高频电子线路实验
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高频电子线路实验
（一）
高频电子线路实验系统平台
非标配模块展示
① ③ ⑥ ⑨
数字合成高频信号源区
实验中的注意事项
1、本实验系统接通电源前请确保电源插座接地良好。 2、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， 请不要频繁按动或旋转。 3、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的情 况，应用手捏住线端的金属外壳轻轻摇晃，直至连线 与孔松脱，切勿旋转及用蛮力强行拔出。 4、按动开关或转动电位器时，切勿用力过猛，以免造 成元件损坏。 5、未要求调整的电路元件严禁调整。
抑止载波双边带调幅波
实验一 模拟乘法器调幅 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。
三、频率计的使用
根据被测频率范围正确设置闸门时间； 在输入信号含有谐波和干扰频率成分时需打开LPF低通滤 波器； 输入信号过强时要进行ATT信号幅度衰减； 注意读数单位；
实验一 模拟乘法器调幅
一、实验目的 二、实验内容
三、实验原理
四、实验步骤
幅度调制的一些基本概念
振幅调制：用待传输的低频信号去控制高频载波信号的幅值 单频调制AM信号：
二、实验内容
1．完成普通调幅波的解 调。 2．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。 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。
1 v V1V0 cos cos t 2
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 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”。
2、输出AM信号的设定
按上述方法设定好输出频率和输出信号幅度。 按“调幅”按键启动调幅功能，显示屏显示“AM”。 按“菜单”键察看和修改调幅参数：依次为“调幅系 数”、 “调制信号Ω频率” 、“调制信号波形”、 “调制源选择”。
3、输出FM信号的设定
按上第1步设定好输出频率和输出信号幅度。 按“调频”按键启动调频功能，显示屏显示“FM”。 按“菜单”键选择察看和修改调频参数：依次为“调频系 数（频偏）”、 “调制信号Ω频率”、“调制信号波形”、 “调制源选择”。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实验二、AM信号的解调
—包络检波实验
一、实验目的 二、实验内容
三、实验原理
四、实验步骤
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. 了解同步检波的概念。
ma
R
实验电路介绍
三、实验原理——同步检波（了解）
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 v1 V1 cost cos1t 本地载波电压
v0 V0 cos(0t )
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。
uAM (t ) U cm （ 1 ma cost〕 cos(ct )
调幅系数或调幅度：
kaU m ma U cm
单频调制DSB与SSB信号：
uDSB (t ) kaU m cos(t ) cos(c t ) 1 1 kaU m cos[( c )t ] kaU m cos[( c )t ] 2 2
3、
普通调幅 首先在J1端由一台DDS信号源输入载波信号Vc(t) , fc=465KHz, VCP－P＝500mV，调节平衡电位器W1 使 得集成电路的V1与V4直流压差0.03v，用示波器观察J3 输出信号VO（t）。再从J5端输入由另外一台函数信号源送 出的调制信号，其fΩ＝5KHz，当VΩP－P由零逐渐增大时 (<100mvpp)，则J3输出信号VO（t） 的幅度和调幅系数m 都发生变化， 分别记录使m＝30％、m＝100％的VΩP－P幅 度值,并分别记录观察到的波形，记下AM波对应Vmmax和 Vmmin。（见连接图）
vo (t )
Vmax
Vmin
Vm max Vm min m 100 % t Vm max Vm min
图11-4
普通调幅波波形
五、实验连接图
输入高频载波 信号（由一台 DDS信号源提 供）
AM.DSB.SSB 调制 三极管包络检波
调 制 U2 F3 U1 TH1 音频输入 J3 TH3 AM.DSB输出 J6 幅 度 TH6 J1 J5 SS B 输 出 输 入 E5 TH7 E4 TH12 Q1 J7 E6 J10 POWER1
三、实验原理——二极管包络检波
本实验电路主要由二极管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： 2 1 ma RC max ma 其中：m为调幅系数，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RΩ不相等，而且调幅度 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
