高频实验指导书.doc

目录高频电子线路D1型实验箱总体介绍1实验一 高频小信号调谐放大器4实验二 高频谐振功率放大器7实验三 LC电容反馈三点式振荡器10实验四 石英晶体振荡器13实验五 环形混频器15实验六 乘法器混频19实验七 集电极调幅22实验八 乘法器调幅24实验九 二极管包络检波26实验十 乘法器同步检波28实验十一 变容二极管调频30实验十二 锁相环鉴频34实验十三 乘法器鉴频36实验十四 集成芯片MC3361鉴频38实验十五 锁相环倍频40实验十六 调频收发系统43实验十七 调频语音通话45实验十八 调幅语音通话46高频电子线路D1型实验箱总体介绍一、概述高频电子线路D1型实验箱的实验内容是根据高等教育出版社出版的高频电子线路一书而设计的（作者张肃文）。本实验箱共设立了18个实验，分别是：高频小信号调谐放大器实验、高频谐振功率放大器实验、LC电容反馈三点式振荡器实验、石英晶体振荡器实验、环形混频器实验、乘法器混频实验、集电极调幅实验、乘法器调幅实验、二极管包络检波实验、乘法器同步检波实验、变容二极管调频实验、锁相鉴频实验、乘法器鉴频实验、集成芯片MC3361鉴频实验、锁相环倍频实验、调频收发系统实验、调频语音通话实验、调幅语音通话实验。其中前15个实验是为配合教学课程而设计的，重要帮助学生加深理解课堂所学内容。后3个实验是系统实验，让学生了解每个复杂的无线收发系统都是由一个个单元电路组成的。本实验箱采用“积木式”结构，将实验所需的直流电源、频率计、低频信号源、高频信号源和调幅调频语音通话单元设计成一个公共平台。实验模块以插板的形式插在实验箱主板上。所有模块与公共平台之间采用2号迭插头对或射频连接线进行连接。其中，红色迭插头对用于连接主板直流电源和模块直流电源，黑色迭插头对用于连接主板GND和模块GND，实验中信号输入输出使用射频连接线连接，黄色迭插头对作为其它情况时的连接线。使用前请仔细阅读实验箱主板上的使用注意事项。二、主机介绍主机提供实验所需的直流电源，涉及四路直流电源：+12V、+5V、-12V、-5V，共直流地。直流电源下方是频率计、低频信号源、高频信号源和调幅调频语音通话单元。其中，频率计、低频信号源、高频信号源不作为实验内容，属于实验工具。各单元使用方法介绍如下：1、频率计本实验箱提供的频率计是基于本实验箱实验的需要而设计的。它合用于频率低于20MHz，幅度Vp-p=100mV5V的信号。使用方法：一方面按下开关K201。测试信号从TP201或TP202输入，数码管LED1LED8显示所测信号的频率。其中，前6个数码管显示有效数字，第8个数码管显示10的幂，单位为HZ（如显示10.70006，则频率为10.7MHZ）。第7个数码管显示，用于间隔前6个数码管和第8个数码管。频率计精度为：若信号为MHz级，显示精度为百赫兹。若信号为KHz和Hz级则显示精度为赫兹。2、低频信号源本实验箱提供的低频信号源是基于本实验箱实验的需要而设计的，可输出三角波、方波、正弦波，频率范围100Hz2MHz，分六个频段连续可调。输出信号峰峰值最大为6V。K301为低频信号源的电源开关，TP301、TP302和TP303为信号输出接口。接口下方有2个军品插座，在对信号规定较高时，在这2个插座上插容值合适的独石电容来解决输出正弦波的尖顶失真。对于本实验箱的实验规定不需要对输出信号做解决。K302用于选择输出波形。K302拨到最上端输出正弦波，拨到中间输出方波，拨到最下端输出三角波。K303、K304、K305、K306、K307、K308用于选择输出信号的频段。向右拨为选中该频段，向左拨为关闭该频段。各开关相应的频段范围如表1所示：表1各开关相应频段范围K303100HZ600HZK304600HZ5KHZK3055KHZ15KHZK30615KHZ100KHZK307100KHZ500KHZK308500KHZ2MHZ频率调节和幅度调节电位器用于调节输出信号的频率和幅度。顺时针调节，调节量增大。使用方法：一方面按下开关K301，选择波形和频段，在TP301或TP302或TP303处取输出波形。例如需输出3KHZ正弦波（峰峰值1V），则按下开关K301，K302拨到最上端，K304向右拨，K303、K305、K306、K307、K308向左拨。