通信电子电路 实验报告

实验八 三点式LC 振荡器及压控振荡器

一、实验目的

1、掌握三点式LC 振荡器的基本原理； 2、掌握反馈系数对起振和波形的影响； 3、掌握压控振荡器的工作原理；

4、掌握三点式LC 振荡器和压控振荡器的设计方法。

二、实验内容

1、测量振荡器的频率变化范围；

2、观察反馈系数对起振和输出波形的影响；

三、实验仪器

20MHz 示波器一台、数字式万用表一块、调试工具一套

四、实验原理

1、三点式LC 振荡器

三点式LC 振荡器的实验原理图如图8－1所示。

图 8－1 三点式LC 振荡器实验原理图

图中，T2为可调电感，Q1组成振荡器，Q2组成隔离器，Q3组成放大器。C6=100pF，C7=200pF，C8=330pF，C40=1nF。通过改变K6、K7、K8的拨动方向，可改变振荡器的反馈系数。设C7、C8、C40的组合电容为C ∑，则振荡器的反馈系数F ＝C6/ C ∑。 通常F 约在0.01～0.5之间。

同时，为减小晶体管输入输出电容对回路振荡频率的影响，C6和C ∑取值要大。当振荡频率较高时，有时可不加C6和C ∑，直接利用晶体管的输入输出电容构成振荡电容，使电路振荡。忽略三极管输入输出电容的影响，则三点式LC 振荡器的交流等效电路图如图8－2所示。

C6

图8－2 三点式LC 振荡器交流等效电路图

图8－2中，C5=33pF，由于C6和C ∑均比C5大的多，则回路总电容C 0=C 5+C 4 则振荡器的频率f 0可近似为：f 0=

12π2C 0

=

1

2π2(C 5+C 4)

调节T2则振荡器的振荡频率变化，当T2变大时，f 0将变小，振荡回路的品质因素变小，振荡输出波形的非线性失真也变大。实际中C6和C ∑也往往不是远远大于C5，且由于三极管输入输出电容的影响，在改变C ∑，即改变反馈系数的时候，振荡器的频率也会变化。

五、实验步骤

1、三点式LC 振荡器

（1）连接实验电路

在主板上正确插好正弦波振荡器模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，K2、K3、K4、K7、K8向下拨，K5、K6向上拨。主板GND 接模块GND ，主板＋12V 接模块＋12V 。检查连线正确无误后，打开实验箱后侧的船形开关，K1向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。

（2）测量LC 振荡器的频率变化范围

用示波器在三极管Q2的发射极（J5处）观察反馈输出信号的波形，调节T2，记录输出信号频率f 0的变化范围，比较波形的非线性失真情况，填表8－1。

（3）观察反馈系数对输出信号的影响

用示波器在三极管Q2的发射极观察反馈输出信号V o 的波形，调节T2，使V o 的频率f 1为10.7MHz 左右，改变反馈系数F 的大小（通过选择K6、K7、K8的拨动方向来改变），观察V o 峰峰值V op-p 、振荡器频率的变化情况，填表8－2。

六、实验报告

1、画出三点式LC 振荡器和压控振荡器的交流等效电路图，按步实验并完成表8－1、8－2。

表8－1

表8－2

CN

Cj

C6

C6

三点式LC 振荡器交流等效电路图

压控振荡器的交流等效电路

J5处观察反馈输出信号的波形：

Q2的发射极观察反馈输出信号V o 的波形：

F=1/2 F=1/3

F=1/5 F=1/10

2、讨论回路电感变化对三点式振荡器输出波形非线性失真的影响。

电感变化影响输出波形谐波成分的多少，对高次谐波呈高阻抗，不易滤去高次谐波，输出波形会产生非线性失真。

实验九 石英晶体振荡器

一、实验目的

1、掌握石英晶体振荡器的工作原理； 2、掌握石英晶体振荡器的设计方法；

3、掌握反馈系数对电路起振和波形的影响。

二、实验内容

1、观察反馈系数变化对输出波形的影响；

三、实验仪器

20MHz 示波器一台、调试工具一套

四、实验原理及电路

石英晶体振荡器的实验原理图如图9－1所示。Q1组成振荡器，Q2组成隔离器，Q3组成放大器。图中，C6=100pF，C7=200pF，C8=330pF，C40=1nF。通过改变K6、K7、K8的拨动方向来改变振荡器的反馈系数。设C7、C8、C40的组合电容为C ∑，则振荡器的反馈系数F ＝C6/ C∑。

图9－1 石英晶体振荡器实验原理图

反馈电路不仅把输出电压的一部分送回输入端产生振荡，而且把晶体管的输入电阻也反映到LC 回路两端，F 大，使等效负载电阻减小，放大倍数下降，不易起振。另外，F 的大小还影响波形的好坏，F 过大会使振荡波形的非线性失真变得严重。通常F 约在0.01～0.5之间。

同时，为减小晶体管输入输出电容对回路振荡频率的影响，C6和C ∑取值要大。当振荡频率较高时，有时可不加C6和C ∑，直接利用晶体管的输入输出电容构成振荡电容，使电路振荡。

本实验产生的10.7MHz 信号将作为功放模块、小信号放大器模块、混频器模块、幅度调制与解调模块的输入信号。实际实验电路在C11与Q3之间还加有一级10.7MHz 陶瓷滤波器电路，用来滤除晶体振荡器输出信号中的二次、三次谐波分量，由于受到模块大小的限制，故没有在模块上画出这部分电路图。本实验电路只涉及到振荡器和隔离器部分。

