实验二 压控振荡器和放大器测量实验

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AT6030D 频谱仪，压控振荡器模块，直流电源，1-20V 直流可调电源，衰减器，射频放大 器。 四、实验步骤
放大器
1、先将 AT6030D 频谱仪的输入端和输出端短接，在 AT6030D 频谱仪上显示输入功率与频 率的关系曲线 P1~f。 2、AT6030D 频谱仪工作调在中心频率 fc=1500MHz，SPEN 为 3000MHz，为保证放大器处于 小信号放大，AT6030D 频谱仪输出端加接一个 10dB-20dB 的衰减器，按下图 16 连接，再用电 缆相接放大器输入端，放大器输出端和频谱仪输入端相接。 3、将放大器接入，AT6030D 频谱仪上显示输入功率与频率的关系曲线 P2~f，放大器的增 益 G=P2-P1。
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3、 调节 VCO 的调谐电压 Vtune 至最大 （20V） 观察 AT6030D 频谱仪上所显示频率和功率， ， 并记录。 4、调节 VCO 的调谐电压 Vtune，观察 AT6030D 频谱仪上所显示频谱的变化，并用 MARKER 跟踪，读出不同调谐电压下的频率值和功率值，应满足设计要求 f=1300-2350MHz。 5、 VCO 调节 VCO 的调谐电压 Vtune 至某一值， AT6030D 观测频率并记录， 将 用 再用 AT6030D 观测 VCO 的二次谐波分量记录并比较。 五、实验过程原始记录（数据、图像、计算等） 1、 放大器校准频谱图如下：
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干扰频率
fN
d (dB) = 10 lg
上的功率增益。抑制比用分贝表示则为
AP ( f 0 ) AP ( f N )
工作稳定性：是指当放大电路的工作状态、元件参数等发生可能的变化时，放大器的主 要性能的稳定程度。不稳定现象表现在增益变化、中心频率偏移、通频带变窄、谐振曲线变 形等。不稳定状态的极端情况是放大器自激振荡，以致使放大器完全不能工作。 引起不稳定的原因，主要是寄生反馈作用。为了消除或减少不稳定现象，必须尽力找出 寄生反馈的途径，力图消除一切可能产生反馈的因素。 噪声系数：噪声系数是用来描述放大器本身产生噪声电平大小的一个参数。放大器本身 产生噪声电平的大小对所传输的信号，特别是对微弱信号的影响是极其不利的。 工作频率范围：指放大器满足各级指标的工作频率范围。放大器实际的工作频率范围可 能会大于定义的工作频率范围。 增益平坦度( ∆G )：指在一定温 度下，在整个工作频率范围内，放大 器增益变化的范围。 增益平坦度由 下式表示。
(1)中心频率
ω0 及频率变化范围，要求频率覆盖范围大
(2)频率稳定度高(短期和长期) 压控振荡器的频率相对稳定度一般低于用同样电路构成的固定频率振荡器。一般 LC 压控
-4 -6 -6 -10
振荡器和负阻压控振荡器稳定度可达 10 -10 /月， 晶体压控振荡器可达 10 -10 /月。 一般希 望 VCO 的频率稳定度在长期和短期范围内比较高。 (3)相位噪声，要求尽可能低，这是 VCO 最重要的质量指标。 (4)压控线性 一般压控振荡器在频率覆盖范围内并不一定能保证很好的压控线性，使用上一般则希望 压控振荡器在一定的频率范围内控制线性度越高越好。 (5)压控增益（或称压控灵敏度） 要求有一定的压控灵敏度 K。K 的大小根据技术指标要求和实际可能性来确定。从同步带 的角度希望 K 越大越好，从边带抑制的角度希望 K 越小越好。因此在满足同步范围的前提下 尽可能选取较小的 K。 (6)其他如压控方便，电路宜于集成化、抗机械振动及抗电磁干扰等。 三、实验仪器
∆G = ±
G max − G min 2 dB
图 16-1 增益平坦度
其中 ∆G ：增益平坦度 Gmax：增益—频率扫频曲线的幅度最大值 Gmin：增益—频率扫频曲线的幅度最小值 上述指标相互之间，既有联系又有矛盾。例如增益和稳定性、通频带和选择性等。需要 根据实际决定主次，进行合理设计与调整。
压控振荡器是振荡频率受控制电压
Vc (t )
控制的振荡器，即是一种频率电压变换器。输
出频率
ω = KVc (t ) , K 是压控振荡器控制灵敏度或者增益系数，单位为（弧度/秒）/伏。
VCO 作为一个振荡器，它的频率由电压来控制。压控振荡器实现压控的方法主要有如下两 种: (1) 直接改变决定振荡频率的振荡回路元件(如 R, L, C)的数值;
