通信电子线路实验指导书

通信电子线路实验指导书GP-4A严国萍贺锋华中科技大学电子与信息工程系二○○三年十二月前言通信电子线路实验系统是配合通信电子线路（高频电子线路或非线性电子电路）课程的理论教学研制的一套实验系统。通信电子线路实验系统由通信发射机和接收机两大部分组成。每部分都由单独的单元模块组合。既可根据课程内容、进度完成单元模块实验，又可进行调幅、调频两种收、发系统的实验。实验内容既有分立器件又有集成器件，便于学生循序渐进的学习。发射机系统由低频调制源振荡器电路、变容二极管调频电路、振幅调制电路、高频功率放大器五个模块组成。可独立进行各部分功能模块实验，也可将各部分级连完成发射机整机调试和测试实验。接收机系统由小信号调谐放大器、混频器、锁相频率合成器、本振源、中放、二次混频与鉴频，包络检波五个模块组成。可独立进行各部分功能模块实验，也可将各部分级联完成接收机功能实验。该实验装置还可进行通话实验，使学生了解实际的通信系统。通过实验可使学生进一步消化理解理论课程内容，培养学生调测的实际动手能力，建立系统概念。采用GP-4型实验设备做实验时，必备的仪器是20MHZ以上双踪示波器，万用表、频率计、毫伏表、高频信号发生器等，GP-4A型实验设备中带有高频信号发生器和频率计。该实验设备经过多次修改，本指导书是针对GP-4型和GP-4A型机所写，设备和指导书仍有一些不完善甚至不妥之处，期望同学们及有关老师提出宝贵意见。编者二OO三年十二月目录实验板模块分布图.........................................................................................1实验一高频小信号调谐放大器.................................................................4实验二高频功率放大器.............................................................................8实验三正弦波振荡器...............................................................................12实验四振幅调制器...................................................................................16实验五调幅波信号的解调.......................................................................20实验六混频器...........................................................................................23实验七变容二极管调频器.......................................................................29实验八调频波解调实验...........................................................................33实验九本振频率合成...............................................................................36实验十调幅系统实验...............................................................................39实验十一调频系统实验...........................................................................42实验十二模拟通话实验...........................................................................45GP-4型通信电子线路简易操作说明.........................................................48附录1频率计和高频信号发生器...........................................................54附录2BE3型频偏仪...............................................................................56附录3主要集成电路................................................................................58高频小信号放大HIGHFREQSIGNALAMPLIFICATION本振频率合成FREQSYNTHESIS晶体管混频TRANSISTORMIXING平衡混频器BALANCEDMIXING二次混频与鉴频MIXING&FREQDISCRIMINATION中放MEFREQAMPL低放LOW.FREQ.AMPL包络检波SIGNALDEMODULATION调频与振荡OSCILLATION&FREQMODULATION低频调制信号LOWFREQSIGNAL振幅调制AMPLITUDEMODULATION电源POWER甲放与丙放POWERAMPLIFIER前置放大AMPLIFIER发射板模块分布图接收板模块分布图本振16.455MHzGP-4J6(ZD.OUT)晶振（10MHZ）J23(TF.OUT)平衡调幅器MC1496J26(FD.OUT)前置放大器J8(JF.OUT)甲类功放J13(BF.OUT)丙类功放音频信号（1KHZ）（(1111111111111J19(TZXH1)J11J15J4J5J17