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 项 目 | 实验要求 | 实验类型 | 每组人数 | 实验学时 | |
| 实验一 | 高频小信号调谐放大器实验 | 必修 | 验证性 | 2 | 2 |
| 实验二 | 高频功率放大与高电平调制实验 | 必修 | 综合性 | 2 | 4 |
| 实验三 | 振荡器综合实验 | 选修 | 综合性 | 2 | 4 |
| 实验四 | 低电平振幅调制与解调实验 | 选修 | 综合性 | 2 | 4 |
| 实验五 | 变容二极管调频与相位鉴频实验 | 选修 | 综合性 | 2 | 4 |
| 实验六 | 混频器综合实验 | 选修 | 综合性 | 2 | 4 |
| 实验七 | 变容二极管调频与相位鉴频器 | 选修 | 综合性 | 2 | 4 |
| 实验八 | 锁相式调频与鉴频实验 | 选修 | 综合性 | 2 | 4 |
| 实验九 | 数字调相与解调实验 | 选修 | 综合性 | ||
| 实验十 | 锁相式数字频率合成器设计 | 选修 | 设计性 | ||
| 实验十一 | 数字信号发生器实验 | ||||
| 实验十二 | |||||
| 实验十三 | |||||
| 实验十四 | |||||
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。TPE-GP3型高频电路实验学习机除涵盖上述实验外，还增加了数字电路范畴的实验，即：数字信号发生实验，锁相调频与鉴频实验，数字调频与解调实验，锁相式数字频率合成器实验。
电路的设计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以完成的单元实验，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-GP系列高频学习机，我们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。随着产品的不断改进，某些实验单元电路板已经被新品所取代，如G2和G6实验板已分别被G2F和G7所取代，为了满足已有产品的用户的要求，同时也为给学生提供多种实验电路形式作参考，我们仍将G2与G6实验板的实验指导书以附录的形式收录在本实验指导书中。
本书包括上述教材中的主要实验内容。不同层次不同需要的学校可根据本专业教学要求选择。也可以自行开发实验内容。自行开发部分的实验须在面包板上完成，并需另备元器件。
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。
编者
2006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，确认无误才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师同意后再接通电源。
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完成实验报告。
目 录
实验一 小信号调谐放大器(实验板G1)………………………………………
1.单调谐回路谐振放大器
2.双调谐回路谐振放大器
实验二 丙类高频谐振功率放大(实验板G2F)…………………………………
实验三 LC电容反馈式三点式振荡器(实验板G1)……………………………
实验四 石英晶体振荡器(实验板G1)…………………………………………
实验五 低电平振幅调制器(实验板G3)………………………………………
实验六 高电平振幅调制实验(实验板G2F)……………………………………
实验七 调幅波信号的解调实验(实验板G3) …………………………………
实验八 变容二极管调频振荡器(实验板G4) …………………………………
实验九 相位鉴频器实验(实验板G4) …………………………………………
实验十 集成电路(压控振荡器)构成的频率调制器(实验板G5) ……………
实验十一 集成电路(锁相环)构成的频率解调器(实验板G5) ………………
实验十二 利用二极管函数电路实现的波形转换电路(主机面板) ……………
实验十三 晶体管混频电路实验(实验板G7) ……………………………………
实验十四 小功率调频/调幅发射机与接收机实验(实验板G2-F、G7)…………
实验十五 集成乘法器混频实验(TPE-GP3试验箱) ……………………………
实验十六 数字信号发生实验(TPE-GP3试验箱) ………………………………
实验十七 锁相式调频与鉴频实验(TPE-GP3试验箱) …………………………
实验十八 数字调频与解调实验(TPE-GP3试验箱) ……………………………
实验十九 锁相式数字频率合成器实验(TPE-GP3试验箱) ……………………
附录一
附录二
实验二 丙类高频功率放大器实验
特别提示：
1，本电路的核心是谐振功率放大器，因此，实验前必须认真预习有关教材，熟悉谐振功率放大器的基本特性,实验中所有调整过程,无一不是以理论为基础的。
2,认真阅读本实验指导书，特别是对于画有波浪线的文字，实验中要给与关注。
一、实验目的
1,通过实验，加深对于高频谐振功率放大器工作原理的理解。
2,研究丙类高频谐振功率放大器的负载特性，观察三种状态的脉冲电流波形。
3,了解基极偏置电压、集电极电压、激励电压的变化对于工作状态的影响。
4,掌握丙类高频谐振放大器的计算与设计方法。
二、预习要求：
1,复习高频谐振功率放大器的工作原理及特点。
2,熟悉并分析图3所示的实验电路，了解电路特点。
三、电路特点及实验原理简介
1.电路特点
本电路的核发是谐振功率放大器，在此电路基础上，将音频调制信号加入集电极回路中，利用谐振功率放大电路的集电极调制特性，完成集电极调幅实验。当电路的输出负载为天线回路时，就可以完成无线电发射的任务。为了使电路稳定，易于调整，本电路设置了的载波振荡源。
2.高频谐振功率放大器的工作原理
参见图1。
图1 高频功放原理图 图2 ic与ub的关系
谐振功率放大器是以选频网络为负载的功率放大器，它是在无线电发送中最为重要、最为难调的单元电路之一。根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类等类型。丙类功率放大器导通角，集电极效率可达80％，一般用作末级放大，以获得较大的功率和较高的效率。
图1中，为基极偏压，为集电极直流电源电压。为了得到丙类工作状态，应为负值，即基极处于反向偏置。为基极激励电压。图2示出了晶体管的转移特性曲线，以便用折线法分析集电极电流与基极激励电压的关系。是晶体管发射结的起始电压（或称转折电压）。由图可知，只有在的正半周，并且大于和绝对值之和时，才有集电极电流流通。即在一个周期内，集电极电流只在时间内导通。由图可见，集电极电流是尖顶余弦脉冲，对其进行傅里叶级数分解可得到它的直流、基波和其它各次谐波分量的值，即：
求解方法在此不再叙述。为了获取较大功率和有较高效率，一般取左右。
完整的电路图见图3。
图3 高频功放（调幅）及发射电路原理图
