高频实验六 集成电路(压控振荡器)构成的频率调制器
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前言 (1)1高频压控振荡器设计原理压控振荡器 (2)1.1工作原理 (2)1.2变容二极管压控振荡器的基本工作原理 (2)2高频压控振荡器电路设计 (4)2.1设计的资料及设备 (4)2.2变容二极管压控振荡器电路的设计思路 (4)2.3变容二极管压控振荡器的电路设计 (5)2.4实验电路的基本参数 (6)2.5实验电路原理图 (7)3高频压控振荡器电路的仿真 (7)3.1M ULTISIM软件简介 (8)3.2M ULTISIM界面介绍 (9)3.2.1电路仿真图 (10)3.2.2压控振荡器的主要技术指标 (10)3.3典型点的频谱图 (10)4高频压控振荡器电路实现与分析 (16)4.1实验电路连接 (16)4.2实验步骤 (16)4.3实验注意事项 (19)4.4硬件测试 (19)5心得体会 (21)参考文献 (22)压控振荡器广泛应用于通信系统和其他电子系统中,在LC振荡器决定振荡器的LC 回路中,使用电压控制电容器(变容管),可以在一定的频率范围内构成电调谐振荡器。
这种包含有压控元件作为频率控制器件的振荡器就称为压控振荡器。
它广泛应用与频率调制器、锁相环路以及无线电发射机和接收机中。
压控振荡器是锁相环频率合成器的重要组成单元,在很大程度上决定了锁相环的性能。
在多种射频工艺中,COMS工艺以高集成度、低成本得到广泛的应用。
压控振荡器(VCO)在无线系统和其他必须在一个范围的频率内进行调谐的通信系统中是十分常见的组成部分。
许多厂商都提供VCO产品,他们的封装形式和性能水平也是多种多样。
现代表面的贴装的射频集成电路(RFIC)VCO继承了近百来工程研究成果。
在这段历史当中。
VCO技术一直在不断地改进中,产品外形越来越小而相位噪声和调谐线性度越来越好。
对压控振荡器的技术要求主要有:频率稳定度好,控制灵敏度高,调频范围宽,频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。
晶体压控振荡器的频率稳定度高,但调频范围窄;RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽,LC压控振荡器居二者之间。
高频实验指导书《高频电子线路II》实验指导书撰写人:粟建新李志军审核人:湘潭大学信息工程学院2007年11月23日前言一、实验总体目标《高频电子线路》是电子信息工程和通信工程专业的学科基础课,也是一门工程性和实践性很强的课程。
实验教学的目的是:利用典型实际高频电子线路,运用高频实验仪器,验证《高频电子线路》课程中各单元电路的工作原理,综合运用各单元电路完成模块化功能的学习,达到掌握和巩固所学基本概念和提高自行研究分析设计类似电路的能力。
在实验中要熟悉各典型高频线路的组成,元件及参数的选择,熟悉高频实验仪器的原理和使用方法,掌握使用高频实验仪器进行电路参数测试的方法,在实验中学会运用理论知识分析和解决各种实际问题,实现理论与实践相结合,提高工程应用能力。
二、适应专业年级适应全日制本科电子信息工程、通信工程专3年级学生。
三、先修课程开设本课程之前,学生必须修完电路理论、模拟电子技术基础及实验、数字电子技术基础及实验、高频电子线路相关理论课程。
四、实验项目及课时分配实验是学习电子技术的一个重要环节。
对巩固和加深课堂教学内容,提高学生实际工作技能,培养科学作风,为学习后续课程和从事实践技术工作奠定基础具有重要作用。
为适应电子科学技术的迅猛发展和教学改革不断深入的需要,我们在教学实践的基础上,运用多年从事教学仪器产品研制生产的经验,研制生产了TPE-GP系列高频电路实验学习机。
