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高频实验报告（电子版）班级：班级：学号：学号：姓名：姓名：201年月实验一、小信号谐振放大器 1：本次实验电原理图输入信号Ui(mV P-P)50mV P-P放大管电流Ic 1 0.5mA 1mA 2mA 3mA 4mA 4.5mA 输出信号Uo(V P-P)2-1：直流工作点与对放大器影响关系得结论：输入信号Ui(mV P-P) 50mV P-P阻尼电阻R Z (1K2=1) R=∞(R11) R=100 Ω(R7) R=1K(R6) R=10K(R5) R=100K输出信号Uo(V P-P)3-1：阻尼电阻—LC 回路的特性曲线图3-2：阻尼电阻—LC 回路的特性结论4：逐点法测量放大器的幅频特性实验电原理图粘贴处特性曲线图 粘贴处输入信号幅度（mV P-P）50mV P-P输入信号（MHz ）2727.52828.52929.530输出幅值(V P-P)输入信号 （MHz ） 30.53131.53232.533输出幅值(V P-P)4-1：放大器的幅频特性曲线图4-2：放大器的的特性结论5：本次实验实测波形选贴选作思考题：（任选一题）1. 单调谐放大器的电压增益K U 与哪些因素有关？双调谐放大器的有效频带宽度B 与哪些因素有关？2．改变阻尼电阻R 数值时电压增益K U 、有效频带宽度B 会如何变化？为什么？3. 用扫频仪测量电压增益输出衰减分别置10dB 和30dB 时，哪种测量结果较合理？4. 用数字频率计测量放大器的频率时，实测其输入信号和输出信号时，数字频率计均能正确显示吗？为什么？5. 调幅信号经放大器放大后其调制度m 应该变化吗？为什么？思考题（ ）答案如下：幅频特性曲线图粘贴处实测波形1 粘贴处 实测波形2 粘贴处实验二、高频谐振功率放大器1：本次实验电原理图2: 谐振功放电路的交流工作点统调实测值级别激励放大级器(6BG1) 末级谐振功率放大器(6BG2)测量项目注入信号U i（V6-1）激励信号U bm（V6-2）输出信号U0（V6-3）未级电流I C（mA）峰峰值V P-P有效值VU bm(V p-p)1 2 3 4 5 Uo(V p-p)Ic(mA)3-1：谐振功率放大器的激励特性U bm–U0特性曲线图3-2：谐振功率放大器的的特性结论U bm–U0特性曲线图粘贴处实验电原理图粘贴处RL(Ω) 50Ω 75Ω 100Ω 125Ω 150Ω 螺旋天线Uo(V p-p) (V6-3) Ic(mA) (V2)4-1：谐振功率放大器的负载特性RL-- Uo 特性曲线图4-2：谐振功率放大器的RL-- Uo 特性结论V2 (V) 2 V 4V 6V 8V 10V 12V U O (V p-p ) Ic (mA)5-1：谐振功率放大器的电压特性V2—Uo 特性曲线图5-2：谐振功率放大器的V2—Uo 特性结论V2—Uo 特性曲线图粘贴处RL-- Uo 特性曲线图粘贴处6:谐振放大器高频输出功率与工作效率的测量：电源输入功率P D : Ic = mA 、 V2 = V 、 P D = mW 高频输出功率P 0 : Uo = V p-p RL = Ω P 0 = mW 电路工作效率η: %5：本次实验实测波形选贴选作思考题：（任选一题）1 当调谐末级谐振回路时，会出现i C 的最小值和U 0的最大值往往不能同时出现。
高频电子线路试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 在高频电子线路中，LC振荡器的振荡频率由以下哪一项决定？A. 电感和电容的值B. 电阻的值C. 电源电压D. 负载阻抗答案：A2. 以下哪个不是高频电子线路中常用的放大器？A. 晶体管放大器B. 场效应管放大器C. 运算放大器D. 真空管放大器答案：C3. 高频电子线路中，谐振频率的计算公式为：A. f = 1/(2π√LC)B. f = 1/(2πLC)C. f = 2π/LCD. f = 2π√LC答案：A4. 在高频电子线路中，以下哪个参数不是影响电路Q值的因素？A. 电阻B. 电感C. 电容D. 频率答案：D5. 高频电子线路中，为了抑制噪声，通常采用以下哪种方法？A. 增加电源电压B. 减小电源电流C. 增加电路增益D. 使用滤波器答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 高频电子线路中，谐振频率的计算公式为 f = __________。
