实验六 、高频小信号实验七、混频器实验

实验七 二极管开关混频器一、实验目的掌握变频原理及开关混频原理。

掌握环形开关混频器组合频率的测试方法。

了解环形开关混频器的优点。

二、实验原理1、环形开关混频器的工作原理 变频器的原理方框图如图1所示。

图1 变频原理方框图图中υi 为信号电压，υL 为本地振荡电压。

当这两个不同频率的正弦电压，同时作用到一个非线性元件上时，就会在它的输出电流中，产生许多组合频率分量，选用适当的滤波器取出所需的频率分量ωo ，此时就完成了频率变换，这就是变频原理。

根据所选用的非线性器件不同，可以组成不同的混频器。

如二极管混频器、晶体管混频器、场效应管混频器和差分对管混频器等。

这些混频器各有其优缺点。

随着生产和科学技术的发展，人们逐渐认识到由二极管组成的平衡混频器和环形混频器较之晶体管混频器具有：动态范围大、噪声小；本地振荡无辐射、组合频率少等优点，因而目前被广泛采用。

环形开关混频器工作在开关状态时，输出电流中的组合频率只有本振电压的奇次谐波与信号电压频率的基波的组合，用一通式表示组合频率为()ωω±+L P 12其中p=0、1、2、……。

即使环形混频器不工作在开关状态时，它的输出电流也只含有本振电压的奇次谐波与信号电压的奇次谐波的组合，也可用通式()()s L q P ωω1212+±+来表示，其中p=1、2、3、……。

较之其他的混频器，组合频率干扰少是其突出的优点之一。

2、实验电路原理图如附图G7，图中MIX41为集成环形开关混频器，型号为HSPL —1。

其内部电原理如图2-6。

图2 集成环形开关混频器内部电路原理图封装外引脚功能如下：其中，1脚为射频信号输入端，8脚为本振信号输入端，3脚、4脚为中频信号输出端，2、5、6、7接地。

3.实验线路本混频器的本振输入信号在+3dBm — +13 dBm 之间，用高频信号源输入本振信号，频率选为10.7MHz ，而射频信号是由正弦振荡部分产生的10.245 MHz 的信号。

目录高频电子线路D1型实验箱总体介绍 ····························错误！未定义书签。

实验一高频小信号调谐放大器··································错误！未定义书签。

实验二高频谐振功率放大器·····································错误！未定义书签。

实验三LC电容反馈三点式振荡器·····························错误！未定义书签。

基于Multisim的通信电路仿真实验实验一高频小信号放大器1.1 实验目的1、掌握高频小信号谐振电压放大器的电路组成与基本工作原理。

2、熟悉谐振回路的调谐方法及测试方法。

3、掌握高频谐振放大器处于谐振时各项主要技术指标意义及测试技能。

1.2 实验容1.2.1 单调谐高频小信号放大器仿真图1.1 单调谐高频小信号放大器1、根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp。

ωp=1/(L1*C3)^2=2936KHz fp=ωp/(2*pi)=467KHz2、通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益Av0。

下图中绿色为输入波形，蓝色为输出波形Avo=Vo/Vi=1.06/0.252=4.2063、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。

通频带BW=2Δf0.7=7.121MHz-28.631KHz=7.092MHz矩形系数Kr0.1=(2Δf0.1)/( 2Δf0.7)=（14.278GHz-9.359KHz）/7.092MHz=2013.2544、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~Av相应的图，根据图粗略计算出通频带。

Fo(KHz) 65 75 165 265 365 465 1065 1665 2265 2865 3465 4065 Uo(mV) 0.669 0.765 1 1.05 1.06 1.06 0.977 0.816 0.749 0.653 0.574 0.511 Av 2.655 3.036 3.968 4.167 4.206 4.206 3.877 3.238 2.972 2.591 2.278 2.0285、在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波，通过示波器观察图形，体会该电路的选频作用。

2次谐波4次谐波6次谐波1.2.2 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、通过示波器观察输入输出波形，并计算出电压增益Av0。

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 (45)GP-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2 BE3型频偏仪 (56)附录3 主要集成电路 (58)图10-1（a ）调幅发射机实验组成原理框图J36(J.H.OUT)J30图10-1 （b ）调幅接收机实验组成原理框图ZD.OUT图11-1 （a ）调频发射机实验组成原理框图J36(J.H.OUT)J30图11-1 （b ）调频接收机实验组成原理框图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。