用示波器在TP301处观测，调节频率调节电位器使输出信号的频率为3KHZ，调节幅度调节电位器使输出信号的峰峰值为1V。3、高频信号源本实验箱提供的高频信号源是基于本实验箱实验的需要而设计的。它只输出正弦波，频率范围2MHz20MHz，分两个频段连续可调。输出信号峰峰值最大为3V。K401为高频信号源的电源开关，TP401、TP402和TP403为输出信号接口。K402、K403为频段选择开关，向右拨为选中该频段，向左拨为关闭该频段。幅度调节和频率调节电位器用于调节输出信号的幅度和频率。顺时针调节，调节量增大。K404为10.7MHZ信号的锁定开关。不需要锁定10.7MHZ信号时牢记不要按下此开关，否则其它频率信号受干扰。在本实验箱的实验内容中只有环形混频器实验、乘法器混频实验和集成芯片MC3361鉴频实验需要锁定频率的10.7MHz信号。使用方法：一方面按下开关K401，然后选择频段，在TP401或TP402或TP403处取输出信号。如需输出2MHZ的正弦波（峰峰值2V），则按下开关K401（此时不要按下开关K404），K402向右拨，K403向左拨。用示波器在TP401处观测，调节频率调节电位器使输出信号的频率为2MHZ，调节幅度调节电位器使输出信号的峰峰值为2V。若需输出锁定频率的10.7MHZ正弦波，则按下开关K401和K404，K402向左拨，K403向右拨。用示波器在TP401处观测，调节频率调节电位器使输出信号频率为10.7MHz，调节幅度调节电位器使输出信号幅度满足规定且失真最小。4、调幅调频语音通话实验箱提供的调幅调频语音通话单元是基于本实验箱实验的需要而设计的。它和集电极调幅与大信号检波模块一起使用可以实现调幅语音通话实验。它和发射模块、接受模块一起使用可以实现调频语音通话实验。开关K501、K502为该单元的电源开关，使用时都需按下。语音信号通过话筒转换为薄弱的电信号，通过该单元的解决后从TP502输出，将TP502处的信号引入到集电极调幅与大信号检波模块或发射模块作为调制信号。集电极调幅与大信号检波模块或接受模块解调出的调制信号再引入到调幅调频语音通话单元的TP501，通过该单元的解决来驱动耳机。这样就完毕了通话实验。音量调节电位器用于调节音量，失真调节电位器用于调节语音失真。三、模块介绍1、接受模块：（1）实验一高频小信号调谐放大器实验（2）实验十四集成芯片MC3361鉴频实验2、环形混频器模块：（1）实验五环形混频器实验（2）实验三LC电容反馈三点式振荡器实验（3）实验四石英晶体振荡实验3、集电极调幅与大信号检波模块：（1）实验七集电极调幅实验（2）实验九二极管包络检波实验（3）实验十八调幅语音通话实验4、发射模块：（1）实验二高频功率放大器实验（2）实验十一变容二极管调频实验5、锁相环应用模块：（1）实验十二锁相环鉴频实验（2）实验十五锁相环倍频实验6、乘法器模块：（1）实验六乘法器混频实验（2）实验八乘法器调幅实验（3）实验十乘法器同步检波实验（4）实验十三乘法器鉴频实验此外，发射模块和接受模块可以完毕：（1）实验十六调频收发系统实验（2）实验十七调频语音通话实验说明：用户可对各模块进行组合，开发出新的实验，也可挂接自己开发的模块。做实验时必须把具有相应实验内容的模块插在主板上。实验一高频小信号调谐放大器一、实验目的1、掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。2、掌握负载对谐振回路的影响。3、掌握高频小信号放大器动态范围的测试方法。二、实验内容1、测试小信号放大器的静态工作状态。2、观测放大器输出波形与谐振回路的关系。3、测试放大器的幅频特性。4、观测放大器的动态范围。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、实验基本原理在无线电技术中，经常会碰到这样一个问题所接受的信号很弱，而此信号又往往是与干扰信号同时进入接受机的。我们希望将有用信号得到放大，而把无用的干扰信号克制掉。借助于选频放大器，有选择地对某频率信号进行放大，便可达成此目的。小信号调谐放大器便是这样一种最常用的选频放大器。