1、 梧 州 学 院WUZHOU UNIVERSITY实验报告评分表评价元素较差0.4合格0.6中等0.7较好0.8很好0.9非常好1.0实验成绩实验报告规范程度（页面整洁、图示规范、排版工整等20分）报告撰写情况（50分，实验基本原理、实验报告的完整度、相关数据是否准确、相关数据分析、是否按照实验要求来写等内容）实验数据及其分析（实验总结部分要求写的详实、碰到了什么问题如何解决的、通过实验学到了什么及对实验的心得体会。30分）成绩指导老师（签字）： 年 月 日梧州学院实验报告实验名称：高频小信号调谐放大器实验 实验室名称：通信虚拟仿真实验室 实验时间：2021年12月3日实验设备及环境：1、1号
2、板信号源模块 1块2、2号板小信号放大模块 1块3、6号板频率计模块 1块4、双踪示波器 1台5、万用表 1块6、扫频仪（可选） 1块实验目的：1、 掌握高频小信号谐振电压放大器的电路组成与基本工作原理。2、 熟悉谐振回路的调谐方法及测试方法。3、 掌握高频谐振放大器处于谐振时各项主要技术指标意义及测试技能。实验原理及内容：1、 谐振频率的调整与测定。2、 主要技术性能指标的测定：谐振频率、谐振放大增益Avo及动态范围、通频带BW0.7。单调谐小信号放大器图1-1 单调谐小信号放大电路图小信号谐振放大器是接收机的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线形放大。实验单元电路由晶体管N1和选频回
3、路T1组成，不仅对高频小信号放大，而且还有选频作用。本实验中单调谐小信号放大的谐振频率为fs=10.7MHz。放大器各项性能指标及测量方法如下：1、谐振频率放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f0称为放大器的谐振频率，对于图1-1所示电路（也是以下各项指标所对应电路），f0的表达式为式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；为调谐回路的总电容，的表达式为式中， Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容；P1为初级线圈抽头系数；P2为次级线圈抽头系数。谐振频率f0的测量方法是：用扫频仪作为测量仪器，测出电路的幅频特性曲线，调变压器T的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f0。2、电
4、压放大倍数放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数AV0称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0的表达式为式中，为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V0与输入电压Vi相位差不是180 而是为180+fe。AV0的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1中输出信号V0及输入信号Vi的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算：AV0 = V0 / Vi 或 AV0 = 20 lg (V0 /Vi) dB3、通频带由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数AV下降到谐振电压放大倍数AV
5、0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW，其表达式为BW = 2f0.7 = f0/QL式中，QL为谐振回路的有载品质因数。分析表明，放大器的谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的关系为上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容为定值时，谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的乘积为一常数。这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。通频带BW的测量方法：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是：先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f0及电压放大倍数AV0然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压VS
