集成电路(压控振荡器)构成的频率调制器
由于I0为恒流源，V7线性斜升，升至VSP时V0跳变为高电平，V0高电平时控制S2闭合，S1断开，恒流源I0全部流入A支路，即I6=I0，由于电流转发器的特性，B支路电流I7应等于I6，所以I7=I0，该电流由C放电电流提供，因此V7线性斜降，V7降至VSM时V0跳变为低电平,如此周而复始循环下去，I7及V0波形如图9-2。
566输出的方波及三角波的载波频率(或称中心频率)可用外加电阻R和外加电容C来确定。
f?(V8?V5)R?C?V8(Hz)
其中: R 为时基电阻 C 为时基电容
V8 是566管脚⑧至地的电压 V5 是566管脚⑤至地的电压
五、实验内容及步骤 图2
实验电路见图3
+5V-5VC1201L1201GNDGNDGNDU1201-8P1211C1204P1210U1201-12200P12JP1201SW1201R1207R1208C1203U1201-1L1203GNDMP1201P1201OUT1P1202OUT2MP1202MP1234566U12018765R1201R1203Rp1201P1208U1201-8R1202P1216U1201-8Rp1202JP1202R1205C1202P1205C1205.015R1204MP1203P1203INOUTR1206P1204GNDGND 图3 566构成的调频器
321 40
集成电路(压控振荡器)构成的频率调制器
1. 按图接线，观察R、C1204对频率的影响(其中R=R1203+RP1201)
1） 短接JP1201,将C1204接入566管脚⑦，短接JP1202的1-2端，使
RP1202及C1205接至566管脚⑤；接通电源(±5V)。 2） 调Rp1202，使566⑤脚电压V5=3.5V，将频率计接至M1201，改变RP1201, 观察方波输出信号频率，记录当R为最大和最小值时的输出频率。当R分别为Rmax和Rmin及C1=2200时，计算这二种情况下的频率，并与实际测量值进行比较。用双踪示波器观察并记录R=Rmin时方波及三角波的输出波形。
2. 观察输入电压对输出频率的影响
1）直流电压控制：先调RP1201至最大（顺时针旋转到底），然后改变
RP1202调整输入电压，测当V5在2.2V～4.2V变化时输出频率f的变化，V5按0.2V递增。将测得的结果填入表1。 表1 V5(V) f(MHz) 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 2） 用交流电压控制：仍将R设置为最大，用跳线端子短接JP1202的2-3端。
a) 将函数发生器的正弦波调制信号em (输入的调制信号)置为f=5KHz、VP-P=1V，然后接至M1203端。用双踪示波器同时观察输入信号em和566管脚③的调频(FM)方波输出信号（M1201），观察并记录当输入信号幅度VP-P和频率fm有微小变化时，输出波形如何变化。注意：输入信号em的VP-P不要大于1.3V。
注意:为了更好的用示波器观察频率随电压的变化情况,可适当微调调制信号的 频率,即可达到理想的观察效果。
b) 调制信号改用方波信号em，使其频率fm=1KHz，VP-P=1V，用双踪示波器观察并记录em和566管脚③的调频(FM)方波输出信号。
六、实验报告要求
1.阐述566(VCO的单片集成电路)的调频原理。 2.整理实验结果，画出波形图，说明调频概念。
3.根据实验，说明接在566管脚⑥上R的作用，计算当R最大、最小时566
的频率，并与实验结果进行比较。
41
集成电路(锁相环)构成的频率解调器
实验十二 集成电路(锁相环)构成的频率解调器
一、实验目的
1.了解用锁相环构成调频波的解调原理。
2.学习掌握集成电路频率调制器/解调器系统的工作原理。
二、预习要求
1.查阅有关锁相环内部结构及工作原理。
2.弄清锁相环集成电路与外部元器件之间的关系。
三、实验仪器设备
1.双踪示波器
2.频率计 3.万用表
4. TPE-GP4 高频综合实验箱[实验区域：锁相环（PLL）解调器
压控振荡器（VCO）]
四、实验电路说明
图10-1为 565(PLL单片集成电路) 的框图及管脚排列,锁相环内部电路由相位鉴别器、压控振荡
器、放大器三部分构成，相位鉴别
器由模拟乘法器构成，它有二组输 图1 565(PLL)的框图及管脚排列 入信号，一组为外部管脚②、③输
入信号e1， 其频率为f1；另一组为内部压控振荡器产生信号e2，经④脚输出，接至⑤脚送到相位鉴别器，其频率为f2，当f1和f2差别很小时，可用频率差代表两信号之间的相位差，即f1-f2的值使相位鉴别器输出一直流电压， 该电压经 ⑦脚送至 VCO 的输入端，控制VCO, 使其输出信号频率f2发生变化,这一过程不断进行，直至f2=f1为止，这时称为锁相环锁定。