图中，、构成了的石英晶体振荡电路，为实验提供了稳定的载波信号，大大方便了电路的调整。为推动级，为末级功放电路提供足够的激励电压。构成丙类谐振放大电路。为了能较好的演示功放电路的负载特性，较为方便的观察脉冲电流，本电路采用了的偏置电路，由、、构成的分压器对－12V进行分压，为功放级提供适当的负偏压，确保工作在丙类状态。为负载电阻，在负载电阻和功放电路集电极之间采用变压器电路，以完成负载和集电极之间阻抗变换。在功放输出级电路中设置了三个跳线短路端子、和。可完成＋12V电源和＋6～9V可调电源之间的转换，以观察集电极调制特性以及完成调幅电路的实验。是为了观察负载而设置的，当断开时，在上可直接观察到脉冲电流波形，从而可较为直观的观察到负载特性，便于加深对于谐振功率放大电路的理解。而短接时，可得到稍大一些的输出电压。是为了在集电极回路中加入低频调制信号而设置的。
3.高频功放电路的调谐与调整原则
理论分析表明，当谐振功率放大器集电极回路对于信号频率处于谐振状态时（此时集电极负载为纯电阻状态），集电极直流电流为最小，回路电压最大，且同时发生。然而，由于晶体管在高频工作状态时，内部电容的反馈作用明显，上述最小、回路电压最大的现象不会同时发生。因此，本实验电路，不单纯采用监视的方法，而采用同时监视脉冲电流的方法调谐电路。由理论分析可知，当谐振放大器工作在欠压状态时，是尖顶脉冲，工作在过压状态时，是凹顶脉冲，而当处于临界状态下工作时，是一平顶或微凹陷的脉冲。这也正是高频谐振功率放大器的设计原则，即在最佳负载条件下，使功率放大器工作于临界状态，以获取最大的输出功率和较大工作效率。本电路的最佳负载为75。因此调试时也应以此负载为调试基础。
四、实验仪表设备
1.双踪示波器
2.直流电压表
3.直流电流表
4.高频电路学习机
5.高频功放（调幅）及发射实验电路板（G2F）
五、实验内容及步骤
1.按图连接好实验电路板所需电源（）。［接－12V］
2.功放级静态工作点的调整
A.用短路环将的1、2端和的2、4端短路，以使＋12V电源直接提给功放输出级的集电极回路。（注意：此时一定要使或保持开路状态，否则，静态工作点将受到本振电压的影响。）
B.用万用表测试的基极电压。调整，使＝－0.3V左右。
3.调整载波振荡源
接通，以给载波振荡电路加电。仍保持开路状态，然后在测试点M1处接入示波器，以观察振荡波形。调整,使载波振荡源输出＝1V左右。
4.推动级的调整
用短路环短接，使载波振荡信号［］通过C9接至晶体管V3的基极。在M2端用示波器观察推动级的输出波形，由于功放级输入端阻抗元件的影响，波形为一失真的正弦波，此时不必做很多调整工作，只要证实推动级已经工作即可。
5.脉冲电流及放大特性的观察
（1）保持前面的电路连接不变，将的短路环取下，使开路。将负载电阻接至75。
（2）将示波器1通道测试探头（衰减10倍，下同）连接至的发射极电阻上（即的1端），灵敏度置于20mV/DIV档（由于探头有10倍衰减，故实际相当于200mV/DIV）,用以监测脉冲电流。将示波器2通道测试探头（衰减10倍，下同）连接至测试点M3处，灵敏度置于0.2V/DIV档（由于探头有10倍衰减，故实际相当于2V/DIV），用以监测功放级的输出波形。
A.负载特性的观察
i.仔细调整CT4,使输出回路谐振，且实现负载到集电极间的阻抗转换。观察M3处的波形，应能得到失真最小的正弦波形。同时观察V4的发射极（取样）电阻上的波形，是否得到了一个临界状态的脉冲电流波形（略有凹陷的波形）。
若未能观察到临界状态的脉冲电流,则需要仔细调整CT2、CT3,使功放级的输入达到较好的匹配状态,必要时还需适当地调整载波信号源的输出幅度.正常情况下,在M3处观察到的输出波形幅度应不低于9.4V.
ii.保持信号源频率和幅度不变,将负载分别接至120欧和39欧,应能观察到过压和欠压状态的脉冲电流形状.若不能,则电路还需做细心观察,直至在保持信号源频率和幅度不变的情况下,随着负载的改变可出现过压,临界和欠压三种状态的脉冲电流波形.
三种状态的脉冲电流波形大致如图所示
图4 不同负载下的脉冲电流波形
上述脉冲波形,描绘了放大器的负载特性,即随着R的增大,I随之减小.放大状态由欠压状态向过压状态过渡.
iii.当观察到负载特性后,记录三种负载条件下的负载上获得的输出电压U,电源提供给功放管集电极的电压U,为了避免电压表输入阻抗对于输出回路的影响,测量U应当在J4的2端测试.测试三种大状态下的集电极直流电流时,既可以采用在J4的2、4两点间接入直流电流表(20mA档)直接读数,也可以采用测量发射极(取样)电阻上的压降再换算成电流的方法.但电流表接入回路中后,会对输出及脉冲电流波形产生一定的影响,所以推荐采用第二种方法测试集电级直流电流.换算方法:I=V / R (已知RE =1 ).最后将测试结果填入表中.
表1 高频功放实验数据记录表。
| 实验数据 | 计算结果 | |||||
| 39 | ||||||
| 75 | ||||||
| 120 | ||||||
将负载置于39档，输入信号电压及E保持不变，用短路环将J3的2、3端短接，用6~9V可调电源给功放管的集电极供电。调整R，观察发射极脉冲电流波形的变化，这些变化描述了丙类功放电路的集电极调制特性，即随着V增大，脉冲电流将会由过压状态向临界再向欠压状态变化。
图5 Ec不同时的脉冲电流波形（RL=39）
C．基极调制特性的观察
将负载置于75，电源电压V=12V，输入信号幅度保持不变，调整R，仔细观察脉冲电流的形状与幅值的变化，它描述了谐振功率放大器的基极调制特性。
D．放大特性的观察
保持V、E、R不变，改变输入电压的幅值，可以看出随着信号幅度由小到大变化，脉冲电流将由欠压状态向临界状态再向过压状态变化的现象。
六．问题思考
1．若谐振放大器工作在过压状态，为了使其工作在临界状态，可以改变哪些因素？
2．设计一自给偏压工作方式的丙类谐振放大器。
七．附录
1．效率的计算与计算公式说明
利用下机提供的公式和前述表中的测试结果计算三种负载条件下的效率，并将结果填入表中。
电源提供给功放级的总功率：P=I
负载上得到的功率： P=V/8R
功率放大级的总效率： =P/P
本电路的总效率一般可达到65%左右，实际上集电极效率可达80%左右。
实验六 高电平振幅调制器(集电极调幅)实验
一、实验目的
1．通过实验加深对高电平调幅的了解。
2．熟悉并掌握集电极调幅器的调整方法。
3．掌握调幅系数的测量方法
二、预习要求
1．预习高电平幅度调制器的有关知识，并与低电平调幅器相对照。
2．了解高电平调幅器都有哪些工作方式，以及构成高电平调幅器的基础电路。
三、实验仪器
2．双踪示波器
3．高频电路学习机
4．万用表
5．高频功放（调幅）及发射实验电路板（实验板G2F）
四、高电平振幅调制电路工作原理简介
在无线电发送中，振幅调制的方法按功率电平的高低分为高电平调幅电路和低电平调幅电路两大类。而普通调幅波的产生多用高电平调幅电路。其优点是不需要采用效率低的线性放大器，有利于提高整机效率。但他必须兼顾输出功率、效率和调幅线性的要求。
高电平调幅电路是以调谐功率放大器为基础构成的，实际上它是一个输出电压振幅信号控制的调谐功率放大器。根据调制信号注入调幅器的方式不同，分为基极调幅、发射极调幅和集电极调幅三种，本实验是晶体管集电极调幅器。
所谓集电极调幅，就是用调制信号来改变高频功率放大器的集电极直流电源电压，以实现调幅。电路原理图如图1所示，载波信号由基极加入，而调制信号加在集电极。由于调制信号与电源E串联在一起，故可将二者合在一起看作一个随调制信号变化的综合集电极电源电压E。