五、实验步骤

1、连接实验电路

在主板上正确插好正弦波振荡器模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，K2、K3、K5、K7、K8向下拨，K4、K6向上拨。主板GND 接模块GND ，主板＋12V 接模块＋12V 。检查连线正确无误后，打开实验箱后侧的船形开关，K1向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。

2、观察输出波形

用示波器在三极管Q2发射极（J5处）处观察反馈输出信号的波形，记录信号的频率f 0。改变反馈系数F 的大小（通过选择K6、K7、K8的拨动方向来改变），观察V o 峰峰值

V op-p 大小的变化情况及波形的非线性失真情况，填表9－1。

六、实验报告

1、画出振荡器的交流等效电路图，按步实验完成表9－1。

表9－1

振荡器的交流等效电路图：

输出波形：

F=1/2 F=1/3

F=1/5 F=1/10

2、讨论反馈系数对振荡器起振和输出波形非线性失真的影响。

反馈系数大，使等效负载电阻减小，放大倍数下降，不易起振。另外，反馈系数的大小还影响波形的好坏，F 过大会使振荡波形的非线性失真变得严重。

实验十 RC 振荡

一、实验目的

1、掌握文氏电桥振荡电路的原理；

2、掌握文氏电桥振荡电路振荡频率的计算方法。

二、实验内容

1、调试文氏电桥振荡电路；

2、测量并记录振荡波形的相关参数。

三、实验仪器

20MHz 示波器一台

四、实验原理

RC 振荡器由放大器和RC 网络组成，根据RC 网络的不同，可将RC 振荡器分为相移振荡器和文氏电桥振荡器两大类。其中，文氏电桥振荡器广泛用于产生几Hz 到几百KHz 频段范围的振荡器。图10－1为文氏电桥振荡器的实验原理图。

R32

图10－1 文氏电桥振荡器的实验原理图

R27、C25、R28、C26组成RC 选频网络同时兼作正反馈支路，R25、R26、R29、D3、D2构成负反馈及稳幅环节。

当R27= R28＝R ，C25＝C26＝C 时（本实验R27= R28＝12KΩ, C25＝C26＝0.01uF ），

电路的振荡频率为：f 0=

1

(10－1) 2πRC

设二极管D2、D3的正向导通电阻为r D ，当R26＋（R29||r D ）=R F 时， 电路起振的振幅条件为2）

运放U1A 组成放大器，振荡信号从TP6和TP6处输出，通过W3调节输出信号的幅度。由于D2、D3正向电阻非线性特性不可能完全一致，所以振荡波形会有正负半周不对称的失真。本实验产生的信号仅用于一般原理性验证实验，因此对输出波形的失真未做处理。

R R

>2 （10－R 25

五、实验步骤

1、连接实验电路

在主板上正确插好正弦波振荡器模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，主板GND 接模块GND ，主板＋12V 接模块＋12V ，主板－12V 接模块－12V 。检查连线正确无误后，打开实验箱后侧的船形开关，K9、K10向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED2、LED3亮。

2、观察、测量振荡输出波形及其相关参数

用示波器在TP6处测量，调节电位器W3，观察TP6处波形的幅度变化及失真情况，记录TP6处波形的最大峰峰Vmp-p 及频率f 0，填表10-1。

六、实验报告

1、按步实验并完成表10－1。

表10－1

振荡输出波形：

2、分析文氏电桥振荡器的工作原理。

文氏电桥振荡电路又称RC 串并联网络正弦波振荡电路，它是一种较好的正弦波产生电路，适用于频率小于1MHz ，频率范围宽，波形较好的低频振荡信号。 从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，为了产生正弦波，必须在放大电路中加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。

实验十一 集成电路振荡器

一、实验目的

1、熟悉由运放组成集成电路振荡器的原理； 2、熟悉由运放组成集成电路振荡器的设计方法。

二、实验内容

观察振荡波形并测量波形的相关参数。

三、实验仪器

20MHz 示波器一台、调试工具一套

四、实验原理及电路

用运算放大器和外接LC 元件可组成三点式运放振荡器。三点式运放振荡器要求运放同相输入端与反相输入端、输出端之间是同性质电抗元件，运放反相输入端与输出端之间是异性质电抗元件。为满足振幅起振条件，集成运放的单位增益带宽BW 至少应比振荡器频率f 0大1~2倍，为保证振荡器有足够高的频率稳定度，一般宜取BW≥（3～10）f 0。集成运放的最大输出电压幅度和负载特性也应满足要求。本实验的实验原理图如图11－1所示。

图11－1 集成电路振荡器实验原理图

五、实验步骤

1、连接实验电路

在主板上正确插好正弦波振荡器模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，主板GND 接模块GND ，主板＋5V 接模块＋5V ，主板－5V 接模块－5V 。检查连线正确无误后，打开实验箱后侧的船形开关，K11、K12向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4、LED5亮。

2、观察、测量振荡输出波形及其相关参数

（1）用示波器在TP7处测量，调节CC2使电路起振，即使TP7处有波形输出。 （2）将电位器W4调节在某一位置，调节T1使TP7处波形最大不失真。

（3）调节W4，用示波器观察TP7处波形幅度的变化情况。若波形不稳定，可能是振荡器与后级调谐放大器不匹配或W4拧到了最底端，可通过调节T1或W4改善。若波形上下不对称，则调节T1来改善。

（4）调节CC2，观察并记录TP7处波形频率f 0的变化范围填表11－1。

六、实验报告

1、按步实验并完成表11－1。

表11－1

输出波形：

2、讨论设计振荡电路时应考虑哪些因素？

电容耐压、. 二极管耐压、电感电流耐压、自饱和特性、二极管的恢复速度、. 开关管的耐压和功率、根据电流连续性纹波和滤波器截止频率等因素计算不同部分的电感值电容值、减少干扰、降低损耗。