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集成电路(锁相环)构成的频率解调器
五、实验内容及步骤
实验电路见图10-2 P1215P1214P1213U1202-10SW1202+5V-5VC1206C1209R120915KU1202-1R1219R1220GND12U1202-10L1202141312111098U1202-10MP1204P1206C1207L1204GNDGNDC12102200GNDGNDINR1211R1210MP1205R1213C1208R121234567U1202565R1217U1202-10Rp1203P1217U1202-1C1212R1214P1212MP1207GNDC1211R1218C1213238MP1206P12077LM311OUTR1215R1216U12031C1214U1202-14GNDP1209GNDGND 图2 565(PLL)构成的频率解调器
1.正弦波解调器
调RP使其中VCO的输出频率f0(A点：即④⑤脚)为50KHz。先按实验十一的实验内容2(1)的要求获得调频方波输出信号(③脚),要求输入的正弦调制信号em为: VP-P=0.8V，f=1KHz, 然后将其接至565锁相环的IN输入端，调节566的RP1201(顺时针旋转)使R最大，用双踪示波器观察并记录566
的输入调制信号em和565的解调输出信号（在M1207处观察）。
2.相移键控解调器：用峰一峰值VP-P≤0.2V,fm=1KHz的方波做调制信号送给调
制器566，分别观察调制器566的调制信号和比较器311的输出信号。
六、实验报告要求
1.整理全部实验数据、波形及曲线。
2.分析用集成电路(566、565)构成的调频器和解调器在联机过程中遇到的问
题及解决方法。
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集成乘法器混频实验
实验十三 集成乘法器混频实验
一、实验目的
1. 熟悉集成电路实现的混频器的工作原理。 2. 了解混频器的多种类型及构成。 3. 了解混频器中的寄生干扰。
二、预习要求
1. 预习混频电路的有关资料。
2. 认真阅读实验指导书，对实验电路的工作原理进行分析。
三、实验仪器设备
1. 双踪示波器 一台
2. SP1461型高频信号发生器 一台（最好有产生调制信号功能的信号源） 3. 频率计 一台
4. TPE-GP4 高频综合实验箱（集成电路混频器、LC与晶体振荡器以及乘法
器调频电路等部分）
四、实验原理及电路简介
1. 工作原理
混频器按工作原理可分为两大类，即叠加型混频和乘积型混频。叠加型混频原理是先将信号电压和本振电压叠加，在作用于非线性器件的混频。us后面的晶体管混频器即是如此。而乘积型混频是将信号电压和本振电压通过模拟乘法器直接相乘。本实验采用MC1496集成模拟乘法器构成乘积
uLi低 通滤 波 器ui图1 乘积型混频器方框图型混频器，方框图如图1，实际电路见图2。
设信号电压为us us?Usmcos?st
本振信号为uL uL?ULmcos?Lt 则模拟乘法器的输出电流为：
i?KusuL?KU?12KUsmsmULmcos?stcos?Lt??s?t?cos??L??s?t?ULm?cos??L
上式中K为相乘增益，输出经过低通滤波器取出差频分量，即可获得中频输出信号。
44
TPE－GP4高频综合实验箱
实 验 指 导 书
清华大学科教仪器厂
前 言
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。为配合教学需要，我们新研制了TPE-GP4高频综合实验学习机。
该学习机仍属于TPE—GP系列产品，与TPE-GP2相比，TPE-GP4所提供的实验是基于建立一个完整的无线电收发系统而设置的，因此更强调电路的系统性、相关性和综合性。电路的设计多采用原理性强的典型电路，以便结合理论知识进行学习与分析。同时，尽量多地介绍一些功能相同但电路形式不同的单元电路，以便学生掌握各电路的共性与差异。
本学习机采用了整板结构形式，所有的实验均集成在同一电路板上，并且面板上绘制了电原理图，连接方便，易于教学和使用。内置电源直接将直流连接到各单元电路，并用独立的按键开关切换。同时还设置了外供电源，采用自锁紧插孔，为用户的外挂电路提供电源。