E=Ec+U
式中：Ec为集电极固定电源电压；m为调幅度。
在调制过程中，E和载波保持不变，只是集电极等效电压E随调制信号而变。放大器工作于过压区，集电极电流为凹陷脉冲。其基波分量随E的变化近似线性变化，同样，集电极谐振回路两端的高频电压也随E的变化近似线性变化，即受调制电压的控制，从而完成了集电极调幅。
完整的实验电路如图2所示。
图2 高频功放（调幅）及发射电路原理图
五、实验内容与步骤
1．按照实验二 丙类高频谐振功率放大器实验指导书第五项的要求调整好高频功放电路，使其在12V电源条件下，负载电阻为75欧时，工作在临界状态下。
2．将J3的短路环跳接在2、3端，接通6~9V的电源，调整R，使电源电压为6V。
3．用短路环将J4的1、2端和3、4端分别短接，使低频调制信号（f =2KHz）加至V 输入端，在输出端M3处观察输出波形，逐渐加大V 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4.2V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6 V（Um=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 =2KHz，测出ma—U 曲线。
B．保持调制电压U=3V不变，测出m--曲线。
调幅度计算公式 ma=Um /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？
实验十一 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,实验板G5
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，它有二组输入信号，一组为外部管脚②、③输入信号，其频率为f1;另一组为内部压控振荡器产生信号，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。
图10－1 565（PLL）的框图及管脚排列
五、实验内容及步骤
实验电路见图10－2
图10－2 565（PLL）构成的频率解调器
1,正弦波解调器
调使其中VCO的输出频率fo(A点：即④⑤脚)为50KHz。先按实验九的实验内容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为： =0.8V,f＝1KHz，然后将其接至565锁相环的IN输入端，调节566的(逆时针旋转)使R最小，用双踪示波器观察并记录566的输入调制信号和565“B”点的解调输出信号。
2,相移键控解调器：用峰－峰值,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。
实验十二 利用二极管函数电路实现波形转换
一、实验目的
利用二极管函数电路实现三角波→正弦波的变换，从而掌握非线性器件二极管折线近似特性等进行非线性变换。
二、预习要求
1,三角波→正弦波变换有关资料
2,三角波→正弦波变换原理
三、实验仪器设备
1,双踪示波器
2,万用表
3,主机面板
四、实验内容及步骤
实验电路见图11－1
图11-1 三角波→正弦波变换器
1,将上下两端电阻R4、R11分别选1.2K接至5V电源，测得A、B、C、D、E、F各点的分压电压。选择函数波发生器输出的波形为三角波，频率调至2KHz，调至8V,然后接入电路IN端，观察记录OUT输出波形。
2,将R4、R11电阻，分别改接成2K和5.1K(即：R4=R11=2K、R4=R11=5K1),
观察记录波形，测各点分压电压，并分别与接1.2K时相比较，分析原因。
五、实验报告要求
1.整理数据，画出波形图。
2.分析改变分压电阻对正弦波的影响。
实验十三 晶体管混频电路
一、实验目的
1．了解调幅接收机的工作原理及组成
2．加深对混频概念的认识。
二．实验原理
混频电路是超外差接收机的重要组成部分，它的作用是将载频为f的已调信号u (t)不失真地变换成载频为f的已调信号u (t)（固定中频），其电路框图如图所示。它是将输入调幅信号u (t)与本振信号（高频等幅信号）u (t)同时加到变频器，经频率变换后通过滤波器，
图1 混频电路框图
输出中频调幅信号u (t)，u (t)与u (t)载波振幅的包络形状完全相同，唯一的差别是信号载波频率f变换成中频频率f。
混频器有很多种，在高质量的通信接收机中常采用二极管环形混频器和双差分对混频器，而在一般的广播接收中则通常采用晶体管混频器。本实验电路采用的是晶体三极管混频电路，本振信号由晶体振荡器产生，其频率为6.965MHz，混频后生成的中频信号频率为465KHz。完整的电路中还包括包络检波电路，可以观察到变频后的包络和检波后还原的低频信号波形。
混频（调幅接收）电路、调频接收电路实验板（G7）的完整实验电路见图2。
图2 混频（调幅接收）电路、调频接收电路
三．实验仪表设备
1．双踪示波器
2．万用表
3．XFG-7高频信号发生器（或其他可生成调幅信号的高频信号源）
4．高频电路学习机
5．混频（调幅接收）电路、调频接收电路实验板（G7）
四、实验内容及步骤
1．晶体本机震荡电路的调整
（1）按图连接好+12V电源。将J3的1、2端断开，暂时不要使本振信号接入混频电路。
（2）用示波器在TP3处观察波形，其最大不失真波形应接近6V，最小振荡电压大约为0.5V左右，调整CT2，可改善振荡器的谐振条件。
（3）调整Rp3，使输出电压为1.4V左右待用.
2.接收回路的调整
将扫频仪的输出探头和检波探头同时接到TP1,调整T1或CT1,使输入回路谐振在6.5MHz。
3.中放电路及混频电路的调整
（1）用RP1、RP2电位器调整晶体管V1和V2的工作点，使V为0.6V,V为1V。
（2）将f=465KHz,峰-峰值为60Mv的中频电压加至P1端，短接J1的1、2端，同时将示波器探头连接到TP4观察输出波形，调整两级中周的磁帽，使输出波形幅值最大（大约2V），且失真最小，波形上不得有叠加的毛刺。由于中周变压器在出厂时已做过调整，故此处只宜微调，而不应过度调整。
（3）将高频信号源（XFG-7）的输出信号调整为f=6.5MHz，峰峰值为60mV的等幅信号，将f从TP1端输入，同时将J3的1、2端短接，使本振信号加至混频管的发射极。仔细调整晶体管V1和V2的工作点，在输出端会得到一465KHz的中频电压，其幅值大约为2V，此步骤有时需调整本机振荡的输出电压幅度。
（4）将高频信号源（XFG-7）的输出信号调整为调幅波，调制度大约在30%，在TP4端可以得到频率为465KHz的包络信号，此时可能会发生限幅现象，只要仔细RP1、RP2电位器和天线回路的CT1（或T1的磁芯），就会得到比较理想的包络信号。除有必要，一般不需要再调整中周变压器。若在TP5端观察可得到解调后的低频信号（幅值大约为200mV）。
4.注意事项：
（1）调整过程须仔细，不要过度调整中周变压器的磁帽和T1的磁芯，以免损坏。
（2）调整时务必避免出现中频自激现象，否则难以完成实验。
五．实验报告要求
1．整理测量数据和结果，画出波形图。
2．分析如果输入信号f的频率为7.430MHz,会产生什么样的结果?
