通信电子线路实验指导

北方民族大学《通信电子线路》实验指导书主编校对审核北方民族大学电气信息工程学院二○一三年九月ﻬ目录实验一小信号谐振放大器的性能分析 (2)实验二ＬＣ正弦波振荡器的综合分析 (8)实验三ﻩ振幅调制与解调电路研究与综合测试 (12)实验四ﻩ频率调制与解调电路研究与综合测试 (22)实验五ﻩ锁相环的工作过程及综合分析 (29)实验一小信号谐振放大器的性能分析（综合性实验)一、实验目的1.掌握小信号谐振放大电路的组成和性能特点。

2.熟悉小信号谐振放大器的主要性能指标。

3．学会频响特性的测试。

二、实验仪器与器材１． 高频电子技术实验箱中小信号谐振放大器实验模块电路(RK －050) 2. 示波器 3. 信号源 ４. 扫频仪三、小信号调谐放大器实验电路图1-１为小信号调谐放大器实验电路(R Ｋ-０5０)。

图中,201P 为信号输入铆孔，当做实验时,高频信号由此铆孔输入。

201TP 为输入信号测试点。

接收天线用于构成收发系统时接收发方发出的信号。

变压器21T 和电容12C 、22C 组成输入选频回路,用来选出所需要的信号。

晶体三极管21BG 用于放大信号,12R 、22R 和52R 为三极管21BG 的直流偏置电阻,用以保证晶体管工作于放大区域,且放大器工作于甲类状态。

三极管21BG 集电极接有LC 调谐回路，用来谐振于某一工作频率上。

本实验电路设计有单调谐与双调谐回路，由开关22K 控制。

当22K 断开时，为电容耦合双调谐回路,12L 、22L 、42C 和52C 组成了初级回路，32L 、42L 和92C 组成了次级回路，两回路之间由电容62C 进行耦合，调整62C 可调整其耦合度。

当开关22K 接通时，即电容62C 被短路，此时两个回路合并成单个回路,故该电路为单调谐回路。

图中12D 、22D 为变容二极管，通过改变ADVIN 的直流电压,即可改变变容二极管的电容，达到对回路的调谐。

三个二极管的并联，其目的是增大变容二极管的容量。

3.1 常用仪器的使用04012540 印友进一、实验内容1、说明频谱仪的主要工作原理，示波器测量精度与示波器带宽、与被测信号频率之间关系。

答：（1）频谱仪结构框图为：频谱仪的主要工作原理：①对信号进行时域的采集，对其进行傅里叶变换，将其转换成频域信号。

这种方法对于AD 要求很高，但还是难以分析高频信号。

②通过直接接收，称为超外差接收直接扫描调谐分析仪。

即：信号通过混频器与本振混频后得到中频，采用固定中频的办法，并使本振在信号可能的频谱范围内变化。

得到中频后进行滤波和检波，就可以获取信号中某一频率分量的大小（帕斯瓦尔定理）。

（2）示波器的测量精度与示波器带宽、被测信号频率之间的关系：示波器的带宽越宽，在通带内的衰减就越缓慢；示波器带宽越宽，被测信号频率离示波器通带截止频率点就越远，则测得的数据精度约高。

2、画出示波器测量电源上电时间示意图，说明示波器可以捕获电源上电上升时间的工作原理。

答：上电时间示意图：工作原理：捕获这个过程需要示波器采样周期小于过渡时间。

示波器探头与电源相连，使示波器工作于“正常”触发方式，接通电源后，便有电信号进入示波器，由于示波器为“正常”触发方式，所以在屏幕上会显示出电势波形；并且当上电完成后，由于没有触发信号，示波器将不再显示此信号。