其中,TPE-GP2型高频电路实验学习机由试验机箱与单元电路板构成,可完成下述属于模拟电路范畴的实验,即:单、双调谐回路谐振放大(小信号选频放大电路);丙类高频功率放大电路;LC电容反馈三点式振荡器;石英晶体振荡器;低电平振幅调制与解调电路,高电平集电极调幅与发射电路;变容二极管调频与相位鉴频电路;集成电路(压控振荡器)构成的频率调制器;集成电路(锁相环)构成的频率解调器;利用二极管函数电路实现的波形转换电路;晶体管混频电路实验;调幅、调频接受实验等。
一、实验目的1. 理解高频调制的基本原理和过程。
2. 掌握振幅调制(AM)和解调(AM-D)的基本方法。
3. 学习使用实验仪器进行高频信号的调制和解调。
4. 分析调制信号的频谱特性,验证调制和解调效果。
二、实验原理高频调制是将低频信号(信息信号)与高频载波信号进行混合,使信息信号以某种方式影响载波信号的幅度、频率或相位,从而实现信号的传输。
本实验主要研究振幅调制(AM)。
1. 振幅调制(AM)振幅调制是指载波信号的振幅随信息信号的变化而变化。
AM信号可以表示为:\[ s(t) = c(t) \cdot [1 + m \cdot x(t)] \]其中,\( c(t) \) 是载波信号,\( x(t) \) 是信息信号,\( m \) 是调制指数。
2. 振幅解调(AM-D)振幅解调是指从调幅信号中恢复出原始信息信号。
常见的解调方法有包络检波法和同步检波法。
三、实验仪器1. 双踪示波器2. 高频信号发生器3. 低频信号发生器4. 调制器5. 解调器6. 万用表四、实验步骤1. 调制过程(1)设置高频信号发生器,产生一个频率为 \( f_c \) 的正弦波作为载波信号。
(2)设置低频信号发生器,产生一个频率为 \( f_m \) 的正弦波作为信息信号。
(3)将载波信号和信息信号输入调制器,进行振幅调制。
(4)观察调制器的输出波形,验证调制效果。
2. 解调过程(1)将调制信号输入解调器,进行振幅解调。
(2)观察解调器的输出波形,验证解调效果。
3. 频谱分析(1)使用频谱分析仪对调制信号进行频谱分析。
(2)观察调制信号的频谱特性,验证调制效果。
4. 性能测试(1)测试调制信号的调制指数 \( m \)。
(2)测试解调信号的解调指数 \( D \)。
五、实验结果与分析1. 调制过程通过实验,成功实现了振幅调制。
调制信号的波形如图1所示。
图1 振幅调制信号波形2. 解调过程通过实验,成功实现了振幅解调。
解调信号的波形如图2所示。
前言 (1)1高频压控振荡器设计原理压控振荡器 (2)1.1工作原理 (2)1.2变容二极管压控振荡器的基本工作原理 (2)2高频压控振荡器电路设计 (4)2.1设计的资料及设备 (4)2.2变容二极管压控振荡器电路的设计思路 (4)2.3变容二极管压控振荡器的电路设计 (5)2.4实验电路的基本参数 (6)2.5实验电路原理图 (7)3高频压控振荡器电路的仿真 (7)3.1M ULTISIM软件简介 (8)3.2M ULTISIM界面介绍 (9)3.2.1电路仿真图 (10)3.2.2压控振荡器的主要技术指标 (10)3.3典型点的频谱图 (10)4高频压控振荡器电路实现与分析 (16)4.1实验电路连接 (16)4.2实验步骤 (16)4.3实验注意事项 (19)4.4硬件测试 (19)5心得体会 (21)参考文献 (22)压控振荡器广泛应用于通信系统和其他电子系统中,在LC振荡器决定振荡器的LC 回路中,使用电压控制电容器(变容管),可以在一定的频率范围内构成电调谐振荡器。
这种包含有压控元件作为频率控制器件的振荡器就称为压控振荡器。
它广泛应用与频率调制器、锁相环路以及无线电发射机和接收机中。
压控振荡器是锁相环频率合成器的重要组成单元,在很大程度上决定了锁相环的性能。
在多种射频工艺中,COMS工艺以高集成度、低成本得到广泛的应用。
