大连理工-高频电子线路实验报告

学院（系）：信息与通信工程学院专业： 电子信息工程 班级： 电子1302 姓 名： 赵紫璇 学号： 201302003 组： 实验时间： 实验室： 实验台： 指导教师签字： 成绩：

高频小信号调谐放大器

一、实验目的和要求

1. 掌握调谐放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算。

2. 掌握信号源内阻及负载对调谐回路Q 值的影响。 3. 掌握高频小信号放大器动态范围的测试方法。 4. 学习高频小信号谐振放大器的工程设计方法。

5. 掌握谐振回路的调谐方法，掌握放大器某些技术指标的测试方法。 6. 学会通过实验对电路性能进行研究。

二、实验原理和内容

1. 工作频率f=16.455MHz

2. 输入信号Vi≤200μV（为便于示波器观察，调试时输入电压可用10mV） 3. 1KΩ负载时，谐振点的电压放大倍数𝐴𝑣0≥20dB，不超过35dB 4. 1KΩ负载时，通频带𝐵𝑊≈1𝑀𝐻𝑧 5. 1KΩ负载时，矩形系数𝐾𝑟0.1<10 6. 电源电压Vcc=12V

7. 放大器工作点连续可调（工作电流𝐼𝐸𝑄=1~8𝑚𝐴）

三、主要仪器设备

直流稳压电源 1 台 高频信号发生器（具备频率计功能） 1 台 示波器 1 台 频率特性测试仪 1 台

四、调试正确的图纸

参数：

五、 实验数据记录和处理 图1.1 扫频仪结果

图1.2 示波器结果 实验数据： 𝑓0=15.21MHZ 𝐴𝑣0=23.89𝑑𝐵 Q=27.51

BW=552.17KHZ 2△𝑓0.1=5.30𝑀𝐻𝑍 𝐾0.1≈9.6

实验数据： 𝑉𝑖𝑛=28.28𝑚𝑉 𝑉𝑜𝑢𝑡=300𝑚𝑉

此时

𝑉𝑏=5.485𝑉 𝑈𝑏𝑒=0.596𝑉

六、 实验结果与分析

1.根据实验数据可知，实验结果基本满足实验要求，经调试找到最适工作点为Vb=5.485V，Ube=0.596V。虽然带宽略窄，但是作为接收机的第一级，带宽对小信号功率放大器的影响不是很大，故忽略影响。

2.放大器工作点的变化对放大器的谐振频率和电压增益的影响：放大器基极工作电压增大，则电流IE增大，电压增益越大，输出信号造成失真，基极工作电压过小则会造成放大器工作不正常，对谐振频率影响较小，中周电感对谐振频率影响较大。故在调试过程中可以观察到随着射级的电流增大，输出波形的峰峰值先随之变大后又逐渐减小，根据实验要求选择放大倍数符合要求且输出波形稳定的工作点。

七、 实验体会

在调试的过程中，按照计算参数，电路并不能很好地谐振在16.455MHZ，并且放大倍数不能达到要求，所以我在中周的1、3脚各焊了一个插座，通过不断地更换电容和调整中周来调整放大倍数和谐振点。但是，虽然通过示波器调整电路谐振在16.455MHZ处，但在扫频仪测量数据时，显示的谐振点是15.21MHZ，为了方便后面计算带宽和矩形系数，故选择了扫频仪显示的数据。