实验十三 模拟乘法器调幅（AM 、DSB 、SSB ）

一、实验目的

1、掌握AM 、DSB 和SSB 调制的原理与性质； 2、掌握模拟乘法器的工作原理及其调整方法。

二、实验内容

1、产生并观察AM 、DSB 、SSB 的波形； 2、观察AM 、DSB 、SSB 波的频谱（选做）；

3、观察DSB 波和过调幅时的反相现象。

三、实验仪器

1、20MHz 模拟示波器 一台 2、调试工具 一套 3、BT-3扫频仪（选做） 一台 4、数字式万用表 一块

四、实验原理

实验原理图如图13－1所示。

图13－1 模拟乘法器调幅实验原理图

调制信号从TP2输入，载波从TP1输入。合理设置调制信号与载波信号的幅度以及乘法器的静态偏置电压（调节W1），可在TP3处观察普通调幅波（AM ）和抑制载波双边带调幅波（DSB ）。FL1为10.7MHz 的陶瓷滤波器，它的作用是对TP3处调幅波进行滤波，得到抑制载波单边带调幅波（SSB ）。

为兼容检波电路的滤波网络，在进行调制与检波实验时，调制信号的频率选择为1KHz 左右，载波信号的频率选择为10.7MHz 。为了便于观察各种调幅波的频谱和DSB 波的相位突变现象，调制信号的频率选择为500KHz ，载波信号的频率选择为11.2MHz 。

本实验所产生的普通调幅波和抑制载波双边带调幅波，是实验十五同步检波和实验十六小信号检波的输入信号。

五、实验步骤

1、连接实验电路

在主板上正确插好幅度调制与解调模块，开关K1、K2、K8、K9、K10、K11向左拨，主板GND 接模块GND ，主板＋12V 接模块＋12V ，主板－12V 接模块－12V ，检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1、K2向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1、LED2亮。

2、产生并观察AM 波和DSB 波 （1）输入调制信号V Ω

本步骤的调制信号可由正弦波振荡器模块的RC 振荡器提供，也可由低频信号源提供。 ①若调制信号由正弦波振荡器模块的RC 振荡器提供 参考实验十，用RC 振荡器产生1.2KHz 左右的正弦波调制信号V Ω，调节正弦波振荡器模块的W3，使V Ω的峰峰值V Ωp-p 约为700mV 。连接正弦波振荡器模块的TP6和幅度调制与解调模块的TP2。

②若调制信号由低频信号源提供

参考低频信号源的使用方法，用低频信号源产生频率为1KHz ，峰峰值约700mV 的正弦波调制信号V Ω。连接信号源的V out 与幅度调制与解调模块的TP2。

（2）输入载波信号V i

本步骤载波信号由高频信号源或正弦波振荡器模块提供。参考高频信号源使用方法，产

生10.7MHz 的载波信号。将此信号输入到幅度调制与解调模块的TP1。调节载波信号的幅度，使TP1处信号的峰峰值约为500mV 。

（3）产生并观察AM 波、DSB 波

①用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TP3处观察，适当调节幅度调制与解调模块的W1，使TP3

②用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TP3处观察，适当调节幅度调制与解调模块的W1，使TP3出现如图13－3所示的波形，即产生DSB 波。

图13－3 抑制载波双边带调幅波（DSB 波）

③用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TP3处观察，适当调节幅度调制与解调模块的W1或增大调制信号的幅度，使TP3出现如图13－4所示的波形，即产生过调幅波形。

图13－4 过调幅的波形

说明1：由于载波频率和调制信号的频率相差很大，DSB 波和过调情况下调幅波的反相现象不明显。若要观察反相现象可在实验步骤4中进行。

说明2：观察AM 波和DSB 波波形时建议使用模拟示波器，若使用数字示波器，请选择存储空间足够大的数字示波器。

3、观察DSB 波和过调制情况下的反相现象

（1）用低频信号源产生500KHz 的正弦波信号，峰峰值约700mV ，输入到幅度调制与解调模块的TP2。载波信号频率为10.7MHz ，由高频信号源或正弦波振荡器模块产生，参考高频信号源的使用方法或实验一实验步骤2（3），产生10.7MHz 的载波，将此信号输入到TP1。

（2）用模拟示波器在TP3处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至出现图13－3所示的波形为止，即产生DSB 波。观察调幅波幅度为0的瞬间，载波相位的变化情况。画出DSB 波的波形。

（3）用模拟示波器在TP3处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至出现图13－4所示的波形为止，即过调制的情况。观察调幅波幅度为0的瞬间，载波相位的变化情况。画出过调时的波形。

4、观察SSB 波的波形

（1）用低频信号源产生500KHz 的正弦波信号，峰峰值约700mV ，输入到幅度调制与解调模块的TP2。参考本实验步骤3、（2）产生11.2MHz 的载波信号，输入到幅度调制与解调模块的TP1。

（2）用模拟示波器在TP3处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至出现图13－3所示的波形为止，即产生DSB 波。

（3）参考实验一实验步骤2搭建单级单调谐放大器，操作步骤如下：

①在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND 接该模块GND ，主板＋12V 接该模块＋12V 。TP9接地，TP8接TP10。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。

②该模块TP5接地，用万用表测该模块三极管Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压为5V 。然后去掉TP5与地的连线。

（4）连接幅度调制与解调模块的TP4与小信号放大器模块的TP5，用示波器在小信号放大器模块的TP4处观察经放大的SSB 波波形。适当调节幅度调制与解调模块的W1、调制信号的幅度以及小信号放大器模块的T2，使SSB 波波形最大不失真，画出SSB 波的波形。