图1-1为共发射极晶体管高频小信号调谐放大器，晶体管集电极负载为LC并联谐振回路。它不仅放大高频信号，并且尚有一定的选频作用。在高频情况下，晶体管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。图1-1高频小信号调谐放大器五、实验环节1、计算选频回路谐振频率实验电路如图1-1所示，若电感量TA1=1.8uH2.4uH，回路总电容CA3+CCA2=105pF125pF（分布电容涉及在内），计算回路谐振频率f0的范围。2、将接受模块对的插在实验箱主板上。参照接受模块小信号调谐放大器部分的丝印对的连接实验电路：K1、K2、J2向左拨，J1向下拨。GND接GND，+12V接+12V（从主板直流电源部分+12V和GND插孔用连接线接入）。检查连线对的无误后打开实验箱电源开关（实验箱左侧的船形开关），开关K1向右拨，若对的连接则模块上的电源指示灯LEDA1亮。3、静态工作点调节TP4接GND，调节WA1使三极管QA1发射极电压VE在6.8V左右，然后去掉TP4与GND的连线。4、动态测试（1）用高频信号源产生频率约10.7MHz，峰峰值约600mV的正弦波信号作为放大器的输入信号Vi（参见高频信号源使用方法），从TP7或TP4处输入，用示波器在三极管QA1的基极观测，记此信号为Vi（TP7与三极管QA1之间接有一个由电阻和电容组成的衰减网络，对输入信号Vi的幅度进行衰减），记录Vi的幅度。再用示波器在TT1处观测输出信号Vo的幅度，调节TA1和CCA2使输出信号Vo幅度最大且失真最小（注意TA1不宜调的太深，否则会使信号源和放大器达不到最佳匹配，此时Vi会失真），选择正常放大区的输入电压Vi，改变Vi的峰峰值，用示波器在TT1处观测Vo的峰峰值变化情况，填表1-1。表1-1Vip-p（V）/f=MHzVip-p（V）0.40.50.60.7Vop-p（V）增益（dB）（2）测试放大器频率特性本实验箱高频信号源幅度调节采用运放和可调电阻实现，受运放增益带宽积的限制，对不同频率的信号幅度放大倍数不一致。也就是说即使高频信号源的幅度调节电位器不调节，调节频率调节电位器，输出信号的幅度会随频率的增长而减小。这会给本环节实验带来不便。同时，由于射频连接线和2号迭插头对的阻抗特性，对某频段的信号（约12MHz13MHz）也许使高频信号源与放大器不匹配。建议使用外置高频函数发生器完毕本环节实验。调节高频信号源使Vi的频率为10.7MHz，峰峰值为700mV。用示波器在TT1处观测，调节TA1和CCA2，使输出信号最大且不失真（注意输入信号也不要失真）。保持Vi幅度不变，改变Vi的频率，观测Vo幅度的变化情况。填表1-2。表1-2f（MHz）10.7Vop-p（V）（3）用扫频仪测试通频带（选做）用扫频仪调回路谐振曲线：去掉放大器的输入信号，将扫频仪射频输出送入放大器输入端，放大器输出接至扫频仪检波器输入端。观测回路曲线（扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当位置），调节回路TA1与CCA2使回路谐振在10.7MHz。根据谐振曲线测试通频带。六、实验报告1、写明实验目的。2、画出实验电路的直流和交流等效电路，计算直流工作点范围。3、整理实验数据并画出幅频特性曲线。4、本放大器的动态范围是多少（增益下降1dB弯折点时的Vo定义为放大器动态范围），讨论RA4对动态范围影响。实验二高频谐振功率放大器一、实验目的1、理解谐振功率放大器的工作原理2、理解负载阻抗和激励信号电压变化对功放工作状态的影响。3、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，观测各点输出波形。2、改变输入信号大小，观测谐振功率放大器的放大特性。3、改变负载电阻值，观测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、实验原理丙类功率放大器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。本实验的电路图如图2-1所示。