单边带调幅波：
1 uSSB ( t ) kaU m cos( c )t 2 1 或 uSSB ( t ) kaU m cos( c )t 2
振幅调制电路： 按输出功率的高低分： 低电平调幅：乘法器调幅 高电平调幅：晶体管基极、集电极调幅
普通调幅波
示波器观察AM调幅系数的方法： m=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)
2、
抑止载波振幅调制：
将W1调平衡后，在J1端由一 台DDS信号源输入载波信号 Vc(t) , fc=465KHz, VCP－P ＝500mV；再从J5端输入由 函数信号源送出的调制信号， 其fΩ＝5KHz， VCP－P＝ 500mV,利用示波器观察在J3 处输出DSB波形并记录，逐渐 增加VΩP－P，则J3输出信号VO （t）的幅度逐渐增大。最后出 现如右图所示的抑止载波的调 幅信号。（见连接图）
注意：
第二次高频实验请尽量自带 一个AM调幅中波收音机！
J3信号送示波 器显示
输入音频调制 信号（由另一 台函数信号源 提供）
峰值包络检波
TH4 输 入
同步检波
移 相 载波输入 TH9 幅 度 E2 TH5
4
U3 E3 TH11 J9 J2 音频输出 GND GND
负载电阻 J4 S1 S2
输 出
TH8 信号输入 U4
六、实验记录与报告
实验报告要求
1、整理实验数据，画出实验波形。 2、画出调幅实验中m＝30％、m＝100％、m > 100% 的调幅波形,分析过调幅的原因。 3、画出当改变W1时能得到几种调幅波形，分析 其原因。 4、画出观测到的普通调幅波形、抑止载波双边带 调幅波形，比较二者区别。
函数信号发生器输出5KHz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。
用MC1496集成电路构成的调幅器电路图如下页 图所示。
四、实验步骤
1、静态工作点调测：使调制信号VΩ=0,载波 VC=0：
R11、R12 、R13、R14与电位器W1组成 平衡调节电路，改变W1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。 首先调节W1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。
四、实验步骤--二极管包络检波
1.解调全载波调幅信号
（1）m≦30%的调幅波检波
利用DDS信号源从J2(TH4)处输入465KHZ、峰－峰值Vp-p=2V、 m ≦ 30%的已调波。将开关S1的1拨上（2拨下）,S2的2拨上（1拨下）, 将示波器接入TH5处,观察输出波形. （2）加大调制度,使m=60%—80%之间,观察记录检波输出波形. 2.观察对角切割失真(m=60%—80%之间) 保持以上输出,将开关S1的2拨上（1拨下）,检波负载电阻由2.2KΩ变为 51KΩ,在TH5处用示波器观察波形并记录,与上述波形进行比较。 3.观察底部切割失真
实验仪器使用介绍
一、100M模拟示波器简易使用方法
1、高频信号测量要采用衰减10：1探头。 2、Y通道控制与设定。 3、X通道控制与设定。 4、触发电平调整。
面板图与基本操作：
（单一频率、AM、FM信号产生方法介绍）
二、F40型DDS信号源的使用
设定输 出频率
设定输 出幅度
上档键
（第二功能）
选择调 制类型
将开关S2的1拨上（2拨下），S1同步骤2不变，在TH5处观察波形，记 录并与正常解调波形进行比较。
五、实验记录与报告
1、通过一系列检波实验,将下列内容整理在表内:
输入的调幅波波形 对角失真输出波形
M<30%
m=70%
底部切割失真输出 波形
2、观察对角切割失真和底部切割失真现象并分析产生原因。 3、从工作频率上限、检波线性以及电路复杂性三个方面比较 二极管包络检波和同步检波。
二、实验内容
1、调测模拟乘法器MC1496正常工作时的 静态值。 2、实现全载波调幅，改变调幅度，观察波 形变化并计算调幅度。 3、实现抑止载波的双边带调幅波。
三、实验原理及电路介绍
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DDS高频
信号源产生的465KHz高频信号，再利用另外一台
设定调 设定数据 制参数 （单位）
数字键
（设参数）
函数信 号输出
1、单一频率信号设定（未调制）
按“频率”键并配合数字键和频率单位选择键 （调幅：MHz；扫描：KHz；猝发Hz）设定频率。 按“幅度”键并配合幅度单位选择键（shift：Vpp； 调频：mVpp；调幅：Vrms；扫描：mVrms）设定输出信 号幅度，此时显示屏上只能有频率或幅度单位显示，否 则说明不是单一频率信号，需按“Shift”和“7”键回到 点频状态。
三、实验原理——同步检波（了解）
这时相乘输出（假定相乘器传输系数为1）
v 2 V1V0 (cost cos1t ) cos( 2 t ) 1 1 V1V0 cos cos t V1V0 cos[(21 )t ] 2 4 1 V1V0 cos[(21 )t 4
