《通信电子线路》实验指导书_2013(用)

频率测量范围：100Hz～50MHz 输入电平范围：100mVrms～2Vrms 测量误差：≤±20ppm(频率低端≤±1Hz) 输入阻抗：1MΩ/10pF 5、电路实验板，可完成十二项高频电路实验
二、使用方法
1.将标有 220V 的电源线插入市电插座，接通开关，电源指示灯亮表示学习机电源正常工作。 2.连接线：实验箱面板上的插孔应使用专用接线，该连线插头可叠插使用，插入时顺时针旋 转即可锁紧，松开时反向旋转即可拔出，注意：不能直拔。 3.实验时先阅读实验指导书，在断开电源的状态下按实验路线接好连接线，检查无误后，再 接通主电源。 4.根据实验板线路要求接入相应的电源时必须注意电源极性。
1-2-2 信号检测模块工作原理
1、电压检测部分工作原理 通常一个电信号的幅度测量是由毫伏表来完成，毫伏表测得值为信号的有效值，毫伏表的工 作方式有两种，一种为放大检波式，另一种为检波放大式。放大检波式能够测量小信号，但频响 较窄，只能进行低频测量。而检波放大式的毫伏表一般不能进行小信号测量。IST-B 智能信号测 试仪的工作原理如下图：
一、技术性能
1、电源：
5
输入：AC220V±10% 输出：DC：+5V,-5V，-8V，+12V，-12V 最大输出电流均为 200mA。 2、低频信号源： 输出波形：方波、三角波、正弦波 幅值：0V~14V 频率范围：分四档 10HZ～100HZ、100HZ～1KHZ、1KHZ～10KHZ、10KHZ～100KHZ 3、高频信号源： 输出波形：方波、三角波、正弦波 幅值：0V～4V 频率范围：分四档 30KHZ～300KHZ，300KHZ～3MHZ， 600KHZ～6MHZ，2MHZ～20MHZ 4、频率计
测量时，CPU 使信号源按扫频方式工作，每改变一次频率，程控数字电压表测量一次被测网 络的输入与输出端的信号幅度，CPU 计算出两者的比值，即得该点的频率相应，扫描完毕，CPU 控制液晶显示，描出网络的幅频特性曲线。实际测量时，为了操作的便利，程序首先将输入端各 频率点的幅度值一次测量完毕，并存储下来，再进行输出端各点的测试，整个操作只须移动一次 测量探头。
频谱
FFT
液晶 显示
输出
图 1-9 信号合成模块原理框图
当输入频谱选定以后，CPU 通过反 FFT 程序，算得该信号的时域样值，再控制数模转换电路， 生成对应的时域信号。
3、数据通信工作原理
输入 数据
发送端
D/A
放大
A/D
整形
输出
判决
输出 显示
图 1-10 数据通信实验框图
发送端根据键盘键入数据，按固定格式增加同步信息与纠错信息，经由 D/A 单元发出 2FSK 信号，接收端对输入信号进行实时监控，收到同步头后，确认同步，接收信息并解码，在液晶屏 上显示出发送端所发的信息。
2、失真度测量工作原理 本失真度仪先对被测信号进行频谱分析，求得基波与多次谐波的振幅，再由程序算得失真度， 从理论上来讲比较准确。具体硬件电路与频谱分析功能类同。
1-2-4 模拟训练工作模块工作原理
1、信号采集工作原理
4
信号
A/D
调理
存储
2、信号合成工作原理
图 1-8 信号采集系统框图
输入
反
D/A
7
实验一 高频小信号谐振放大器
一、 实验目的
电源，保持现场，报告指导教师，找出原因，排除故障，经指导教师同意后，才能继续实
6
验。 5．实验过程中如需改接线，应切断电源后才能拆、接线。 6．实验过程中应仔细观察实验现象，记录实验结果（数据、波形）。 7．实验后必须关断电源，拔出电源接头，并将仪器、设备、导线按规定整理好。
1－4 操作
1. IST－B 产生 16MHz 的信号，并将信号的幅度调节至 VPP＝1000mV，用 IST－B 测量其 频率，用示波器观察其波形，估算其频率和幅度。
1-2 IST-B 智能信号测试仪介绍与使用
IST-B 智能信号测试仪是一种综合型基础电子测量仪表，又是一种通用型电子实验平台。它 具有信号产生、信号检测、信号分析、模拟训练、直流电源五大功能模块，26 种功能。