实验十四 小功率调幅/调频发射机与接收机系统实验
一、实验目的：
1．了解模拟通信系统中调幅/调频发射机与接收机的工作原理及组成，建立无线电发射与接收的系统概念。
2．掌握系统联机调整的方法。
二、实验原理
1．无线电发射机的构成与分析：
一台小型无线电发射机，通常由主振级、调制级、功率放大级和发射天线构成。
主振级用来产生发射载频信号（高频正弦波），主要要求是频率稳定、幅度较大、波形失真小。通常用LC晶体管振荡器。
调幅级主要用来产生调制波，可以是单独一级（低电平调制），也可以在功放级完成（高电平调制）。一般多在功放级实现调制。本实验系统就采用了后一种形式。
功放级是发射机的重要组成部分，要求以较高的效率给出较大的功率，以满足发射机的要求。同时，要求输出波形失真小，以保证发射效果。
图1给出了用已有的单元电路板联机组成的实验系统框图。
图1 无线电发射联机实验示意图
2．无线电接收系统
接收系统框图如图2所示：
图2 无线电接收示意图
图2中，天线回路、混频、本振电路构成了无线接收机的高频接收头部分，其作用时将接收到的高频调制信号转换成中频信号，经过中放和检波就可以得到音频信号，完整的调幅接收机还应有高放电路、AGC电路和音频功放电路。
MC3361 是一个集成的调频接收电路，其工作原理在下节中叙述。
3．调频接收电路原理
MC3361 是单片窄带调频接收电路，主要应用于二次变频的通信接收设备中。其典型应用为，内部振荡电路与Pin1和Pin2的外接元件组成第二本振级，第一中频IF输入信号（10.7MHz）从Pin16输入，在内部第二混频级进行混频，其差额为：10.700-10.245=0.455MHz，即455KHz第二中频信号。
而在本振电路的应用中，为了适合发射电路的要求，将本振频率降为6,965MHz，信号频率为6.5MHz，因此本振频率比信号频率高出一个中频，形成外差式电路。混频后，在Pin3得到465KHz的中频信号。经陶瓷滤波器滤波选频后，再经Pin5送入内部的限幅放大器进行高增益放大。而Pin8的外围元件组成465KHz鉴频谐振回路，经放大后的中频信号，在内部节能型鉴频解调，并经内部音频电压放大后由Pin9输出音频信号。电位器Rp002为输出幅度调整电位器。电位器Rp001与其他相关元件组成静噪控制电路。
三、实验仪表设备
1．双踪示波器
2．万用表
3．频率计
4．XFG-7 高频信号发生器（或其他可成生调幅信号的高频信号源）
5．高频电路学习机
6．混频（调幅接收）电路、调频接收电路实验板（G7）
7．高频功放、调幅及发射电路实验板（G2-F）
8．FM调频器实验电路板（G4）
四．实验内容及步骤
（一）调幅发射机与接收机系统实验
1．调幅波无线发射机电路的调整（系统连接参见图1）
(1) 参照实验九 丙类高频功率放大器及高电平调幅实验指导书。按该实验指导书之实验步骤(二)中第1、4条的要求调整好高频功放电路。
(2) 断开负载电阻RL2（75Ω），连接好发射天线，将天线高度调整至最大。同时用示波器在M3处监视波形。若发现有大量谐波，应适当调整（减小）载波信号的幅度，必要时可以适当将CT4的电容值调整的稍大些，直至输出波形失真最小，谐波最少。发射信号的质量对接收实验效果影响较大，因此本步骤，应仔细进行。还应指出，由于天线高度的，天线回路不能成为一个纯电阻负载，因此，发射的信号有些失真是在所难免的，但这并不影响接收实验的完成。
2．调幅波无线接收实验（系统连接参照图2）
（1） 参照实验十三 晶体管混频电路实验指导书，调整好实验电路板。
（2） 调整发射与接收天线的高度，仔细调整晶体管V1和V2的工作点和天线回路中的CT1可调电容或T1的磁芯，在TP4端可以得到频率为465KHz的包络信号（峰－峰值大约为0.8V~1V），若在TP7端观察可得到解调后的低频信号。
（3） 改变低频调制信号的频率和幅度，在TP7端观察到的波形将随之改变。
（二）调频发射机与接收机系统实验
1．调频波无线发射电路的调整
（1） 将变容二极管调频器（G4板）按指导书要求调整好，并且调整输出电位器，使输出为峰－峰值0.5Vp-p左右、中心频率6.5MHz的调频波。注意：音频调制电压应调低一些（不大于0.8Vp-p），以避免因频偏大而影响接收效果。
（2） 按照实验步骤（一）的要求调整好高频功放电路，使其在12V电源条件下，负载电阻为75Ω时，工作在临界状态下。
断开J5和J1，使载波振荡级停止工作。将调频波（载频6.5MHz）从P1插口输入，调整信号幅度，仍使高频功放电路在12V电源条件下，负载电阻为75Ω时，工作在临界状态。
（3） 连接好发射天线。（注意：保留负载电阻，目的是吸收一部分能量，降低辐射功率）。
2．调频波无线接收实验
（1） 断开G7电路板上J1、J3的短路环，同时断开混频电路的12V电源，使调幅接收电路不再工作。
（2） 用短连接线将插口P1、P2短接，使天线接收的信号直接连接到MC3361的信号输入端。
（3） 将2Rp1电位器顺时针调整到底，将2Rp2电位器逆时针调整到底使输出幅值最大。
（4） 在TP7测试环用示波器观测调频接收电路的输出波形，调整2L1会得到解调后的音频信号。改变发射端音频电压和频率，解调后的波形会随之改变。
实验十五 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、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－GP3高频电路实验箱主机箱
四、实验电路说明
其说明在实验十二中已叙述。
目前高质量的通信接收机中多采用二极管环形混频器和由双差分对管平衡调制器构成的混频器，本实验采用的是集成模拟乘法器（MC1496）构成的混频电路（见图13－1）。
图13－1 MC1496构成的混频器电路
将本振信号u0（平年率为6MHz）接到乘法器的（10）脚，将调幅波信号Us频率为（4.5MHz）接到乘法器的（1）脚，混频后的中频信号由乘法器的（6）脚输出，经型带通滤波器（其调谐在1.5MHz，带宽为450KHz）由电路输出端OUT得到差频（1.5MHz）信号（即：所谓中频信号）。
为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压Us和本振电压u0外，不可避免地存在干扰和噪声信号。它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对数出级产生干扰，影响输入信号地接收。因此不可避免产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜像干扰。
五、实验内容与步骤
在实验箱的左下角找到本实验电路，本实验设有的电源开关，向上拨动开关，指示灯亮，实验电路的电源接通。
（一）中频频率的观测
将实验板1中的晶体振荡器产生的6MHz（幅值为0.2Vp-p）信号作为本振信号接到混频电路的（IN1）端，高频信号发生器的输出（4.5MHz，0.1Vp-p的载波）作为调幅波（未调制的调幅波也可称载波）信号接到混频电路的（IN2）端，观测混频电路输出端（OUT）的输出波形和频率（中频），可适当调节Rp使输出波形最大，记录测试结果。
（二）、镜像干扰频率的观测
用双踪示波器观测（IN2）端和（OUT）端的波形，缓慢调节高频信号发生器的输出频率（4.5MHz调至7.5MHz），观测调幅和中频，并记录。验证下列关系。
f镜像—f调幅波＝2f中频
（三）、混频的综合测试
重复上面（一）的内容，将高频信号发生器输出（4.5MHz，0.1Vp-p）的调幅波加入调制信号为（1KHz），用示波器对照观测（IN1）、（IN2）、乘法器的（6）脚和输出（OUT）的混频过程观测，记录结果。
六、实验注意事项
1、测量时应用双踪同时观察本振－载波，载波－中频，以便比较。
2、 本实验用到实验一的（LC与晶体振荡器实验）输出信号。一次，在进行本实验前必须调整好实验一的输出，使之满足本实验的要求。
七、实验报告要求
1、根据观测的结果，画出波形图，作出相应的分析。
2、画出本振频率与载波频率和镜像干扰频率之间的关系，并作分析。
3、根据个人理解，完整叙述信号混频的过程，并讨论与振幅调制电路（实验五）的共同点。
4、分析寄生干涉的原因，讨论预防措施。
实验十六 数字信号发生实验
一、实验目的
在做通信原理及其他数字电路的各项实验时，数字信号产生电路是必须要理解和掌握的，数字信号产生电路是各种数字电路、通信电路及其他电路的重要组成部分。
1.了解数字信号的多种产生方法。
2.理解数字信号产生电路的工作原理。
3.掌握用数字电路产生伪随机序列的实现方法。
二、预习说明
1.认真阅读实验原理内容、理解数字信号产生电路的工作原理。
2.了解实验电路中用到的各种芯片功能。
三、实验一起设备
1.频率计；
2.双踪示波器。
3.TPE－GP3高频电路实验箱主机箱
四、实验电路说明
1.数字信号产生电路的组成
数字信号产生电路为数字电路组成的各种系统提供时钟信号（也称：时钟电路），也可作为电路系统的激励或测试信号，实验电路的组成结构框图如图14－1所示。主要由信号振荡源、分频电路、伪随机序列码三部分单元电路组成。
图14－1原理图
2.电路工作原理
实验电路见图14－2
图14－2数字信号产生电路
（一）信号振荡源
信号振荡源由晶振（4.096MHz）、非门及阻容元件组成，振荡频率为4.096MHz的方波脉冲信号。
（二）三组分频电路
信号振荡源输出的4.096MHz信号经D触发器二分频，输出2.048MHz的方波信号，由二进制计数器（74LS161）组成的三组分频电路，经依次分频可获得多种标准频率的脉冲信号。本实验可观测到从2.048Khz到500Hz的所有二分频方波脉冲信号。
（三）伪随机码发生电路
伪随机序列，也称作m序列，主要是作为数据源来使用。电路原理图如图14－3所示。
图14－3 伪随机码发生电路原理图
图14－4伪随机码发生电路原理框图
它是由D触发器、异或门和与非门组成的三级反馈移位寄存器。其结构框图与状态转移图见图14－4和图14－5。由状态转移图可知，电路的状态是处于七个非零状态下循环运行输出码型为“1110010”周期序列。
图14－5 状态转移图
其中：椭圆内的三个状态与Q２ 、Ｑ１、Ｑ０ 相对应,椭圆外的”/1”,”/0”与输出Y对应.