答案：1/(2π√LC)2. 电路的Q值越高，意味着电路的_________越小。
答案：带宽3. 在高频电子线路中，阻抗匹配的目的是_________。
答案：提高信号传输效率4. 晶体管在高频电子线路中通常工作在_________。
答案：截止区或饱和区5. 高频电子线路中，为了减少信号的反射，通常使用_________。
答案：阻抗匹配技术三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述高频电子线路中，晶体管和场效应管的区别。
答案：晶体管通常指的是双极型晶体管（BJT），它由两个PN结组成，而场效应管（FET）是由一个PN结构成的。
晶体管的工作原理是通过控制基极电流来控制集电极和发射极之间的电流，而场效应管则是通过改变栅极电压来控制漏极和源极之间的电流。
晶体管的输入阻抗较低，输出阻抗较高，而场效应管则相反，输入阻抗高，输出阻抗低。
2. 说明在高频电子线路中，为什么需要阻抗匹配。
答案：在高频电子线路中，阻抗匹配是为了减少信号在传输过程中的反射和损耗，从而提高信号的传输效率和功率传输。
实验一 高频小信号放大器
一、 单调谐高频小信号放大器
图1.1 高频小信号放大器
1、 根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp ；
s rad CL w p /936.210580102001
1
612=⨯⨯⨯==--
2、 通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益A v0。
,708.356uV V I = ,544.1mV V O = ===
357
.0544.10I O v V V A 4.325 输入波形：
输出波形：
3、 利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
4、改变信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电
压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~A v相应的图，根据图粗略计算出通频带。
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实验二 高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors 中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V ，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V ，用同样的设置，观察i c 的波形。
（提示：单击simulate 菜单中中analyses 选项下的transient analysis...命令，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s ，终止时间设置为0.030005s 。
在output variables 页中设置输出节点变量时选择vv3#branch 即可）（3）根据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率ω0，以及该网络的品质因数Q L 。
根据各个电压值，计算此时的导通角θc 。
（提示根据余弦值查表得出）。
srad LCw /299.61012610200116120=⨯⨯⨯==-- =Cθ87.80378.0299.61263000=⨯==Lw R Q L2、线性输出（1）要求将输入信号V1的振幅调至1.414V。
注意：此时要改基极的反向偏置电压V2=1V，使功率管工作在临界状态。
同时为了提高选频能力，修改R1=30KΩ。
（2）正确连接示波器后，单击“仿真”按钮，观察输入与输出的波形；输入端波形：输出端波形:（3）读出输出电压的值并根据电路所给的参数值，计算输出功率P0，PD，ηC；输出电压：12V ；∑==RI V I P m c cm m c 21102121 0C cc D I V P = Dc P P 0=η二、 外部特性1、调谐特性，将负载选频网络中的电容C1修改为可变电容（400pF ），在电路中的输出端加一直流电流表。
当回路谐振时，记下电流表的读数，修改可变电容百分比，使回路处于失谐状态，通过示波器观察输出波形，并记下此时电流表的读数；谐振时，C=200pF ，此时电流为：-256.371输出波形为：将电容调为90%时，此时的电流为-256.389mA 。