这样，就可以利用游标读出电源上电的上升时间。

3、简要说明在FM 调制过程中，调制信号的幅度与频率信息是如何加到FM 波中的？答：载波的瞬时角频率为()()c f t k u t ωωΩ=+，(其中f k 为与电路有关的调频比例常数）已调的瞬时相角为000t ()()t t c f t dt t k u t dt θωωθΩ=++⎰⎰（）=所以FM 已调波的表达式为：000()cos[()]t om c f u t U t k u t dt ωθΩ=++⎰当()cos m u t U t ΩΩ=Ω时，00()cos[sin ]om c f u t U t M t ωθ=+Ω+其中f M 为调制指数其值与调制信号的幅度m U Ω成正比，与调制信号的角频率Ω反比，即m f fU M k Ω=Ω。

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、通频带及选择性的定义、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、实验内容1、测量单调谐、双调谐小信号放大器的静态工作电2、测量单调谐、双调谐小信号放大器的增益3、测量单调谐、双调谐小信号放大器的通频带三、实验仪器1、信号源模块1块2、频率计模块1块3、2 号板1块4、双踪示波器1台5、万用表1块6、扫频仪（可选）1台四、实验原理（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所示。

该电路由晶体管Q1、选频回路T1二部分组成。

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f S＝10.7MHz。

基极偏置电阻W3、R22、R4和射极电阻R5决定晶体管的静态工作点。

调节可变电阻W3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f0，谐振电压放大倍数A v0，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数K r0.1来表示）等。

图1-1 单调谐小信号放大电路放大器各项性能指标及测量方法如下： 1、谐振频率放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f 0称为放大器的谐振频率，对于图1-1所示电路（也是以下各项指标所对应电路），f 0的表达式为∑=LC f π210式中，L 为调谐回路电感线圈的电感量；∑C 为调谐回路的总电容，∑C 的表达式为ie oe C P C P C C 2221++=∑式中， C oe 为晶体管的输出电容；C ie 为晶体管的输入电容；P 1为初级线圈抽头系数；P 2为次级线圈抽头系数。

谐振频率f 0的测量方法是：用扫频仪作为测量仪器，测出电路的幅频特性曲线，调变压器T 的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f 0。

通信电子线路实验报告金艳霞通信1202 201203110210 实验一高频谐振功率放大器一、实验目的1、进一步理解谐振功率放大器的工作原理及负载阻抗和激励信号电压变化对其工作状态的影响。

2、掌握谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。

二、实验内容1、调试谐振功放电路特性，观察各点输出波形。

2、改变输入信号大小，观察谐振功率放大器的放大特性。

3、改变负载电阻值，观察谐振功率放大器的负载特性三、实验仪器1、BT-3频率特性测试仪（选项）一台2、高频电压表（选项）一台3、20MHz双踪模拟示波器一台4、万用表一块5、调试工具一套四、实验原理1、电路的基本原理利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。

根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。

电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。

如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ< 90º，效率η可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。

丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。

图3-1为由两级功率放大器组成的高频功率放大器电路，其中晶体管Q1组成甲类功率放大器，晶体管Q2组成丙类谐振功率放大器，这两种功率放大器的应用十分广泛。

五、实验步骤1、按下开关KE1，调节WE1，使QE1的发射极电压VE=2.2V （即使ICQ=7mA，通过测量P5与G两焊点之间的电压，见图0－2所示）。

2、连接JE2、JE3、JE4、JE5。

3、使用BT—3型频率特性测试仪，调整TE1、TE2，使得TE1初级与CE7，TE2初级与CE4谐振均在10.7MHz，同时测试整个功放单元的幅频特性曲线，使峰值在10.7MHz处（如果没有BT-3型频率特性测试仪，则这一步不作要求）。

4、从INE1处输入10.7MHz的载波信号（此信号由高频信号源提供，参考高频信号源的使用），信号大小为VP-P=250mV左右。

《通信电子线路》实验报告实验名称：高频功率放大器学院：专业班级：姓名：学号：联系方式指导教师：一、实验环境Multisim 14.0二、实验目的1、进一步了解Multisim仿真步骤，熟练操作获取波形2、仿真验证高频功率放大器原理，观察高频功率放大器工作在过压、临界、和欠压状态的波形三、实验原理和设计高频功率放大器工作在三极管截止区，导通角小于90度，属于丙类放大器。

