20通信电子线路实验讲义
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目录
实验1 小信号调谐放大器（单调谐与双调谐放大器） 2
实验2 正弦波振荡器（LC振荡器和晶体振荡器） 6
实验3 振幅调制（集成乘法器幅度调制电路） 11
实验4 振幅解调器（包络检波、同步检波） 16
实验5 中频放大器 21
实验6 高频功率放大器 24
实验7 频率调制（变容二极管调频器） 28
实验8 调频波的解调（斜率鉴频与相位鉴频器） 31
实验9 调幅发射与接收完整系统的联调 34
实验10 调频发射与接收完整系统的联调 40
附录1 混频器（晶体三极管混频器和集成乘法器混频器） 42
附录2 自动增益控制（AGC） 49
实验1 小信号调谐放大器（单调谐与双调谐放大器）
一．实验目的
1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；
2.掌握单调谐和双调谐放大器的基本工作原理；
3.掌握测量放大器幅频特性的方法；
4.熟悉放大器集电极负载对单调谐和双调谐放大器幅频特性的影响；
5.了解放大器动态范围的概念和测量方法。
二．实验内容
1.采用点测法测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性；
2.用示波器测量输入、输出信号幅度，并计算放大器的放大倍数；
3.用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响；
4.用示波器观察放大器的动态范围；
5.观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。
三．实验步骤
1.实验准备
在实验箱主板上插装好无线接收与小信号放大模块，插好鼠标接通实验箱上电源开关，此时模块上电源指示灯和运行指示灯闪亮。
2.单调谐回路谐振放大器幅频特性测量
测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法。扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性曲线，但需要扫频仪。点测法采用示波器进行测试，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的单调谐回路谐振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。
（1）扫频法，即用扫频仪直接测量放大器的幅频特性曲线。利用本实验箱上的扫频仪测试的方法是：用鼠标点击显示屏，选择扫频仪，将显示屏下方的高频信号源（此时为扫频信号源）接入小信号放大的输入端（1P1），将显示屏下方的“扫频仪”与小信号放大的输出（1P8）相连。按动无线接收与小信号放大模块上的编码器（1SS1），选择1K2指示灯闪亮，并旋转编码器（1SS1）使1K2指示灯长亮，此时小信号放大为单调谐。显示屏上显示的曲线即为单调谐幅频特性曲线，调整1W1、1W2曲线会有变化。用扫频仪测出的单调谐放大器幅频特性曲线如下图：
图1-1 扫频仪测量的幅频特性
(2)点测法，其步骤如下：
①通过鼠标点击显示屏，选择实验项目中“高频原理实验”，然后再选择“小信号调谐放大电路实验”，通过选择“小信号调谐放大”后，显示屏上显示小信号调谐放大器原理电路图。用鼠标点击1K2开关，1K2开关接通，且模块上对应的1K2指示灯点亮，此时1C19被短路，放大器为单调谐回路。