图2-1实验电路图五、实验环节1、在主板上对的插好发射模块，对照发射模块中的高频谐振功放部分的丝印，对的连接实验电路：K1、K2、J6向左拨，连接TP11和TP12，12V接+12V，GND接GND（从主板直流电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），检查连线对的无误后打开实验箱电源开关（实验箱左侧的船形开关），K2向右拨，若对的连接则模块上的电源指示灯LED2亮。2、静态工作点调节：调节W4，使Q5发射极电压VE=2.2V。3、产生功放输入信号实验中功放的输入信号是由前级变容二极管调频部分的LC振荡产生的。产生方法如下：关闭功放电源开关，即K2向左拨。打开变容二极管调频部分电源开关，即K1向右拨。J1、J4向上拨，J2、J3、J5向下拨，J6向左拨。用示波器在TT1处观测波形，调节CC1使信号频率为10.7MHz，调节W3使信号峰峰值为500mV左右（若调不到，调节W2使之满足规定）。4、调节功放回路参数使其谐振K2、J6向右拨，J8向上拨，J7、J9、J10向下拨。则信号进入功放（若功放未调谐好则TT1处信号会有失真）。用示波器在TT2处观测，调节T1、T2、CC2、CC3使TT2处波形最大且不失真（调节量不要调节的太深，否则会使输入信号失真）。5、观测放大特性调W3使TT1处信号幅度由小变大，用示波器观测Q6发射极电压波形，直至观测到有下凹的电压波形为止（如图2-2），此时说明Q6进入过压状态（假如下凹波形左右不对称，则微调T1、T2使其非对称性得到适当改善）。假如再继续增长输入信号的幅度，则可以观测到下凹的电压波形的下凹深度增长（20MHz示波器探头假如用1档看下凹不明显，则用10档看）。图2-2注意：在高频情况下，由于电阻存在电容和电感分量，下凹不也许完全对称。6、观测负载特性：TT1处信号为Vp-p=500mV左右。调节中周T1、T2（J7向上拨，J8、J9、J10向下拨，此时负载应为50），使电路谐振在10.7MHz（此时TT2处波形应不失真且最大）。微调输入信号大小，在Q6的发射极处观测，使放大器处在临界工作状态。改变负载，使负载电阻依次变为25（J7、J8向上拨，J9、J10向下拨）51（J7向上拨、J8、J9、J10向下拨）100（J9向上拨，J7、J8、J10向下拨）。用示波器在Q6发射极处能观测到不同负载时的电压波形（由欠压、临界至过压）。在改变负载时，应保证输入信号大小不变（即在负载50时处在临界状态）。同时在不同负载情况下，电路应处在最佳谐振（即在TT2处观测到的波形应最大且不失真。20MHz示波器探头假如用1档看不明显，则用10档看）。7、测量功放的效率关闭实验箱电源开关，去掉TP11与TP12的连线。把万用表打到测试直流电流档（量程大于200mA），将万用表的红表笔接TP12，黑表笔接TP11。打开实验箱电源开关，读出电流值Io。用示波器在TT2处观测输出信号Vo幅度，填表2-1。表2-1Io（A）电源功率Vop-p（V）负载RL（）输出功率Po效率六、实验报告1、写明实验目的。2、画出欠压、临界、过压时Q6发射极的电压波形。3、整理实验数据，完毕表2-1。4、分析实际中丙类功放的效率为什么达不到理论所说的那么高。实验三LC电容反馈三点式振荡器一、实验目的1、掌握晶体管工作状态、反馈系数大小对起振和振荡幅度与波形的影响。2、掌握改善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。二、实验内容1、调试LC振荡电路特性，观测各点波形并测量其频率。2、观测反馈系数对振荡器性能的影响。3、观测LC振荡器频率稳定度。4、观测温度变化对振荡频率的影响。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、实验原理实验电路如图3-1所示。图3-1实验电路图Q1为振荡管，Q2组成射极跟随器。忽略三极管Q1的极间电容，LC振荡的反馈系数为C4/（C1、C2、C3的组合），反馈电压经C7耦合后再经射极跟随器输出。五、实验环节1、在主板上对的插好环形混频器模块，对照环形混频模块中正弦波振荡器部分的丝印，对的连接实验电路：K1向左拨，K2向下拨。