大连理工大学实验预习报告

学院（系）：信息与通信工程学院专业： 电子信息工程姓 名： 实验时间：指导教师签字：

学号：实验室：

班级： 组：实验台：成绩：

本地振荡器设计

一、实验目的和要求

实验目的：(1) 掌握晶体振荡器的设计方法。

(2)培养设计、制作、调测振荡器的能力。(3)掌握准确测量振荡频率的方法。(4)学会通过实验对电路性能进行研究。

实验目的：(1) 振荡频率𝑓𝐿𝑂在14MHz左右（可选以下频率的晶体：13.433、13.560、

13.875、 14.140、14.31818、14.7456MHz)。

(2)振荡器工作点连续可调，调节范围满足：0.5mA(5)在1K负载上输出电压波形目测不失真，𝑉𝐿𝑂𝑝𝑝≥80mV。

二、实验原理和内容

反馈型振荡器突出的优点是可以产生频率稳定度和准确度很高的正弦波，本实验调频接收机中的本地振荡器采用电容反馈LC振荡器实现。

LC振荡器实质上是满足振荡条件的正反馈放大器，由电感和电容元件组成。从交流等效电路可知：由LC振荡回路引出三个端子，分别接晶体管的三个电极，而构成反馈式自激振荡器。如果反馈电压取自分压电感，则称为电感反馈LC振荡器或电感三点式振荡器；如果反馈电压取自分压电容，则称为电容反馈LC振荡器或电容三点式振荡器。

在几种基本高频振荡回路中，电容反馈LC振荡器具有较好的振荡波形和稳定度，电路形式简单，适于在较高的频段工作，尤其是以晶体管极间分布电容构成反馈支路时其振荡

频率可高达几百MHZ-GHZ。

1)

起振条件：一个振荡器能否起振，主要取决于振荡电路自激振荡的两个基本条件，即：振幅起振平衡条件和相位平衡条件。

A0F1A0F2nπ2)

稳定条件：振荡器起振之后，平均电压放大倍数随振幅增大而减小。

AF＝1AF2nπ3) 频率稳定度：在一定时间或一定温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，常用表达式：Δ𝑓0／𝑓0来表示。

三、设计的图纸及对图纸的分析

1)晶体管的选择：要使它在所需振荡频率下具有足够的功率增益，β值不能太小，

以满足起振条件，通常选𝑓𝑇>(5~10) 𝑓𝐿𝑂。

2)

偏置电路和工作点：为兼顾起振过程和平衡状态的技术要求，晶体管振荡器通常

采用固定偏置与自给偏置相结合的混合偏置电路形式，而且工作点要选得比较低，远离饱和区。当然也不能太低，否则输出幅度小，通常取射极电流在2~4mA左右。

3)

反馈系数：因为𝐶3<<𝐶1+𝐶𝑜𝑒，𝐶3<<𝐶2+𝐶𝑖𝑒，振荡频率只由L、𝐶3决定，与𝐶1、𝐶2

无关，𝐶1、𝐶2只决定反馈系数，对于共基接法的振荡器 F=𝐶1/𝐶2 ，F 取值0.2-0.5间。

4)振荡电压的输出方式：负载采用变压器耦合等部分接入方式。

四、拟采取的实验步骤

1.2.

用示波器观察振荡器输出波形，并以频率计测量振荡频率，验证电路是否符合设计要求。研究反馈系数F的大小与起振的关系。

改变𝐶1/𝐶2的大小，调节电位器使𝑉𝐿𝑂𝑝𝑝=100mV，测量I𝐸，找到合适的反馈系数F。3.

研究工作点变化对振荡频率及振荡幅度的影响。

根据上一步确定合适的F，改变电位器的阻值，从示波器观察电路从起振到停振，记录不同I𝐸对应的输出频率及𝑉𝑝𝑝，找出最适工作点I𝐸(𝑂𝑃𝑇)。4.

研究负载阻抗变化对晶体振荡器振荡频率及振荡幅度的影响.

在合适的F和I𝐸(𝑂𝑃𝑇)下，改变负载阻值、和容值（并联不同电容），记录对应的频率及幅值，比较阻抗变化对电路的影响。

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学院（系）：信息与通信工程学院专业： 电子信息工程姓 名： 实验时间：指导教师签字：

学号：实验室：

班级： 组：实验台：成绩：

本地振荡器

一、实验目的和要求

1. 掌握晶体振荡器的设计方法。

2. 培养设计、制作、调测振荡器的能力。3. 掌握准确测量振荡频率的方法。

4. 学会通过实验对电路性能进行研究。

二、实验原理和内容

1. 利用实验室提供的元器件设计一个串联型晶体振荡器：克拉泼电路

2. 振荡频率 fLO 在 14MHz 左右（可选以下频率的晶体：13.433、13.560、13.875、14.140、14.31818、14.7456MHz)。