说明1：经放大的SSB 波为等幅波，频率为10.7MHz 。

六、实验结果

1、按步实验并画出各种调幅波的波形图。

2、讨论SSB 调制时，减小载波频率与调制信号频率差别的好处。 答：调制是使载波的振幅随调制信号成正比的变化，减小载波频率与调制信号频率的差别可以使SSB 调制时波形特征更清晰

实验十四 二极管峰值包络检波

一、实验目的

1、掌握二极管峰值包络检波的原理；

2、掌握负峰切割失真和对角线失真的发生条件及改善方法。

二、实验内容

1、观察检波输出波形；

2、观察检波器的负峰切割失真和对角线失真。

三、实验仪器

1、20MHz 模拟示波器 一台 2、数字式万用表 一块 3、调试工具 一套

四、实验原理

实验原理图如图14－1所示。

图14－1 二极管峰值包络检波器实验原理图

调幅波从TP5处输入（本实验的调幅波由集电极调幅电路提供），检波器的直流负载电阻

(R∑1为电阻R16、R17的组合电阻) ，检波器的交流负载电阻

R Ω=R 15+

R ∑1R ∑2R ∑1+R ∑2

(R∑2为电阻

R18、R19、R20的组合电阻) 。C9和检波器的负载电阻

组成RC 低通滤波器，一方面作为检波器的负载，在其两端输出调制信号电压，另一方面起载频滤波作用。电容C8的作用是提高检波器的高频滤波能力。

五、实验步骤

1、连接实验线路

在主板上正确插好幅度调制与解调模块，主板GND 接模块GND 。 2、产生调幅波

（1）参考实验十二（集电极调幅），用集电极调幅电路产生调幅波，载波峰峰值约500mV ，频率10.7MHz ；调制信号峰峰值约5V ，频率1KHz 左右。

（2）或用信号源产生调幅波，载波峰峰值约5V ，频率10.7MHz ；调制信号频率1KHz ，调制系数约为50%。

3、输入调幅波

将实验步骤2中产生的调幅波输入到幅度调制与解调模块的TP5。

4、观察解调输出信号

用示波器在幅度调制与解调模块的TP6处观察以下三种情况时检波器的输出波形。 （1）K3、K6向上拨，K4、K 5、K7向下拨，观察不失真检波输出波形。

（2）K4、K6向上拨，K3、K5、K7向下拨，观察“对角线切割失真”现象，若现象不明显可加大调制信号幅度（信号源输入时可改变调制系数）或适当改变各开关的拨动方向。

（3）K3、K7向上拨、K4、K5、K6向下拨，观察“负峰切割失真”现象，若现象不明显可加大调制信号的幅度（信号源输入时可改变调制系数）或适当改变各开关的拨动方向。

说明：实验中给出的开关K3、K4、K5、K6、K7的拨动方式为参考拨动方式，若对角线切割失真和负峰切割失真现象不明显可适当改变的K3、K4、K5、K6、K7的拨动方向，以获得最佳实验效果。

六、实验报告

1、按步实验并画出对角线失真和负峰切割失真情况下解调信号的波形形状。 2、讨论对角线失真和负峰切割失真的发生条件和改善方法。 ● 对角线失真产生原因：

正常情况下电容C 对高频每一周充放电一次，每次充到接近包络线的电压，使检波输出基本能跟上包络的变化。假设时间常数为RC ，RC 很大，则放电很慢，随后的若干高频周期内，包络线电压虽然已经下降，但电容C 上面的电压还大于包络线电压，从而产生对角线失真。

改善方法：

使包络线下降的速率小于RC 放电速率。 ● 负峰切割失真的发生条件：

输入信号调制过深，以致一部分时间内幅值比E 还小，则再次期间内将处于反向截止状态，产生失真。 改善方法：

要求输入信号的最小值U(1-ma)大于等于E

实验十五 同步检波

一、实验目的

1、掌握同步检波的原理；

2、掌握用模拟乘法器实现同步检波的方法。

二、实验内容

完成普通调幅波和抑制载波双边带调幅波的解调。

三、实验仪器

1、20MHz 模拟示波器 一台 2、调试工具 一套

四、实验原理

实验原理图如图15－1所示。

图15－1 同步检波实验原理图

同步载波信号从TP7输入，调幅波从TP8输入，解调信号从TP16输出。运放LF353对解调信号进行放大，R34和C20组成低通滤波器，改善解调输出信号的失真。

本实验所使用的调幅波由实验十二提供，调制信号频率1KHz 左右，载波信号频率为10.7MHz 。

五、实验步骤

1、连接实验电路

在主板上正确插好幅度调制与解调模块，开关K1、K2、K8、K9、K10、K11向左拨，主板GND 接模块GND ，主板＋12V 接模块＋12V ，主板－12V 接模块－12V ，检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1、K2、K8、K9向右拨。若正确连接则模块上的电源指示灯LED1、LED2、LED3、LED4亮。

2、产生普通调幅波和抑制载波双边带调幅波

参考实验十三步骤2，产生普通调幅波和抑制载波双边带调幅波。调制信号峰峰值约500mV ，频率约1KHz 。载波信号峰峰值约400mV ，频率10.7MHz 。

3、普通调幅波和抑制载波双边带调幅波的解调

连接幅度调制与解调模块的TP3与TP8，连接幅度调制与解调模块的TP1与TP7，用示波器在TP16处观察，调节W2，使TP16处波形最大不失真，画出TP16处信号的波形，