12V接+12V，GND接GND（从主板直流电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），检查连线对的无误后打开实验箱电源开关（实验箱左侧的船形开关）。K2向上拨，若对的连接，则模块上的电源指示灯LED2亮。2、调整静态工作点：J51、J52向下拨，调W1使三极管Q1发射极电压VE=2V。3、测试LC振荡电路频率范围J51、J53向上拨，J52、J54、J55向下拨。用示波器在TT1处观测振荡波形（若无波形输出可适当调节W2和可调电感L）。调节可调电感L使TT1处信号频率fo发生变化，记录fo的变化范围，填表3-1。调节W1、W2，使输出信号最大且不失真。表3-1fo（MHz）最小值fomin最大值fomax测量值4、观测反馈系数对振荡器的影响J51、J53向上拨，J52、J54、J55向下拨。调L使TT1处信号频率为10.245MHz。完毕以下四步实验，填表3-2。（1）反馈系数F=1，即J53向上拨，J54、J55向下拨。用示波器在Q1发射极观测反馈电压VF的大小，再在Q1的集电极观测振荡输出信号VO是否有波形，若有则记下其幅度大小（观测VF用1档，观测VO用10档，以下几步实验相同）。（2）反馈系数F=1/2，即J54向上拨，J53、J55向下拨。用示波器在Q1发射极观测反馈电压VF的大小，再在Q1的集电极观测振荡输出信号VO是否有波形，若有则记下其幅度大小。（3）反馈系数F=1/3，即J53、J54向上拨，J55向下拨。用示波器在Q1发射极观测反馈电压VF的大小，再在Q1的集电极观测振荡输出信号VO是否有波形，若有则记下其幅度大小。（4）反馈系数F=1/100，即J55向上拨，J53、J54向下拨。用示波器在TT1处观测电路是否停振，若没有则记下VF的大小，再在Q1的集电极观测振荡输出信号VO是否有波形，若有则记下其幅度大小。表3-2反馈系数VFp-p（V）Vop-p（V）F=1F=1/2F=1/3F=1/100注意：用示波器观测振荡输出信号Vo时，由于不同示波器探头的接入电容不同，也许用10档观测仍无波形，建议更换探头或表3-2的第三列可不填写。5、观测静态工作点对振荡器的影响J51、J53向上拨，J52、J54、J55向下拨。用示波器在Q1发射极观测VF波形，调节W1，波形的变化情况，测量波形变化过程中Q1的发射极电压VE（多测几个点）并计算相应的IE，填表3-3。表3-3VE（V）IE（mA）VF（V）6、观测LC振荡器频率稳定度（选做）接通LC振荡电路（J51、J53向上拨，J52、J54、J55向下拨），调节L使TT1处信号频率为10.245MHz，用电吹风在距电路15cm处对着电路吹热风，观测输出信号的频率变化情况。记录频率变化范围。六、实验报告1、写明实验目的。2、画出实验电路的直流和交流等效电路，整理实验数据，分析实验结果。3、分析为什么静态电流IE增大，输出振幅增长，而IE过大反而会使输出幅度下降。4、分析三极管极间电容对反馈系数的影响，分析示波器探头接入电容对振荡电路的影响。实验四石英晶体振荡器一、实验目的1、了解晶体振荡器的工作原理及特点。2、掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。二、实验内容1、测试振荡器静态工作点。2、调试晶体振荡电路，观测波形并测量频率。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、实验原理实验电路如图4-1所示。图4-1实验电路图五、实验环节1、在主板上对的插好环形混频器模块，对照环形混频模块中的正弦波振荡器部分的丝印，对的连接实验电路：K1向左拨，K2向下拨。12V接+12V，GND接GND（从主板直流电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），检查连线对的无误后打开实验箱电源开关（实验箱左侧的船形开关）。K2向上拨，若对的连接，则模块上的电源指示灯LED2亮。2、调整静态工作点：J51、J52向下拨，调W1使三极管Q1发射极电压VE=2V。