压控振荡器(VCO)在无线系统和其他必须在一个范围的频率内进行调谐的通信系统中是十分常见的组成部分。
许多厂商都提供VCO产品,他们的封装形式和性能水平也是多种多样。
现代表面的贴装的射频集成电路(RFIC)VCO继承了近百来工程研究成果。
在这段历史当中。
VCO技术一直在不断地改进中,产品外形越来越小而相位噪声和调谐线性度越来越好。
对压控振荡器的技术要求主要有:频率稳定度好,控制灵敏度高,调频范围宽,频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。
晶体压控振荡器的频率稳定度高,但调频范围窄;RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽,LC压控振荡器居二者之间。
太原理工大学现代科技学院令狐采学高频电子线路课程实验报告专业班级信息13-1学号201310姓名0指导教师孙颖实验名称振幅调制专业班级信息13-1学号 20131010姓名 0成绩 实验五 振幅调制(集成乘法器幅度调制电路) 5-1 振荡调制的基本工作原理 根据电磁波理论知道,只有频率较高的振荡才能被天线有效地辐射。
但是人的讲话声音量变换为相应的电信号的频率较低,不适用于直接从天线上辐射,因此,为了传递信息,就必须将要传递的信息“记载”到高频振荡上去。
这一“记载”过程称为调制,调制后的高频振荡称为已调波,未调制的高频振荡称为载波。
需要“记载”的信息称为调制信号。
调制过程是用被传递的低频信号,使高频输出信号的参数(幅度,频率,相位)相应于低频信号变化而变化,从而实现低频信号搬移到高频信号段,被高频信号携带传播的目的,完成调制过程的装置叫调制器。
调制器和解调器必须由非线性元件构成,他们可以是二极管或者三极管。
近年来集成电路在模拟通信中得到广泛的应用,调制器,解调器都可以用模拟乘法器来实现。
一.振幅调制和调幅波 振幅调制就是用低频调制信息去控制高频载波信号的振幅,使载波的信号的振幅,使载波的振幅随调制信号成正比地变化。
经过振幅调制的高频载波称为振幅调制波(简称调幅波)。
调幅波有普通调幅波(AM ,)抑制载波的双边带调幅波(DSB )和抑制载波的单边带调幅波(SSB )三种。
1普通调幅波(AM ) (1)调幅波的表达式,波形 设调制信号为单一频率的余弦波:载波信号为……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………t f U t w U t u c cm c cm c π2cos cos )(==为了简化分析,设两者波形的初相角均为零,因为调幅波的振幅和调制信号成正比,由此可得调幅波的振幅为T U k U t U m a cm AM Ω+=Ωcos )()cos 1(t U U k U cmm a cm Ω+=Ω )cos 1(t m U a cm Ω+=式中,cmm a a U U k m Ω= 其中,ma 称为调幅指数或调幅度,它表示载波振幅受调制信号控制程度,ka 为由调制电路决定的比例常数。
一、实验目的1. 理解频率调制(FM)的基本原理和过程。
2. 掌握变容二极管调频电路的设计和调试方法。
3. 熟悉高频电子线路实验系统的操作和常用仪器。
4. 通过实验验证频率调制电路的性能指标。
二、实验原理频率调制(Frequency Modulation,FM)是一种通过改变载波频率来传输信息的调制方式。
在FM调制过程中,载波的频率会根据调制信号的幅度而变化,而载波的幅度保持不变。
常用的调频电路有变容二极管调频电路、电压控制振荡器(VCO)调频电路等。
本实验采用变容二极管调频电路,其基本原理如下:1. 调制信号与本振信号经过调制器进行调制,得到调频信号。
2. 调频信号通过变容二极管,其电容值随调制信号的变化而变化,从而改变谐振频率。