②将显示屏下方的高频信号源连接到小信号放大器输入端（1P1），示波器CHI接放大器输入端1TP2，示波器CH2接放大器输出端1TP7。调整高频信号源频率为6.3MHZ（用鼠标点击原理图左侧“高放输入”，频率显示为6.3MHZ，高频信号源开机默认值为6.3MHZ。）调整高频信号源输出幅度（峰-峰值）为200mv(示波器CHI监测)，用鼠标点击原理图左侧“高放输入”，用鼠标调整幅度或直接调整显示屏下方右侧“幅度”旋钮，即可调整其幅度。调整1w1和1W2,使放大器输出为最大值（示波器CH2监测），用鼠标点击1W1或1W2，相应指示灯点亮，拨动鼠标滑轮，即可调整其电位器阻值。（注：旋转模块上编码器（1SS1）旋钮同样可以调整其电阻，首先按动编码器，使相应的指示灯点亮，然后再旋转旋钮就可调整其阻值。我们建议用鼠标调整，因为长期用编码器调整，可能会造成编码器机械性损坏。）调整1W1、1W2使放大器输出幅度达到最大时，此时放大器谐振回路谐振于6.3MHZ。比较此时输入输出幅度大小，并算出放大倍数。
③按照表1-1改变高频信号源的频率，保持高频信号源输出幅度为200mv（示波器CHI监测），从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值，并把数据填入表1-1。调频率时，用鼠标点击原理图左侧“高放输入”，选择“步进调节”为100KHZ,旋转显示屏下方左侧“频率”旋转，每旋一档即改变100KHZ。
表1-1
输入信号频率f(MHZ)
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
6.0
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
7.0
输出电压幅值U(mv)
④从横轴为频率，纵轴为电压幅值，按表1-1，画出单调放大器的幅频特性曲线。
3．观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响
当放大器工作于放大状态下，按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通1R25的幅频特性曲线。（用鼠标点击1K1，模块上1K1指示灯点亮时为接通，不亮时为断开）。可以发现：当不接1R25时，集电极负载增大，幅频特性幅值加大，曲线变“瘦”，Q值增高，带宽减小。而当接通1R25时，幅频特性幅值减小，曲线变“胖”，Q值降低，带宽加大。
用扫频仪测出接通与不接通2R3的幅频特性曲线，如下图：
不接1R25时的幅频特性曲线 接1R25时的幅频特性曲线
4. 放大器动态范围测量
1K1置“OFF”，用鼠标点击1K1，使1K1指示灯熄灭。1K2置“单调谐”，鼠标点击1K2，使1K2指示灯点亮。高频信号源输出接调谐放大器的输入端（1P1），调整高频信号源频率至6.3MHZ，幅度100mv。示波器CH1接1TP2，示波器CH2接调谐放大器的输出（1TP7）端，（调整1W1、1W2使放大器输出为最大）。按照表1-3放大器输入幅度，改变高频信号源的输出幅度（由CH1监测）。从示波器CH2读出放大器输出幅度值，并把数据填入表1-3，且计算放大器电压放大倍数值。可以发现，当放大器的输入增大到一定数值时，放大倍数开始下降，输出波形开始畸变（失真）。
表1-2
放大器输入(mV)
200
250
300
350
400
450
500
600
700
800
放大器输出(V)
放大器电压放大倍数
四．实验报告要求
1．画出单调谐的幅频特性，计算幅值从最大值下降到0.707时的带宽，并由此说明其优缺点。
2．画出放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线。
3．当放大器输入幅度增大到一定程度时，输出波形会发生什么变化？为什么？
4．总结由本实验所获得的体会。
图1-2 小信号调谐放大器电路图
实验2 正弦波振荡器（LC振荡器和晶体振荡器）
一．实验目的
1.掌握电容三点式LC振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件的功能；
2.掌握LC振荡器幅频特性的测量方法；
3.熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响；