（一）
高频电子线路实验系统平台
非标配模块展示
① ③ ⑥ ⑨
数字合成高频信号源区
实验中的注意事项
1、本实验系统接通电源前请确保电源插座接地良好。 2、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， 请不要频繁按动或旋转。 3、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的情 况，应用手捏住线端的金属外壳轻轻摇晃，直至连线 与孔松脱，切勿旋转及用蛮力强行拔出。 4、按动开关或转动电位器时，切勿用力过猛，以免造 成元件损坏。 5、未要求调整的电路元件严禁调整。
抑止载波双边带调幅波
实验一 模拟乘法器调幅 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。
三、频率计的使用
根据被测频率范围正确设置闸门时间； 在输入信号含有谐波和干扰频率成分时需打开LPF低通滤 波器； 输入信号过强时要进行ATT信号幅度衰减； 注意读数单位；
实验一 模拟乘法器调幅
一、实验目的 二、实验内容
三、实验原理
四、实验步骤
幅度调制的一些基本概念
振幅调制：用待传输的低频信号去控制高频载波信号的幅值 单频调制AM信号：
二、实验内容
1．完成普通调幅波的解 调。 2．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。 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。
1 v V1V0 cos cos t 2
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 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”。
2、输出AM信号的设定
按上述方法设定好输出频率和输出信号幅度。 按“调幅”按键启动调幅功能，显示屏显示“AM”。 按“菜单”键察看和修改调幅参数：依次为“调幅系 数”、 “调制信号Ω频率” 、“调制信号波形”、 “调制源选择”。
3、输出FM信号的设定
按上第1步设定好输出频率和输出信号幅度。 按“调频”按键启动调频功能，显示屏显示“FM”。 按“菜单”键选择察看和修改调频参数：依次为“调频系 数（频偏）”、 “调制信号Ω频率”、“调制信号波形”、 “调制源选择”。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实验二、AM信号的解调
—包络检波实验
一、实验目的 二、实验内容
三、实验原理
四、实验步骤
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. 了解同步检波的概念。
ma
R
实验电路介绍
三、实验原理——同步检波（了解）
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 v1 V1 cost cos1t 本地载波电压
v0 V0 cos(0t )
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。
uAM (t ) U cm （ 1 ma cost〕 cos(ct )
调幅系数或调幅度：
kaU m ma U cm
单频调制DSB与SSB信号：
uDSB (t ) kaU m cos(t ) cos(c t ) 1 1 kaU m cos[( c )t ] kaU m cos[( c )t ] 2 2
3、
普通调幅 首先在J1端由一台DDS信号源输入载波信号Vc(t) , fc=465KHz, VCP－P＝500mV，调节平衡电位器W1 使 得集成电路的V1与V4直流压差0.03v，用示波器观察J3 输出信号VO（t）。再从J5端输入由另外一台函数信号源送 出的调制信号，其fΩ＝5KHz，当VΩP－P由零逐渐增大时 (<100mvpp)，则J3输出信号VO（t） 的幅度和调幅系数m 都发生变化， 分别记录使m＝30％、m＝100％的VΩP－P幅 度值,并分别记录观察到的波形，记下AM波对应Vmmax和 Vmmin。（见连接图）
vo (t )
Vmax
Vmin
Vm max Vm min m 100 % t Vm max Vm min
图11-4
普通调幅波波形
五、实验连接图
输入高频载波 信号（由一台 DDS信号源提 供）
AM.DSB.SSB 调制 三极管包络检波
调 制 U2 F3 U1 TH1 音频输入 J3 TH3 AM.DSB输出 J6 幅 度 TH6 J1 J5 SS B 输 出 输 入 E5 TH7 E4 TH12 Q1 J7 E6 J10 POWER1
三、实验原理——二极管包络检波
本实验电路主要由二极管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： 2 1 ma RC max ma 其中：m为调幅系数，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RΩ不相等，而且调幅度 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