五、实验内容与步骤
在实验箱上找到本实验单元电路,接通该实验单元的电源开关,指示灯亮.
1、用示波器和频率计观测电路各点的时钟信号,并记录.
2、伪随机信号的观测,观测输出端的波形,记录并比较.
六、实验注意事项
实验中最好用示波器的双踪功能同时观察两点波形,从而达到其比较的目的.
七、实验报告要求
1、绘制出实验所观测到的波形,并作比较和结论.
2、分频电路能否用其他方法产生,画出其原理图.
3、试设计一个由其他电路组成的信号振荡源电路.
实验十七 锁相环式调频与鉴频实验
一 实验目的
1. 掌握锁相环的基本概念。
2. 了解集成电路CD4046的内部结构和工作原理。
3. 掌握由集成锁相环电路组成的频率调制/解调电路的工作原理。
二 预习要求
1. 复习反馈控制电路的相关知识。
2. 锁相环路的工作原理。
三 实验仪器设备
1. 高频信号发生器
2. 频率计
3. 双踪示波器
4. 万用表
5. TPE—GP3 高频电路实验箱主机箱
四 实验电路说明
调频信号是用调制信号直接线性地改变载波振荡地瞬时频率，即使载波振荡频率随调制信号地失真变化而变化。其逆过程为频率解调（也称频率检波或鉴频）。
本实验是用CD4046数字集成锁相环（PLL）来实现调频/解调（鉴频）的。有关数字集成锁相环CD4046的内部结构和工作原理请参阅相关内容的书籍。
1. 用锁相环（集成）构成的调频/解调（鉴频）电路
（1）锁相环式调频原理（见图15-1）
图15-1 锁相环式调频电路原理图
注：由于载波信号频率相对于调制信号的频率高的多，故载波信号频率即所谓的高频（只是相对而言），而调制信号的频率则相应的称为低频。
将调制信号加到压控振荡器（VCO）的控制端，使压控振荡器的输出频率(在自振频率(中心频率)f0上下)随调制信号的变化而变化，于是生成了调频波。
当载波频率与自由振荡频率相近时，载波频率与压控振荡器的频率锁定。低通滤波器只保证压控振荡中心与载波频率锁定时所产生的相位误差电压通过，该电压与调制信号同经加法器，用以控制振荡器的频率，从而获得与载波频率具有同样频率稳定度的调频波。
(2) 锁相环式解调电路原理(见图15－2)
解调输出
跟随器
鉴相器
PDI
压控振荡器
VCO
低通滤波器
R15C6
高频信号放大器
LM318
调频波
图15－2 锁相环式解调电路原理方框图
调频波 ( 经过放大器放大后) 与压控振荡器的输出被送入鉴相器，经鉴相获得变化着的相位误差电压，该误差电压通过低通滤波器被滤掉其高频成份，继而获得随调制信号频率变化而变化的信号，经跟随其得到解调信号，从而实现了解调（鉴频）过程。
锁相环（4046）的结构框图及引脚功能图示见下图。
图15-3 锁相环（4046）的结构框图及引出端功能
2. 锁相环振荡频率f0、同步带与捕捉带的测量方法。
4046锁相环典型电路（见图6－3）的简要说明。图中，
其中：—相位比较器（鉴相器）;
VCO—压控振荡器;
C1,R1,R2—决定自振频率;
R3,C2—低通滤波器;
14脚—高频输入端，要求输入方波信号;
4脚—VCO输出端;
（1）自振频率f0测量
用示波器观测4脚的输出波形（方波），用频率计测量自振频率f0。
（2）锁定的判别
14脚（SIGNin）输入方波信号，用示波器观察2脚（PCLout）的波形，如锁定，可得一个稳定的两倍方波信号。
（3）同步带宽（锁定范围）和捕捉带宽（捕捉范围）的测量
14脚输入一个方波信号（最好用频率计检测），其频率与f0（VCO自振频率）相同。
●改变14脚输入信号频率，使频率逐渐降低，直至4脚（或2脚）输出方波刚好出现不稳定时，环路进入失锁状态，该点频率定义为同步带的下限频率“f1”。
●改变14脚输入信号频率，由f1开始频率逐渐增加，直至4脚输出方波刚好再次稳定时，环路进入锁定状态，该点频率定义为捕捉带的下限频率“f2”。
●改变14脚输入信号频率，由f1开始频率逐渐增加，直至4脚输出方波刚好出现不稳时，环路再次进入失锁状态，该点频率定义为同步带的上限频率“f4”。
●改变14脚输入信号频率，由f1开始频率逐渐降低，直至4脚输出方波刚好出现稳定时，环路进入锁定状态，该点频率定义为捕捉带的下限频率“f3”。
由以上可计算出：
同步带宽为：f4- f1
捕捉带宽为：f3- f2
同步带
捕捉带
f1 f2 f0 f3” f4
3. 实验电路说明
相关概念前面已经分析清楚。这里需要说明的是当要测量压控振荡器的自振频率时，必须先将IN1短路，当要测量压控振荡器的同步带和捕捉带时，必须将IN2短路。由于电路是环路锁相，改变滤波器参数即可改变VCO的自振频率，因此调节RP1或RP2可改变VCO的自振频率。当改变C3、C4、R11、R12、R13、R14也可在较大范围内改变VCO的输出频率。
五 实验内容与步骤
接先前实验步骤，寻找本次实验单元并启动相应的电源。
1.调频部分的测试（由IC1、IC2、IC3组成）
（1）锁相环自振频率f0的测量
实验电路图见图15-5
图15-5 实验电路原理图
将IN1、IN2分别对地短路，调节微调电位器PR1至适中位置，测量D端（IC3的VCOin脚，也就是CD4046的9脚）直流电压（约为5.3V，近似电源电压的1/2），用示波器观察锁相环输出OUT1端的波形。记录波形特性、频率、幅度，填入下表。
OUT1端
| 锁相环自振波形 | 波形特性 | 频率（KHz） | 幅度（Vp-p） |
B端
| 相位比较器的输出波形 | 波形特性 | 频率（KHz） | 幅度（Vp-p） | 相位 |
C端