电路的设计多采用原理性强的典型电路，以便结合理论知识进行学习与分析。各实验单元电路板既可完成独立的单元实验，又可通过适当连接完成系统性实验。
为使理论教学和实践教学紧密结合，注重学生的能力培养，同时为了更好地使用TPE-GP4高频学习机，我们特编写了这本实验指导书。实验项目的编排和指导书的编写主要以近年来出版的以面向21世纪课程教材“电子线路非线性部分”，“通信电子电路”，“高频电路”等高校教材，同时也参考了中等专业学校电子信息类教材“高频电子线路”等资料，因此该实验指导书有较强的通用性。指导书的编写力求简明扼要，突出实验要求与过程，必要时结合工作原理对电路特点加以说明。对于
I
通过实验应能解决的问题或应能解释的现象，均在实验报告要求中提出。
由于编者水平所限，时间仓促，错误及欠缺之处恳请批评指正。
2008II
编者
年2月于清华大学
实验要求
1． 实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下： 1） 认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算。
2） 完成各实验“预习要求”中指定的内容。 3） 熟悉实验任务。
4） 预习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。
2． 使用仪器和学习机前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。
3． 实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。 4． 高频电路实验注意：
1） 将实验板插入主机插座后，即已接通地线，但实验板所需的正负电源则要另外使用导线进行连接。
2） 由于高频电路频率较高，分布参数及相互感应的影响较大。所以在接线时连接线要尽可能短。接地点必须接触良好，以减少干扰。 3） 做放大器实验时如发现波形削顶失真甚至变成方波，应检查工作点设置是否正确，或输入信号是否过大。
5． 实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。
6． 实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。
7． 实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果(数据、波形、现象) 。所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。 8． 实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理。
9． 实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。
III
相位鉴频器
C7+V1R24-++V22-+V22-+D3R25R27C33'V1CT1L5Vd1-+Uo1-GNDL7CT2Uo-Uo2+Vd2D4-GNDI-R26R28C33''+CT3GND 图2 相位鉴频器简化原理图
四、 实验原理及电路简介：
1. 电容耦合双调谐相位鉴频器原理：
图一是本实验电路的原理图。图二是相位鉴频器简化图，图中对相关元件的编号进行了缩写，如L4005、CT4001分别写为L5、CT1，其余相同，以便于叙述。
1) 晶体管V4004、V4005与C4025、L4005、CT4001等元件组成限幅放大器，以提高相位鉴频器输入电压和抑制寄生调幅对解调输出的影响。 2) 参见图二，V1是限幅放大器的输出电压，极性如图所示。L5、CT1，L7、CT2通过CT3组成电容耦合双调谐电路，L5、CT1等为初级回路，L7、CT2等为次级回路。由于C7>> CT3，所以C7主要起隔直流的作用，它使放大器输出电压V1加到线圈L7的中间抽头与地之间和电阻R24的两端。V1通过CT3产生流过次级的电流I，它在L7两端感应出电压V2。于是加到二极管两端的高频电压由两部分组成，即R24上的电压和L7感应的一半电压的矢量和，为
...d1V.?V.R24?V.2
..2V2Vd2?VR24?2而它们检波输出的电压VO1和VO2分别与 Vd1、Vd2 成正比，即
VO1??Vd1 VO2??Vd2 鉴频器的输出电压为 VO= VO1- VO2 3) 由于CT3的容量很小，其容抗远大于L7、CT2回路的并联谐振电阻，
35
相位鉴频器
..故I可看作一个不随谐振电路阻抗变化的电流源，即I?j?CT3V1
. V2 . I 0
.