故三极管输出波形为尖顶余弦脉冲序列（临界或欠压）或是凹顶余弦脉冲序列（过压），信号经过选频网络后，能够恢复指定频率的波形信号。

原理图如图2.1所示。

图2.1输出电流Ic和Vce 关系曲线，如图2.2图2.2四、实验步骤1，按照原理图连接电路。

2，计算电路谐振频率，画出幅频响应和相频响应。

3，选择合适的电源电压值，使三极管发射结反偏，集电结反偏。

4，调节基极偏置电压源、信号源幅度、并联回路电阻值和集电极电源，观察输出电压Vc 、输出电流ic波形，判断电路状态五、实验结果及分析1、并联谐振回路的幅频响应和相频响应，如图4.1所示图4.1并联谐振回路谐振频率为11.56MHz，与电路参数计算相吻合。

其0.707带宽为15.65MHz2、输入信号改为f= 11，56MHz，计算频谱如图4.2.1所示图4.2.1输出信号频谱如图4.2.2所示图4.2.23、观察时域波形。

调节参数Vbb= 0.7V反偏，Vi = 0.9Vrms，Vcc = 10V，波形如图4.3.1所示图4.3.1根据三极管特性，发射极反偏时，电流信号Ib需克服Vbb和Vbz才能导通，所以Ib和Ic应为尖顶余弦脉冲。

但是仿真出波形为完整余弦脉冲，不符合理论。

可能的原因有，三极管导通电压参数与理论值差异较大，发射结反偏程度低。

三极管模型不符合实际特性，无截止区。

调节Vbm，使Vi = 1.0V，其余参数不变，观察时域波形，如图4.3.2输出电压Vc产生失真，可能因放大倍数等参数不合适导致。

通信电子线路实验报告一、调频解调电路实验实验内容：1.将拨动开关JP8置于1、2之间，接通“调频信号的解调电路”的直流电压。

2.用信号源产生一个FM信号，参数为：载波频率f c=6.5MHz，调制频偏Freq DIV=0.5MHz，调制信号频率fΩ=10kHz。

3.将FM信号加到P18端，将拨动开关JP3置于1、2之间（把音频输出与功放输入相连接），拨动开关JP9置于1、2之间，用示波器观察P19的波形。

4.调节FM信号的各个参数，观察P19波形的变化。

二、高频小信号谐振放大器一、实验内容1.将拨动开关JP11 置于1~2之间，接通“小信号谐振放大器”的直流电压＋12V；2.小信号谐振放大器静态工作点的调整：调节电位器W1，使BG1 集电极电流Ic1约为1.5mA左右(通过测量P3 点的电压来确定电流IC1)；3.从P1端接入6.5MHZ的正弦信号，幅度约为50mV 左右；4.用示波器观察比较P2端的波形，应有不失真的放大波形；5.选IST－B“频率键控”（18号）功能，并设始频为5.0MHZ，频率间隔为100KHz，按IST-B 键盘光标键，随着信号频率的变化，应能观察到P2 信号输出波形从小到大，再从大到小的变化。

并记录谐振点的频率。

6.选IST－B“频响测试”（13 号）功能，并设置参数：始频为5.5MHZ，频率间隔为100KHZ，N＝20，S＝1ms。

P1为输入点，P2为输出点，P2点接示波器探头（X10档），做一次频响测试，并记录测试结果。

（P1、P2 点各有一个测量孔，用于插接IST-B 的探头）7.P2点接示波器探头（X1档）步骤同六再做一次频响测试，并记录测试结果。

8.将拨动开关JP1 置于2、3 使谐振回路并接电阻R8 重复实验6。

比较接与不接R8两种情况下频响曲线有何区别。

二、实验结果及分析1、实验中幅度-频率数据记录：2、实验中用IST －B “频响测试”功能测得的频响波形如下：3、实验结果分析通过MATLAB ，利用采样点频率及对应的电压值描绘出频响曲线图，如下分析：（1）从图中我们可以看出：小信号谐振放大器在谐振频率两侧呈现的是衰减的趋势，由于谐振回路中电感品质因数Q 有限，因此频响并不关于谐振点呈现重中心对称的结论。