6、不变），并测出对应的电压放大倍数AV0。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图1-2所示。可得： 通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益，除了选用yfe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量C。如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益实验步骤及数据记录：单调谐小信号放大器单元电路实验1、 断电状态下，按如下框图进行连线：单调谐小信号放大电路连线框图注：图中符号表示高频连接线。源端口目的端口连线说明1号板：RF OUT1（Vp-p=200mV f=10.7MHz）2
7、号板：P3高频小信号输入1号板：RF OUT26号板：P3频率计观察输入频率 2、 频率谐振的调整（1） 用示波器观测TP3，调节号板信号源模块，使之输出幅度为200mV、频率为10.7MHz正弦波信号。（2） 顺时针调节W1到底，用示波器观测TP1，调节中周，使TP1幅度最大且波形稳定不失真。3、 动态测试保持输入信号频率不变，调节信号源模块的幅度旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP3的幅度。用示波器观察在不同幅度信号下TP1处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入下表，计算电压增益Avo。在坐标轴中画出动态曲线。输入信号fs（MHz）10.7MHz输入信号Vi（mv）TP350100
8、200300输出信号Vo（v）TP15.766.00增益Avo（dB）28.8204、 通频带特性测试保持输入信号幅度不变，调节信号源的频率旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP3的频率。用示波器观察在不同频率信号下TP1处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入下表，在坐标轴中画出幅度-频率特性曲线。若配有扫频仪，可用扫频仪观测回路谐振曲线。输入信号Vi（mv）TP3200mv输入信号fs（MHz）10.410.510.610.710.810.911.011.1输出信号Vo（v）TP11.5224.245.764.082.721.921.52增益（dB）7.61021.228.820.41
9、3.69.67.6幅度-频率特性测试（1） 调节输入信号频率，测试并计算出Bw0.707。测得数据：f0.707=10.79MHz f0=10.7MHzBW = 2f =2（f0.707-f0）=2(10.79-10.7)=0.18实验总结通过本次实验，对放大器处于谐振时各项技术指标的测试，如：电压放大倍数、通频带，进一步掌握了高频小信号调谐放大器的工作原理。了解小信号调谐放大器是高频电子线路中的基本单元电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大、以及在高频调谐放大器中，由于晶体体管集电结电容的内部反馈，形成了放大器的输出电路与输入电路之间的相互影响。成绩评定： 梧州学院实验报告实验名称：非
10、线性丙类功率放大器实验 实验室名称：通信虚拟仿真实验室 实验时间：2021年12月10日实验设备及环境：1、 信号源模块 1块2、 频率计模块 1块3、 8 号板 1块4、 双踪示波器 1台5、 频率特性测试仪（可选） 1台6、 万用表 1块实验目的：1、 了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的调谐特性以及负载改变时的动态特性。2、 了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化对功率放大器工作状态的影响。3、 比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点4、 掌握丙类放大器的计算与设计方法。实验原理及内容：1、 观察高频功率放大器丙类工作状态的现象，并分析其特点2、 测试丙类
11、功放的调谐特性3、 测试丙类功放的负载特性4、 观察激励信号变化、负载变化对工作状态的影响放大器按照电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型。功率放大器电流导通角越小，放大器的效率越高。甲类功率放大器的，效率最高只能达到50%，适用于小信号低功率放大，一般作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。非线性丙类功率放大器的电流导通角，效率可达到80%，通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。特点：非线性丙类功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1或更小)，基极偏置为负值，电流导通角，为了不失真地放大信号，它的负载必须是LC谐振回路。电路原理