观察TP16信号的频率是否与调制信号频率相同。

六、实验报告

画出幅度调制与解调整个过程的原理框图。

答：幅度的调制实质是频谱的线性搬移。解调是调制的逆过程。

实验十六 小信号检波

一、实验目的

1、掌握小信号检波的原理；

2、熟悉用二极管实现检波的方法。

二、实验内容

1、产生普通调幅波和抑制载波双边带调幅波； 2、用二极管小信号检波器对调幅波进行检波。

三、实验仪器

1、20MHz 模拟示波器 一台 2、数字式万用表 一块

四、实验原理

小信号检波是利用器件特性曲线在静态工作点处的幂级数展开式中含有输入信号平方项的原理实现的，可参考电子工业出版社出版的《通信电子电路》（于洪珍）P125的相关内容。

小信号检波实验原理图如图16－1所示。R42和R43为二级管D6提供静态偏置电压，使二极管静态工作点在其特性曲线的弯曲部分，如图16－2所示。C23为高频旁路电容，E3为音频耦合电容。由于二极管输入特性曲线的非线性，调幅波在正负半周所引起的电流变化是不同的，正半周电流上升的多而负半周电流下降的少，这就使对称电压的调幅波转变成不对称的电流。如果取载波电流周期平均值，并绘出曲线，就可看出电流中还含有直流和低频成分。其中，高频成分被C23旁路，故在R43上高频电压很小，主要是低频和直流电压。低频成分就是检出的调制信号，它通过E3隔直流输出。运放（LF353）组成放大器，对检波输出的微弱信号进行放大。

设调制信号的频率为Ω，由于检波输出的低频成分中还含有频率为2Ω、3Ω等成分，因此，小信号平方律检波的非线性失真非常严重，故在电路中又加了一级RC 低通滤波器（由R47和C24组成），用来改善检波器的非线性失真。

图16－1 二极管小信号检波实验原理图

图16－2 小信号二极管检波

五、实验步骤

1、连接实验电路

在主板上正确插好幅度调制与解调模块，开关K1、K2、K8、K9、K10、K11向左拨，主板GND 接模块GND ，主板＋12V 接模块＋12V ，主板－12V 接模块－12V 。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关。开关K1、K2、K10、K11向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1、LED2、LED5、LED6亮。

2、产生调幅波

参考实验十三，用乘法器产生普通调幅波或抑制载波双边带调幅波，操作步骤如下： （1）TP2处输入频率约1KHz ，峰峰值约600mV 的正弦波调制信号。 （2）TP1处输入频率为10.7MHz ，峰峰值约800mV 的正弦波载波信号。

（3）用示波器在TP3处观察，适当调节调制信号的幅度及幅度调制与解调模块的W1，使TP3处的调幅波为普通调幅波（调幅系数小于100％）。

3、小信号检波

连接TP3与TP9，用示波器在TP17处观察检波输出信号，适当调节调制信号的幅度，使TP17处的波形最大且非线性失真最小。

逐渐增大调制信号的幅度，观察TP17处波形的非线性失真程度变化情况。

六、实验结果

讨论小信号检波器的优缺点。

缺点：小信号检波器输入阻抗低，非线性失真严重，检波效率低

优点：线路简单，能对很小的信号检波，检波输出电流与输入载波电压幅度的平方（即与输入信号的功率）成正比

实验十八 直接调频

一、实验目的

1、掌握直接调频的原理；

2、掌握直接调频电路的设计方法。

二、实验内容

1、观察调频波的正弦带；

2、观察调制信号幅度对调频波频偏的影响。

三、实验原理

在某些实际情况下，为了满足中心频率稳定度较高的要求，有时采用石英晶体振荡器直接调频电路。但由于晶体的串联谐振频率和并联谐振频率靠的很近，因而调频的频偏很小。为了扩大频偏，可在石英晶体支路中串联电感线圈，但同时使振荡频率的稳定度下降。直接调频的实验原理图如图18－1所示。

图18－1 直接调频实验原理图

四、实验步骤

1、连接实验电路

在模块上正确插好角度调制模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND 接模块GND ，主板＋12V 接模块＋12V 。检查连线正确无误后打开实验箱右侧的船形开关，K1向右拨，若正确连接则模块上的电源指示灯LED1亮。

2、观察振荡器输出

用示波器在TP2处观察，调节T1使TP2处信号最大不失真，记录振荡输出信号的频率f 0和最大峰峰值V op-p ，填表18－1。

表18－1

3、输入调制信号V Ω

调制信号V Ω可由正弦波振荡器模块的RC 振荡电路提供，也可由低频信号源提供。 （1）若调制信号V Ω由正弦波振荡器模块的RC 振荡电路提供 参考实验十，用RC 振荡电路产生频率为1.2KHz 左右的正弦波调制信号V Ω，调节正弦波振荡器模块的W3，使调制信号V Ω的峰峰值V Ωp-p 约为3V 。连接正弦波振荡器模块的TP6与角度调制模块的TP1。

（2）若调制信号V Ω由低频信号源提供

参考低频信号源的使用方法，用低频信号源产生频率为1KHz ，峰峰值约3V 的正弦波

调制信号V Ω。连接低频信号源的V out 与角度调制模块的TP1。

4、观察调频波

用模拟示波器在TT1处观察，可看到如图18－2所示的正弦带。

图23－2 正弦带

5、观察调制信号幅度对正弦带宽度的影响（即调制信号幅度对频偏的影响） 逐渐增大调制信号的幅度，观察正弦带宽度的变化情况。

说明：本实验调频波的最大频偏约为几十KHz ，相对与14MHz 左右的载波来说太小，所以用数字示波器观察调频波的疏密现象时效果是很不好的（除非数字示波器的存储空间足够大），正确的观察方法是使用模拟示波器观察调频波的正弦带。如果想要观察疏密的调频波，可在锁相环调频实验中进行。