目录第一章高频IV型实验系统介绍 (1)一、高频IV型实验系统概述 (1)二、实验箱箱体结构 (1)三、箱体各组成部分说明 (2)四、高频模块介绍及实验说明 (4)五、高频电路实验要求 (4)第二章高频电路实验部分 (6)实验一单调谐回路谐振放大器 (6)实验二高频功率放大器 (10)实验三正弦波振荡器 (15)实验四振幅调制器 (21)实验五变容二极管调频器与相位鉴频器实验 (26)实验六混频器实验 (35)实验七检波器实验 (40)实验八调频发射、接收系统实验 (46)第一章 高频IV 型实验系统介绍一、高频IV 型实验系统概述本系统由实验箱体和外接实验模块两部分组成，其中外接模块采用插拔式结构设计，便于功能的扩展。

箱体上带有一个最高频率1MHz 的低频信号源、最高频率10MHz 的高频信号源、语音与麦克风模块和电源引出端，可进行部分数字电路和模拟电路实验。

而插上选配的高频模块，则可进行相应的高频实验。

二、实验箱箱体结构箱体平面结构如图1所示，主要由以下几部分组成：● 扬声器● 高频信号源、低频信号源区 ● 电源输出区扬声器 麦克风电源输出低频信号源外接实验模块高频信号源模块电源座图1 GP-IV 实验箱平面布局图●外接实验模块区●实验模块电源座区三、箱体各组成部分说明1.电源输出区电源接通时，电源输出区电源指示灯亮2.扬声器和麦克风其输入输出为汉字标示3.直流电压输出区：系统的电源为220V交流输入，5路直流输出：±5V/2A，±12V/0.5A，-8V/0.5A。

在本区内设有这5组直流电压的输出接口，以方便使用。

4.高频信号源、低频信号源高低频信号源均采用DDS芯片输出正弦波、三角波、方波三种波形的信号，峰峰值最大可达6V，同时幅值、偏移可调。

1).操作：●频率设置键“MENU”：第一次按下此键，数码管第一位开始闪烁，即进入了“频率设置”状态，此时功能键“NEXT”、“ADD”有效；第二次按下此键，退出“频率设置”状态，功能键“NEXT”“ADD”无效。