射频频带放大器可分为宽带放大器和窄带放大器，其主要的技术指标有：中心频率
f0 ：
中心频率就是放大器的工作频率，一般在几百千赫到几百兆赫。它是放大器的主要指标，是 根据设备的整体指标确定的。 增益：增益是表示放大电路对有用信号的放大能力。通常用在中心频率上电压增益和功 率增益两种方法表 IN
衰减器
放大器 电源
图 16
压控振荡器
1、将压控振荡器模块按下图 1 连接
+12V AT6030D VCO 1-20V
图1 2、 开启 AT6030D 频谱仪电源和 DC 电源， 调节 VCO 的调谐电压 Vtune 至最小， 观察 AT6030D 频谱仪上所显示频率和功率杂散，并记录。
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(2) 控制多谐振荡器中定时元件的充放电电流或电压。 利用上述方法，原则上各种振荡器都可能改造成为一个压控振荡器。VCO 首先是一个振荡 器，只是多了一个控制端，可以用电压去控制振荡器的振荡频率。 压控振荡器主要有如下几种类型: (1) LC 压控振荡器 (2) RC 压控振荡器 (3) 负阻压控振荡器 (4) 晶体压控振荡器 在应用中究竟采用那种形式的压控振荡器，必须视场合和要求而定。如果只是为了简便 和有很宽的调谐范围(即频率覆盖)，而对相位噪声没什么要求，那么可以选用由 RC 振荡器所 构成的 VCO； 如果要求有较宽的调谐范围和较低的相位噪声， 可以选用由 LC 振荡器构成的 VCO; 如果对相位噪声指标要求较高，而调谐范围并不要求那么宽，那么可以选用由晶体振荡器所 构成的 VCO。 压控振荡器的主要技术指标
时对应的频带宽度，称为放大器的通频带。通常以 B 或
2∆f 0.7 表示。
选择性：是指对通频带之外干扰信号的衰减能力，有两种描述方法：一是用矩形系数来
说明临近波道选择性的好坏；二是用抑制比来说明对带外某一特定干扰频率
f N 信号抑制能力
d=
的大小，其定义为
AP ( f 0 ) AP ( f N ) ，式中 AP ( f 0 ) 是中心频率上的功率增益； AP ( f N ) 是某特定
电压增益
V0 P AP 0 = 0 Vi 功率增益 Pi 式中，V0 、Vi 分别为放大电路中心频率上的输出、
输入电压幅度，
P0 、 Pi 分别为放大电路中心频率上的输出、输入功率。通常增益用分贝表示。
通频带：为保证频带信号无失真地通过放大电路，要求放大器的增益频率响应特性必须 有与信号带宽相适应的平坦宽度。放大电路电压增益频率响应特性中增益由最大值下降 3dB
射频电路与天线实验报告 射频电路与天线实验报告
学院： 物理与信息工程学院 姓 名 朱雅泉 11.09 专业/班级： 通信工程 学 号 110800408 袁家德，吴钟华 开课实验室：物 2-505 实验类型 成绩
实验时间 实验项目名称 一、实验目的
指导教师
压控振荡器和放大器测量实验
（1）掌握射频放大器的基本原理和设计方法 （2）利用实验模块实际测量，了解放大器的特性 （3）学会用频谱仪的测试结果提取放大器的主要参数 （4）掌握压控振荡器的工作原理，了解其性能指标。 （5）学会用频谱仪对压控振荡器的性能指标进行测试。 二、实验原理
2、 接上放大器频谱图如下：
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3、 调节 VCO 的调谐电压 Vtune 至最小时观察的频谱图如下：
4、 调节 VCO 的调谐电压 Vtune 至最大（20V）时的频谱图如下：
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5、 读取不同电压下的频谱图： 5V:
10V:
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15V： 15V：
6、 记录 5V 是的二次谐波分量
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六、实验结果及分析 本次实验第一小步实验测得放大器基本可以放大 0-16dB 左右的放大。第二小步的实验可 以观察到在调谐电压小的时候一次谐波分量的频率也比较小，二次谐波分量的频率是一次谐 波分量的两倍左右。
实验 教师 评语 签名： 年 月 日
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