V1
(a)
.
V2 2. V2 2
. V1
(b) ω=ω0
图3
.. .
V2 1 V. 2 V2 2 (c) ω＞ω0
. V1
. V2 2 . V2 2
(d) ω＜ω0
其相位超前于V1相位90，如图3所示，而L7两端感应的电压V2的相位视谐振电路的情况有如下几种状态:
当ω=ω0 时，回路谐振，V2超前I0相位900；
VO1= VO2 VO=0
..0
...当ω>ω0 时，回路并联阻抗呈容性，V2滞后于I0某个角度； VO1>VO2 VO>0
..当ω<ω0 时，回路并联阻抗呈感性，V2超前I0某个角度；
VO1 上述关系用曲线表示，则成S型，S曲线表示了鉴频特性。 2. 实验电路简介： 本电路中，两个谐振回路的谐振电容和两回路间的耦合电容分别由两组电容构成，一组设置在电路板的正面，另一组则设置在电路板的背面。正面一组电容（CT4001、CT4002和CT4003）提供给实验者调整电路使用，而背面的一组（CT4001’、CT4002’和CT4003’）提供给实验者参考。两组 36 相位鉴频器 电容的切换由三个跳线端子J4003、J4004和J4005作适当连接完成。 五、 实验内容及步骤 实验电路见图8-1 V0 1. 用扫频仪调整鉴频器的鉴频特性。 用短路环使跳线端子J4003、J4004Vm 和J4005的各自的1-2端短接，以使正面一组电容（CT4001、CT4002和CT4003）fmin f (MHz) 接入电路。 fmax 将扫频仪输出探头接至M4004，其输出信号不宜过大，一般用30db衰减器。 Vn Y输入使用开路探头（双夹子电缆线），接至M4005观察鉴频特性曲线。 适当调整CT4001，以使S型曲线上图8-2 鉴频特性 下对称；调整CT4002使曲线中心为6.5MHz；调CT4003可使中心点附近线 性度最佳。调好后，记录上、下二峰点频率和二峰点高度格数,即fmax、fmin、Vm、Vn。 2. 用高频信号发生器逐点测出鉴频特性 用短路环使跳线端子J4003、J4004和J4005的各自的2-3端短接，以使背面一组电容（CT4001’、CT4002’和CT4003’）接入电路。输入信号改接高频信号发生器，输入电压约为50mv， 用万用表测鉴频器的输出电压，在9.7MHz～11.7MHz范围内，以每格0.1MHz条件下测得相应的输出电压。并填入表格（表格形式自拟）。找出S曲线零点频率f0、正负两极点频率fmax、fmin及其VM、VN。鉴频曲线的灵敏度可用以下公式 ?VO计算S?。再将正面一组电容（CT4001、CT4002和CT4003）f?10.7MHz?f0接入电路，重复以上步骤。根据以上数据，在坐标纸上逐点描绘出两条频率——电压S曲线，并与扫频仪观察结果相比较。 3. 观察回路电容CT4001、CT4002和耦合电容CT4003对S曲线的影响。 1) 调整电容CT4002对鉴频特性的影响。 记下CT4002> CT4002-0或CT4002< CT4002-0的变化并与CT4002= CT4002-0的曲线比较，再将CT4002调至CT4002-0正常位置。 注: CT4002-0表示回路谐振时的电容量。 2)调CT4001重复(1)的实验 3)调CT4003至较小的位置，微调CT4001、CT4002得S曲线，记下曲线中 37 相位鉴频器 点及上下两峰的频率（f0、fmin、fmax）和二点高度格数Vm、Vn，再调CT4003到最大，重新调S曲线为最佳，记录：f0′、fmin、fmax和V′m、V′n的值。 定义：峰点带宽 BW=fmax-fmin 曲线斜率 S=(Vm-Vn)/BW 比较CT4003最大、最小时的BW和S。 4. 将调频电路与鉴频电路连接。 将调频电路的中心频率调为10.7MHz，鉴频器中心频率也调谐在10.7MHz，调频输出信号送入鉴频器输入端，将f=1KHz, Vm=400mV的音频调制信号加至调频电路输入端进行调频。