《通信电⼦线路》实验指导书实验⼀、⾼频⼩信号放⼤器实验⼀、实验⽬的1、了解谐振回路的幅频特性分析——通频带与选择性。

2、了解信号源内阻及负载对谐振回路的影响，并掌握频带的展宽。

3、掌握放⼤器的动态范围及其测试⽅法。

⼆、主要实验仪器与设备1、⾼频电⼦线路综合实验箱（TKGP系列）；2、扫频仪；3、⾼频信号发⽣器；4、双踪⽰波器。

三、实验原理1、⼩信号调谐放⼤器基本原理⾼频⼩信号放⼤器电路是构成⽆线电设备的主要电路，它的作⽤是⼤信道中的⾼频⼩信号。

为使放⼤信号不失真，放⼤器必须⼯作在线性范围内，例如⽆线电接收机中的⾼放电路，都是典型的⾼频窄带⼩信号放⼤电路。

窄带放⼤电路中,被放⼤信号的频带宽度⼩于或远⼩于它的中⼼频率。

如在调幅接收机的中放电路中，带宽为9KHz，中⼼频率为465KHz，相对带宽Δf/f0约为百分之⼏。

因此，⾼频⼩信号放⼤电路的基本类型是选频放⼤电路，选频放⼤电路以选频器作为线性放⼤器的负载，或作为放⼤器与负载之间的匹配器。

它主要由放⼤器与选频回路两部分构成。

⽤于放⼤的有源器件可以是半导体三极管，也可以是场效应管，电⼦管或者是集成运算放⼤器。

⽤于调谐的选频器件可以是LC谐振回路，也可以是晶体滤波器，陶瓷滤波器，LC集中滤波器，声表⾯波滤波器等。

本实验⽤三极管作为放⼤器件，LC 谐振回路作为选频器。

在分析时，主要⽤如下参数衡量电路的技术指标：中⼼频率、增益、噪声系数、灵敏度、通频带与选择性。

单调谐放⼤电路⼀般采⽤LC回路作为选频器的放⼤电路，它只有⼀个LC回路，调谐在⼀个频率上，并通过变压器耦合输出，图1-1为该电路原理图。

1f中⼼频率为f0+带宽为Δf=f2-f1图1-1、单调谐放⼤电路为了改善调谐电路的频率特性，通常采⽤双调谐放⼤电路，其电路如图1-2所⽰。

双调谐放⼤电路是由两个彼此耦合的单调谐放⼤回路所组成。

它们的谐振频率应调在同⼀个中⼼频率上。

两种常见的耦合回路是：1）两个单调谐回路通过互感M耦合，如图1-2（a）所⽰，称为互感耦合双调谐振回路；2）两个单调谐回路通过电容耦合，如图1-2（b）所⽰，称为电容耦合双调谐回路。

第一部分OrCAD系统简介1. OrCAD 10.5系统简介Cadence Design Systems Inc.是全球最大的电子设计自动化公司，它的电子设计自动化（EDA）软件在全球计算机、通信、航空航天及民用消费电子的设计、研发部门中获得越来越多的青睐。

OrCAD系统是其的旗舰产品，目前最新的版本已经发展到OrCAD 10.5，是在2005年7月推出的。

采用EDA技术具有以下优势：⏹缩短电子电路的设计周期——通过计算机仿真来替代人工搭建试验的传统模式，可以在短时间内完成从电路原理图设计、仿真分析到印刷电路板图（PCB）设计的电子电路设计全过程；⏹提高设计质量——可以在计算机上采用多种设计比较、多种分析技术来对所设计电路的特性进行精确的分析，并可采用多种方法进行优化，以获得高质量的设计；⏹强大的数据处理能力——自动实现电路设计过程中需要的或产生的各种数据文件和报表文件，显示各种图表和仿真曲线，相关的文件可直接作为自动化生产设备的输入文件而构成计算机辅助制造系统；⏹节省设计成本——利用计算机仿真的方法进行模拟试验，可以极大地减少由试验的元器件成本、制造成本、实验时间等构成的设计成本。

随着电子技术、通信技术的发展，通信电子线路越来越复杂、规模越来越大、体积越来越小、功能越来越强，同时要求成本越来越低，设计越来越短，在这种情况下，离开EDA系统是无法完成的。

OrCAD 10.5是一套完善的EDA系统，它包括了OrCAD Capture 10.5、PSpice 10.5、OrCAD Layout 10.5和OrCAD PCB Designer (OrCAD PCB Designer with PSpice)等几大模块，无缝隙地实现电子电路设计自动化的全过程。

OrCAD常用文档类型包括：*.opj—项目管理文件*.dsn—电路图文件*.olb—图形符号库文件*.lib—仿真模型描述库文件*.mnl—网络表文件*.max—电路板文件*.tch—技术档文件*.gbt—光绘文件*.llb—PCB封装库文件*.log *.lis—记录说明文件*.tpl—板框文件*.sf—策略档文件OrCAD 10.5运行于Windows环境下，采用图形方式描述需要仿真的电路。