一、 信号产生模块。既能够产生周期信号，如：正弦信号、方波信号、三角波、TTL 波形等， 也能产生随机信号，如：白噪声、伪随机序列，还能产生带载信息的调频波、调相波等。
本指导书中所有实验均可在启东计算机厂有限公司生产的 DVCC—GP3 型 高频电路学习机上完成。
由于编者水平有限，错误及欠缺之处恳请批评指正。
编者
目录
基本电子测量仪表的工作原理 与通信电子电路实验箱简介.....................1 实验一 高频小信号谐振放大器 ................................................................8 实验二 振幅调制电路 ..............................................................................12 实验三 调幅波的调解（包络检波电路） ..............................................15 实验四 频率的调制与解调 ......................................................................17
该模块由高频信号产生、低频信号产生、特殊波形产生三部分电路组成。 1、高频信号产生电路，能产生 300KHZ~40MHZ 的正弦信号，还能产生高频调幅信号和高 频调频信号。 其主要工作原理如下图：
参考频率
鉴
滤
相
器
波
正弦 压控 振荡器
输出
程控
整
分频器
形
去 CPU
图 1-1 高频信号产生系统框图
2、低频信号产生电路，其工作范围为 10HZ~300KHZ，能够产生正弦波、方波、三角波，幅 度和频率全数控，其主要工作原理见下图：
通信电子线路 实验指导书
电子与信息工程学院
通信工程系 二○一三年
前言
通信电子线路实验是一门应用性极强的实验课程，对于通信工程专业学生来 说，掌握高频电信号的产生、调制与解调、发送与接收等基础内容，理解模拟通 信系统，培养观察、测试与分析高频电子电路的基本技能，增强设计及解决高频 电子工程项目的实践能力，均有极为重要的意义。
IST-B 智能信号测试仪功能齐全，操作简便，具体见本书附件。
1-3 高频电子电路实验箱简介
本实验箱与 IST-B 智能信号测试仪配套使用，可完成高频电子电路课程中规定的多种实验。 本实验箱结构为皮箱式，主要分为电路试验区和电路开发区两大部分，内含 DDS 信号源。本实 验箱提供了真正意义上的高频（工作频率 2MHz 以上）实验内容，采用了双面印刷电路板工艺， 各部分的电路元器件焊接在正面，需要连接的部分备有连接线，需要测量及观察的部分专门设置 了测试点，使用直观、可靠，维修方便，简捷。
1-2-3 信号分析模块工作原理
1、频谱分析工作原理。该功能是为了检测信号的频域特性，其框图如下：
输入信号 AGC
A/D
CPU
FFT
显示
图 1-7 频谱分析模块原理框图
其中 AGC 电路对被测信号进行适当处理，以保证 A/D 输入端有合适的信噪比，CPU 对信号 进行采集以后，进行快速傅立叶变换，算出被测信号频谱，然后在液晶上显示出来。
三、维护及故障排除
1.维护 （1）防止撞击跌落。 （2）用完后拔下电源插头并盖好机箱，防止灰尘、杂物进入机箱。 （3）做完实验后要将面板上插件及连线全部整理好。 （4）搭接线路时不要通电，以防误操作损坏器件。 2.故障排除 （1）电源无输出：实验箱电源初级接有 0.5A 熔断器。当输出短路或过载时有可能烧断，更 换熔断管时，必须保证同规格。 （2）信号源异常（无输出等），检查实验板接线或更换相应器件。 注意：取出实验板时必须拔出电源插头。
四、实验要求
1．实验前必须充分预习，认真阅读实验指导书，分析掌握实验电路的工作原理，并进行必要 的工程估算。
2．熟悉实验内容，了解实验中所用仪器（高频示波器、IST-B 智能信号测试仪）的使用方法 及注意事项。
3．实验时，接线要认真，检查无误后才能接通电源。 4．实验时应注意观察，若发现有异常现象（如：元件发烫、有异味或冒烟等），应立即关断