实验报告实验课程：通信电子线路实验（软件部分）学生姓名：周倩文学号：6301712010专业班级：通信121班指导教师：雷向东老师、卢金平老师目录实验一仪器的操作使用实验二高频小信号调谐放大器实验三非线性丙类功率放大器实验实验四三点式正弦波振荡器实验五晶体振荡器设计实验六模拟乘法混频实验七二极管的双平衡混频器设计实验八集电极调幅实验实验九基极调幅电路设计实验十模拟乘法器调幅南昌大学实验报告学生姓名：周倩文学号：6301712010 专业班级：通信121班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期： 2014-10-24 实验成绩：、实验三非线性丙类功放仿真设计（软件）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改变时的动态特性。

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对功率放大器工作状态的影响。

3. 掌握丙类放大器的计算与设计方法。

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、实验基本原理放大器按照电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型。

功率放大器电流导通角越小.放大器的效率越高。

非线性丙类功率放大器的电流导通角小于90°.效率可达到80%.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率。

特点：非线性丙类功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1％或更小).基极偏置为负值.电流导通角小于90°.为了不失真地放大信号.它的负载必须是LC谐振回路。

在丙类谐振功放中.若将输入谐振回路调谐在输出信号频率n次谐波上.则可近似的认为.输出信号回路上仅有ic中的n次谐波分量产生的高频电压.而它的分量产生的电压均可忽略。

因而.在负载RL上得到了频率为输入信号频率n倍的输出信号功率。

实验１高频小信号放大器幅频特性曲线为:带宽：8.0*0.7=5.6Bw1=6.6-6.1=0.5MHz2、观察集电极负载对单调谐回路谐振放大器幅频特性的影响当放大器工作于放大状态下，运用上步点测法测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线。

既令2K1置“on”，重复测量并与上步图表中数据作比较。

f/MHz 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7.0 7.1U/mV 1.7 1.9 2.0 2.4 2.6 3.2 3.6 4.0 5.2 5.6 5.6 5.2 4.4 3.8 3.2 2.6 2.4 2.0幅频特性曲线为：5.6*0.7=3.92；Bw2=6.65-6.1=0.55MHz3、双调谐回路谐振放大器幅频特性测量（保持输入幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的双调谐放大器的输出幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为双调谐回路放大器的幅频特性。

）2K2往上拨，接通2C6（80P），2K1置off。

高频信号源输出频率6.3MHZ（用频率计测量），幅度300mv，然后用铆孔线接入双调谐放大器的输入端（IN）。

2K03往下拨，使高频信号送入放大器输入端。

示波器CH1接2TP01，示波器CH2接放大器的输出（2TP02）端。

反复调整2C04、2C11使双调谐放大器输出为最大值，此时回路谐振于6.3MHZ。

按照下表改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度峰——峰值为300mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的双调谐放大器的幅度值，并把数据填入下表中。

f/MHz 4.8 5.0 5.2 5.4 5.7 5.8 5.9 6.0 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7.0 7.1 U/mV 0.8 1.4 2.6 4.2 8.0 8.8 8.0 8.0 8.0 8.2 8.4 6.4 4.8 3.2 2.0 1.8 1.4 1.2 幅频特性曲线：8*0.7=5.6V；Bw3=6.55-5.5-1.05MHz4、放大器动态范围测量2K1置off,2K2置单调谐，接通2C6.高频信号源输出接双调谐放大器的输入端（IN），调整高频信号源频率为6.3MHz，幅度为100mV。

目录实验一：扩展通频带 (1)实验二：小信号谐振放大器 (5)实验三：LC振荡电路 (8)实验四：高频谐振功率放大器 (12)实验五：调幅与检波 (17)实验六：三极管混频器 (24)实验一：扩展通频带实验目的1．掌握共射-共基组合电路法扩展通频带的原理和特性。