3. 调频信号通过滤波器滤波,得到稳定的调频信号。
三、实验仪器与设备1. 高频电子线路实验系统2. 双踪示波器3. 频率计4. 变容二极管5. 滤波器6. 调制信号发生器7. 本振信号发生器四、实验步骤1. 按照实验原理图搭建变容二极管调频电路。
2. 将调制信号发生器输出信号接入调制器,调节调制信号幅度和频率。
3. 将本振信号发生器输出信号接入变容二极管,调节本振信号频率。
4. 使用示波器观察调制器输出信号波形,分析调频效果。
5. 使用频率计测量调频信号的频率变化范围,计算调频指数。
6. 使用滤波器对调频信号进行滤波,观察滤波效果。
7. 改变调制信号幅度和频率,观察调频效果的变化。
五、实验结果与分析1. 调制信号幅度为1Vpp,频率为1kHz时,调频信号波形如图1所示。
可以看出,调频效果较好,调频指数约为10。
图1 调频信号波形2. 本振信号频率为10MHz时,调频信号频率变化范围为9.9MHz至10.1MHz,调频指数约为0.2。
图2 调频信号频率变化范围3. 使用滤波器对调频信号进行滤波,滤波后信号波形如图3所示。
可以看出,滤波效果较好,信号较为稳定。
图3 滤波后信号波形六、实验结论1. 通过实验验证了变容二极管调频电路的基本原理和性能指标。
压控振荡器一、实验目的1.掌握压控振荡器工作原理及各项性能指标的意义。
2.掌握压控振荡器的测量方法,特别是频率/电压特性的测量及频率/电压斜率计算。
3.学习压控振荡器设计,熟悉其电路结构。
4.掌握微波频谱仪及频率扩展器的使用。
二、实验原理压控振荡器模块在RZ 9905-R 微波接收实验系统箱内,电路如图3-1所示,它由12T T 、两只晶体三极管及变容二极管3T 等电路组成,13T T 、及周围电路组成频率可变的电容反馈三点式振荡器(又称考必兹振荡器),其等效电路如图3-2所示。
回路电容ec eb C C 、为晶图3-1 压控振荡器图体管极间电容,13b L C T 、、串联后构成回路电感。
b L 为晶体管基极引线电感,约为10nH 。
变容二极管3T 的作用是,当外加控制电压经电阻1R 加到它上面,变容管3T 的等效电容随外加电压变化而攺变,因此图3—2所示电路中振荡回路的自然谐振频率随之改变。
从而,当外加控制电压变化时,能攺变压控振荡器的振荡频率。
该压控振荡器的频率约为2.2-2.5GHz ,由于振荡频率高,晶体管的极间电容、引线电感等参数对振荡频率及工作状态都有很大影响,因此,微波模块对元件、布线、工艺、焊接等的要求非常高。
图3-2 压控振荡器等效电路图3-1中,2T 及周围电路为压控振荡器的放大输出级。
567R R R 、、构成 型衰减器,它使压控振荡器和放大输出级隔离,有利于提高压控振荡器的频率稳定度。
12345L L L L L 、、、、为高频扼流圈,它们的作用是为两晶体三极管各极提供合适的直流电压。
本模块供电电压为12伏,压控振荡信号从6C 输出,其电平约为0dbm 。
为了在线测量,压控振荡信号经衰减器送至压控振荡器输出测量接头,电平约为-10dbm 。
三、实验仪器1. 压控振荡器模块2.AT5011频谱仪3 AT5000F2频率扩展器四、实验内容1. 观察压控振荡器输出信号频谱;2. 测量压控振荡器输出频率可调范围;3. 测量压控振荡器的输出频率为2.4GHz 时信号功率和对应的压控电压;4. 测量压控振荡器输出频率/电压、功率/电压控制特性;5.观察压控振荡器结构。
班级:学号:姓名:指导老师:实验地点:
实验时间:学年第学期第周星期第节(年月日)
高频电子电路实验考题九
一、压控振荡器电路原理图如下图所示。
二、利用高频电子电路实验箱和相关测试仪表完成以下实验任务。
1.正确搭接实验电路。
(10分)
2.利用实验电路完成下述调频波的产生并定量绘制相应的波形。
(40分)