第1章 高频小信号谐振放大器给定串联谐振回路的0 1.5MHz f =，0100pF C =，谐振时电阻5R =Ω，试求0Q 和0L 。
又若信号源电压振幅1mV ms U =，求谐振时回路中的电流0I 以及回路上的电感电压振幅Lom U 和电容电压振幅Com U 。
解：（1）串联谐振回路的品质因数为061200112122 1.510100105Q C R ωπ-==≈⨯⨯⨯⨯⨯根据0f =40212221200111.125810(H)113μH (2)100104 1.510L C f ππ--==≈⨯=⨯⨯⨯⨯ （2）谐振时回路中的电流为010.2(mA)5ms U I R === 回路上的电感电压振幅为02121212(mV)Lom ms U Q U ==⨯=回路上的电容电压振幅为02121212(mV)Com ms U Q U =-=-⨯=-在图题所示电路中，信号源频率01MHz f =，信号源电压振幅0.1V ms U =，回路空载Q 值为100，r 是回路损耗电阻。
将1－1端短路，电容C 调至100pF 时回路谐振。
如将1－1端开路后再串接一阻抗x Z （由电阻x R 与电容x C 串联），则回路失谐；C 调至200pF 时重新谐振，这时回路有载Q 值为50。
试求电感L 、未知阻抗x Z 。
图题1.2xZ u解：（1）空载时的电路图如图(a)所示。
(a) 空载时的电路 (b)有载时的电路u u根据0f =42122120112.53310(H)253μH (2)10010410L C f ππ--==≈⨯=⨯⨯⨯ 根据00011L Q C r rωω==有： 6120101115.92()21010010100r C Q ωπ-==≈Ω⨯⨯⨯⨯（2）有载时的电路图如图(b)所示。
空载时，1100pF C C ==时回路谐振，则0f =00100LQ rω==；有载时，2200pF C C ==时回路谐振，则0f =050L xLQ r R ω==+。
1实验目的高频谐振功率放大器的主要功能是将微弱的电信号以足够大的功率发射出去，由于负载是LC 谐振回路，因此具有滤波的功能。
此外高频谐振功率放大器还可以构成调幅电路、倍频器电路，因此是组成无线发射机的重要电路，是“高频电子线路”课程的重点内容，也是电子信息类学生必须要掌握的知识。
然而这部分的内容理论性较强，涉及到的数学知识较多，教师采用传统的PPT 授课方法，对学生来说晦涩难懂[1]。
实验是检验理论最好的办法，但目前有些高校高频实验仪器单一、设备老旧，很难满足实验的需求。
仿真软件可以帮助我们较好地解决这个问题。
本文选用的Multisim 软件具有强大的仿真功能，除了拥有大量丰富的虚拟元件和多种虚拟测量仪器外，还提供完备的分析方法[2]。
只要将软件安装在电脑上，学生就可以在电脑上完成电路的设计、搭建、运行和测试的仿真练习。
为了帮助学生更好地掌握高频谐振功率放大器的工作过程，笔者总结多年的教学经验，借助Multisim 软件，设计了一套高频谐振功率放大器的仿真实验，包括验证实验和设计实验两部分，验证实验包括高频谐振功放工作状态分析、负载特性分析、调制特性分析，设计实验包括设计滤波匹配网络和倍频器，两部分实验逐渐推进。
希望通过实验仿真，解决理论教学中枯燥难懂的问题，帮助学生更深入地理解这部分知识。
2实验设计步骤2.1创建测试电路并分析电路组成要求学生使用Multisim 软件创建如图1所示的实验电路，引导学生观察分析该电路的组成，可以以填空题形式记录分析结果。
分析：在输入回路，用电感和电阻串联构成基极自偏置电路，保证晶体管Q 1工作在截止区。
而在输出回路，由直流电源V 1、电基于Multisim 的高频谐振功率放大器仿真实验设计【摘要】为了帮助学生更好地学习高频谐振功率放大器工作过程，设计了该电路仿真实验，内容包括工作状态分析、负载特性分析、调制特性分析、设计滤波匹配网络和倍频器。
借助Multisim 软件仿真了实验内容，仿真结果形象直观，与理论结果一致，可以有效调动学生学习积极性和创新主动性。
试验一高频小信号放大器一、单调谐高频小信号放大器图1.1 高频小信号放大器1、依据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp；2、通过仿真，视察示波器中的输入输出波形，计算电压增益A v0。
3、利用软件中的波特图仪视察通频带，并计算矩形系数。