2．掌握负反馈法展宽通频带的方法与原理。

实验原理及说明在实际宽频带放大电路中，要展宽通频带，也就是要提高上限工作频率，主要使用组合电路法和反馈法。

组合电路法组合电路法广泛采用共射-共基组合电路，如图1.1所示。

共射电路的电流增益和电压增益都多比较大，但是，由于受到密勒效应的影响，它的上限截止频率比较低，从而带宽受到限制。

共基极电路没有密勒效应存在，所以其上限工作频率远高于共射电路。

在共射-共基组合电路中，上限截止频率由共射极的上限截止频率决定。

利用共基电路输入阻抗小的特点，将它作为共射电路的负载，使共射电路输出总阻抗大大减小，进而使密勒电容大大减小。

这样，共射-共基组合电路的综合高频性能有所改善，从而有效地扩展了共射电路的通频带，亦即拓展了整个组合电路的上限工作频率。

由于共射电路负载减小，所以共射电路的电压增益也会减小，但是，共基电路可以提供足够大的电压增益，以弥补电压增益的损失。

因此，组合电路的整体电流增益和电压增益都比较大。

负反馈法调节负反馈电路中的某些参数，可以改变反馈深度，从而调节负反馈放大器的增益和频带宽度。

如果以牺牲增益为代价，可以扩展放大器的通频带。

图1.2所示电路是由运算放大器构成的电压并联型负反馈放大电路。

将电路中的A 1、A 2点分别与A 点连接，可以得到不同负反馈电阻的反馈通路，构成“电压并联”型的负反馈放大器。

由于运算放大器内部电路由多级放大电路组成，它的电压放大倍数很高，一般可以达到105以上。

为了在深度负反馈时不产生自激振荡，在运算放大器内电路中通常都加有补偿电容。

SR 124.7kR 3R 4CC 图1.1 共射-共基通频带扩展电路对于内接补偿电容的运算放大器，它的开环上截止频率很低（一般只有几赫兹）。

信息工程与自动化学院高频电路实验指导书（MATLAB系统仿真部分）编写：陈家福2010年9月8日目录实验一、MATLAB仿真基本操作综合实验实验二、AM调制与解调实验实验三、DSB调制与解调实验实验四、SSB调制与解调实验实验五、FM调制与解调实验实验六、混频器（变频器）仿真实验实验七、PLL锁相环仿真实验实验八、基于PLL的频率合成器仿真实验编写说明随着电子技术领域中信息化、数字化进程的快速发展和计算机技术的普适应用，传统硬件实验的局限性和众多缺点已经开始突显出来，过去靠硬件完成的电路功能，现在大部都可由软件来实现了。

虚拟仪器和软件无线电已经正在取代传统硬件设备。

现在，只要能用数学描述的任何事件、过程、信号和功能电路，都可以通过传感转换技术、DSP技术和计算机技术来实现。

计算机仿真就是实现这个过程的不可缺失的重要的前期阶段。

特别是需要配置贵重仪器或大量仪器参与的各种系统性实验，用传统方法操作的复杂程度高、成本也高，在规模化办学条件下几乎不可能满足实际需要。

这种情况下计算机仿真实验的优越性就显现出来了，像是任意多踪数字存储示波、频谱分析、逻辑分析和复杂系统分析实验等，几乎必须由计算机仿真来完成。

计算机仿真技术的应用能力已经成为高级工程技术人员必须具备的重要的工程素质之一。

综上所述，适当引入计算机仿真实验，已经成为高校实践教学环节的重要补充。

为此，我们在《高频电子线路》（或称《通信电子线路》、也称《非线性电子线路》）的实验教学中进行尝试，选择了一些对实验仪器设备硬件配置要求较高的一定数量的与高频电路相关的仿真实验。

由于经验缺乏，若有不足，敬请各位师生指教。

通信工程实验室陈家福2011年10月实验一、MATLAB仿真基本操作综合实验一、实验目的：认识学习基于MATLAB仿真的M文件程序实现与Simulink仿真工具箱仿真模块调用实现的两种基本方法；通过实验学习掌握各类仿真仪器设备的参数设置和操作使用方法。

目录实验一高频小信号放大实验 (1)实验二高频谐振功率放大实验 (4)实验三LC振荡器实验 (7)实验四石英晶体振荡器实验 (10)实验五二极管环形混频实验 (12)实验六乘法器混频实验 (14)实验七幅度调制与解调实验 (16)实验八角度调制与解调实验 (20)实验一高频小信号放大实验一、实验目的1、掌握高频小信号调谐放大器的工作原理；2、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。

二、实验内容1、测量各放大器的电压增益。

三、实验仪器1、20MHz示波器一台2、数字式万用表一块3、调试工具一套四、实验基本原理1、单级单调谐放大器图1－1 单级单调谐放大器实验原理图实验原理图如图1－1所示，本实验的输入信号（10.7MHz）由正弦波振荡器模块的石英晶体振荡器或高频信号源提供。

信号从TP5处输入，从TT2处输出。

调节电位器W3可改变三极管Q2的静态工作点，调节可调电容CC2和中周T2可改变谐振回路的幅频特性。

2、单级双调谐放大器图1－2 单级双调谐放大器实验原理图实验原理图如图1－2所示，单级双调谐放大器和单级单调谐放大器共用了一部分元器件。

两个谐振回路通过电容C20（1nF ）或C21（10 nF ）耦合，若选择C20为耦合电容，则TP7接TP11；若选择C21为耦合电容，则TP7接TP12。

五、实验步骤1、计算选频回路的谐振频率范围若谐振回路的电感量为1.8uH ～2.4uH ，回路总电容为105 pF ～125pF （分布电容包括在内），根据公式LCf π21=计算谐振回路谐振频率0f 的范围。

2、单级单调谐放大器 （1）连接实验电路在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND 接模块GND ，主板＋12V 接模块＋12V 。

TP9接地，TP8接TP10。

检查连线正确无误后，打开实验箱左侧的船形开关，K5向右拨。

若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。