高频载波信号:频率为25KHz方波(由本振信号产生)
低频调制信号:频率为1KHz,峰峰值为150mv的正弦波(由低频信号源提供)
3.请详细记录调节R W时本振输出信号的变化情况(要求记录幅度、频率、停振及波形的变化情况)。
(10分)
4.整理实验现场。
(10分)(注意:此步必需完成,否则实验成绩计零分)
三、请简要回答以下问题。
1. 根据AD654芯片的使用要求说明实验电路中R t、C t、D1、R3、R1的作用。
(20分)
2. 如果改变实验电路中调制信号的频率,那么输出信号的哪些参数有变化?(从幅度、频偏、调频系数说明)(10分)。
实验六低电平振幅调制器(利用乘法器)一、实验目的1.掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法与过程,并研究已调波与二输入信号的关系。
2.掌握测量调幅系数的方法。
3.通过实验中波形的变换,学会分析实验现象。
二、预习要求1.预习幅度调制器有关知识。
2.认真阅读实验指导书,了解实验原理及内容,分析实验电路中用1496乘法器调制的工作原理,并分析计算各引出脚的直流电压。
3.分析全载波调幅及抑制载波调幅信号特点,并画出其频谱图。
三、实验仪器设备1.双踪示波器。
2.SP1461型高频信号发生器。
3.万用表。
4.TPE-GP4高频综合实验箱(实验区域:乘法器调幅电路)四、实验电路说明图幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。
变化的周期与调制信号周期相同。
即振幅变化与调制信号的振幅成正比。
通常称高频信号为载波5-1 1496芯片内部电路图信号,低频信号为调制信号,调幅器即为产生调幅信号的装置。
本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器,图5-1为1496芯片内部电路图,它是一个四象限模拟乘法器的基本电路,电路采用了两组差动对由V1-V4组成,以反极性方式相连接,而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路,即V5与V6,因此恒流源的控制电压可正可负,以此实现了四象限工作。
D、V7、V8为差动放大器V5、V6的恒流源。
进行调幅时,载波信号加在V1-V4的输入端,即引脚的⑧、⑩之间;调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端,即引脚的①、④之间,②、③脚外接1KΩ电阻,以扩大调制信号动态范围,已调制信号取自双差动放大器的两集电极(即引出脚⑹、⑿之间)输出。
用1496集成电路构成的调幅器电路图如图5-2所示,图中R P5002用来调节引出脚①、④之间的平衡,R P5001用来调节⑧、⑩脚之间的平衡,三极管V5001为射极跟随器,以提高调幅器带负载的能力。
五、实验内容及步骤图5-2 1496构成的调幅器1.直流调制特性的测量1)载波输入端平衡调节:在调制信号输入端P5002加入峰值为100mv,频率为1KHz的正弦信号,调节Rp5001电位器使输出端信号最小,然后去掉输入信号。
实验报告
课程名称高频电子线路
专业班级
姓名
学号
电气与信息学院
和谐勤奋求是创新
⑤把调频器单元的调频输出端12P02连接到鉴频器单元的输入端(
13K02拨向相位鉴频,便可在鉴频器单元的输出端
频信号。
如果没有波形或波形不好,应调整12W01和13W01。
⑥将示波器CH1接调制信号源(可接在调制模块中的12TP03
,比较两个波形有何不同。
改变调制信号源的幅度,观测鉴频器解调输出有何变化。
调整调制信号源的频率,观测鉴频器输出波形的变化。
实验报告要求
.根据实验数据,在坐标纸上画出静态调制特性曲线,说明曲线斜率受哪些因素影响。