用双踪示波器同时观测调制信号和解调信号，比较二者的异同，如输出波形不理想可调鉴频器CT1、CT2、CT3。将音频信号加大至Vm=800mV，1000mV??观察波形变化，分析原因。 六、 实验报告要求 1. 整理实验数据，画出鉴频特性曲线。 2. 分析回路参数对鉴频特性的影响。 3. 分析在调频电路和鉴频电路联机实验中遇到的问题及解决办法，画出调频输入和鉴频输出的波形，指出其特点。 38 集成电路(压控振荡器)构成的频率调制器 实验十一 集成电路(压控振荡器)构成的频率调制器 一、实验目的 1.进一步了解压控振荡器和用它构成频率调制的原理 2.掌握集成电路频率调制器的工作原理。 二、预习要求 1.查阅有关集成电路压控振荡器资料。 2.认真阅读指导书，了解566(VCO的单片集成电路)的内部电路及原理。 3.搞清566外接元件的作用。 三、实验仪器设备 1.双踪示波器 2.频率计 3.万用表， 4.电容表 5. TPE-GP4 高频综合实验箱[实验区域：压控振荡器（VCO）] 四、实验电路说明 图1 566(VCO)的框图及管脚排列 图1为 566型单片集成VCO的框图及管脚排列图。 图1中幅度鉴别器，其正向触发电平定义为VSP，反向触发电平定义为VSM，当电容C充电使其电压V7(566管脚⑦对地的电压)上升至VSP,此时幅度鉴别器翻转，输出为高电平，从而使内部的控制电压形成电路的输出电压,该电压V0为高电平；当电容C放电时，其电压V7下降，降至VSM时幅度鉴别器再次翻转，输出为低电平从而使V0也变为低电平，用V0的高、低电平控制S1和S2两开关的闭合与断开。V0为低电平时S1闭合，S2断开，这时I6=I7=0,I0全部给电容C充电，使V7上升， 39 高电平振幅调制器实验 3．用短路环将J3002的1、2端和3、4端分别短接，使低频调制信号（fΩ =1KHz）加至VΩ输入端，在输出端M3处观察输出波形，逐渐加大VΩ的幅度可得到调幅度近似等于1的调幅波形。 4．将电源电压调整为9V，将低频调制信号调整为4.2VP-P左右，由于音频变压器的变压比大约为1.41，所以实际加至集电极回路的音频电压为6VP-P（UΩm=3V），用包络法测量调幅度，并与计算值进行比较。 5．测量电参数变化对调幅度ma的影响。 A．保持音频调制频率Ω=1KHz，测出ma～UΩ曲线。 B．保持调制电压UΩm=3V不变，测出ma～Ω曲线。 U调幅度计算公式 ma??m EC 六、问题思考 1. 集电极调幅为什么必须工作于过压状态，本实验是如何保证工作在过压状态的？ 2. 设计一基极调幅器，对于基极调幅器应工作在什么状态？为什么？ 25 调幅波信号的解调实验 实验八 调幅波信号的解调 一、实验目的 1. 进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。 2. 了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真。 3. 掌握用集成电路实现同步检波的方法。 二、预习要求 1. 复习课本中有关调幅和解调原理。 2. 分析二极管包络检波产生波形失真的主要因素。 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：二极管包络检波器、同步检波器） 四、实验电路说明 调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。 调幅波解调方法有二极管包络检波器和同步检波器。 1. 二极管包络检波器 适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具有电路简单， 易于实现，本实验如图1所示，主要由二极管D5006及RC低通滤波器组成，它利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程实现检波。 所以RC时间常数选择很重要， RC时间常数过大, 则会产生对角切割失真。