12、图如图7-1所示，该实验电路由两级功率放大器组成。其中N4、T5组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，其中R14、R15、R16组成静态偏置电阻。N4、T6组成丙类功率放大器。R18为射极反馈电阻，T6为谐振回路，甲类功放的输出信号通过R17送到N4基极作为丙放的输入信号，此时只有当甲放输出信号大于丙放管N4基极射极间的负偏压值时，Q4才导通工作。与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻，改变S1拨码开关的位置可改变并联电阻值，即改变回路Q值。下面介绍甲类功放和丙类功放的工作原理及基本关系式。1、甲类功率放大器1）静态工作点如图7-1所示，甲类功率放大器工作在线性状态，电路的静态工作点由下列关
13、系式确定：2）负载特性如图7-1所示，甲类功率放大器的输出负载由丙类功放的输入阻抗决定，两级间通过变压器进行耦合，因此甲类功放的交流输出功率P0可表示为：式中，为输出负载上的实际功率，为变压器的传输效率，一般为0.750.85图7-2为甲类功放的负载特性。为获得最大不失真输出功率，静态工作点Q应选在交流负载线AB的中点，此时集电极的负载电阻RH称为最佳负载电阻。集电极的输出功率PC的表达式为：式中，Vcm为集电极输出的交流电压振幅；Icm为交流电流的振幅，它们的表达式分别为：式中，VCES称为饱和压降，约1V图7-2 甲类功放的负载特性如果变压器的初级线圈匝数为N1，次级线圈匝数为N2，则式中
14、，为变压器次级接入的负载电阻，即下级丙类功放的输入阻抗。3）功率增益与电压放大器不同的是功率放大器有一定的功率增益，对于图7-1所示电路，甲类功率放大器不仅要为下一级功放提供一定的激励功率，而且还要将前级输入的信号进行功率放大，功率放大增益Ap的表达式为其中，Pi为放大器的输入功率，它与放大器的输入电压uim及输入电阻Ri的关系为2、丙类功率放大器1）基本关系式丙类功率放大器的基极偏置电压VBE是利用发射极电流的直流分量IEO（ICO）在射极电阻上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号为正弦波时，集电极的输出电流iC为余弦脉冲波。利用谐振回路LC的选频作用可输出基波谐振电压
15、vc1,电流ic1。图7-3画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。分析可得下列基本关系式：式中，为集电极输出的谐振电压及基波电压的振幅；为集电极基波电流振幅；为集电极回路的谐振阻抗。式中，PC为集电极输出功率式中，PD为电源VCC供给的直流功率；ICO为集电极电流脉冲iC的直流分量。放大器的效率为 图7-3 丙类功放的基极/集电极电流和电压波形2）负载特性当放大器的电源电压VCC，基极偏压vb，输入电压(或称激励电压)vsm确定后，如果电流导通角选定，则放大器的工作状态只取决于集电极回路的等效负载电阻Rq。谐振功率放大器的交流负载特性如图7-4所示。由图可见，当交流负载线正
16、好穿过静态特性转移点A时，管子的集电极电压正好等于管子的饱和压降VCES，集电极电流脉冲接近最大值Icm。此时，集电极输出的功率PC和效率都较高，此时放大器处于临界工作状态。Rq所对应的值称为最佳负载电阻，用R0表示，即当RqR0时，放大器处于欠压状态，如C点所示，集电极输出电流虽然较大，但集电极电压较小，因此输出功率和效率都较小。当RqR0时，放大器处于过压状态，如B点所示，集电极电压虽然比较大，但集电极电流波形有凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态。判断放大器是否为临界工作状态的条件是：实验步骤及数据记录：1、 连线框图如图
17、7-5所示图7-5 非线性丙类功率放大电路连线框图源端口目的端口连线说明信号源：RF OUT1（Vp-p =300mV f=10.7MHz）8号板：P5射频信号输入信号源：RF OUT2频率计：P3频率计实时观察输入频率2、在前置放大电路输入端P5处输入频率10.7MHz（测试点TP7，Vp-p300mV）的高频信号， 调节中周T5，使TP15处信号约为3.5V。调节T6，使TP9幅度最大。调谐特性的测试将S1设为“0000”，以0.5MHz为步进从9MHz15MHz改变输入信号频率，记录TP9处的输出幅度，填入表7-1。Fi9MHz9.5MHz10MHz10.5MHz11MHz11.5MHz
18、12MHzV0240mv320mv400mv4.08v2.32v400v320mv表7-1负载特性的测试将信号源调至10.7M，RF幅度为300mV。8号板负载电阻转换开关S1(第4位没用到)依次拨为“1110”，“0110”和“0100”，用示波器观测相应的Vc（TP9处观测）值和Ve（TP8处观测）波形，描绘相应的ie波形，分析负载对工作状态的影响。表中的R19=51欧，R20=75欧，R21=100欧, R100=300欧。等效负载R19/R20R19（轻欠压）R20(临界)R21（轻过压）R100（重过压）RL()30.365175100300VcP-P(V)22.643.043.20