4、变更信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~A v相应的图，依据图粗略计算出通频带。
f0(KHz) 65 75 165 265 365 465 1065 1665 2265 2865 3465 4065U0(mv)A V5、在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波，通过示波器视察图形，体会该电路的选频作用。
二、下图为双调谐高频小信号放大器图1.2 双调谐高频小信号放大器1、通过示波器视察输入输出波形，并计算出电压增益A v02、利用软件中的波特图仪视察通频带，并计算矩形系数。
试验二高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors中的BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V，用同样的设置，视察i c的波形。
（提示：单击simulate菜单中中analyses选项下的transient analysis...吩咐，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s，终止时间设置为0.030005s。
在output variables页中设置输出节点变量时选择vv3#branch即可）（3）依据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率ω0，以及该网络的品质因数Q L。
依据各个电压值，计算此时的导通角θc。
（提示依据余弦值查表得出）。
2、线性输出（1）要求将输入信号V1的振幅调至1.414V。
留意：此时要改基极的反向偏置电压V2=1V，使功率管工作在临界状态。
同时为了提高选频实力，修改R1=30KΩ。
（2）正确连接示波器后，单击“仿真”按钮，视察输入与输出的波形；（3）读出输出电压的值，并依据电路所给的参数值，计算输出功率P0，P D，ηC；计算后，用瓦特表测实际功率与计算值进行比较。
测量i c0的方法：运用万用表串联在电压源后面，或者运用指示元件库（Indicators）中的电流表串联在测量电压源前面或者后面均可以。
留意显示的是有效值。
二、外部特性1、调谐特性，将负载选频网络中的电容C1修改为可变电容（400pF），在电路中的输出端加始终流电流表。
当回路谐振时，登记电流表的读数，修改可变电容百分比，使回路处于失谐状态，通过示波器视察输出波形，并登记此时电流表的读数；2、负载特性，将负载R1改为电位器（60k），在输出端并联一万用表。
依据原理电路图知道，当R1=30k，单击仿真，登记读数U01，修改电位器的百分比为70%，重新仿真，登记电压表的读数U02。
修改电位器的百分比为30%，重新仿真，登记电压表的读数U03。
（当电位器的百分比为30%时，通过瞬态分析方法，视察ic的波形。
3、振幅特性，在原理图中的输出端修改R1=30KΩ并连接上始终流电流表。
将原理图中的输入信号振幅分别修改为1.06V，0.5V，并登记两次的电流表的值，比较数据的变更，说明缘由。
4、倍频特性，将原理图中的信号源频率改为500KHz，谐振网络元件参数不变，使电路成为2倍频器，视察并记录输入与输出波形，并与第2个试验结果比较，说明什么问题？通过傅里叶分析，视察结果。
（提示：在单击Simulate菜单中中Analyses选项下的Fourier Analysis...吩咐，在弹出的对话框中设置。
在Analysis Parameters标签页中的Fundamental frequency中设置基波频率与信号源频率相同，Number Of Harmonics 中设置包括基波在内的谐波总数，Stop time for sampling 中设置停止取样时间，通常为毫秒级。
在Output variables页中设置输出节点变量）作业：（1）按上述要求完成各项试验，并记录数据，回答问题，并将视察波形粘贴在试验报告上1.2.3 电压万用表测值v cm1=8.12v ，i cm1=270.696μA 留意：显示的是有效值，所以P0= v cm1* i cm1=2.198mWP D=V cc*i c0=12V*0.185mA=2.22Mw试验三正弦波振荡器一、正反馈LC振荡器1）电感三端式振荡器通过示波器视察其输出波形，并说明该电路的不足3.1 电感三端式振荡器2）电容三端式振荡器（a）（b）3.2 电容三端式振荡器（1）分别画出（a）（b）的沟通等效图，计算其反馈系数（2）通过示波器视察输出波形，与电感三端式振荡器比较（3）用虚拟仪器数字频率计（XFC1）测量频率，与计算值进行比较。