3. 振荡器工作点连续可调，调节范围满足：0.5mA6. 在1K负载上输出电压波形目测不失真，VLOpp ≥800mV。

三、主要仪器设备

直流稳压电源

高频信号发生器（具备频率计功能） 示波器

1 台 1 台 1 台

四、调试正确的图纸

参数：

五、 实验数据记录和处理

实验数据： 𝑓0=13.37MHZ𝑉𝑜𝑝𝑝=1𝑉

图2.1 示波器结果

六、 实验结果与分析

1.根据实验数据可知，实验结果基本满足实验要求，经调试找到最适工作点为Vb=3.275V，Ube=0.544V。振荡频率在要求范围内并与第一级谐振频率有2MHZ左右的差值。

2.放大器工作点的变化对放大器的谐振频率和电压增益的影响：类似第一级，在调试过程中可以观察到随着射级的电流增大，输出波形的峰峰值先随之变大后又逐渐减小，并且调节中周谐振频率随之改变，最终选择振幅合适，频率在要求范围内的工作点。

七、 实验体会

同第一级，在调试的过程中，按照计算参数，电路并不能很好地谐振在14MHZ，并且震荡幅度倍数不能达到要求，同样通过不断地更换电容和调整中周来调整放大倍数和谐振点。本地振荡器因为震荡幅度很大，要远离小信号放大器，避免引起小信号放大级的自激振荡。

大连理工大学实验预习报告

学院（系）：信息与通信工程学院专业： 电子信息工程姓 名： 实验时间：指导教师签字：

学号：实验室：

班级： 组：实验台：成绩：

晶体管混频器与中频放大器设计

一、实验目的和要求

实验目的：(1) 加深对混频概念的理解。

(2)掌握晶体管混频电路的工程设计方法。(3)学会对电路性能进行研究。

实验目的：(1) 输入信号频率𝑓𝑅𝐹= 16.455MHz，本振信号频率𝑓𝐿𝑂=14MHz左右，中频频

率𝑓𝐼=2.455MHz 左右(𝑓𝐼=𝑓𝐿𝑂-𝑓𝑅𝐹)。(2)电源电压 Vcc= 12V。(3)混频器工作点连续可调。

(4)混频增益5dB，可和中频放大器级联后一起测。

(5)中频放大器采用谐振放大器，中心频率𝑓𝐼，带宽BW≤200kHz，在1kΩ负载上谐振点电压放大倍数𝐴𝑣0≥25dB。（6）混频输出经放大后波形目测无失真。

二、实验原理和内容

混频器的功能是将载波为（高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频𝑓𝐼（固定中频）的已调波信号，而保持原调制规律不变。即本振的产生一个等幅的高频信号𝑓𝐿𝑂(t)，与输入信号𝑓𝑅𝐹(t)经混频器后所产生的差频信号𝑓𝐼经带通滤波器滤出。

𝑓𝑅𝐹(t)混频器 𝑓𝐼𝑓𝐿𝑂(t)(1)晶体三极管混频电路

输入信号𝑉𝑅𝐹(t)和本振信号𝑉𝐿𝑂(t)都是加在基极和发射极之间，利用三极管转移特性的非线性实现频率的变换。基极输入、发射极注入型，输入信号和本振信号相互影响小，不易产生频率牵引，但要求输入的本振功率大，不过通常所需功率也不是很大，本振电路完全可以供给，故选用此种电路形式。

(2)混频器工作状态

三极管混频器通常工作于线性时变状态，本振信号𝑉𝐿𝑂(t)为振幅较大的正弦信号，输入的射频信号𝑉𝑅𝐹(t)是一个弱信号，且满足𝑉𝐿𝑂>> 𝑉𝑅𝐹，本振信号和直流偏置电压一起作为管子的时变偏置，该时变偏置控制三极管的跨导，使混频管的跨导随本振大信号时变。

