南理工高频电子线路实验-小信号调谐实验报告

小信号调谐放大

一、实验目的

(1)掌握小信号调谐放大器的基本工作原理;

(2)掌握谐振放大器电压增益、通频带和选择性的定义、测试及计算;

(3)了解高频小信号放大器动态范围的测试方法;

二、实验原理

   高频小信号放大器电路是构成无线电设备的主要电路,它的作用是放大信道中的高频小信号。为使放大信号不失真,放大器必须工作在线性范围内。高频小信号放大电路的基本类型是选频放大电路,选频放大电路以选频器作为线性放大器的负载,或作为放大器与负载之间的匹配器。高频小信号放大器电路主要由放大器与选频回路两部分构成。用于放大的有源器件可以是半导体三极管,也可以是场效应管,电子管或者是集成运算放大器。用于调谐的选频器件可以是LC谐振回路,也可以是晶体滤波器,陶瓷滤波器,LC集中滤波器,声表面波滤波器等。本实验用三极管作为放大器件,LC谐振回路作为选频器。

1)单调谐放大器

小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路,主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图1-1(a)所示。该电路由晶体管Q1、选频回路T1二部分组成。它不仅对高频小信号进行放大,而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率。基极偏置电阻W3、R22、R4和射极电阻R5决定晶体管的静态工作点。可变电阻W3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点,从而可以改变放大器的增益。

表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率,谐振电压放大倍数,放大器的通频带BW及选择性(通常用矩形系数来表示)等。

谐振频率的表达式为

   为调谐回路的总电容,L为调谐回路电感线圈的电感量

2)双调谐放大器:

双调谐放大器具有频带较宽、选择性较好的优点。双调谐回路谐振放大器是将单调谐回路放大器的单调谐回路改用双调谐回路。其原理基本相同。

三、实验内容

(1)调整晶体管的静态工作点:

在不加输入信号时用万用表(直流电压测量档)测量电阻R4两端的电压(即VBQ)和R5两端的电压(即VEQ),调整可调电阻W3,使VEQ=4.8V,记下此时的VBQ、VEQ,并计算出此时的IEQ=VEQ /R5(R5=470Ω)。

VBQ=

VEQ=

IEQ=VEQ /R5=

(2)高频信号发生器输出频率为12MHz,峰-峰值约为100mV以上的高频信号。将信号输入J4口或TH1口。

(3)调谐放大器的谐振回路使其谐振在输入信号的频率点上:将示波器探头连接在调谐放大器的输出端即TH2上,调节示波器直到能观察到输出信号的波形,再调节中周磁芯使示波器上的信号幅度最大,此时放大器即被调谐到输入信号的频率点上(也可通过扫频仪观察调谐)。在调谐放大器对输入信号已经谐振的情况下,用示波器探头在TH1和TH2分别观测输入和输出信号的幅度大小,则Av0即为输出信号与输入信号幅度之比。

(4)测量放大器通频带

对放大器通频带的测量有两种方式,

其一是用频率特性测试仪(即扫频仪)直接测量 ;

其二则是用点频法来测量:用示波器来测量各个频率信号的输出幅度,最终描绘出通频带特性,具体方法如下:通过调节放大器输入信号的频率,使信号频率在谐振频率附近变化(0.2Mkz为步进间隔来变化),并用示波器观测各频率点的输出信号的幅度,然后就可以在的“幅度-频率”坐标轴上标出放大器的通频带特性。

整理实验数据,并画出幅频特性如下:

 

(5)测量放大器的选择性

(二)双调谐小信号放大器单元电路实验

双调谐小信号放大器的测试方法和测试步骤与单调谐放大电路基本相同,只是在以下两个方面稍作改动:

其一是输入信号的频率应改为465KHz(峰-峰值200mV);

其二是在谐振回路的调试时,对双调谐回路的两个中周要反复调试才能最终使谐振回路谐振在输入信号的频点上,具体方法是,首先调试放大电路的第二级中周,让示波器上被测信号幅度尽可能大,然后调试第一级中周,也是让示波器上被测信号的幅度尽可能大,这之后再重复调第一级和第二级中周,直到输出信号的幅度达到最大,这样,放大器就已经谐振到输入信号的频点上了。

整理实验数据,并画出幅频特性如下:

 


六、思考题

试分析单调谐放大回路的发射极电阻和谐振回路的阻尼电阻对放大器的增益、带宽和中心频率各有何影响?