4.了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响，感受晶体振荡器频率稳定度高的 特点。
二．实验内容
1.用示波器观察LC振荡器和晶体振荡器输出波形，测量振荡器输出电压峰-峰值，并以频率计测量振荡频率；
2.测量LC振荡器的幅频特性；
3.测量电源电压变化对振荡器的影响；
4.观察并测量静态工作点变化对晶体振荡器工作的影响。
三、实验步骤
1、实验准备
插装好正弦振荡器与晶体管混频模块，接通实验箱电源，此时模块上电源指示灯和运行指示灯闪亮。用鼠标点击显示屏，选择“实验项目”中的“高频原理实验”，然后再选择“振荡器实验”中的“LC振荡器实验”，显示屏会显示出LC振荡器原理实验图。
说明：电路图中各可调元件的调整，其方法是：用鼠标点击要调整的原件，模块上对应的指示灯点亮，然后滑动鼠标上的滑轮，即可调整该元件的参数。利用模块上编码器调整与鼠标调整其效果完全相同。用编码器调整的方法是：按动编码器，选择要调整的元件，模块上对应的指示灯点亮，然后旋转编码器旋钮，即可调整其参数。我们建议采用鼠标调整，因为长时间采用编码器调整，可能会造成编码器损坏。本实验箱中，各模块可调元件的调整，其方法与此完全相同，后面不再说明。
2、LC振荡实验（为防止晶体振荡器对LC振荡器的影响，应使晶振停振，即调2W3使晶振停振。）
（1）西勒振荡电路幅频特性测量
用铆孔线将2P2与2P4相连，示波器接2TP5,频率计与2P5相连。开关2K1拨至“p”（往下拨），此时振荡电路为西勒电路。调整2W4使输出幅度最大。（用鼠标点击2W4，且滑动鼠标滑轮来调整。）调整2W2可调整变容管2D2的直流电压，从而改变变容管的电容，达到改变振荡器的振荡频率，变容官上电压最高时，变容管电容最小，此时输出频率最高。按照表2-1电压的变化测出与电压相对应的振荡频率和输出电压（峰-峰值Vp-p）,并将测量结果记于表中，表中电压为变容管2D2上的电压，调整2W2即可调整其电压，调整2W2时，显示屏上会显示其电压。
表2-1
电压（v）
4
5
6
7
8
9
10
11
12
振荡频率f(MHZ)
输出电压VP-P(v)
电压（V）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
振荡频率f(MHZ)
输出电压VP-P(v)
表2-2
根据所测数据，分析振荡频率与电容变化有何关系，输出幅度与振荡频率有何关系，并画出振荡频率与输出幅度的关系曲线。
（2）克拉泼振荡电路幅频特性的测量
将开关2K1拨至“S”（往上拨），振荡电路转换为克拉泼电路。按照上述（1）的方法，测出振荡频率和输出电压，并将测量结果记于表2-2中。
根据所测数据，分析振荡频率与电容变化有何关系，输出幅度与振荡频率有何关系，并画出振荡频率与输出幅度的关系曲线。
（3）测量电源电压变化对振荡器频率的影响
分别将开关2K1打至（S）和（P）位置，改变电源电压EC，测出不同EC下的振荡频率。并将测量结果记于表2-3中。
其方法是：用铆孔线将2P2与2P4相连，频率计接射随器输出2P5，调整电位器2W4使输出最大，用示波器监测输出，测好后去掉。调整2W2使变容管2D2上电压为5V。用三用表直流电压档测2TP1测量点电压，按照表2-3给出的电压值Ec，调整2W1电位器，分别测出与电压相对应的频率。表中△f为改变Ec时振荡频率的偏移，假定Ec=10.5V时 ,△f=0，则△f=f-f10.5V。
表2-3
串联（S）
EC（V）
10
9
8
7
6
5
4
F(MHZ)
△f(KHZ)
并联（P）
EC（V）
10
9
8
7
6
5
4
F(MHZ)
△f(KHZ)
根据所测数据，分析电源电压变化，对振荡频率有何影响。
3.晶体振荡器实验
用鼠标点击显示屏，选择“实验项目”中的“高频原理实验”，然后再选择“振荡器实验”中的“晶体振荡器实验”，显示屏会显示晶体振荡器原理实验图。图中的可调元件可利用鼠标进行调节。
（1）用铆孔线将2P3与2P4相连，将示波器探头接到2TP5端，观察晶体振荡器波形，如果没有波形，应调整2W3电位器。然后用频率计测量其输出端2P5频率，看是否与晶体频率一致。