| 鉴相器输出预积分波形 | 波形特性 | 频率（KHz） | 幅度（Vp-p） | 相位 |
D端
鉴相器输出
| 积分波形 | 波形特性 | 频率（KHz） | 幅度（Vp-p） | 相位 |
将信号发生器输出的方波信号（幅度为3.5Vp-p，频率为自振频率f0）加到载波输入IN1端，用双踪示波器同时观测锁相环OUT1端和A端的波形（即锁相环的4脚和14脚）。如波形稳定表示频率被锁定。改变信号发生器的输出信号频率，可发现在较大范围内锁相环均能锁定。记录测量结果。
思考：当频率锁定时，观测OUT1端和B端（即锁相环的2、4脚），出现什么现象？如何解释？
（3）测量同步带宽（锁定范围）和捕捉带宽（捕捉范围）
观测A端和OUT1端，改变信号发生器的输出频率（即载波频率）
●调节载波信号频率（输入IN1），由自振频率f0开始逐渐缓慢降低，直至（VCOout端）波形抖动（即失锁），记录此时的载波输入信号频率f1（下限失锁频点）。
●调节载波信号频率，由自振频率f0开始逐渐缓慢增加，直至（VCOout端）波形抖动（即失锁），记录此时的载波输入信号频率f2（上限失锁频点）。
同步带宽（锁定范围）= f2 - f1。
●调节载波信号频率，由f1开始逐渐缓慢增加，直至（VCOout端）波形不抖动（即锁定），记录此时的载波输入信号频率f3（下限锁定频点）。
●调节载波信号频率，由f2开始逐渐缓慢降低，直至（VCOout端）波形不抖动（即锁定），记录此时的载波输入信号频率f4（上限锁定频点）。
捕捉带宽（捕捉范围）= f4 – f3。
2. 解调部分的测试
（1）锁相环自振频率f0的测量（由IC4组成）
调节微调电位器PR2至适中位置，测量G端（即IC4的VCOin脚，也就是CD4046的9脚）直流电压，用示波器观察锁相环输出OUT1端的波形。记录波形特性、频率、幅度，填入下表。
E端
| 锁相环自振波形 | 波形特性 | 频率（KHz） | 幅度（Vp-p） |
F端
相位比较器的
| 输出波形 | 波形特性 | 频率（KHz） | 幅度（Vp-p） |
G端
鉴相器输出预
| 积分波形 | 波形特性 | 频率（KHz） | 幅度（Vp-p） |
将信号发生器输出的方波信号（幅度为3.5Vp-p，频率为自振频率f0）加到载波输入IN1端，连接A端和IN3端，用双踪示波器同时观测锁相环E端和IN3端的波形（即锁相环的4脚和14脚）。如波形稳定表示频率被锁定。改变信号发生器的输出信号频率，可发现在较大范围内锁相环均能锁定。记录测量结果。
锁定时观测A端和F端（即锁相环的2、4脚），有何结论，如何分析？
（3）测量同步带宽（锁定范围）和捕捉带宽（捕捉范围）
观测A端和OUT1端，改变信号发生器的输出频率（即载波频率）
●调节载波信号频率（输入IN1），由自振频率f0开始逐渐缓慢降低，直至（VCOout端）波形抖动（即失锁），记录此时的载波输入信号频率f1（下限失锁频点）。
●调节载波信号频率，由自振频率f0开始逐渐缓慢增加，直至（VCOout端）波形抖动（即失锁），记录此时的载波输入信号频率f2（上限失锁频点）。
同步带宽（锁定范围）= f2 - f1。
●调节载波信号频率，由f1开始逐渐缓慢增加，直至（VCOout端）波形不抖动（即锁定），记录此时的载波输入信号频率f3（下限锁定频点）。
●调节载波信号频率，由f2开始逐渐缓慢降低，直至（VCOout端）波形不抖动（即锁定），记录此时的载波输入信号频率f4（上限锁定频点）。
捕捉带宽（捕捉范围）= f4 – f3。
3.观测系统的调频情况
IN1端输入幅值为3.5Vp-p，频率与自振频率相同的方波信号（定义为载波）。
IN1端输入幅值为0.4Vp-p，频率1KHz的正弦波（定义为调制波）。
用双踪示波器仔细观察OUT1和IN2，为了可以清楚地看到调频波的疏密，可微调调制信号的频率。
4.观测系统的解调（鉴频）情况
保持第一部（第3步）的状态，联结OUT1端与IN3端（即将调频波接入解调电路），用示波器观测IN3和OUT2，可清楚地观察到频率为1KHz的正弦波（即解调出的波形），可同时与IN2的调制信号，其频率和相位相同。
六 实验注意事项
用双踪示波器观察波形时要注意波形的锁定，通常是用低频信号作为触发信号，这样更容易观测到波形。
七 实验报告要求
1. 整理所观测到的波形与数据。绘制相应的波形图。
2. 分析锁相环调频时，外加载波信号频率与压控振荡器的中心频率，哪个频率稳定度要求较高？
3. 简述实现锁相调频与鉴频的方法。
4. 锁相环调频与锁相环鉴相均有低通滤波器，说明它们有何不同？
实验十八 数字频率调制与解调实验
一．实验目的
1.掌握频率键控（FSK）调制工作原理及其电路的组成。
2.掌握利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。
二．预习要求
1.预习角度调制与解调有关知识。
2.认真阅读实验指导书，了解实验电路。
3.分析数字调频与解调信号的特点。
三．实验仪器设备
1.双踪示波器
2.频率计
3.TPE-GP3高频电路实验箱主机箱
四．实验电路说明
用数字频率调制解调方式是数据通信中使用的方法之一，这种方式较容易实现，且具有较强的抗噪声和抗衰减能力，在通信系统的数据传输过程中对速率要求不高的地方被较为广泛的应用。
数字调频又称为移频键控（FSK），是利用改变载波的频率来传输数字信号。
1.移频键控（FSK）调制电路的原理简述。
移频键控（FSK）调制电路的原理框图，见下图16-1.