参考频率 鉴 相 器
滤
多波形
压控
波
振荡器
波形 选择
幅度 输出 控制
程控 分频器
CPU
图 1-2 高频信号产生系统框图 3、特殊波形产生电路。能够产生 PSK、FSK、脉宽波、噪声、特殊波形等信号。其工作原理 如下Байду номын сангаас所示：
2
输出
CPU
D/A
滤波
功放
图 1-3 特殊波形产生电路框图 CPU 按一定时序读取内存中存好的特殊波形的数值，通过数模转换电路及后续平滑滤波电 路，生成所需信号。
1
IST-B 智能信号测试仪继承了传统电子测量仪表的优点，体现了未来电子测量仪表数字化、 智能化、集成化和模块化的发展方向。多种功能既能象传统仪表那样单个使用，也便于由计算机 控制，组成完备的电子信号产生与测试系统，高质量、高效率地完成电子工程研究和电子实验任 务。
1-2-1 IST-B 智能信号测试仪的信号产生模块工作原理
二、 信号检测模块。能对电信号的基本参数，如：幅度与频率进行定量测量。还能对被测网络 进行扫频测量。
三、 信号分析模块。能在一定范围内对电信号的频谱、失真度进行定量分析。
四、 五、
模拟训练模块。作为一个电子实验平台，能完成信号的采样、存储、信号合成、一阶系统 电路过渡过程模拟以及数据通信训练等电子实验项目。 直流电源。能输出四路直流电源，其中+5V，输出电流 3A；-5V，-12V，输出电流为 1A； 0~12V 可调电源输出电流为 1A。
思考题
1. 示波器的探头选（×10 档）和（×1 档），对 16MHZ 信号进行测量，两次测量结果有什么 差别？对 1KHZ 信号进行重复上述过程，结果又怎样？为什么？
2. 两台 IST－B 智能信号测试仪产生 20MHZ 信号，并调节至合适的幅度，先自行用频率测 量功能测其频率，再分别检测对方信号的频率，有误差吗？若有误差，其原因是什么？
基本电子测量仪表的工作原理
与通信电子电路实验箱简介
1-1 示波器的操作与使用
示波器是一种主要用来观察电信号波形的电子测试仪器，按用途来分，有超低频示波器，有 高频示波器，有单踪示波器，也有双踪和多踪示波器；有由电子枪与示波管组成的模拟式示波器， 也有由高速采样电路与液晶屏组成的数字式存储示波器。我们只要熟悉并掌握其中一两种示波器 的使用方法，对于其它形式的示波器，通过阅读使用说明书或通过操作演示，也不难掌握其操作 要领。
被测
宽放
整形
A/D
信号
换算
CPU
显示
图 1-4 电压检测系统框图
输入信号经过宽带放大后进行检波，CPU 通过模数转换电路，测得近似直流值，再经过软件 查表，换算出对应的有效值。由于采用了软硬件相结合的方法，克服了检波二极管的非线性问题 和通道的频响误差，保证了测量的精度。
2、频率测量工作原理，组成框图如下：
在示波器的使用过程中，应当注意示波器的技术指标与使用条件： 1． DC 直流耦合 2． AC 交流耦合 3． 灵敏度 4． 输入阻抗 5． 标准信号
基本要求：能熟练调节面板旋钮，稳定显示被测信号的波形，并能估算被测信号的幅度与周 期。
注意：高频测量时，连接线要尽可能地短，要就近接地，并考虑探头阻抗的影响。
被测
宽放
整形
信号
64
分频
二
选
一
CPU
程控
计数器
图 1-5 频率测量系统框图 低频信号测量不经过 64 分频，高频测量经过 64 分频，仪表测量范围为 10HZ~50MHZ。
3、扫频测量工作原理。扫频测量是为了测量网络的传输特性，其框图如下：
3
被测 网络
液晶 显示
程控 信号源
程控 电压表
CPU
图 1-6 扫频测量系统框图
本书包括了《通信电子电路》课程主要实验内容，基本实验电路都经过了反 复的改进与实际使用。对于基本内容的实验，特别注重理论与实践相结合，如小 信号高频谐振放大电路实验，引导学生通过多动手，对实际电路进行调试、检测， 从而强化对理论知识的理解与掌握，并将适当加以引深，通过对比与总结，掌握 通信电子线路有别于低频电子线路的特征与特点，学会观察与分析通信电子线路 的基本方法，为以后进行通信电子线路工程设计与维护打下基础。