（2）示波器接2TP5端，频率计接2P5输出口，调节2W3以改变晶体管静态工作点，观察振荡波形及振荡频率有无变化。
4.实验报告要求
（1）根据测试数据，分别绘制西勒振荡器，克拉泼振荡器的幅频特性曲线，并进行分析比较；
（2）根据测试数据，计算频率稳定度，分别绘制克拉泼振荡器、西勒振荡器的
曲线；
（3）根据实验，分析静态工作点对晶体振荡器工作的影响；
（4）总结由本实验所获得的体会。
图2-1 LC振荡器
图2-2晶体振荡器实验电路
实验3 振幅调制（集成乘法器幅度调制电路）
一、实验目的
1．通过实验了解振幅调制的工作原理。
2．掌握用MC1496来实现AM和DSB的方法，并研究已调波与调制信号，载波之间的关系。
3．掌握用示波器测量调幅系数的方法。
二．实验内容
1．用示波器观察正常调幅波（AM）波形，并测量其调幅系数。
2．用示波器观察平衡调幅波（抑制载波的双边带波形DSB）波形。
3．用示波器观察调制信号为方某某、三角波的调幅波。
三．实验步骤
1．实验准备
（1）插装好集成乘法器调幅，混频与同步解调模块，接通实验箱电源，模块上电源指示灯和运行指示灯闪亮。
（2）调制信号源：采用实验箱上的低频信号源，其参数调节如下（示波器监测）：
( 频率范围：1kHz
( 波形选择：正弦波
( 输出峰-峰值：4V
（3）载波源：采用实验箱上的高频信号源：
( 工作频率：2.1MHz（也可采用其它频率）；
( 输出幅度（峰-峰值）：200mV，用示波器观测。
2．DSB（抑制载波双边带调幅）波形观察
用鼠标点击显示屏，选择实验项目中“高频原理实验”，然后再选择“集成乘法器调幅实验”，显示屏上会显示集成乘法器调幅的原理实验电路，图中的可调电位器可通过鼠标来调整。
（1）DSB信号波形观察
将高频信号源输出的载波接入载波输入端（6P1），低频调制信号接入音频输入端（6P2）。
示波器CH1接调制信号6P2，示波器CH2接调幅输出端（6TP3），调整6W1即可观察到调制信号及其对应的DSB信号波形。其波形如图3-1所示，如果观察到的DSB波形不对称，应微调6W1电位器。
图3-1 图3-2
（2）DSB信号反相点观察
为了清楚地观察双边带信号过零点的反相，必须降低载波的频率。本实验可将载波频率降低为100KHZ，幅度仍为200mv。调制信号仍为1KHZ（幅度峰-峰值4V）。
增大示波器X轴扫描速率，仔细观察调制信号过零点时刻所对应的DSB信号，过零点时刻的波形应该反相，如图3-2所示。
（3）DSB信号波形与载波波形的相位比较
在上述实验的基础上，把调制器的输入载波波形与输出DSB波形的相位进行比较，可发现：在调制信号正半周期间，两者同相；在调制信号负半周期间，两者反相。
3．AM（常规调幅）波形测量
（1）AM正常波形观测
载波频率仍设置为2.1MHZ（幅度200mv），调制信号频率1KHZ（幅度峰-峰值4V）。示波器CH1接6P2、CH2接6TP3，调整6W1即可观察到正常的AM波形，如图3-3所示。
图3-3
调整电位器6W1，可以改变调幅波的调制度。在观察输出波形时，改变音频调制信号的频率及幅度，输出波形应随之变化。下图为用示波器测出的正常调幅波波形：
（2）过调制时的AM波形观察
在上述实验的基础上，即载波2.1MHZ（幅度200mv），音频调制信号1KHZ（幅度4V），示波器CH1接6P2、CH2接6TP3。调整6W1使调制度为100%，然后增大音频调制信号的幅度，可以观察到过调制时AM波形，并与调制信号波形作比较。下图为调制度为100%和过调制的AM波形：
调制度为100%的AM波形 过调制AM波形
（3）增大载波幅度时的调幅波观察
保持调制信号输入不变，逐步增大载波幅度，并观察输出已调波。可以发现：当载波幅度增大到某值时，已调波形开始有失真；而当载波幅度继续增大时，已调波形包络出现模糊。最后把载波幅度复原（200mv）。
（4）调制信号为三角波和方某某时的调幅波观察