实验十九 间接调频（选做）

一、实验目的

1、了解间接调频电路的原理及优缺点； 2、了解间接调频电路的设计方法。

二、实验内容

1、观察调频波的正弦带和寄生调幅；

2、观察调制信号幅度对调频波频偏和寄生调幅程度的影响。

三、实验原理

间接调频的关键电路是调相电路。调相方法通常有三类：一类是网络移相法调相（用调制信号控制谐振回路或移相网络的电抗或电阻元件以实现调相）；第二类是矢量合成法调相；第三类是脉冲调相。本实验调相运用的是第一类方法。实验原理图如图19－1所示。

E2

图19－1 网络移相法调相实验原理图

调制信号从TP9输入，载波从TP11输入，调相波从TP10输出。变容二极管D2、C26、CC1、L4组成中心频率约为10.7MHz 的谐振回路。电阻R27、R28、W1为变容二极管提供静态反向偏置电压。在谐振回路失谐量不大的情况下，载波通过谐振回路的相移是按照调制信号的规律变化的。此外从电路幅频特性考虑，载波相移越大，寄生调幅也越大，即只有在失谐不大的情况下才能得到较小的寄生调幅，否则幅度起伏过大，相移角的增大受到限制。所以，往往在调相之后还加一级限幅器，以减少寄生调幅。

网络移相法调相的缺点是调制系数小，为了获得足够大的调制系数，必须在调相器后再加多级倍频器。本实验为选做实验，没有在调相电路的后级加限幅电路或倍频电路，实验时仅观察调制信号幅度与相移角度、寄生调幅程度的关系。有兴趣的同学，可以运用此电路进

行二次开发。

四、实验步骤

1、连接实验电路

在主板上正确插好角度调制模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND 接模块GND ，主板＋12V 接模块＋12V 。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨，若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。

2、输入调制信号

调制信号V Ω可由正弦波振荡器模块的RC 振荡电路提供，也可由低频信号源提供。 （1）若调制信号V Ω由正弦波振荡器模块的RC 振荡电路提供 参考实验十，用RC 振荡电路产生频率为1.2KHz 左右的正弦波调制信号V Ω，调节正弦波振荡器模块的W3，使调制信号V Ω的峰峰值V Ωp-p 约为500mV 。连接正弦波振荡器模块的TP6与角度调制模块的TP9。

（2）若调制信号V Ω由低频信号源提供

参考低频信号源的使用方法，用低频信号源产生频率为1KHz ，峰峰值约500mV 的正弦波调制信号V Ω。连接低频信号源的V out 与角度调制模块的TP9。

3、输入载波信号

本实验的载波信号为10.7MHz 的正弦波，由高频信号源或正弦波振荡器模块提供，参考高频信号源使用方法或实验一实验步骤2（3）产生10.7MHz ，峰峰值约2V 的载波信号，将此信号输入到角度调制模块的TP11。

4、观察调相波的正弦带和寄生调幅现象

用示波器在TP10处观察，调节调制信号的幅度，观察TP10处波形的正弦带宽度变化情况和寄生调幅程度的变化情况，画出带有寄生调幅的正弦带的形状。

说明：调制信号的幅度不要太大，否则谐振回路的幅频特性起主要作用，相频特性起次要作用，TP10处信号波形寄生调幅非常严重。

六、实验报告

讨论相移网络法间接调频的缺点以及减小寄生调幅且扩大频偏的方法。 答：

缺点：电路较复杂，频移小，且寄生调幅较大，通常需多次倍频使频移增加。

方法：最大频偏是频率调制器的主要性能指标。倍频器可以不失真地将调频波的载波角频率和最大角频偏同时增大n 倍，而保持调频波的相对角频偏不变。混频器有频率加减的功能，它可以使调频波的载波角频率降低或者提高，但不会使最大角频偏变化；可见，混频器可以在保持最大角频偏不变的条件下，不失真地改变调频波的相对角频偏。利用倍频器和混频器的特性，可以实现在要求的载波频率上扩展频偏。

实验二十 锁相环调频

一、实验目的

1、掌握锁相调频的原理；

2、掌握锁相调频电路的设计方法。

二、实验内容

1、测量锁相环内部VCO 振荡频率； 2、测量锁相环的跟踪带与捕捉带； 3、观察调频波。

三、实验原理

在普通的直接调频电路中，振荡器的中心频率稳定度较差，而采用晶体振荡器的调频电路，其调频范围又太窄。采用锁相环调频可以解决这个矛盾。实现锁相调频的条件是调制信号的频谱要处于低通滤波器的通带之外。使压控振荡器的中心频率锁定在稳定度很高的晶振频率上，而随着输入调制信号的变化，振荡频率可以发生很大频偏。锁相调频的实验原理图如图20－1所示。

图20－1 锁相调频实验原理图

调制信号从TP8输入，外部载波信号从TP5输入，调制信号从TP7输出。锁相环内部VCO 的频率受C18、R21和第12脚外接电阻的影响。设第12脚外接电阻阻值为R ∑，则VCO 的振荡频率f 为：

2(f =

1）

V C -14

+) R 21R ∑

（20－

2πC 18

其中，V C ＝V dd /2，V dd 为74HC4046的供电电压，本电路为5V 。R ∑越大，单位调制信号电压所引起的频偏也越大。本实验电路，C18=5600pF，R21=10KΩ，R20=100KΩ，R33=10KΩ。

四、实验步骤

1、连接实验电路

在主板上正确插好角度调制模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND 接模块GND ，主板＋5V 接模块＋5V 。检查连线正确无误后打开实验箱右侧船形开关，K3向右拨，若正确连接，则模块上的电源指示灯LED3亮。