图16-1移频键控（FSK）调制电路的原理框图
图中输入的调制信号(也称：基带信号，即具有特定传输速率的数字脉冲信号)通过两个模拟开关、与一个反相器，分别对两路不同频率的正弦载波信号和进行控制，当调制信号的序列为高电平“1”时，打开，关闭，输出端得到载波信号；当调制信号的序列为低电平“0”时，反相器工作，关闭，打开，输出端得到载波信号，两路开关的输出短接(即信号叠加)，其输出的信号就是一已调制好的FSK信号。
2.移频键控（FSK）解调电路的原理简述。
用锁相环组成的电路来做FSK解调，当锁相环锁定频率为时，电路输出高电平；当锁相环对频率失锁时，电路输出低电平。则锁相环滤波器的输出端就可以得到解调的调制(基带)信号序列。
移频键控（FSK）解调电路采用CD4046(集成锁相环)。将压控振荡器的中心频率设在(例如32KHz)附近，当输入信号为(例如16KHz)时，环路失锁，鉴相器输入端的两个比较信号存在频差，经鉴相器后输出一串不规则的矩形脉冲，锁定指示输出为低电平。由于电路对32KHz频率锁定时输出高电平，对16KHz频率失锁时就输出低电平。只要适当地选择电路参数，使电路工作状态为32KHz锁定，16KHz失锁，则经解调电路就可解调出调制(基带)信号。
五．实验内容与步骤
1.实验电路
（1）移频键控（FSK）调制电路见图16-2
图16-2 移频键控（FSK）调制电路原理图
用作载波的两个方波信号分别从数字信号发生电路获得，即32KHz和16KHz两个信号，将其分别接到IN1(32KHz)和IN2(16KHz)端，由~、电感、电容组成的滤波电路分别对32KHz和16KHz的方波进行滤波，在电路的A端、B端得到正弦波信号，用双踪示波器可同时观测到它们的波形。与此同时应将调制(基带)信号接到IN3端，调制(基带)信号可选1KHz的方波信号或伪随机序列码信号(其输入为1KHz的方波信号)。此时调制(基带)信号对模拟开关IC1(A)和IC2(B)进行控制，实现了对32KHz和16KHz载波信号的调制。由于反相器IC2的作用和IC1(A)、IC2(B)两输出端的并联，在负载上得到已调制的FSK信号，有OUT1端输出。
（2）移频键控（FSK）解调电路见图16-2
图16-2 移频键控（FSK）解调电路原理图
图中IC3为集成锁相环CD4046。
通过外围电路参数的选择，使压控振荡器的中心频率设计在32KHz，和构成低通滤波器。IC4为异或门，用作包络检波判决输出，当锁相环锁定时，环路对输入调制(基带)信号中的32KHz载波处于跟踪状态，经IC4、IC5(A)、和组成的积分滤波电路、IC5的(B)(C)(D)组成的整形电路后输出高电平，对信号中16KHz载波时，输出为低电平。
2.实验内容与步骤
接通数字信号发生电路实验单元的电源，指示灯亮，作为实验中的信号源。
在实验箱上找到本实验单元电路，接通该实验单元的电源开关，指示灯亮。
（1）数字调制过程的观测
先将IN3端接地，然后将数字信号发生电路的32KHz和16KHz方波信号分别接入实验电路的IN1和IN2端，先后用双踪示波器同时观测IN1端与A端、IN2端与B端的波形，分别调节RP1与RP2使A端与B端的波形的幅值等幅，且不失真，记录波形。
将数字信号发生实验单元的1KHz伪随机码信号接到IN3，作为数字调制(基带)信号。用双踪示波器观测IN3和OUT1端的波形，并记录。
同时观测C和D端的波形，并记录。
将8K方波信号接入实验电路的IN3端，即改变了实验的调制(基带)信号。同时观测IN3和OUT1端的波形，并记录。
（2）数字解调过程的观测
数字信号的解调需要选频信号，本实验的选频信号取自压控锁相环对32KHz载波的跟踪。将32KHz的方波信号输入到IN4，电容选择C11，调整RP3和RP4使F端信号与IN4信号、频率、相位一致。
将数字信号发生实验单元的1KHz伪随机码信号接到IN3，作为数字调制(基带)信号，将OUT1与IN4间连观，IC3的C1A和C1B两端并联的电容选C11(该电容的选择决定了锁相环的锁定中心频率)，同时观测解调电路的输入IN4和输出OUT3的波形，并记录。
比较IN3和OUT的波形，其间可适当调节RP3和RP4使输出波形与输入相辅。
六．实验注意事项
用双踪示波器观测数字调整信号时，应与输入的调制(基带)信号同步观测，便于了解信号的调制规律。
七．实验报告要求
1.整理实验数据，绘制要求记录的波形，并进行比较与分析。
2.叙述如何判断锁相环处于锁定状态。
3.简述锁相调频与数字调频的不同特点。
4.锁相环解调的输出信号与调制信号是否产生延迟？为什么？
实验十九 锁相式数字频率合成器实验
一．实验目的
1.进一步加深对锁相环工作的基本原理。
2.掌握锁相式数字频率合成电路的工作原理。
二．预习要求
复习反馈控制电路的相关知识。
三．实验仪器设备
1.双踪示波器
2.频率计
3.TPE-GP3高频电路实验箱主机箱
四．实验电路说明
锁相式数字频率合成器电路结构框图见图17-1.
图17-1 频率合成电路结构框图
1.锁相环式数字频率合成电路的组成及工作原理
图中结构可由CD4046及外围电路组成，其中相位比较器和压控振荡器功能电路由CD4046完成。1/N分频电路是由三组可预置分频电路完成，各组均由CD4522可编程二进制4位1/N计数器组成，每组分频可用“接入+5V的方法”以8421码的形式对计数器进行预置，也可用单片机编程去控制，分频比的选择范围为1~999(针对三组分频电路而言)，总共可预置999个频率点，它是构成锁相式数字频率合成器的重要单元电路，即可编程分频电路。
按所需分频比，先预置各位(即个位、十位和百位)的数据，然后输入频率为的方波信号Ui到CD4046的相位比较器SIGNin端(14脚)，压控振荡器产生频率为的输出信号Uo，经可编程分频电路分频，得到频率为的方波信号，送至CD4046的相位比较器COMPin(3脚)。两个信号经CD4046相位比较器的比较，锁相环锁定时可得到：
= 已知： =/N
则： =N
因此，当保持不变，改变可编程分频电路的分频比N，压控振荡器（VCO）的输出频率(也就是频率合成器的输出频率)就会相应改变。由此可知，只要输入任意固定信号频率（在一定的频率范围内），就可得到所需要的频率，其频率间隔为，选择不同的，就可获得不同的频率间隔。
例如：设=2KHz N=
则： = N*=*2KHz=128KHz。
2.实验电路使用的相位比较器和环路低通滤波器
CD4046内部有两个相位比较器，其中相位比较器为异或门比较器，要使锁相范围尽量大，一般要求两个比较信号（进入CD4046的3和14脚）的占空比必须为50%的方波，而相位比较器II为过沿控制式比较器，只由两个信号的上升沿作用，所以不要求波形占空比必须为50%的方波。
本实验电路的锁相环电路与锁相环式数字频率合成器电路二者均组合在一起，由于相位比较器的比较信号来自于可编程分频电路，占空比不是50%的方波，所以本实验电路就选用了相位比较器II。它具有鉴频和鉴相功能，当两个输入信号Ui和频率差较大时，环路从鉴相工作状态自动转入鉴频工作状态，迫使逼近，当=时，环路由鉴频器工作状态自动转入鉴相工作状态，这种鉴相器将鉴频与鉴相结合起来工作，的确很方便。
相位比较器II输出的相位误差电压是周期性脉冲波形，需使用低通滤波器将其滤波平滑，得到一直流控制电压，用来控制VCO（压控振荡器）的频率和相位，使其向减小误差的方向变化，从而消除频差与相差，达到锁定状态。而高频噪声和其它交流谐波分量将被滤波器抑制。
实验电路中的低通滤波器是由R、C元件组成的。
五、实验内容与步骤
实验电路见图17-2。（试验箱上CD4046“芯片图形”中的R1、R2标反，以指导书中的图形为准）
1、实验说明
（1）在实验箱上找到锁相式数字频率合成单元电路，分清各个单元和器件的功能与作用。其中组一、组二、组三分别为可编程分频电路的预置数选择组件（每个分组的四个选择端不接线为“0”，任何一端接5V均为“1”），组四（电容C）和组五（电阻R）用来预置C和R的数值，不同组合得到不同的自振频率和频率合成范围。