保持载波源输出不变，但把调制信号源输出的调制信号改为三角波（峰—峰值4V）或方某某（4V），并改变其频率，观察已调波形的变化，调整6W1，观察输出波形调制度的变化。下图为调制信号为三角波时的调幅波形：
6．调制度Ma的测试
我们可以通过直接测量调制包络来测出Ma。将被测的调幅信号加到示波器CH1或CH2，并使其同步。调节时间旋钮使荧光屏显示几个周期的调幅波波形，如图3-4所示。根据Ma的定义，测出A、B，即可得到Ma。
图3-4
四．实验报告要求
1．整理按实验步骤所得数据，绘制记录的波形，并作出相应的结论。
2．画出DSB波形和时的AM波形，比较两者的区别。
3．总结由本实验所获得的体会。
图3-5 1496组成的调幅器实验电路
实验4 振幅解调器（包络检波、同步检波）
一、实验目的
1．掌握用包络检波器实现AM波解调的方法。了解滤波电容数值对AM波解调影响；
2．理解包络检波器只能解调m≤100％的AM波，而不能解调m＞100％的AM波以及DSB波的概念；
3．掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM波和DSB波解调的方法；
4．理解同步检波器能解调各种AM波以及DSB波的概念。
二．实验内容
1．用示波器观察包络检波器解调AM波、DSB波时的性能；
2．用示波器观察同步检波器解调AM波、DSB波时的性能；
3．用示波器观察普通调幅波（AM）解调中的对角切割失真和底部切割失真的现象。
三．实验步骤
（一）实验准备
1．插装好集成乘法器调幅，混频与同步解调模块，中放AGC与二极管检波模块，接通实验箱电源，模块上电源指示灯和运行指示灯闪亮。
2．用鼠标点击显示屏，选择实验项目中的“高频原理实验”，然后再选择“幅度解调实验”中的“二极管检波实验”，显示屏会显示二极管检波原理实验电路，图中可调电位器均可通过鼠标来调整。
注意：做本实验时仍需重复调制实验中部分内容，先产生调幅波，再供这里解调之用。
（二）二极管包络检波
1．AM波的解调
（1）的AM波的解调
① AM波的获得
与振幅调制实验步骤中的3．⑴中的实验内容相同（参数改变一下），低频信号源（输出1Vp-p的1kHz正弦波（幅度值为15左右）），以高频信号源作为载波源（输出50mVp-p的2.5MHZ正弦波(幅度值为21左右)），调节6W1，便可从幅度调制电路（6P3）输出的AM波，其输出幅度（峰-峰值）应为0.2V左右。
② AM波的包络检波器解调
把上面得到的AM波（6P3）加到中频放大电路5P1，中频输出5P5加到包络检波器输入端（5P6），即可用示波器在5TP8和5TP9观察到包络检波器的输出，并记录输出 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 放输出与二极管检波器输入相连（5P5与5P6相连）。
用三用表直流电压档或示波器直流位测试AGC的控制电压输出（5P7），改变高频信号源的输出幅度，观察AGC控制电压的变化。可以看出当高频信号源幅度增大时，AGC控制电压也增大。
3．不接AGC时，输出信号的测试
上述步骤2的状态因为AGC输出没有与中放相连，即没有构成闭环，所以AGC没有起控制作用。在上述状态中，用示波器测试中放输出（5P5）或检波器输入（5P6）波形，可以看出，当增大高频信号源输出幅度时，中放输出随之增大。
4．接通AGC时，输出信号的测试
在步骤2的状态下，再将AGC模块输出5P7与中放5P2相连，这样就构成了闭环，即AGC开始起作用。用示波器测试中放输出（5P5）或检波器输入（5P6）波形。可以看出，当增大高频信号源输出幅度时（小于100mv），中放输出也随着增大，当高频信号源幅度继续增大时，中放输出幅度增加不明显。这说明AGC起到了控制作用。
三．实验报告要求
1．在实验中测出中放输入信号多大幅度时，AGC开始起控？
2．AGC电路中的RC滤波的作用是什么？
3．归纳总结AGC的控制过程。
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