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通信电子线路实验讲义姜忠莲夏书峰大连理工大学二〇〇四年十月前言通信电子线路实验系统是配合通信电子线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信号振荡器电路、变容二极管调频电路、振幅调制电路、高频功率放大器四个模块组成。可独立进行各功能模块实验，也可将各模块级联完成发射机整机调试和测量实验。接收机系统由小信号调谐放大器、混频器、锁相频率合成器、本机振荡器、中放、二次混频与鉴频、包络检波、低频放大器八个模块组成。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。本讲义是针对GP-4型通信电子线路教学实验系统所写，设备和讲义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。编者二〇〇四年十月目录实验一高频小信号调谐放大器................................1实验二高频功率放大器......................................5实验三正弦波振荡器........................................9实验四振幅调制器.........................................13实验五调幅波信号的解调...................................17实验六混频器.............................................19实验七变容二极管调频器...................................23实验八调频波解调实验.....................................27实验九本振频率合成.......................................30实验十调幅系统实验及模拟通话实验.........................32实验十一调频系统实验及模拟通话实验.........................36附图一接线柱和跳线开关分布图.............................40附图二调频、调幅发射机电路原理图.........................41附图三调频调幅接收机电路原理图...........................421实验一高频小信号调谐放大器一、实验目的1．掌握调谐放大器电压增益、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调谐回路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．调测小信号调谐放大器的静态工作参数。2．用示波器观察放大器输出与偏置、回路并联电阻的关系。3．观察放大器输出波形与调谐回路的关系。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：小信号调谐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CP2两部分组成。它不仅对高频小信号进行放大，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。开关S7R6762kR6833kR6510kR612kR56470R71100R69500R731kR662kC6110nC7010nC7210nC60100pVR1510kC591nCT45~20pVT790141234S8L7470uH1234S71234J27C.D.LCP210MHz+12VGNDJ31XXH.OUTJ30XXH.IN去混频器图1-1高频小信号放大器2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。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”，测量对应的静态工作点，将短路插座J27断开，用直流电流表接在J27（C.D.L）两端，记录对应Ic值，计算并填入表1-1。将开关S8的“1”置于“ON”，调节电位器VR15，观察电流变化。表1-1实测实测据Vce判断V是否作在放大区置于ON开关号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（1）将10MHz高频小信号（幅度50mV）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.D.L连到下横线处，开关S8中必须有一个拨向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的“1”拨向“ON”则可调整电位器VR15，增益连续变化。（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昀大，即保证回路谐振。（6）将开关S7逐个拨向“ON”（其余开关拨向“OFF”），可观察增益变化，该开关通过改变并联在谐振回路上的电阻，改变回路Q值。使S7开关处于断开，3S8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1-2Vi(V)0.020.050.10.20.030.040.3Re=500ΩRe=1kΩRe=2kΩVo(V)S8=1电位器，S8＝22KΩ，S8＝31KΩ，S8＝4500Ω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。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并联电阻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10.000MHz，调节CT4使回路谐振，使输出电压幅度为昀大，此时的回路谐振频率fo＝10.000MHz为中心频率，然后保持输入电压Vi不变，改变输入频率f，使其由中心频率10.000MHz向两边逐渐偏离，测的偏离范围可根据各自实测的情况来确定。计算fo＝10.000MHz时小信号放大器的电压放大倍数、回路通频带和Q值。5）改变谐振回路并联的电阻，拨动S7使并联电阻R分别为2KΩ，470Ω时，重复上述测试，并将测量结果填入表1-3，比较并联不同电阻时小信号放大器通频带的大小。4表1-3F(MHz)67891011121314R=10KΩR=2KΩR=470ΩVo开路S7=1开路，S7=2R=10KΩ，S7=3R=2K，S7=4470Ω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。5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化时的动态特性。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．比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点、功率、效率。二、实验内容：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．测试丙类功放的调谐特性。3．测试丙类功放的负载特性。4．观察电源电压变化对丙类放大器工作状态的影响及激励信号变化、负载变化对工作状态的影响。三、实验基本原理：丙类功率放大器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R210kR1220kR10680R21150R2751R1351C15120pC2410nC910nC2910nC850pCT25~20pVT13DG12470uH1234S51234J10C.D.L+12VJ7JF.INXQ11uH123J4JF.INC2010nC510nC410n+12VVR41kL3100uHR1951123J5BF.INJ8JF.OUTJ9BF.INC6120pXQ22.4uHVT33DG12J3VT3-ER2051VR61kJ13BF.OUTS1+5VC3010nC2510n来自前级放大器12图2-1高频功率放大电路6率。本实验单元模块电路如图2-1所示。该实验电路由两级功率放大器组成。其中VT1（3DG12）、XQ1与C15组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，R2、R12、R13、VR4组成静态偏置电阻，调节VR4可改变放大器的增益。XQ2与CT2、C6组成的负载回路与VT3（3DG12）组成丙类功率放大器。甲类功放的输出信号作为丙类功放的输入信号（由短路块J5连通）。VR6为射极反馈电阻，调节VR6可改变丙类功放增益。与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻，改变S5拨码开关的位置可改变并联电阻值，即改变回路Q值。当短路块J5置于开路位置时则丙类功放无输入信号，此时丙类功放功率管VT3截止，只有当甲类功放输出信号大于丙类功放管VT3be极间的反偏压值时，VT3才导通工作。四、实验步骤：1．了解丙类功放工作状态的特点1）对照电路图2-1，了解实验板上各元件的位置与作用。2）将功放电源开关S1拨向右端（+12V），负载电阻转换开关S5全部拨向开路，示波器开路电缆接于J13与地之间。将振荡器中S4开关“4”拨向“ON”，即工作在晶体振荡状态，将短路块J15连通在“ZD”下横线处短路块J4、JS、J10均连在下横线处，调整VR5、VR10、VR4、VR6，在示波器上可看到放大后的高频信号。或从J7处输入0.8V，10.0MHz高频信号，调节甲类功放的VR4使JF.OUT（J8）输出电压幅值为6V左右。若没有0.8V高频信号源，可将J4短路块连通，从前置放大模块输入端J24处输入0.1V、10.0MHz信号，调整VR10，使J7处电压为0.8V。将J5短路块接入1、2间，J10短路块接入C.D.L横线处。改变输入信号大小，在示波器上可看到放大输出信号振幅也随之变化，当输入电压振幅减小到一定值时，可看到输出电压为0，记下此时输入电压幅值。若将短路块J5断开，使激励信号Ub＝0，则输出Uo为0，此时负偏压也为0，由此可看出丙类工作状态的特点。2．测试调谐特性Ub＝6V表2-1f（MHz）7MHz8MHz10MHz12MHz14MHz16MHzUc(V)使电路正常工作，从前置放大模块中J24处输入0.2V左右的高频信号，使功放管输入信号为6伏左右，S5仍全部开路，改变输入信号频率从4MHz~16MHz，记下输出电压值。3．测试负载特性7将功放电源开关S1拨向左端（+5V），使Vcc＝5V，S5全断开，将J5短路块断开。用信号源输入Ub＝6V左右f0=10.0MHz的高频信号，调整回路电容CT2使回路谐振（以示波器显示J7处波形为对称的双峰为调谐的标准）。然后将负载电阻转换开关S5依次从1→4拨动，用示波器测量相应的Uc值和Ve波形，描绘相应的ie波形，分析负载对工作状态的影响。Ub＝6V,f＝10.0MH