答:发射极电阻主要是给PN结提供正常偏置电压,振荡信号经过旁路电容形成回路,不会对放大器的增益、带宽和中心频率影响,回路的阻尼电阻能使放大器的带宽增宽和中心频率稳定,增益下降

 

第二篇:南理工高频电子线路实验-模拟乘法器实验报告

模拟乘法混频

一、实验目的

(1)了解集成混频器的工作原理。

(2)了解混频器中的寄生干扰。

二、实验原理

   混频,又称变频,也是一种频谱的线性搬移过程,它是使信号自某一个频率变换成另一个频率。完成这种功能的电路称为混频器(或变频器)。混频器是频谱线性搬移电路,是一个六端网络。它有两个输入电压,输入信号和本地振荡信号, 输出信号为,称为中频信号,其频率是的差频或和频,称为中频 (同时也可采用谐波的差频或和频)。由此可见,混频器在频域上起着减(加)法器的作用。

 

    混频器的输入信号是高频已调波、本振是正弦波信号,中频信号也是已调波,除了中心频率与输入信号不同外,由于是频谱的线性搬移,其频谱结构与输入信号的频谱结构完全相同。表现在波形上,中频输出信号与输入信号的包络形状相同,只是填充频率不同(内部波形疏密程度不同)。

混频器是超外差接收机中的关键部件。采用超外差技术后,将接收信号混频到一固定中频,放大量基本不受接收频率的影响, 这样,频段内信号的放大一致性较好,灵敏度可以做得很高,选择性也较好。

设输入到混频器中的输入已调信号和本振电压分别为

 

这两个信号的乘积为

 

若中频,经带通滤波器取出所需边带,可得中频电压为

下图为模拟乘法器混频电路,该电路由集成模拟乘法器MC1496完成。

MC1496可以采用单电源供电,也可采用双电源供电。本实验电路中采用+12V,-8V供电。R12(820Ω)、R13(820Ω)组成平衡电路,F2为4.5MHz选频回路。本实验中输入信号频率为=4.2MHz,本振频率=8.7MHz。

为了实现混频功能,混频器件必须工作在非线性状态,而作用在混频器上的除了输入信号电压和本振电压外,不可避免地还存在干扰和噪声。它们之间任意两者都有可能产生组合频率,这些组合信号频率如果等于或接近中频,将与输入信号一起通过中频放大器、解调器,对输出级产生干涉,影响输入信号的接收。

干扰是由于混频器不满足线性时变工作条件而形成的,因此不可避免地会产生干扰,其中影响最大的是中频干扰和镜象干扰。

三、实验仪器

双踪示波器

高频信号发生器

频率计

四、实验内容

(1)用高频信号发生器做本振信号,将频率(幅度ULP-P=300mV左右)的本振信号从J8处输入(本振输入处)。(幅度USP-P=100mV左右)的高频信号(由3号板晶振提供)从相乘混频器的输入端J7输入,用示波器观察TH8和TH9处波形。

(2)改变高频信号电压幅度,用示波器观测,记录输出中频电压Ui的幅值,并填入下表。

(3)改变本振信号电压幅度,用示波器观测,记录输出中频电压Ui的幅值,并填入下表

(4)用频率计测量混频前后波形的频率。

混频前f=4.19mhz      混频后f=4.5059549mhz

(5)混频的综合观测(需外接信号源)

    令高频信号发生器输出一个由1K音频信号调制的载波频率为4.2MHz的调幅波,作为本实验的载波输入,外接信号源输出8.7MHz的本振信号,用示波器对比观察J9处和调制信号的波形。

五、思考题

1,分析寄生干扰的原因,并讨论预防措施。

原因:干扰频率通过寄生通道形成。混频器件工作在非线性状态,不可避免地存在干扰和噪声作用在混频器上。它们和输入信号电压VS、本振电压VL之间任意两者都有可能产生组合频率,这些组合信号频率如果等于或接近中频,将与输入信号一起通过中频放大器、解调器,对输出级产生干涉,影响输入信号的接收。

预防措施:减少非线性失真的各种组合频率干扰,选择器件特性接近平方律或近似理想相乘器。

2、归纳信号混频的过程

所谓混频,就是利用非线性元件,把两个不同频率的电信号进行混合,通过选频回路得到第三个频率的信号的过程。

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