RC时间常数太小，高频分量会滤不干净。 JP5004M5010P5015R5036D5006R5037R5038JP5005C5027C5025C5026Rp5004GNDGNDGNDGNDRp5005GNDM5011M5012C5028P50161212R5039 图1 二极管包络检波器 26 调幅波信号的解调实验 综合考虑要求满足下式: 1f0??RC??1?m?m2 其中: m为调幅系数，fO为载波频率，Ω为调制信号角频率。 图中，D5006是检波二极管，R5037、C5025、C5026滤掉残余的高频分量，R5038、和RP5004是可调检波直流负载，C5028、R5039、RP5005是可调检波交流负载，改变RP5004和RP5005可观察负载对检波效率和波形的影响。 2.同步检波器 +12VJP5001C5017MP5006R5027R5018C5012GNDGNDR5020C5015P5008C5013GND12C501412JP5002P500912MP5004P5006C5010R5016GND81014GNDU50026GNDP50101234MP5005R5017R5019R50255R5040C5011R5021R5022R5024C5016P5007GNDGND+12VR5023GND 图2 1496构成的解调器 利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号。本实验如图2所示，采用1496 集成电路构成解调器，载波信号VC经过电容C5010加在⑧、⑩脚之间，调幅信号VAM经电容C5011加在①、④脚之间，相乘后信号由(12)脚输出，经C5013、C5014、R5020组成的低通滤波器，在解调输出端，提取调制信号。 五、实验内容及步骤 注意:做此实验之前需恢复实验六的实验内容及步骤中2、3的内容。 27 调幅波信号的解调实验 (一)二极管包络检波器 实验电路见图1 1. 解调全载波调幅信号 (1).m＜30%的调幅波的检波 载波信号仍为VC(t)=10sin2π×10(t)(mV)调节调制信号幅度，按调幅 实验中实验内容2(1)的条件获得调制度m＜30%的调幅波，并将它加至图1信号输入端，（需事先接入－12V电源），由OUT1处观察放大后 的调幅波（确定放大器工作正常），在OUT2观察解调输出信号，调节RP5004改变直流负载，观测二极管直流负载改变对检波幅度和波形的影响，记录此时的波形。 (2).适当加大调制信号幅度，重复上述方法，观察记录检波输出波形。 (3).接入C5027，重复(1)、(2)方法，观察记录检波输出波形。 (4).去掉C4，RP1逆时针旋至最大，短接JP5004，在P5016处观察解调输出 信号，调节RP5005改变交流负载，观测二极管交流负载对检波幅度和波 形的影响，记录检波输出波形。 2.解调抑制载波的双边带调幅信号。 载波信号不变，将调制信号VS的峰值电压调至80mV，调节RP1使调制器输出为抑制载波的双边带调幅信号，然后加至二极管包络检波器输入端，断开a、b两点，观察记录检波输出OUT2端波形，并与调制信号相比较。 (二)集成电路(乘法器)构成解调器 实验电路见图6-2 1.解调全载波信号 (1).将图6-2中的C4另一端接地，C5另一端接A，按调幅实验中实验内容 2(1)的条件获得调制度分别为30%，100%及＞100%的调幅波。将它们依 次加至解调器VAM的输入端，并在解调器的载波输入端加上与调幅信号 相同的载波信号，分别记录解调输出波形，并与调制信号相比。 (2).去掉C4，C5观察记录m=30%的调幅波输入时的解调器输出波形，并与 调制信号相比较。然后使电路复原。 2.解调抑制载波的双边带调幅信号 (1).按调幅实验中实验内容3(2)的条件获得抑制载波调幅波，并加至图6-2 的VAM输入端，其它连线均不变，观察记录解调输出波形，并与调制信 号相比较。 (2).去掉滤波电容C4，C5观察记录输出波形。 