3、观测振荡波形J52、J53向上拨，J51、J54、J55向下拨。用示波器在TT1处观测振荡波形（若无波形输出可适当调节W2），调节W2，使输出信号最大且不失真。调节CC1使振荡波形频率fo发生变化，记录fo变化范围，填表4-1。表4-1fo（MHz）最小值fomin最大值fomax4、观测反馈系数对振荡器的影响J52、J53向上拨，J51、J54、J55向下拨。调CC1使TT1处信号频率为10.245MHz。完毕以下四步实验，填表4-2。（1）反馈系数F=1，即J53向上拨，J54、J55向下拨。用示波器在Q1发射极观测反馈电压VF的大小，再在Q1的集电极观测振荡输出信号VO是否有波形，若有则记下其幅度大小（观测VF用1档，观测VO用10档，以下几步实验相同）。（2）反馈系数F=1/2，即J54向上拨，J53、J55向下拨。用示波器在Q1发射极观测反馈电压VF的大小，再在Q1的集电极观测振荡输出信号VO是否有波形，若有则记下其幅度大小。（3）反馈系数F=1/3，即J53、J54向上拨，J55向下拨。用示波器在Q1发射极观测反馈电压VF的大小，再在Q1的集电极观测振荡输出信号VO是否有波形，若有则记下其幅度大小。（4）反馈系数F=1/100，即J55向上拨，J53、J54向下拨。用示波器在TT1处观测电路是否停振，若没有则记下VF的大小，再在Q1的集电极观测振荡输出信号VO是否有波形，若有则记下其幅度大小。表4-2反馈系数VFp-p（V）Vop-p（V）F=1F=1/2F=1/3F=1/100注意：用示波器观测振荡输出信号Vo时，由于不同示波器探头的接入电容不同，也许用10档观测Vo无波形，建议更换探头或表4-2的第三列可不填写。5、观测晶体振荡器频率稳定度（选做）接通晶体振荡电路（J52、J54向上拨，J51、J53、J55向下拨），用电吹风在距电路15cm处对着电路吹热风，观测输出信号的频率变化情况。记录频率变化范围。六、实验报告1、写明实验目的。2、画出实验电路的直流和交流等效电路，整理实验数据，分析实验结果。3、比较晶体振荡器与LC振荡器的稳定度。4、分析本电路的优点。实验五环形混频器一、实验目的1、掌握变频原理和环形混频器原理。2、掌握环形混频器组合频率的测试方法。3、了解环形混频器的优点。二、实验内容1、观测环形混频器输出和陶瓷滤波器输出各点波形。2、测量输出回路。3、观测环形混频器的镜频干扰。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、变频原理图5-1变频原理方框图图5-1中ui为输入信号，uL为本地振荡信号。当这两个不同频率的正弦信号同时作用到一个非线性组件上时，非线性组件的输出电流中就会产生许多频率分量，选用适当的滤波器取出所需的频率分量，就完毕了频率变换，这就是变频原理。2、环形混频器的工作原理图5-2环形混频原理图图5-2中D1D4是具有相同参数的二极管,它们都有相同跨导gD。两个高频变压器线圈匝数均为12，次级电压为初级电压的两倍。假如把本振信号电压取得较大（约0.61伏），使二极管工作在导通、截止的开关状态，则本振信号就起着开关的作用。在本振信号的正半周，D2、D3导通；在本振信号的负半周，D1、D4导通，其等效电路如图5-3所示。（a）正半周（b）负半周图5-3工作原理图本振信号正半周混频器的输出电流为：式（5-1）本振信号负半周混频器的输出电流为：式（5-2）所以，总的输出电流为：式（5-3）式中的S（t）、S*（t）是受本振信号控制的单位开关函数，S*（t）的时间比S（t）落后T0/2（相位落后）。它们的变化周期都是本振信号的周期。运用傅立叶级数将S（t）和S*（t）展开得总输出电流为：式（5-4）由（5-4）式可看出：环形混频器工作在开关状态时，输出电流中的组合频率只有本振信号的奇次谐波与输入信号频率基波的组合，用一通式表达组合频率为，其中p=0、1、2、即使环形混频器不工作在开关状态，它的输出电流也只具有本振信号的奇次谐波与输入信号奇次谐波的组合，也可用通式表达，其中p、q=0、1、2、3、较之其它的混频器，组合频率干扰少是其突出的优点之一。