、实验注意事项

1．在调节谐振回路的磁芯时，要用小型无磁性的起子，缓慢进行调节，用力不可过大，以免损坏磁芯。

2．对高频电路而言，随着频率升高，电路分布参数的影响将越来越大，而我们在理论计算中是没有考虑这些分布参数的，所以实际测试结果与理论分析可能存在一定的偏差。 六、实验报告要求

1．根据实验测量数据，记录该电路的增益。

2．根据实验测量数据，绘制单调谐放大电路的幅频特性曲线，并求出相应的频带宽度。 3．根据实验测量数据，计算该电路的矩形系数，并分析其选择性好坏。

实验二丙类谐振功率放大器

一、实验目的

1．了解丙类谐振功率放大器的基本工作原理。

2．掌握丙类谐振功率放大器负载特性。

3．掌握丙类谐振功率放大器的放大特性

二、实验仪器、器材

1．THCGP-1型高频电子线路综合实验箱 1台

2．双踪示波器 MOS-620CH 1台

3．器材：非线性丙类功率放大模块1块

三、实验原理

1．基本原理

放大器按照电流导电角θ的范围可分为甲类、乙类、甲乙类、丙类、丁类等不同类型。功率放大器电流导电角θ越小，放大器的效率η越高。

甲类功率放大器的θ=180°，其效率最高只能达到50%，适用于小信号低功率放大，一般作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。

丙类谐振功率放大器的电流导电角θ＜90°，效率可达到80%，通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。丙类谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号，其信号的频带宽度只有中心频率的1%或更小。由于其基极偏置为负值，输出电流波形为余弦脉冲，为了得到不失真的放大信号输出，其集电极负载必需是谐振网络。

2．实验电路

图5-1 非线性丙类谐振功率放大器实验电路

实验电路如图5-1所示。该实验电路由两级功率放大器组成。其中Q3（3DG130D）和T6组成甲类前置放大器，工作在线性放大状态，其中RA3、R14、R15组成静态偏置电路，调节RA3可改变放大器的增益。Q4与T4组成丙类谐振功率放大电路，放大后的信号经T4初级与C15组成的谐振网络选频后由J4处输出。R18、R19、R20是后级的负载。J6处是经R21、R22分压后的衰减输出。

四、实验步骤

1．根据电路原理图熟悉实验板电路，并在电路板上找出与原理图相对应的各测试点及可调器件。

2．连接好实验测试电路：（1）将高频信号源输出一路送数字频率计，一路送测试电路输入端J3；（2）根据需要，用示波器探头监测相应测量点的信号幅度变化。

3．打开实验箱电源和非线性丙类功率放大电路模块的电源开关，电路板上S1开关全部断开。

4．用高频信号源产生一频率为12MHz 、幅度峰-峰值为400mV 左右的信号（RF1处测量）。

5．测量前置放大器的调谐特性

将输入信号送至电路J3处，调节W1电位器和中周T6，使TP6处输出信号幅度最大且不失真。然后改变输入信号频率，将示波器测量的信号峰-峰值填入表5-1。

表5-1

根据上表测量数值，画出幅频特性曲线。 6．测量丙类谐振功放的负载特性

用示波器监测TH5处波形，调节中周T4使输出最大且不失真。然后示波器监测TH4处波形，调节中周T4使其为对称双峰。

将负载电阻转换开关S1依次从1、2、4拨动，用示波器观察TH4处的波形，并记录下波形形状，分析负载变化对丙类谐振功放的影响。

说明：TH4处实际上是发射极电压波形，等同于发射极电流波形（E

E

E R u i

），而发射极电流近似等于集电极电流。

7．测量丙类谐振功放的放大特性

用示波器监测TH4处信号波形，调节实验箱上高频信号源的幅度调节旋钮，使输入信号幅度由小逐渐增大（频率旋钮不可调），观察TH4处波形的变化，并记录下来。分析激励信号（输入信号）变化对丙类谐振功放的影响。 五、实验报告要求

1．根据第5步测量数据画出前置放大器的幅频特性曲线，并估算其通频带。

2．根据第6步测量，画出三种负载时的波形，并分析负载变化对丙类谐振功放的影响。 3．根据第7步测量，画出U im 变化时的集电极电流波形，并分析U im 变化时对丙类谐振功放的影响。

4．根据测量时观察到的TH4处和TH5处波形形状的不同，简述丙类谐振功率放大器工作时的基本原理。

实验三 三点式正弦波振荡器

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、实验仪器、器材

1．THCGP-1型高频电子线路综合实验箱 1台 2．双踪示波器 MOS-620CH 1台 万用表 MF-47型 1块 3．器材：正弦波振荡器模块 1块 三、实验原理

三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈特莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器）。三点式振荡器的一般组成原则为：X ce 和X be 必需为同性质的电抗，X bc 必需与X ce 和X be 电抗性质相异。

实验电路如图7-1所示。本次实验时，将开关S1全部断开，开关S2的1拨下2拨上，由晶体管Q3与C13、C16、C10、CC1、L2共同构成并联改进型电容三点式振荡器——西勒振荡器，电容CC1可用来改变振荡频率。其振荡频率为：

)

110(221

0CC C L f +=

π

振荡频率约为4.5MHz 左右，根据CC1的调节大小，振荡频率有一个变化范围（理论计算为4.0~4.8MHz 左右。其振荡反馈系数为：

21.0470

100

1613-≈-=-

=C C F 其中，C17为较大容量电容，起交流接地的作用，可认为不影响电路振荡频率。振荡

产生的信号经C3电容耦合，送入由Q2组成的射极跟随器，由于C3容量很小且射极跟随器有很大的输入电阻，因而可减小负载对振荡电路的影响。射极跟随后的信号经W2输出，调节W2可调节输出信号的幅度。经W2输出的信号送入由Q1组成的调谐放大器，放大后经变压器T1耦合由J1输出，其中R13为阻尼电阻，用来降低谐振回路的品质因数和扩展频带，以保证前级送来的一定频率范围内的信号均可以放大输出。

需要说明的是，电路中的W1及变容二极管D1、D2部分电路是构成压控振荡器时使用，CRY1晶体这部分电路是构成晶体振荡器时使用，本次实验暂不接入。J2音频输入及变容二极管D1、D2部分电路是调频时使用，本次实验也暂不接入。

电路中RA1电位器是Q3放大电路的基极偏置， RA1的大小应保证放大电路的静态工作点适当，使电路处于放大状态。RA1调节不当，会使电路失去放大作用，振荡器不满足振幅起振条件而停振。

图7-1 三点式正弦波振荡器实验电路

四、实验步骤

1．根据图7-1 在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。

2．研究振荡器静态工作点对振荡幅度的影响。

（1）将开关S2的2拨上，构成电容三点式振荡器。

（2）改变Q3上偏置电位器RA1（向左阻值减小），用万用表直流电压档测量Q3发射

极电压（R10上端），并同时用示波器测量TH1处的振荡幅度V p-p（峰-峰值），记下停振时的静态工作点电流值，发射极电流I eo(=V e /R10 )。

3．测量振荡器输出频率范围

将数字频率计接于J1处，改变CC1，同时用示波器从TH1观察波形，并观察输出频率的变化，保证有输出波形，读取频率计数值，填于表7-1中。

表7-1 振荡频率范围测量

五、实验报告要求

1．分析静态工作点，反馈系数F对振荡器起振条件和输出波形振幅的影响，并用所学理论知识加以分析。

2．计算实验电路的振荡频率范围大小，并与实测结果比较。