单边带调幅波：
1 uSSB ( t ) kaU m cos( c )t 2 1 或 uSSB ( t ) kaU m cos( c )t 2
振幅调制电路： 按输出功率的高低分： 低电平调幅：乘法器调幅 高电平调幅：晶体管基极、集电极调幅
普通调幅波
示波器观察AM调幅系数的方法： m=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)
2、
抑止载波振幅调制：
将W1调平衡后，在J1端由一 台DDS信号源输入载波信号 Vc(t) , fc=465KHz, VCP－P ＝500mV；再从J5端输入由 函数信号源送出的调制信号， 其fΩ＝5KHz， VCP－P＝ 500mV,利用示波器观察在J3 处输出DSB波形并记录，逐渐 增加VΩP－P，则J3输出信号VO （t）的幅度逐渐增大。最后出 现如右图所示的抑止载波的调 幅信号。（见连接图）
注意：
第二次高频实验请尽量自带 一个AM调幅中波收音机！
J3信号送示波 器显示
输入音频调制 信号（由另一 台函数信号源 提供）
峰值包络检波
TH4 输 入
同步检波
移 相 载波输入 TH9 幅 度 E2 TH5
4
U3 E3 TH11 J9 J2 音频输出 GND GND
负载电阻 J4 S1 S2
输 出
TH8 信号输入 U4
六、实验记录与报告
实验报告要求
1、整理实验数据，画出实验波形。 2、画出调幅实验中m＝30％、m＝100％、m > 100% 的调幅波形,分析过调幅的原因。 3、画出当改变W1时能得到几种调幅波形，分析 其原因。 4、画出观测到的普通调幅波形、抑止载波双边带 调幅波形，比较二者区别。
函数信号发生器输出5KHz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。
用MC1496集成电路构成的调幅器电路图如下页 图所示。
四、实验步骤
1、静态工作点调测：使调制信号VΩ=0,载波 VC=0：
R11、R12 、R13、R14与电位器W1组成 平衡调节电路，改变W1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。 首先调节W1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。
四、实验步骤--二极管包络检波
1.解调全载波调幅信号
（1）m≦30%的调幅波检波
利用DDS信号源从J2(TH4)处输入465KHZ、峰－峰值Vp-p=2V、 m ≦ 30%的已调波。将开关S1的1拨上（2拨下）,S2的2拨上（1拨下）, 将示波器接入TH5处,观察输出波形. （2）加大调制度,使m=60%—80%之间,观察记录检波输出波形. 2.观察对角切割失真(m=60%—80%之间) 保持以上输出,将开关S1的2拨上（1拨下）,检波负载电阻由2.2KΩ变为 51KΩ,在TH5处用示波器观察波形并记录,与上述波形进行比较。 3.观察底部切割失真
实验仪器使用介绍
一、100M模拟示波器简易使用方法
1、高频信号测量要采用衰减10：1探头。 2、Y通道控制与设定。 3、X通道控制与设定。 4、触发电平调整。
面板图与基本操作：
（单一频率、AM、FM信号产生方法介绍）
二、F40型DDS信号源的使用
设定输 出频率
设定输 出幅度
上档键
（第二功能）
选择调 制类型
将开关S2的1拨上（2拨下），S1同步骤2不变，在TH5处观察波形，记 录并与正常解调波形进行比较。
五、实验记录与报告
1、通过一系列检波实验,将下列内容整理在表内:
输入的调幅波波形 对角失真输出波形
M<30%
m=70%
底部切割失真输出 波形
2、观察对角切割失真和底部切割失真现象并分析产生原因。 3、从工作频率上限、检波线性以及电路复杂性三个方面比较 二极管包络检波和同步检波。
二、实验内容
1、调测模拟乘法器MC1496正常工作时的 静态值。 2、实现全载波调幅，改变调幅度，观察波 形变化并计算调幅度。 3、实现抑止载波的双边带调幅波。
三、实验原理及电路介绍
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DDS高频
信号源产生的465KHz高频信号，再利用另外一台
设定调 设定数据 制参数 （单位）
数字键
（设参数）
函数信 号输出
1、单一频率信号设定（未调制）
按“频率”键并配合数字键和频率单位选择键 （调幅：MHz；扫描：KHz；猝发Hz）设定频率。 按“幅度”键并配合幅度单位选择键（shift：Vpp； 调频：mVpp；调幅：Vrms；扫描：mVrms）设定输出信 号幅度，此时显示屏上只能有频率或幅度单位显示，否 则说明不是单一频率信号，需按“Shift”和“7”键回到 点频状态。
三、实验原理——同步检波（了解）
这时相乘输出（假定相乘器传输系数为1）
v 2 V1V0 (cost cos1t ) cos( 2 t ) 1 1 V1V0 cos cos t V1V0 cos[(21 )t ] 2 4 1 V1V0 cos[(21 )t 4