五、实验环节因混频器是一非线性器件，输出的组合频率较多，为了更好地观测输出信号频谱，若有频谱分析仪，建议使用频谱分析仪对混频器输出端的信号进行观测。1、在主板上对的插好环形混频模块，对照环形混频器模块中的环形混频器部分的丝印，对的连接实验电路：K1向左拨，K2向下拨。12V接+12V，GND接GND（从主板直流电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），检查连线对的无误后打开实验箱电源开关（实验箱左侧的船形开关）。K1向右拨（若对的连接则模块上的电源指示灯LED1亮）。2、调整静态工作点：调节电位器W3使三极管Q3发射极电压UEQ=3.36V。3、从TP4或TP9输入本振信号,本振信号由高频信号源提供，频率为10.7MHz（参考高频信号源使用方法，注意使用锁定的10.7MHz信号），峰峰值约1V。从TP5或TP10输入射频信号（10.245MHz，由石英振荡器提供）。产生方法参见实验四。用示波器在TT3处观测混频输出信号的频率是否为10.7MHz10.245MHz=455KHz（可微调W3使输出信号波形最佳）。观测TT2和TT3处信号波形的差异。4、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TT2处观测混频器的输出信号，验证环形混频器输出组合频率的一般通式为（p=0、1、2）5、测量输出回路（选做）：用频谱仪在TT2、TT3处观测输出信号频谱，计算455KHz陶瓷滤波器对除中频455KHz之外信号的克制度，同时用示波器在TT2、TT3处观测输出波形，比较TT2与TT3处波形形状（输出的中频信号为TP4处信号和TP5处信号的频率差值，结果也许不是准确的455KHz，而在其附近）。克制度为TT3处某频率分量与TT2处该频率分量幅度的比值。6、观测混频器镜频干扰TP4处信号不变。由正弦波振荡单元的LC振荡产生11.155MHz的信号（产生方法为：J51、J53向上拨，J52、J54、J55向下拨。调L使TP3处信号的频率为11.155MHz。），作为TP5处的输入信号。观测TT3处的信号是否也为455KHz。此即为镜像干扰现象。六、实验报告1、写明实验目的。2、整理实验环节4、5中所测各频率分量的大小，并计算选频电路对中频以外频率分量的克制度。3、绘制环节3中分别从TT2、TT3处用示波器测出的波形。4、说明镜像干扰引起的后果，如何减小镜像干扰？实验六乘法器混频一、实验目的1、了解模拟乘法器（MC1496）混频原理。2、掌握乘法器调整方法。3、掌握运用乘法器实现混频电路的原理及方法。二、实验内容1、用乘法器组成混频器电路。2、观测混频输出波形并测量输出频率。三、实验仪器1、双踪模拟示波器示波器一台2、频率特性扫频仪（选项）一台四、实验原理集成模拟乘法器是完毕两个模拟量相乘的电子器件。在高频中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路和引脚如图6-1(a)(b)所示。其中VT1、VT2与VT3、VT4组成双差分放大器，VT5、VT6组成的单差分放大器以激励VT1VT4。VT7、VT8及其偏置电路组成VT5、VT6的恒流源。引脚8与10接输入电压ux，引脚1与4接输入电压uy，输出电压VO从引脚6与12输出。引脚2与3外接电阻，对VT5、VT6产生串联电流负反馈，以扩展输入电压uy的线性动态范围。引脚14为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电使），引脚5外接一个电阻，用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。(a)内部电路(b)引脚图图6-1MC1496的内部电路及引脚图用模拟乘法器实现混频，只要ux端和uy端分别加上两个不同频率的信号，相差一中频如455KHz，再通过带通滤波器取出中频信号，其原理方框图如图6-2所示：图6-2混频原理框图若，则：经带通滤波器后取差频为某中屡屡率。实验电路图如图6-3所示。图6-3实验电路图其中第10脚输入信号频率为10.7MHz，第1脚输入频率位10.245MHz的信号，输出端接有455KHz陶瓷滤波器。