5 六、实验报告要求 28 调幅波信号的解调实验 1.通过一系列两种检波器实验，将下列内容整理在表内，并说明二种检波结果的异同原因。 输入的调幅波波形 二极管包络检波器输出 同步检波输出 m＜30% m=100% 抑制载波调幅波 2.画出二极管包络检波器并联C4前后的检波输出波形，并进行比较，分析原因。 3.在同一张坐标纸上画出同步检波解调全载波及抑制载波时去掉低通滤波器中电容C4、C5前后各是什么波形，并分析二者为什么有区别。 29 变容二极管调频振荡器 实验九 变容二极管调频振荡器 一、实验目的 1. 了解变容二极管调频器电路原理及构成。 2. 了解调频器调制特性及测量方法。 3. 观察寄生调幅现象，了解其产生原因及消除方法。 二、预习要求 1. 复习变容二极管的非线性特性，及变容二极管调频振荡器调制特性。 2. 复习角度调制的原理和变容二极管调频电路有关资料。 三、实验仪器设备 1. 双踪示波器 2. 频率计 3. 万用表 4. TPE-GP4高频综合实验箱（实验区域：变容管调频器） R4004Rp4002L4003C4010R4011R4009GNDR4003J4001TP4001EdC40052R4014GNDC4014GNDGNDGNDC4017D4002C4013L4004R4017C4018SW4001+12V121C40011C4002Rp4001L40023C4009W2GND212GNDJ4002R4006GND321332V40022BC4011C4012Rp4003C401631212B12CT40001C2CV4001V4003R4030TP4003WEEP4001111R4001C4003L4001C4006C4007C4008R40121D40011TP4002C4019P400211R4005R4002C4004R4007R4008R4010R4013C4015R4015R4016P4007GND 图一 变容管调频器实验电路 四、实验原理及电路简介： 1. 变容管调频原理： 变容管相当于一只压控电容，其结电容随所加的反向偏压而变化。当变容管两端同时加有直流反向偏压和调制信号时，其结电容将在直流偏压所设定的电容基础上随调制信号的变化而变化，由于变容管的结电容是回路电容的一部分，所以振荡器的振荡频率必然随着调制信号而变化，从而实现了调频。 变容二极管结电容Cj与外加偏压的关系为： 30 变容二极管调频振荡器 C?C0(1?uVD)??j 式中：C0为变容管零偏时的结电容，VD为PN结的势垒电位差，γ为电容变化指数。设加在变容管两端电压u=VQ+UΩsinΩt，代入上式经简化后得 –γ Cj= Cj0(1+mcsinΩt) 式中： Cj0?C0VD??(VD?VQ) 表示u=VQ时的电容量，即无调制时的电容量。 2. 实验电路简介： 图一是本实验电路的原理图。 图中，V4001、C4012、C4008、C4006、C4007、D4001以及电感L4002构成了调频器的主振级，电路采用了西勒电容三点式振荡形式。其交流等效电路如图二所示。由图可见，变容二极管的结电容以部分接入的形式纳入在回路中。 V4001R4004+12VC4008C4011Rp4001R4003L4001D4001L4002C4007C4006D4001GNDR4005GND 图二 主振级交流等效电路 图三 变容二极管直流偏置电路 C6Cj11??C?回路总电容为：C?? 11111C6?Cj???C7C8C11C6CjC为C4007、C4008、C4011的串联等效电容（式中缩写为C7、C8、C11等） 11回路振荡频率：f? ?2?LC?C6Cj2?L(C?)C6?Cj当回路电容有微量变化是，振荡频率的变化由下式决定： ?f1?C??? f02C?31 变容二极管调频振荡器 无调制时 C??C?C6Cj0j0'C6?C C6Cjj有调制时回路电容为CΣ’， C??C?C6?C 变容二极管结电容接入系数为：Pc?C6C6?Cj0 变容二极管的直流偏置电路，如图三所示。 