2、测量锁相环内部VCO 的振荡频率

（1）K4向左拨，即74HC4046的第12脚接电阻R20。用示波器在TP7处测量输出信号的频率f1，由式20－1计算此时TP7处信号频率的理论值，填表20－1。

（2）K4向右拨，即74HC4046的第12脚接电阻R33。用示波器在TP7处测量输出信号的频率f2，由式20－1计算此时TP7处信号频率的理论值，填表20－1。

表20－1

3、观察锁相环锁定、同步、跟踪、失锁和再同步过程并测量锁相环的跟踪带 TP6接TP7。TP5处输入参考信号（由低频信号源提供）

，峰峰值

5V ，直流量约1V ，方波正弦波均可。

（1）K4向右拨，先使TP5处参考信号频率为f R =25KHz。

①用双踪示波器同时在TP7和TP5处观察，逐渐增大f R ，观察示波器上两波形。当两波形同步移动时，处在同步跟踪状态，记下此时的f R 的值f R1。再逐渐增加f R ，当f R 增大到一定值时，只有TP5处信号在移动，而TP7处信号不变化，此时处于失锁状态，记下此时的f R 值f R2。则f R0＝f R2－f R1为锁相环的跟踪带，填表20－2。

②多次重复步骤①，找到最大的f R0。

表20－2

（2）K4向左拨，先使TP5处参考信号频率为f R =1KHz。

①用双踪示波器的两个探头同时在TP7和TP5处观察，逐渐减小f R ，观察示波器上两波形。当两波形同步移动时，处在同步跟踪状态，记下此时的f R 的值f R1。再逐渐减小f R ，当f R 减小到一定值时，只有TP5

处信号在移动，而TP7处信号不变化，此时处于失锁状态，记下此时的f R 值f R2。则f R0＝f R1－f R2为锁相环的跟踪带，填表20－3。

②多次重复步骤①，找到最大的f R0。

表20－3

4、观察调频波

连接TP6与TP7，K4向左拨。

（1）TP8处输入调制信号：频率约1KHz ，峰峰值5V 的正弦波信号，可由正弦波振荡器模块的RC 振荡电路或低频信号源提。

（2）TP5处输入外置载波信号：频率为40KHz ，峰峰值7V 的正弦波或方波，由外置信号源提供，要求频率稳定度高。若没有外置信号源，TP5处可不输入信号。

（3）用示波器在TP7处观察调频波，调节调制信号的幅度，观察调频波疏密程度的变化情况。

说明：用数字示波器观察调频波时，用运行/停止键捕获合适的疏密波来观察。

实验二十一 集成电路调频

一、实验目的

了解集成调频电路的设计方法。

二、实验内容

观察调频波的正弦带

三、实验原理

本实验运用的芯片是Motorola 公司的窄带单片调频电路MC2833，它由可变电抗和高频振荡组成的调频振荡器、缓冲加两级放大器组成的功率放大器、对音频信号进行放大的微音放大器以及电压基准四部分组成。相关芯片资料可在www.alldatasheet.com 网站下载。

本实验的原理图如图21－1所示。CR2为10.7MHz 晶振，T2为中周，且T2和C16组成选频网络。调制信号从TP3输入，调频波从TP4输出。

MC2833组成调频电路的基本原理是：调制信号经过耦合电容送给可变电抗的输入端（第5脚）去控制可变电抗。而由受调制信号控制的可变电抗与高频振荡器组成调频振荡电路，产生的调频波经缓冲送给功率放大器，再经中周耦合到负载R17上。

CR2

图21－1 集成调频电路实验原理图

四、实验步骤

1、连接实验电路

在主板上正确插好角度调制模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND 接模块GND ，主板＋5V 接模块＋5V 。检查连线正确无误后打开实验箱右侧船形开关，K2向右拨，若正确连接，则模块上的电源指示灯LED2亮。 2、观察芯片内部振荡器输出

用示波器在TT2处观察，调节T2，使TT2处信号最大不失真。记录此信号的频率f 0

和最大峰峰值V mp-p ，填表21－1。

表26－1

3、输入调制信号

调制信号为正弦波信号，可由正弦波振荡器模块的RC 振荡电路或低频信号源提供。 （1）若调制信号由正弦波振荡器模块的RC 振荡电路提供

参考实验十，用RC 振荡电路产生频率约1.2KHz ，峰峰值2V 的正弦波信号，连接正弦波振荡器模块的TP6与角度调制模块的TP3。

（2）若调制信号由低频信号源提供

参考低频信号源的使用方法，用低频信号源产生频率为1KHz ，峰峰值为2V 的正弦波信号，连接低频信号源的V out 与角度调制模块的TP3。

4、观察调频波的正弦带

用模拟示波器在TP4处观察，逐渐增大调制信号的幅度，观察TP4处调频波正弦带的变化情况。

说明：由于MC2833为窄带调频集成电路，因此它所产生的调频波频偏很小，因而正弦带很窄，肉眼观察不出来，可以通过频谱分析仪来观察。

五、实验报告

1、按步实验并完成表21－1。 2、讨论MC2833的工作原理。 答：

MC2833芯片电路中，发射机的信号源分别为语音信号输入和数据信号输入。语音信号采用话筒采集输入，首先经过1.0μF 电容隔直，去除其中的直流分量，送入脚5放大，放大后的信号由脚4输出，信号的放大倍数可由连于脚4、5之间的电阻进行控制。低频调制信号经话筒放大器放大后(放大器增益由外接电阻决定) ，送入可变电抗器，通过调制信号改变可变电抗，从而改变射频振荡器的频率实现调频。射频振荡器的中心振荡频率fo 由l 和16脚外接晶体决定，晶体为基频晶体，经过调频后的信号由缓冲器端14脚输出，缓冲器的负载为Lc 构成的并联谐振回路，谐振频率为晶体的三倍．不仅实现了三倍频，而且还扩展了调频频偏。

