THCGP-1高频电子线路实验指导书

1前言《高频电子技术》是通讯和无线电技术的重要专业基础课，它涉及到许多专业理论知识和实践知识。伴随着无线电通讯的进程，高频电子技术的发展，已有百余年的历史,传统的高频技术主要由信号发生（正弦信号发生，非正弦信号发生，波形变换、载波发生）、信号调制（调幅、调频）、信号发送和接收（选频、变频、中频选频放大、检波、鉴频）等组成。为了配合现代“高频电子技术”教学的需要，我企业设计了THCGP-1型高频电子线路实验教学系统实验箱，实验箱共包含十个实验单元模块：单元选频电路模块；小信号选频放大模块；正弦波振荡及VCO模块；AM调制及检波模块；FM鉴频模块一；FM鉴频模块二；混频及变频模块；高频功放模块；波形变换模块；综合实验模块。本实验系统的实验内容是根据高等教育出版社的《高频电子线路》一书而设计的。本实验箱共设置了二十四个实验：其中有十九个单元实验，是为配合课程而设计的，主要帮助学生理解和加深课堂所学的内容；五个系统实验是让学生了解每个复杂的无线收发系统都是由一个个单元电路组成的。此外，学生还可以根据我们所提供的单元电路自行设计系统实验。在电路的设计和选择上，具有以下特点：一、尽量采用原理性突出的典型电路，便于结合理论知识、进行学习和分析。二、载波工作频率采用几兆赫到十几兆赫，易于制作工艺和调试。三、采用分列元件，集成电路及专用集成电路相结合的原则，既便于学生深入掌握电路的基本工作原理，又能及时了解现代无线电通讯技术的新技术。四、电路中采用了变容二极管调频和石英晶体滤波器以及陶瓷滤波器等固态器件，便于学生了解新型器件的性能和调测方法。五、各个实验单元电路既自成完整系统，又便于互联成一个较大的系统进行联试、联调，以增加学习的综合性、系统性和趣味性。六、为了使学生较全面地掌握一些基本电路。我们在实验电路编排上尽量介绍一些具有相同功能的不同电路。例如，安排了多种振荡电路、多种鉴频电路、多种混频电路、多种波形变换电路以及多种选频回路。七、采用活动模板，便于置换和扩充新的实验项目，二路电源采用内置式的开关电源；电路的联接采用铜柱压接。八、为减少用户的仪器配备，实验箱配置了内置高讯仪（载波、调频、调幅），低讯仪，频率计。实验需要外置的仪器有：1）0~50MHz扫频仪（如BT5型，可选用）2）40MHz（或20MHz）双踪示波器（如protek6504型）在编写《THCGP-1型高频电子线路实验教学系统实验指导书》过程中，我们尽量采用重点突出，简明扼要的表达方式，突出基本原理和实验过程。由于水平有限，书中难免存在一些不足和错误，请使用本指导书的师生指正。2006年1月2实验注意事项1．本实验系统接通电源前请确保电源插座接地良好。2．每次安装实验模块之前应确保主机箱右侧的交流开关处于断开状态。3．安装实验模块时，模块右边的双刀双掷开关要拨上，将模板四角的螺孔和母板上的铜支柱对齐，然后用黑色接线柱固定。确保四个接线柱要拧紧，以免造成实验模块与电源或者地接触不良。经仔细查后方可通电实验。4．各实验模块上的双刀双掷开关、拨码开关、复位开关、自锁开关、手调电位器和旋转编码器均为磨损件，请不要频繁按动或旋转。5．请勿直接用手触摸芯片、电解电容等元件，以免造成损坏。6．各模块中的3362电位器（蓝色正方形封装）是出厂前调试使用的。出厂后的各实验模块功能已调至最佳状态，无需另行调节这些电位器，否则将会对实验结果造成影响。7．在关闭各模块电源之后，方可进行连线。连线时在保证接触良好的前提下应尽量轻插轻放，检查无误后方可通电实验。拆线时若遇到连线与孔连接过紧的情况，应用手捏住线端的金属外壳轻轻摇晃，直至连线与孔松脱，切勿旋转及用蛮力强行拔出。8.实验前，应首先熟悉实验模块的电路原理以及内置仪器的性能和使用方法。9．按动开关或转动电位器以及调节电感线圈磁芯时，切勿用力过猛，以免造成元件损坏。10．做综合实验时，应通过联调确保各部分电路处于最佳工作状态。3目录高频电子实验箱介绍…………………………………………………………………………4实验一高频小信号调谐放大器实验……………………………………………………8实验二集成选频放大器………………………………………………………………13实验三二极管的双平衡混频器……………………………………………………16实验四模拟乘法混频实验………………………………………………………………19实验五三极管变频电路………………………………………………………………22实验六三点式正弦波正弦振荡器……………………………………………………25实验七晶体振荡器与压控振荡器……………………………………………………………27实验八非线性丙类功率放大器实验……………………………………………………29实验九线性宽带功率放大器实验……………………………………………………36实验十集电极调幅实验………………………………………………………………39实验十一模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）实验…………………………………………42实验十二包络检波及同步检波实验……………………………………………………46实验十三变容二极管调频实验……………………………………………………51实验十四正交鉴频及锁相鉴频实验……………………………………………………55实验十五模拟锁相环实验………………………………………………………………59实验十六自动增益控制（AGC）………………………………………………………………64实验十七中波调幅发射机组装及调试……………………………………………………67实验十八超外差中波调幅接收机组装及调试…………………………………………68实验十九锁相频率合成器组装及调试……………………………………………………69实验二十半双工调频无线对讲机组装及调试…………………………………………71选做实验一斜率鉴频及脉冲计数及鉴频……………………………………………………73选做实验二波形变换实验………………………………………………………………77选做实验三常用低通带通滤波器特性实验…………………………………………82选做实验四串并联谐振回路特性实验……………………………………………………85附录仪器介绍…………………………………………………………………………………904高频电子线路实验箱简介THCGP-1型一、产品组成该产品由3种实验仪器、10个实验模块及实验箱体（含电源）组成。