𝐼0(t)为时变偏置决定的时变工作电流，而时变跨导中的基波分量与射频小信号相乘则完成

频谱搬移功能。

若设晶体管输出电阻为Ro，对回路的接入系数为P1，负载RL对回路的接入系数为 P2，中频回路的谐振电阻为Rp。则负载 RL上的中频输出电压为

(3)三极管混频器的工作点和本振信号幅度

为保证有频率变换，而且在实现频谱搬移时，输入信号的频谱结构保持不变，工作点选择应使管子对输入的小信号而言始终是线性工作状态，而对大信号必须是非线性工作状态。

(4)中频放大器电路形式

形式同高频小信号放大器，要求并联谐振回路调谐在中频频率上𝑓𝐼。(5)中频放大器的自激问题

中频放大器和前级混频器级联时有时会产生自激，振荡频率约等于中频，因此调试 时随时需要检测—下电路是否有自激现象。

三、设计的图纸及对图纸的分析

注：中放电路及参数完全参照高频小信号放大器，故电路及参数未在此处列出。

四、拟采取的实验步骤

1.中频放大器输入输出波形观察及放大倍数测量

将高频信号源频率设置为2.455MHz，峰峰值Vpp=150mv送入中频放大器的输入端，用示波器测量中放输出的波形，微调高频信号源频率使中放输出幅度最大。调整滑变，使中放输出幅度最大且不失真,并记下此时的幅度大小，然后再测量中放此时的输入幅度，算出中放的电压放大倍数。

2.测量中频放大器的谐振曲线(幅频特性)

保持上述状态不变，用扫频仪测量中频放大器的幅频曲线。 3.中频频率的观测

将LC振荡器输出频率14MHZ作为本实验的本振信号输入混频器的一个输入端，混频器的另一个输入端接高频信号发生器的输出（16.455MHz，Vpp=1V）。用示波器观测输出，并用频率计测量其频率。并计算各频率是否符合𝑓𝐼=𝑓𝐿𝑂-𝑓𝑅𝐹。

4.寻找混频器佳工作点𝐼𝐸𝑄(𝑂𝑃𝑇)。

在本振信号𝑉𝐿𝑂= 100mV(rmS)，输入单频正弦信号𝑉𝑅𝐹=5mV(rms)时，调节混频器工作点（𝐼𝐸𝑄在0.2~1mA 间变化），找出中频信号大不失真输出所对应的𝐼𝐸𝑄(𝑂𝑃𝑇)并测出的LC带通的3dB带宽；如果BW<50kHz，则需在并联回路上并一电阻，展宽通带。

5.作出混频增益随本振信号幅度变化的曲线（在中放后用示波器测量）。

6.输入信号不变，用频谱分析仪分别测出𝑉𝐿𝑂为100、500mV(rms)时混频器输出（中放后）的频谱，要求记录span=30MHz时所有谱线的频率与幅度，分析这些谱线分别属于哪些频率分量，并将两种测试结果相比较。

7.输入信号幅度对混频器性能的影响

在𝐼𝐸𝑄(𝑂𝑃𝑇)情况下，加本振信号𝑉𝐿𝑂=l00mV(rms)，观察输入正弦波的幅度𝑉𝑅𝐹分别为 5、10、20mV(rms)时的混频器输出（中放后）信号的频谱，记录 span=30MHz 时所有谱线的频率与幅度，通过分析、比较进行说明。

8.验证混频功能只改变载波频率而频谱结构不变

在𝐼𝐸𝑄(𝑂𝑃𝑇)情况下，加本振信号𝑉𝐿𝑂=l00mV(rms)，𝑉𝑅𝐹= 5mV(rms)，受20kHz信号调制的30%标准调幅波，用频谱分析仪观察、比较混频前后的频谱。

大连理工大学实验报告

学院（系）：信息与通信工程学院专业： 电子信息工程姓 名： 实验时间：指导教师签字：

学号：实验室：

班级： 组：实验台：成绩：

晶体管混频器与中频放大器设计

一、实验目的和要求

1. 掌握晶体振荡器的设计方法。

2. 培养设计、制作、调测振荡器的能力。3. 掌握准确测量振荡频率的方法。4. 学会通过实验对电路性能进行研究。

二、实验原理和内容

1.输入信号频率 f RF = 16.455MHz，本振信号频率 f LO =14MHz 左右（准确值由所设计确定的本振频率决定），中频频率 f I =2.455MHz 左右(f I =f LO—f RF )。 2.电源电压 V cc = 12V。.3.混频器工作点连续可调。