19、3.36VeP-P(mV)512mv456mv352mv288mv256mvie的波形表7-2 Vb6V f10.7MHz VCC5V3、观察激励电压变化对工作状态的影响先将TP8调成对称的凹陷波形，然后使输入信号由大到小变化，用示波器观察ie波形的变化（观测ie波形即观测Ve波形，ieVe/R16+R17），用示波器在TP8处观察实验报告要求：1、 对实验参数和波形进行分析，说明输入激励电压、负载电阻对工作状态的影响。（1）当增大输入激励电压Vbb时，放大器工作状态由欠压状态临界状态过压状态过渡。高频功率放大器工作在欠压状态时，基波电压振幅UC与基极偏置电压Ubb成线性变化。（2）随着R从小
20、变大，放大器将由欠压状态临界状态过压状态过渡。过压区与欠压区，集电极输出功率都比较小，要使高频功率放大器给出足够大的功率，只有工作在临界状态才能保持最好的能量关系。2、 分析丙类功率放大器的特点。（1）功放管的发射结处于反偏下。 （2）功放管的导通角小于180度。（3）输出的电压不会产生失真。（4）电路有较强的选频特性，放大器的通频带较窄。实验总结：通过这次实验，我了解了在丙类谐振功率放大器中，根据晶体管工作是否进入饱和区，可将其分为欠压、临界和过压工作状态。临界状态输出功率最大，效率也较高，通常应选择在此状态工作。过压状态的特点是效率高、损耗小，并且输出电压受负载电阻RL的影响小，近似为交流
21、恒压源特性。欠压状态时电流负载电阻RL的影响小，近似为交流恒流源特性，但由于效率低、集电极损耗大。成绩评定： 梧州学院实验报告实验名称：集电极调幅实验 实验室名称：通信虚拟仿真实验室 实验时间：2021年12月10日实验设备及环境：1、 信号源模块 1块2、 频率计模块 1块3、 8 号板 1块4、 双踪示波器 1台5、 万用表 1块实验目的：1、掌握用晶体三极管进行集电极调幅的原理和方法。2、研究已调波与调制信号及载波信号的关系。3、掌握调幅系数测量与计算的方法。实验原理及内容：1、丙类功放工作状态与集电级调幅的关系。2、 观察调幅波，观察改变调幅度输出波形变化并计算调幅度。1、集电极调幅的
22、工作原理集电极调幅就是用调制信号来改变高频功率放大器的集电极直流电源电压，以实现调幅。它的基本电路如图9-1所示。图9-1 集电极调幅的基本过程由图可知，低频调制信号与直流电源VCC相串联，因此放大器的有效集电极电源电压等于上述两个电压之和，它随调制信号波形而变化。因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随调制信号的波形而变化。于是得到调幅波输出。图9-2（a）为Ic1m、ICO随VCC而变化的曲线。由于，因而可以从已知的ICO,Ic1m得出PD、P0、PC随VCC变化的曲线，如图9-2(b)所示。由图可以看出，在欠压区，VCC对Ic1m与P0的影响很小。但集电极调幅作用时通过改变VCC来改变Ic
23、1m与P0才能实现的。因此，在欠压区不能获得有效的调幅作用，必须工作在过压区，才能产生有效的调幅作用。图9-2 Vcc对工作状态的影响集电极调幅的集电极效率高，晶体管获得充分的应用，这是它的主要优点。其缺点是已调波的边频带功率P(0)由调制信号供给，因而需要大功率的调制信号源。2、 实验电路实验电路图如图9-3所示Q3和T6、C13组成甲类功放，高频信号从J3输入；Q4、T4、C15组成丙类高频功放，由R16、R17提供基极负偏压，丙类功放的电压增益，R18R21为丙放的负载。音频信号从J5输入，经集成运放LM386放大之后通过变压器T5感应到次级，该音频电压与电源电压VCC串联，构成Q4管的
24、等效电源电压VCC(t)=VCC+，在调制过程中VCC（t）随调制信号的变化而变化。如果要求集电极输出回路产生随调制信号规律变化的调幅电压，则应要求集电极电流的基波分量Icm1、集电极输出电压随而变化。由振荡功放的理论可知，应使Q4放大器在Vcc(t)的变化范围内工作在过压区，此时输出信号的振幅值就等于电源供电电压VCC(t);如果输出回路调谐在载波角频率o上，则输出信号为：从而实现了高电平调幅。判断功放的三种工作状态的方法：临界状态 VCCVcm= VCES欠压状态 VCCVcmVCES过压状态 VCCVcm 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
25、析其原因。当改变W1时能得到3种调幅波形。4、画出全载波调幅波形、抑制载波双边带调幅波形及抑制载波的单边带调幅波形，比较三者区别。（1）形成条件不同：调制信号将其叠加一个直流偏量后与载波相乘，即可形成调幅信号。抑制载波双边带调幅波在AM调制模型中，将直流偏量去掉，即可得到一种高效率的调制方式。单边带调幅波将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。 （2）包括范围不同：普通调幅波包含抑制载波双边带调幅波和单边带调幅波，抑制载波双边带调幅和制载波单边带调幅波是幅度调制中的一种。（3）波形不同：普通调幅波它保持着高频载波的频率特性，但包络线的形状则和调制信号波形相似。调幅波的振幅大小，由调制信号的强度决