本实验电路中还设置了跳线端子J4002，当其2-3端被短路环短接时，该电路的振荡频率大约为6.45MHz，该信号可用于二次变频的实验中。该电路的调整不在此处叙述。 五、实验内容及步骤： 接通TPE-GP4高频综合实验箱的总电源，然后按下本次实验单元电路的电源开关按钮，发光二极管发光，表示电源已接通。 1. 电路调整： 1) 将示波器探头接在电路输出端（M4002)以观察波形，在M4003处接频率计。 2) 输入端不接音频信号，J4002保持开路状态，调整电位器RP4001，使Ed =4V。调整调整电位器RP4003，使输出波形幅值最大。调整电位器RP4002使输出幅度大约为1.5VP-P，频率f=10.7MHz，若频率偏离较远，可微调可变电容（此后不要再调整）。 2. 静态调制特性测量： 输入端不接音频信号，J4002保持开路状态，重新调节电位器RP1，使 Ed在0.5～8.5V范围内变化，将对应的频率填入表中。将J4002的1-2端短接，使C4005(150pf)接入回路中，重复上述步骤。 Ed(V) J4002 f0 开路 0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 8.5 （MHz） J4002 1-2短路 3. 动态测试(需利用相位鉴频器作辅助测试)： 重要提示：为进行动态测试，必须首先完成鉴频器的实验内容，并利 用其实验结果，即相应的S曲线。 32 变容二极管调频振荡器 J4002保持开路状态，调RP1使Ed=4V时，调RP2使=10.7MHz,自IN端口输入频率f=1KHz、VP-P=0.5V的音频信号Vm，输出端接至相位鉴频器的输入端，用示波器观察解调输出正弦波的波形，并记录输出幅值，将其与测量得出的S曲线相比较，计算出的对应的中心频率与上下频偏。将音频信号VP-P分别改为0.8V、1V,重复以上步骤。将实验所得数据填入表格（表格自拟），记下调制电压幅度与调制波上下频偏的关系，核算中心频率附近动态调制灵敏度即曲线斜率S。 S? ?f?Vf?10.7M 将动态调制灵敏度与静态调试特性相比较。 六、实验报告要求 1. 整理实验数据。 2. 在同一坐标纸上画出静态调制特性曲线，并求出其调制灵敏度S，说明曲线斜率受哪些因素的影响。 3. 在坐标纸上画出动态调制特性曲线，说明输出波形畸变原因。 33 相位鉴频器 实验十 相位鉴频器 一、 实验目的 相位鉴频器是模拟调频信号解调的一种最基本的解调电路，它具有鉴频灵敏度高，解调线性好等优点。 通过本实验： 1. 熟悉相位鉴频电路的基本工作原理。 2. 了解鉴频特性曲线(S曲线)的正确调整方法。 3. 将变容二极管调频器与相位鉴频器两实验进行联合试验，进一步了解调频和解调全过程及整机调试方法。 二、 预习要求 1. 认真阅读实验内容，预习有关相位鉴频的工作原理，以及典型电路和实用 电路。 2. 分析初级回路、次级回路和耦合回路有关参数对鉴频器工作特性(S曲线) 的影响。 三、 实验仪器设备 1. 双踪示波器 2. 扫频仪 3. 万用表 4. TPE-GP4高频综合实验箱（实验区域：相位鉴频器部分） L4006J4003C4025L4005R4022GNDGNDJ4004GNDR4024CT4002BEE123C4031C4032R4031SW4002+12VC4028123C4029GNDGNDD4005R4018TP4004C4024CT4001CT4001'33C4027C4030D4003CT4002'R4023L4007D4004C4026CT4003123TP4005P4004R402711R4025C112R4020BV400411CP4003C4022V40052C4033R4029R4019C4021R4021C4023CT4003'C4034JP4005R4026R4028P4006P4005GNDGND 图1 电容耦合双调谐相位鉴频器原理图 34