4.混频增益 5dB，为方便用示波器测量，可和中频放大器级联后一起测。

5.中频放大器采用谐振放大器，中心频率 f I，带宽 BW≤200kHz，在 1kΩ 负载上谐振点电压放大倍数 Av 0≥25dB。

6.混频输出经放大后波形目测无失真。

三、主要仪器设备

直流稳压电源

高频信号发生器（具备频率计功能） 示波器

1 台 1 台 1 台

四、调试正确的图纸

参数：

五、 实验数据记录和处理

图3.1 混频示波器结果

图3.2 中放示波器结果

实验数据： fI=2.089MHZVopp=2.46V

实验数据： fI=2.165MHZVopp=15.7V

六、 实验结果与分析

1.根据实验数据可知，实验结果基本满足实验要求，虽然混频的输出不是完全的正弦波，但是大体趋势是对的，经过中放的放大后失真消失。经调试找到最适工作点为：混频Vb=1.21V，Ube=0.533V，中放Vb=1.162V，V𝑒=3.32V。中频频率为前两级的差频。（混频输出与中放输出的频率有略微的差别，但不影响工作）。

七、 实验体会

在混频和中放的调试中遇到的问题有很多，最开始由于地线上有一很大的噪声，导致根本观察不到混频和中放的输出，而且四级电路均有些微的自激振荡产生。最终的剞劂办法是在地线和电源线之间并了一个很大的电解电容，大大降低了底线上的噪声，后又将不同支路上的地线用导线串联，最终解决了噪声和自激的问题。

在调整电路输出不失真地时候我发现虽然前两级已经找好了合适的工作点，但是在级联工作时，由于阻抗匹配的原因，想要得要近似正弦波的波形仍旧需要不停地调整前两级的工作点和混频。中放的工作点，这个过程没有具体的原理可以遵循所以耗费了很（注：前两级的工作点即级联多时间，最终在中放一级的输出得到了放大不失真的信号。调整后的工作点，并非单级测量时的最佳工作点）。

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学院（系）：信息与通信工程学院专业： 电子信息工程姓 名： 实验时间：指导教师签字：

学号：实验室：

班级： 组：实验台：成绩：

正交鉴频器设计

一、实验目的和要求

实验目的：(1) 加深对相乘器工作原理的认识。

(2)掌握正交鉴频器的工程设计方法。

(3)掌握用频率特性测试仪调测移相网络和鉴频特性曲线的方法。

实验要求：(1)90°移相网络相移可调。

(2)乘法器两输入端设置直流平衡调节电路。

(3)S曲线零点位于𝑓𝐼上、下峰点基本对称，线性范围大于l00kHz。(4)鉴频器能正确解调以下调频波，且输出波形目测无失真。(5)调频波中心频率：𝑓𝐼 (具体值由所设计确定的本振频率决定）；幅度：100mV(rms)；

(6)调制信号频率：lKHz；频偏：3KHz。(7)电源电压Vcc = 12V，Vee =- 8V。

二、实验原理和内容

鉴频器主要由线性移相网络、乘法器、差分放大器和低通滤波器四部分组成。

C2和C4，L2，R11并联回路一起构成线性移相网络，工作时该网络的谐振频率调谐在输入调频波的中心频率上，以便将调频波的瞬时频率变化转换为瞬时相位的变化，并使输入到乘法器的两路信号实现正交。

电阻R10，R11的大小影响整个回路的Q值，从而影响相频特性的斜率。因此，改变电阻R10，R11在一定范围内可调整鉴频特性的线性范围和鉴频灵敏度。

MC1496乘法器采用双电源供电，电阻R1、R2、R3、R4、R7、R8、R12、R13 和RW1和RW2为MC1496提供静态偏置电压，保证乘法器内部的各个晶体管工作在放大状，其中R7决定恒流源的电流𝐼0/2，调节RW1和RW2可使乘法器两输入端直流平衡，R5为扩展①、④脚输入信号线性动态范围的电阻。