（2）CD4046振荡频率主要由外接电阻R1、R2和C决定，与其三者成反比关系，在电容C固定的情况下，CD4046的振荡下限频率主要由R2决定，而上限频率则由R2、R1决定，由于R2远远大于R1，所以改变R2的阻值时上限频率增加有限，而下限频率改变较多，在实验中可试着作出R、C不同组合（十六种），观察不同组合时的上下限频率，并作比较，记录结果。
（3）接通数字信号发生器实验单元的电源，本实验单元的电源需由试验箱上的+5V电源接入，实验电路的电源指示灯亮，表示+5V直流电源已正常接入。
（4）连接A与A’两个断点，B和B’两个端点，由于本实验选用了相位比较器II，所以将D和E两个端点连接。
图17-2 锁相式数字频率合成电路原理图
其中：C1=27P、C2=100Pf、C3=500Pf、C4=2000P、R1=51K、R2=100K、R3=510K、R4=1M、R5=10K。
2、锁相环电路的观测
选择数字信号发生电路的1K方波信号接至锁相环IC1的IN端，适当选择组四和组五中的电容和电阻值。用双踪示波器和频率计同时检测IN端、OUT端的波形频率，记录测量结果。测量IN端和A端应能观测到同频同宽、但不一定同相的波形，记录测量结果。
3、观察锁相式数字频率合成器
（1）对可编程分频电路中的组一、组二、组三的预置，可任意设置分频比N，同时选择适当的电阻、电容值，即可在OUT端观测到压控振荡器（VCO）输出的跟踪波形，记录测量结果，并绘制波形。
（2）改变上一步的分频比N，选择适当的电容值，保持适当的时间常数。重复1的步骤，记录测量结果，并绘制波形。
六、实验注意事项
1、用双踪示波器观察锁相环的跟踪波形时，断开电源，使电路复位后再观察。
2、通过适当的选择R、C组合，可获得最佳的实验效果。
七、实验报告要求
1、根据测量结果，绘出锁相环的跟踪波形。
2、当分频比（N）分别为3、8、12时，计算压控振荡器（VCO）输出的频率。
3、简述可编程二进制4位1/N计数器CD4522各引脚的功能及逻辑功能。
附录一
高频功率放大器（丙类）
一、实验目的
1、了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的计算与设计 方法。
2、了解电源电压Vc与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。
二、预习要求
1、复习功率谐振放大器原理及特点。
2、分析图2-1所示的实验电路，说明各元器件作用。
三、实验仪器设备
1、双踪示波器
2、扫频仪
3、高频信号发生器
4、万用表
5、实验板G2
四、实验内容及步骤
1、实验电路见图2-1
图2-1 功率放大器（丙类）原理图
2、加负载51，测Io电流。在输入端接f=6.5MHz、Vi=120mV信号，测量各工作电压，同时用示波器测量输入、输出峰值电压，将测量值填入表2.1内。
表2.1
| f=6.5MHz | 实测 | 实测计算 | |||||||||||
| Vi | Vo | Io | Ic | Pi | Po | Pa | |||||||
| Vc=12V | Vi=120mV | =50 | |||||||||||
| =75 | |||||||||||||
| =120 | |||||||||||||
| Vi=84mV | =50 | ||||||||||||
| =75 | |||||||||||||
| =120 | |||||||||||||
| Vc=5V | Vi=120mV | =50 | |||||||||||
| =75 | |||||||||||||
| =120 | |||||||||||||
| Vi=84mV | =50 | ||||||||||||
| =75 | |||||||||||||
| =120 | |||||||||||||
Vo：输出电压峰-峰值
Io：电源给出总电流
Pi：电源给出总功率（Pi=VcIo） （Vc：为电源电压）
Po：输出功率
Pa：为管子损耗功率（Pa= Pi -Po）
3、加75负载电阻，同2测试并填入表2.1内。
4、加120负载电阻，同2测试并填入表2.1内。
5、改变输入端电压Vi=8mV，同2、3、4测试并填入表2.1内。
6、改变电源电压Vc=5V, 同2、3、4、5测试并填入表2.1内。
五、实验报告要求
1、根据实验测量结果，计算各种情况下Ic、Po、Pi、。
2、说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系。
3、总结在功率放大器中对功率放大晶体管有那些要求。
附录二
实验十二 晶体管混频电路（一）
一、实验目的
晶体管混频电路是一种具有较高变频增益的电路，在中短波接收机和测量仪器中曾被广泛的应用。
1、熟悉晶体管混频电路的基本工作原理。
2、了解混频电路的多种类型及构成。
3、通过实验中频率的变换，学会分析实验现象。
二、预习要求
1、预习晶体管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、万用表 一块
3、高频信号发生器 两台（其中一台最好有产生调制信号的功能）
4、实验板G6
四、实验电路说明
混频电路的功能是将载波为fs（非固定频率）的调幅波不失真地变换为另一载波fi（固定中频频率）的调幅波，而保持原调制信号不变。如我们用到的调幅接收机，就是利用混频电路将频率为535~1605Khz的调幅波段中的任一点频经混频后（鉴出其差频）变换为中频频率为465KHz的固定中频频率的调幅波。混频电路在中短波接收机和测量仪器中曾被广泛的应用。
混频电路的原理框图见图12-1所示。
图12-1 混频电路的原理框图
混频电路常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。本振用于产生一个等幅的高频信号，并与输入信号经混频电路混频，产生的差频信号经窄带通滤波器鉴出。目前一般接收机（例如广播收音机），多采用三极管混频电路，本实验采用的就是晶体管混频电路。
五、实验内容及步骤
实验电路见图12-2
图12-2 晶体管混频电路原理图
本实验电路的特点是输入信号与本振信号分别从基极和发射极注入，相互干扰产生的牵引现象可能性小，输入阻抗小，不易过激励，输出波形好，失真小。
1、静态工作点的测量
接通12V电源，测量晶体管V1、V2、V3的工作电压，由于V1、V3的基极电压随、使V1、V3的基极电压约为3.8V，然后再测量V1、V3的发射极的电压约为3.1V，V2的基极电压约为1.7V，V2的发射极电压约为1V，通过测量工作点即可确定实验电路工作正常。
2、中频放大的选频特性
由高频发生器得到一个频率465KHz，峰峰值1V的中频信号（正弦波），将其接入本振电路的输入端fo，用示波器和频率计观测实验电路的输出Vi，适当调节、得到最大不失真输出的465KHz波形（一般右旋至最大），上下微调高频发生器的输出频率，观测输出波形和频率的变化。（同学可作出表格，将测量结果填入表格，并绘出曲线。）
3、混频测试
（1）置fo的频率为1100KHz（或1200KHz），实验电路的输入端fs接入频率635KHz(或735KHz)，峰峰值0.5V的正弦波信号，用示波器和频率计观察实验电路输出Vi的频率和波形（可同时观察输入端fs的波形），适当调节、，进一步观察频率和波形，将结果记录下来。微调fs或fo，同样用示波器和频率计观察实验电路输出Vi的频率和波形，将结果记录下来。调整fs或fo的幅值，观察现象，记录结果。
（2）fs加入调制信号（1KHz），其调制度不要太深，调节、直至得到稳定的波形，并与输入调制波fs相比较，将结果记录下来。改变调制深度，调节观察输出波形的变化，然后将归位，再调节观测输出波形的变化，记录结果。
六、实验报告要求
4、整理测量数据和结果，画出波形图。
5、分析如果本振fo的频率为635KHz(或735KHz)，输入信号fs的频率为1100KHz(或1200KHz)时(Vo=1V、Vs=0.5V)，会产生什么样的结果？
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