1．实验仪器及主要指标如下：1)频率计：频率测量范围：20Hz～99MHz输入电平范围：100ｍV～5V测量误差：5×10-5±1个字输入阻抗：1MΩ/40ｐF2)高频信号源：输出频率范围：400KHz～45MHz（连续可调）频率稳定度：10E－4输出波形：正弦波输出幅度：1Vp-p输出阻抗：75Ω3)低频信号源：输出频率范围：200Hz～20KHz（连续可调）频率稳定度：10E－4输出波形：正弦波、方波、三角波输出幅度：5Vp-p输出阻抗：100Ω2．实验模块及电路组成如下：1）模块1：单元选频电路模块该模块属于选件，非基本模块包含LC并联谐振回路、LC串联谐振回路、集总参数LC低通滤波器、陶瓷滤波器、石英晶体滤波器等五种选频回路。2）模块2：小信号选频放大模块包含单调谐放大电路、电容耦合双调谐放大电路、集成选频放大电路、自动增益控制电路（AGC）等四种电路。3）模块3：正弦波振荡及VCO模块包含LC振荡电路、石英晶体振荡电路、压控LC振荡电路等三种电路。4）模块4：AM调制及检波模块包含模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）电路、二极管峰值包络检波电路、三极管小信号包络检波电路、模拟乘法器同步检波电路等四种电路。5）模块5：FM鉴频模块一包含正交鉴频（乘积型相位鉴频）电路、锁相鉴频电路、基本锁相环路等三种电路。6）模块6：FM鉴频模块二5该模块属于选件，非基本模块包含双失谐回路斜率鉴频电路、脉冲计数式鉴频电路等两种电路。7）模块7：混频及变频模块包含二极管双平衡混频电路、模拟乘法器混频电路、三极管变频电路等三种电路。8）模块8：高频功放模块包含非线性丙类功放电路、线性宽带功放电路、集成线性宽带功放电路、集电极调幅电路等四种电路。9）模块9：波形变换模块该模块属于选件，非基本模块包含限幅电路、直流电平移动电路、任意波变方波电路、方波变脉冲电路、方波变三角波电路、脉冲波变锯齿波电路、三角波变正弦波电路等七种电路。10）模块10：综合实验模块包含话筒及音乐片放大电路、音频功放电路、天线及半双工电路、分频器电路等四种电路。二、产品主要特点1．采用模块化设计，使用者可以根据需要选择模块，既可节约经费又方便今后升级。2．产品集成了多种高频电路设计及调试所必备的仪器，既可使学生在做实验时观察实验现象、调整电路时更加全面、更加有效，同时又可为学生在进行高频电路设计调试时提供工具。3．实验箱各模块有良好的系统性，除单元选频电路模块及波形变换模块外，其余八个模块可组合成四种典型系统：（1）中波调幅发发射机（535KHz～1605KHz）。（2）超外差中波调幅接收机（535KHz～1605KHz，中频465KHz）。（3）半双工调频无线对讲机（10MHz～15MHz，中频4.5MHz，信道间隔200KHz）。（4）锁相频率合成器（频率步进40KHz～4MHz可变）。4．实验内容非常丰富，单元实验包含了高频电子线路课程的大部分知识点，并有丰富的、有一定复杂性的综合实验。5．电路板采用贴片工艺制造，高频特性良好，性能稳定可靠。三、实验内容1．小信号调谐（单、双调谐）放大器实验（模块2）2．集成选频放大器实验（模块2）3．二极管双平衡混频器实验（模块7）4．模拟乘法器混频实验（模块7）5．三极管变频实验（模块7）6．三点式正弦波振荡器（LC、晶体）实验（模块3）7．压控振荡器实验（模块3）8．非线性丙类功率放大器实验（模块8）9．线性宽带功率放大器实验（模块8）10．集电极调幅实验（模块8）11．模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）实验（模块4）612．包络检波及同步检波实验（模块4）13．变容二极管调频实验（模块3）14．正交鉴频及锁相鉴频实验（模块5）15．模拟锁相环实验（模块5）16．自动增益控制（AGC）实验（模块2）17．中波调幅发射机组装及调试实验（模块4、8、10）18．超外差中波调幅接收机组装实验及调试实验（模块2、4、7、10）19．锁相频率合成器组装及调试实验（模块5、10）20．半双工调频无线对讲机组装及调试实验（模块2、3、5、7、8、10）21．斜率鉴频及脉冲计数式鉴频实验（选件模块6，属选做实验）22．波形变换实验（选件模块9，属选做实验）23．常用低通、带通滤波器特性实验（选件模块1，属选做实验）24．LC串、并联谐振回路特性实验（选件模块1，属选做实验）四、需另配设备1．实验桌2．20M双踪示波器（数字或模拟）3．万用表（数字或模拟）附：产品布局简图及综合实验方框图附一：产品布局简图附二：综合实验方框图1．自动增益控制72．中波调幅发射机3．超外差中波调幅接收机4．锁相频率合成器5．半双工调频无线对讲机8实验一高频小信号调谐放大器实验一、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、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、实验原理图1-1（a）单调谐小信号放大图1-1（b）双调谐小信号放大（一）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1Q、选频回路1T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MHzfs12。基极偏置电阻3W、22R、4R和射极电阻5R决定晶体管的静态工作点。可变电阻3W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0f，谐振电压放大倍数0vA，放大器的通频带BW及选择性（