倍频后的信号经电容耦合给内部晶体管VTl 的基极。VTl 与电感、电容等构成高频功率放大器，电感、电容的谐振频率为晶体频率的三倍．经VTl 放大后的调频信号经电容耦合

给内部晶体管VT2的基极．由VT2进一步放大，VT2与VTl 的电路完全相同。VT2放大后的信号经另一个LC 电路耦合给天线向外发射．电路中所有的线圈均是7mm 屏蔽电感，可以使用M1175A 、M1282～M1289A ，M1312A 等，电容(特别是要影响频率的电容) 应使用云母镀银电容。

仿真实验

实验三 普通调幅

一、实验目的

1．掌握普通调幅电路的电路构成及工作原理。 2．熟悉调幅波的调整，测试方法。 3．理解频谱搬移的特点。

4．通过观察输出波形得出理论公式。

二、预习要求

复习调幅波电路的工作原理。

了解调制系数m 及调制特性的测量方法。 了解乘法器、加法器在调幅电路中的作用。

三、实验内容

1．在画Schematics(原理图) 时，按图3-1连线。

图3-1普通调幅

2. 设定仿真参数

在Analysis 的Setup 项中选Transient , 在弹出的菜单中输入打印步长 1000ns, 终止时间100000ns(仅作参考), 置Enable 使能，选 OK 来结束选项. 按 F11或用鼠标击Analysis 下的Run PSpice, 起动模拟程序. 模拟完成后, 若Auto-run Probe 为使能状态, 则自动运行 Probe ; 否则用户按F12或击 Run Probe来启动Probe, 用以观察输出波形. 注释：这是在PSPICE5.1下进行的模拟，与PSPICE7.1略有不同。

3. 改变输入信号和载波的频率、幅度来观察输出信号（调幅信号）的变化。在此期间，要避免过量调幅。

4．观察频谱图，测量频谱宽度。

表3-1

四、实验报告

1．根据不同输入信号的频率，幅度并且参照计算机仿真波形画出输出波形

2．完成表2-1（此表可以重复使用）。

3．总结：由仿真波形可知，V1为载波，V2为调制信号。

五、思考题 1．什么是过量调幅？

过调幅是当ma 大于1，ma 为调幅指数或调幅度，波形和调幅基本相同，但有一段时间振幅为零，这是已调波的包络产生严重失真，且所占频带较宽。 2．乘法器，加法器的电路原理图是怎样构成的。

乘法器是由与门组成的，加法器是由或门组成的。

3．画出A 、B 、C 这三点调幅波频谱图。（载波频率和上，下边频）

实验四 幅度调制解调

一、实验目的

掌握幅度调制解调的特点和原理。 了解同步检波与包络检波的各自特点。 进一步理解频谱搬移的特点。 熟悉各种解调方法。

二、预习要求

1．复习调幅波的公式及图像。

2．了解相干解调（同步检波）与非相干解调（包络检波）的各自特点。 3．预习低通滤波工作原理。

三、实验内容

1．作出调幅波（有时间的话自己作调幅电路，得到调幅波；或者直接调出调幅信号。）

2．用相干解调（也可以用其它方法）对调幅波进行解调。 3．电路原理图的连线可以参照图4-1，

4-2

图4-1同步检波

图4-2包络检波

对照解调出的有用信号与输入信号（调制信号）的幅度、频率是否一致。 观察频谱结构。

波形出现失真时要知道原因并且尽量解决。

四、实验报告要求

包络检波

V1=300mV

实验总结

通过这一周的实训，我们学习到了很多从前没有接触过的知识，拓宽了我们的知识面，使我们感受颇深。这次实训不仅锻炼了我们的实践动手能力，也加强了我们的团队合作能力。

在实训中，我们熟悉和了解了试验箱的基本结构，通过实际动手操作对高频信号有了更深刻的了解，也更熟悉了对示波器及信号发生器的使用，更加熟悉具体的操作步骤。实训工程中也遇到了很多困难，锻炼了我们迎难而上的精神。通过实训，同学们的友谊也增进了不少，很多不太会做的实验在同学们的帮助下完成了。我们通过相互学习，相互沟通，一起研究，让很多的实验都做得比较成功，心中的成就感与自豪感油然而生。班级的那种团结氛围填满了整个实训间。通过这段时间的切身实践，使我体会到了将在电脑中仿真的原理图应用于实际中的重要性。

经过这次自身的切身实践，我才深切地理会到了“走出课堂，投身实践”的必要性。平时，我们只能在课堂上与老师一起纸上谈兵，思维的认识基本上只是局限于课本的范围之内，这就导致我们对实际电路知识认识的片面性，使得我们只知所以然，而不知其之所以然！这些都是十分有害的，其极大地限制了我们电子技术知识水平的提高。虽然我们已经历了电子技术实验的磨砺，但那毕竟只是个虚拟的电子技术处理程序，其与实际的业务操作相比还是有一定的差距的，所以我们平时应该多投身实践中。

每做一个实验，感觉自己的收获总会不少。做实验是为了让我们对平时学习的理论知识与实际操作相结合，在理论和实验教学基础上进一步巩固已学基本理论及应用知识并加以综合提高，学会将知识应用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力。在实验的过程中，我深深感觉到自身所学知识的有限。有些题目书本上没有提及，所以我就没有去研究过，做的时候突然间觉得自己真的有点无知，虽所现在去看依然可以解决问题，但还是浪费了许多时间，这一点是我必须在以后的学习中加以改进的地方，同时也要督促自己在学习的过程中不断的完善自我。