工作时输入调频信号分成两路，一路经耦合电容C1和电阻R9直接加之乘法器⑩脚，⑧脚通过电容C8、C9交流接地；

另一路调频信号经移相网后加之①脚，④脚通过旁路电容C5交流接地。

12脚双端输出，接至集成运放741构成的差分放大器，将双相乘后的信号由乘法器⑥脚和○

端出变成单端输出，再经R18、C13构成的低通滤波器滤除高频分量，得到低频调制信号，然后通过耦合电容C14输出给负载。

本实验要用3组不同电源+12V、+8V、-8V。其中+8V由+12V通过稳压块7808转换得到。

三、设计的图纸及对图纸的分析

Vo1 Vo2 移

相网络

图1.移相网络及MC1496乘法器

UΩ

Vo1 Vo2

图2.741差分放大器

图3.+8V稳压电源

四、拟采取的实验步骤

1.鉴频器的特性主要体现在鉴频特性曲线(即S 曲线)上，故正交鉴频器电路的调整也就是调测鉴频特性曲线。扫频法基本步骤是：

①断开移相网络，分别调节平衡电位器RWl、RW2使相乘器两输入端直流平衡。②用扫频仪调整由C2和C4L2组成的移相网络（调电感L2或电容C4）使之在输入调频波的中心频率点上谐振(用带检波头的电缆测量)，即移相90°。

③将扫频仪输出加至Vin端，在Vout端用普通电缆接至扫频仪输入端，调节扫频仪的“频率偏移”、“输出衰减”和“Y 轴增益”等旋钮，使屏幕上显示鉴频特性曲线。微调L2 或电容C4 使鉴频特性曲线的零点位于调频波的中心频率处，微调电位器RWl 、RW2 使鉴频特性曲线上下对称。注意扫频仪输出信号不能太大，一般输出需衰减30dB以上。

大连理工大学实验报告

学院（系）：信息与通信工程学院专业： 电子信息工程姓 名： 实验时间：指导教师签字：

学号：实验室：

班级： 组：实验台：成绩：

正交鉴频器（含低放和滤波电路）设计

一、实验目的和要求

1. 加深对相乘器工作原理的认识。

2. 掌握正交鉴频器的工程设计方法。

3. 掌握用频率特性测试仪调测移相网络和鉴频特性曲线的方法。

二、实验原理和内容

1. 90°移相网络相移可调。

2. 乘法器两输入端设置直流平衡调节电路。

3. S 曲线零点位于 f I 上、下峰点基本对称，线性范围大于 l00kHz。4. 鉴频器能正确解调调频波，且输出波形目测无失真。5. 调频波中心频率：f I (具体值由所设计确定的本振频率决定）；幅度：100mV(rms)； 6. 调制信号频率：lKHz；频偏：3KHz。7. 电源电压 Vcc =12V，VEE=-8V。

三、主要仪器设备

直流稳压电源

高频信号发生器（具备频率计功能） 示波器

1 台 1 台 1 台

四、调试正确的图纸

参数：

五、 实验数据记录和处理

图3.1 混频示波器结果 图3.2 中放示波器结果

以上为5KHZ频偏下的解调波形，上图显示了500HZ~10KHZ的解调波形。经测量

最小频偏为2.５KHZ。

六、 实验结果与分析

1.根据实验数据可知，实验结果基本满足实验要求。 M1496的各个引脚工作电压基本符合参考表格中数据。移相网络的输入和输出波形相差1/4波长即90°。稳压芯片的输出电压为+7.99V，符合要求。S曲线由于时间限制，未测量。

七、 实验体会

鉴频器的调试相对比较顺利，首先测量的移相网络的输出符合要求，随后调节几个滑动变阻器使M1496各个引脚的工作电压符合参考表。调整好工作点后，分别测量M14966脚和12脚的输出，应该为两个频率等于调制频率的正弦信号，最后测量741的输出，调节信号发生器的调制信号频率，最终的输出信号频率随之改变，即解调成功。