五、实验环节1、在主板上对的插好乘法器模块和环形混频器模块，对照乘法器模块混频部分的丝印，对的连接实验电路：K1、K2向左拨，12V接+12V，12V接12V，GND接GND（从主板直流电源部分12V和GND插孔用连接线接入），检查连线对的无误后打开实验箱电源开关（实验箱左侧的船形开关）。K1、K2向右拨，若对的连接则模块上的电源指示灯LED1、LED2亮。2、组成混频电路J11、J14、J15向左拨，J12、J13向上拨。3、输入信号TP9或TP10处输入10.245MHz的正弦波（由环形混频器模块石英晶体振荡产生，参考实验四），TP11或TP12处输入10.7MHz的载波信号,峰峰值约1V（由高频信号源提供10.7MHz锁定信号，参考高频信号源使用）。4、观测混频输出波形用示波器在TT11处观测输出波形，输出信号频率应为455KHz。六、实验报告1、写明实验目的。2、分析实验原理。实验七集电极调幅一、实验目的1、理解集电极调幅工作原理。2、掌握动态调幅特性的测试方法。3、掌握运用示波器测量调幅系数ma的方法。二、实验内容1、调试集电极调幅电路特性，观测各点输出波形。2、改变载波信号幅度，观测电流波形。3、改变调制信号幅度，观测调幅波的变化情况。三、实验仪器1、20MHz双踪模拟示波器一台四、实验原理集电极调幅是运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。事实上，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。调幅管处在丙类工作状态。实验电路如图7-1所示。图7-1实验电路图五、实验环节1、在主板上对的插好集电极调幅与大信号检波模块，对照集电极调幅与大信号检波模块部分的丝印，对的连接实验电路：K1向左拨，J1向下拨。12V接+12V，GND接GND（从主板直流电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），检查连线对的无误后打开实验箱电源开关（实验箱左侧的船形开关）。K1向右拨，若对的连接则模块上的电源指示灯LED亮。2、调节静态工作点：调W1使Q1发射极电压UEQ2.1V。3、从IN1或IN2处输入10.7MHz的载波信号（Vp-p=900mV左右，此信号由高频信号源提供，在实验过程中可微调载波大小以获得最佳的调幅波），在TT1处用示波器观测输出波形，调节T1、T2、CC1、CC2使TT1处信号最大且不失真。4、测试动态调制特性（调制信号和载波输入建议使用射频连接线）用示波器在Q2发射极测试波形，改变载波信号的大小，直到观测到波形有下凹现象为止，此时Q2工作于过压状态。保持载波信号幅度不变，从IN3或IN4处输入1KHz的正弦调制信号V（V由低频信号源提供，参考低频信号源使用方法），V由小变大，此时用示波器在TT1处可观测到调幅信号如图7-2所示，填表7-1。表7-1Vp-p（V）0.60.81234ma图7-2调幅系数测量六、实验报告1、写明实验目的。2、整理实验数据，完毕实验表格。3、画出调幅波的波形。4、分析影响调幅系数的因素。实验八乘法器调幅一、实验目的1、了解模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握其调整方法。2、掌握运用乘法器实现平衡调幅的原理及方法。二、实验内容1、用乘法器组成平衡调幅电路。2、产生克制载波振幅调制信号，观测调幅波波形。3、产生有载波振幅调制信号，观测调幅波波形。三、实验仪器1、双踪示波器一台四、实验原理及电路实验电路图如图8-1所示。图8-1实验电路图五、实验环节1、在主板上对的插好乘法器模块，对照乘法器模块调幅部分的丝印，对的连接实验电路：K1、K2向左拨，12V接+12V，12V接12V，GND接GND（从主板直流电源部分12V和GND插孔用连接线接入），检查连线对的无误后打开实验箱电源开关（实验箱左侧的船形开关）。K1、K2向右拨，若对的连接则模块上的电源指示灯LED1、LED2亮。2、产生克制载波振幅调制信号J11、J14、J15向右拨，J12、J13向下拨。（1）直流特性测量TP11或