ZD.INFD.INJF.INBF.INTZXH.IN图10-1（a）调幅发射机实验组成原理框图J31(XXH.OUT)高频小信号放大器J36(J.H.OUT)晶体管混频器J38(Z.P.OUT)二次混频J55(ZF.OUT)中放J52(J.B.OUT)检波J33J29J40J46J34J30XXH.INJ42低放J44(D.F.OUT)平衡混频器1.6455MHZ晶体振荡器J43B2.OUT12211223J49J29J48图10-1（b）调幅接收机实验组成原理框图J6LC振荡与变容二极管调频J26前置放大器J8(JF.OUT)甲类功放J13(BF.OUT)丙类功放低频振荡源(1KHZ)J2J15BF.IN12JF.INJ22(TZXH)ZD.OUTFD.OUTFD.INJ4J5TP.IN图11-1（a）调频发射机实验组成原理框图J31(XXH.OUT)高频小信号放大器J36(J.H.OUT)晶体管混频器J38(Z.P.OUT)二次混频J39(J.P.OUT)鉴频S9J34J30XXH.ZN平衡混频器16.455MHZ晶体振荡器J43BZ.OUT1223J49J48J42低放J44(D.F.OUT)23J33J29J29图11-1（b）调频接收机实验组成原理框图4实验一高频小信号调谐放大器一、实验目的1．掌握谐振放大器电压增益、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谐振回路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。二、实验内容1．调测小信号放大器的静态工作状态。2．用示波器观察放大器输出与偏置及回路并联电阻的关系。3．观察放大器输出波形与谐振回路的关系。4．调测放大器的幅频特性。5．观察放大器的动态范围。三、基本原理：图1-1高频小信号放大器5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所示。该电路由晶体管VT7、选频回路CP2二部分组成。它不仅对高频小信号放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率fs＝10MHz。R67、R68和射极电阻决定晶体管的静态工作点。拨码开关S7改变回路并联电阻，即改变回路Q值，从而改变放大器的增益和通频带。拨码开关S8改变射极电阻，从而改变放大器的增益。四、实验步骤单调谐回路谐振放大器单元电路实验：熟悉实验板电路和各元件的作用，正确接通实验箱电源。1．静态测量将开关S8的2，3，4分别置于“ON”，开关S7全部置于断开状态，测量对应的静态工作点，测量电流时应将短路插座J27断开，用直流电流表接在J27C.DL两端，记录对应Ic值，计算并填入表1.1。将S8“1”置于“ON”，调节电位器VR15，观察电流变化。表1.1实测实测实测据Vce判断V是否作在放大区S8开关置于ON号ReVbVeIcVce是否4500Ω31KΩ22KΩ*Vb，Ve是三极管的基极和发射极对地电压。2．动态测试6（1）将10MHZ高频小信号（70mV）输入到“高频小信号放大”模块中J30（XXH.IN）。（2）将示波接入到该模块中J31（XXH.OUT）。（3）J27处短路块C.DL连到下横线处，拨码开关S8必须有一个拨向ON，示波器上可观察到已放大的高频信号。（4）改变S8开关，可观察增益变化，若S8“1”拨向“ON”则可调整电位器VR15，增益可连续变化。（5）将S8其中一个置于“ON”，改变输出回路中周或半可变电容使增益最大，即保证回路谐振。（6）将拨码开关S7逐个拨向“ON”，可观察增益变化，该开关是改变并联在谐振回路上的电阻，即改变回路Q值。使S7开关处于断开，S8中“3”拨向“ON”，改变输入信号，并将对应值填入表1.2中。Vi的值可根据各自实测情况确定。表1.2输入信号Vi(mv)0.050.070.10.20.030.040.15射极电阻S8＝4Re=500ΩS8＝3Re=1kΩS8＝2Re=2kΩ输出信号Vo(V)增益（db）当Re分别为500Ω、2K时，重复上述过程，将结果填入表1.2。在同一坐标纸上画出Ic不同时的动态范围曲线，并进行比较和分析（此时也可在J27两端测Ic值）。3．用扫频仪调回路谐振曲线。将扫频仪射频输出端送入电路输入端，电路输出接至扫频仪检波器输入端。7观察回路谐振曲线（扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当的位置），调回路电容CT4使回路谐振。4．测量放大器的频率特性当回路电阻R＝10K时（S7的2拨向ON），并且S8“4”拨向“ON”，选择正常放大区的输入电压Vi，将高频信号发生器输出端接至电路输入端，调节频率f使其为10MHz，调节CT4使回路谐振，使输出电压幅度为最大，此时的回路谐振频率fo＝10MHz为中心频率，然后保持输入电压Vi不变，改变频率f由中心频率向两边逐点偏离，测的偏离范围可根据各自实测的情况来确定。表1.3F(MHz)7899.39.61010．310.6111213VoS7=2R=10KΩS7=3R=2KΩS7=4R=470ΩS7=1开路计算fo＝10MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值。5）改变谐振回路电阻，拨动S8使R分别为2KΩ，470Ω时，重复上述测试，并填入表1.3。比较通频带情况。五、实验报告要求1．写明实验目的。2．画出实验电路的交流等效电路。3．计算直流工作点，与实验实测结果比较。4．写明实验所用仪器、设备及名称、型号。5．整理实验数据，分析说明回路并联电阻对Q值的影响。6．假定CT和回路电容C总和为30PF，根据工作频率计算回路电感L值。7．画出R为不同值时的幅频特性。8实验二高频功率放大器一、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和电源电压Vcc变化时对功率放大器工作状态的影响。3