26、定。双边带就是正常的调幅信号，在频谱中靠近0点的两个包络是下边带，远离的是上边带。单边带调幅波将双边带信号中的一个边带滤掉而保留一个边带。 实验总结：通过本次振幅调制器实验，在熟悉了示波器以及信号发生器的使用后，掌握了用集成模拟乘法器实现了全载波调幅调幅、抑制载波双边带调幅和抑制载波单边带调幅的方法与过程。而且能够通过示波器观察波形和分析波形，不仅锻炼了实验操作能力还复习了调幅波的理论知识，记忆更加巩固。成绩评定： 梧州学院实验报告实验名称：变容二极管调频实验 实验室名称：通信虚拟仿真实验室 实验时间：2021年12月24日实验设备及环境：信号源模块、频率计模块、3 号板、双踪示波器、万用表、
27、频偏仪（选用）实验目的：1. 掌握变容二极管调频电路的原理。2. 了解调频调制特性及测量方法。3. 观察寄生调幅现象，了解其产生及消除的方法。实验原理及内容：实验内容：1、 测试变容二极管的静态调制特性。2、 观察调频波波形。3、 观察调制信号振幅时对频偏的影响。4、 观察寄生调幅现象。实验原理：1、 变容二极管工作原理调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。其频率的变化量与调制信号成线性关系。常用变容二极管实现调频。变容二极管调频电路如图12-1所示。从P3处加入调制信号，使变容二极管的瞬时反向偏置电压在静态反向偏置电压的基础上按调制信号的规律变化，从而使振荡频率也随调制电压的规律变化，此时
28、从P2处输出为调频波（FM）。C15为变容二级管的高频通路，L2为音频信号提供低频通路，L2可阻止外部的高频信号进入振荡回路。本电路中使用的是飞利浦公司的BB910型变容二极管，其电压-容值特性曲线见图12-4，从图中可以看出，在1到10V的区间内，变容二极管的容值可由35P到8P左右的变化。电压和容值成反比，也就是TP6的电平越高，振荡频率越高。图12-2示出了当变容二极管在低频简谐波调制信号作用情况下，电容和振荡频率的变化示意图。在（a）中，U0是加到二极管的直流电压，当uU0时，电容值为C0。u是调制电压，当u为正半周时，变容二极管负极电位升高，即反向偏压增大；变容二极管的电容减小；当u
29、为负半周时，变容二极管负极电位降低，即反向偏压减小，变容二极管的电容增大。在图（b）中，对应于静止状态，变容二极管的电容为C0，此时振荡频率为f0。因为，所以电容小时，振荡频率高，而电容大时，振荡频率低。从图（a）中可以看到，由于C-u曲线的非线性，虽然调制电压是一个简谐波，但电容随时间的变化是非简谐波形，但是由于，f和C的关系也是非线性。不难看出，C-u和f-C的非线性关系起着抵消作用，即得到f-u的关系趋于线性（见图（c）。2、 变容二极管调频器获得线性调制的条件设回路电感为L，回路的电容是变容二极管的电容C（暂时不考虑杂散电容及其它与变容二极管相串联或并联电容的影响），则振荡频率为。为了
30、获得线性调制，频率振荡应该与调制电压成线性关系，用数学表示为，式中A是一个常数。由以上二式可得，将上式两边平方并移项可得，这即是变容二极管调频器获得线性调制的条件。这就是说，当电容C与电压u的平方成反比时，振荡频率就与调制电压成正比。3、 调频灵敏度调频灵敏度定义为每单位调制电压所产生的频偏。设回路电容的C-u曲线可表示为，式中B为一管子结构即电路串、并固定电容有关的参数。将上式代入振荡频率的表示式中，可得调制灵敏度当n2时设变容二极管在调制电压为零时的直流电压为U0,相应的回路电容量为C0,振荡频率为，就有则有 上式表明，在n2的条件下，调制灵敏度与调制电压无关（这就是线性调制的条件），而与
31、中心振荡频率成正比，与变容二极管的直流偏压成反比。后者给我们一个启示，为了提高调制灵敏度，在不影响线性的条件下，直流偏压应该尽可能低些，当某一变容二极管能使总电容C-u特性曲线的n2的直线段愈靠近偏压小的区域时，那么，采用该变容二极管所能得到的调制灵敏度就愈高。当我们采用串和并联固定电容以及控制高频振荡电压等方法来获得C-u特性n2的线性段时，如果能使该线性段尽可能移向电压低的区域，那么对提高调制灵敏度是有利的。由可以看出，当回路电容C-u特性曲线的n值（即斜率的绝对值）愈大，调制灵敏度越高。因此，如果对调频器的调制线性没有要求，则不外接串联或并联固定电容，并选用n值大的变容管，就可以获得较高
32、的调制灵敏度。实验步骤及数据记录：1. 连线框图如图12-3所示1） 将3号板SW1拨置“LC”，P3端先不接音频信号，将频率计接于P2处。2） 调节电位器W2，记下变容二极管测试点TP6电压和对应输出频率，并记于下表中。VTP6(V)44.44.644.724.84.965.125.366F0(MHz)4.374.424.454.64.484.54.484.54.581、 动态测试1） 将电位器W2置于某一中值位置，将峰峰值为4V，频率为1KHz的音频信号（正弦波）从P2输入。2） 在TP6用示波器观察，可以看到调频信号特有的疏密波。将示波器时间轴靠拢，可以看到有寄生调幅现象。调频信号的频偏可用频谱分析仪观测。实验总结：通过本次实验，了解寄生调幅现象，观察寄生调幅现象，了解其产生及消除的方法。成绩评定： 27