3）克拉泼振荡器3.3 克拉泼振荡器（1）通过示波器视察输出（2）在该电路的基础上，将其修改为西勒振荡器，并通过示波器视察波形二、晶体振荡器（a）(b)3.4 晶体振荡器（1）（a）（b）分别是什么形式的振荡器？（2）通过示波器视察波形，电路的振荡频率是多少？留意：3.3和3.4电路中有滑阻，在仿真时可以通过变更滑阻值，来触发电路。
问题：（1）振荡器的电路特点？电路组成？（2）并联型和串联型晶体振荡器中的晶体分别起什么作用？振荡回路：（a）C2,C5,以及晶振和C3,C4构成的回路呈感性。
晶体相当于电感，是并联型的（b）C4,C3串联CT,以及电感L1构成振荡回路，晶体相当于短路。
（C1,C2是旁路电容）晶体在元件库MISC—CRYSTAL中选。
左并右串试验四调制一、AM调制1、低电平调制1）二极管平衡调制电路图4.1 二极管平衡调制AM电路（1）视察电路的特点，V1（V2），V3中哪一个是载波，哪一个是调制信号？（2）通过示波器视察电路波形，并计算电路的调幅系数m a；（3）从理论上分析为什么该电路可以实现AM调制？2）模拟乘法器调制电路图4.2 模拟乘法器调制AM电路（1）通过示波器视察电路波形，并计算电路的调幅系数m a；（2）乘法器原则上只能实现DSB调制，该电路为什么可以实现AM调制？3）集电极调幅电路图4.3 集电极调幅AM电路（1）通过示波器视察电路波形，并计算电路的调幅系数ma；（2）将电路中的V4去掉，R1=30Ω，再通过示波器视察输出波形，通过瞬态分析，视察集电极电流波形说明此时电路是什么工作状态？（留意：在设置输出变量时，选择vv3#branch 即可）4）基极调幅电路图4.4 基极调幅AM电路（1）将电路中的V4去掉，R1=30Ω，再通过示波器视察输出波形，并通过瞬态分析，视察集电极电流波形说明此时电路是什么工作状态？仿真时扫描频率为100us，通道幅值为5mv二、DSB调制1）二极管平衡调制图4.5 二极管平衡调制DSB电路（1）通过示波器视察波形（2）与图4.1比较电路的变更；从理论上分析该电路实现DSB调制的原理；2）乘法器调制图4.6 乘法器调制DSB电路（1）通过示波器视察波形（2）与图4.1比较电路的变更；从理论上分析该电路实现DSB调制的原理；思索：（1）下图是二极管调制电路，与图4.1比较，这两个电路的区分，从理论上分析该电路实现的是AM调制还是DSB调制？图4.7（2）依据图4.1和4.2构造实现调制AM信号的模型。
选做：（3）在乘法器实现SSB电路的基础上，通过移相法实现SSB调制电路，调制信号和载波信号的移相可以通过微分电路。
微分电路可在Sources中的CONTROL_FUNCTION_B....下的VOLTAGE_DIFFERENTIATOR。
（1）是DSB调制。
D1、D2处于开关状态，由V3限制。
当V3>0时，D1、D2导通，当V3<0时，D1、D2截止。
i1=(V3+V1)*S(t)/(RD+R1)，i2=(V3-V2)*S(t)/(RD+R1)，i=i1-i2=2V2*S(t)/(RD+R1)没有V3项，所以是载波被抑制的DSB调制。
（2）调制信号直流信号+ 滤波器平衡调制器试验五检波一、包络检波器1、二极管峰值包络检波器电路图5.1 二极管包络检波电路（1）通过示波器视察输入输出的波形（2）修改检波电路中的C1=0.5μF，R1=500KΩ，再视察输入输出波形的变更，说明这种变更的缘由；（3）在图5.1中修改输入调制信号V1的调制系数ma=0.8，再视察输入输出波形的变更，说明这种变更的缘由；二、同步检波1）模拟乘法器同步检波图5.2 乘法器解调DSB电路（1）通过示波器视察7和9节点的波形（2）计算低通滤波器的截止频率f=1/2*3.14*R2*C12）二极管平衡电路同步解调图5.3 二极管平衡电路解调DSB（1）通过示波器视察节点9和3的波形，并说明是什么信号？（2）将图5.3中的A1，V3，V4去掉，换成AM信号源，振幅为0.35V,载频为50kHz，调制信号频率为0.5 kHz，调制系数为0.5。
再通过示波器视察两个节点的波形。
同步检波是否可以解调AM波？思索：（1）运用峰值包络检波的方法解调试验四中的AM信号（图4.1）的调制信号；（2）运用乘法器同步检波的方法解调试验四中的DSB信号（图4.5）的调制信号；（1）（2）答案。
