2013-11 高频实验指导书(简版 )

四、实验原理

1．MC1496简介

MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图8-1所示。由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T1～T4），且这两组差分对的恒流源管（T5、T6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。其典型用法是： （8）、（10）脚间接一路输入（称为上输入V1）， （1）、（4）脚间接另一路输入（称为下输入v2），

（6）、（12）脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上，并由（6）、（12）脚间取输出v0。（2）、（3）脚间接负反馈电阻Rt。

（5）脚到地之间接电阻RB，它决定了恒流源电流I7、I8的数值，典型值为6.8k ?。 1R071C0-8V2（14）脚接负电源。 0.1uF1R021K1K1R142K1R094.7K+12V1（7）、（9）、（11）、（13）脚悬空不用。由于两路输入v1、v2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。可以证明： 1C030.01uF1R104.7K1R1168K1LED01LED载波输入1P01?v12RCv0?v2?th??2vRt?T 才是真正的摸拟相乘器。本实验即为此例。 1R15-12V1 2．1496组成的调幅器 1E0210uF/25V510Ω1D018.2VRcv0?v1?v2 Rt1TP011R011K1C010.01uF1W035K???? 因而，仅当上输入满足v1≤VT（26mV）时，方有： 871C041Q0191011121314CAR+N/CN/COUT+CAR-BIASN/CSIG-OUT-GADJN/CGADJVEESIG+6543211R081K0.1uF90181TP031R121R061K1R131K6.8K1C051P031U01MC14960.1uF调幅输出+5V 用 1496组成的调幅器实验电路如图8-2所示。图中，与图8-1相对应之处是：8R08册对应于1GND10uF/25V1W02Rt，8R09对应于RB，8R03、8R10对应于Rc。此外，1W02用来调节（1）、（4）端之间的平衡，10K1R038W03用来调节（8）、（10）端之间的平衡。1K01开关控制（1）端是否接入直流电压，当1K011TP024.7K1E01置“左侧”时，1496的（1）端接入直流电压，其输出为正常调幅波（AM），调整1W01，可改变调幅波的调制度。当1K01置“右侧”时，其输出为平衡调幅波（OSB）。 晶体管1Q01为射极跟1P02音频输入1R051K随器，以提高调制器的带负载能力。 1R041K1K011W012K

图8-2 1496组成的调幅器实验电路

五、实验步骤

注意：做本实验时需与实验九配合，在本实验中产生的每一种类型调幅波要相应送至解调电路去，即实验九，以免重复实验内容。

具体步骤：

1．实验电路基本要求

（1）在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块。接通实验箱上电源开关，按下模块开关，此时电源指标灯点亮。

（2）调制信号源：采用低频信号源中的函数发生器，其参数调节如下（示波器检测）：

? 频率范围：1KHZ ? 波形选择：正弦波 ? 输出峰-峰值：300mV （3）载波源：采用DDS信号源

? 工作频率：2MHZ用频率计测量；

? 输出幅度（峰-峰值）：300mV，用示波器观测 2． 输入电压的调整（调平衡）

集成模拟相乘器在使用之前必须进行输入失调调零，也就是要进行交流馈通电压的调整，其目的是使相乘器调整为平衡状态。因此在调整前必须将开关1K01置“右侧”，以切断其直流电压。交流馈通电压指的是相乘器的一个输入端加上信号电压，而另一个输入端不加信号时的输出电压，这个电压越小越好。 （1） 载波输入端输入失调电压调节

把调制信号源输出的音频调制信号加到音频输入端（1P02），而载波输入端不加信号。用示波器监测相乘器输出端（1TP03）的输出波形，调节电位器1W02，使此时输出端（1TP03）的输出信号（称为调制输入端馈通误差）最小。 （2） 调制输入端输入失调电压调节

把载波源输出的载波信号加到载波输入端（1P01），而音频输入端不加信号。用示波器监测相乘器输出端（1TP03）的输出波形。调节电位器1W03使此时输出（1TP03）的输出信号（称为载波输入端馈通误差）最小。

3 抑制载波双连带信号 （DSB信号）波形观察

（1） 将DDS信号源输出的载波接入载波输入端（1P01），低频调制信号接入音频输入端（1P02）。示波器CH1接调制信号（可用带“钩”的探头接到1TP02上），示波器CH2接调幅输出端（1TP03），即可观察到调制信号及其对应的DSB信号波形。其波形如图8-3所示，如果观察到的DSB波形不对称，应微调1W02电位器。

图8-3 DSB信号 图8-4调制信号过零点

（2）DSB信号反相点观察

为了清楚地观察双边带信号过零点的反相，必须降低载波的频率。本实验可将载波频率降低为100KHZ（如果是DDSDDS信号源可直接调制100KHZ；如果是其他信号源，需另配100KHZ的函数发生器），幅度仍为200mv。调制信号仍为1KHZ（幅度300mv）。实际操作中，以观察到过零处小型变化为最佳。

增大示波器X轴扫描速率，仔细观察调制信号过零点时刻所对应的DSB信号，过零点时刻

的波形应该反相，如图8-4所示。 （3）DSB信号波形与载波波形的相位比较

在实验3（2）的基础上，将示波器CH1改接1TP01点，把调制器的输入载波波形与输出DSB波形的相位进行比较，可发现：在调制信号正半周期间，两者同相：在调制信号负半周期间，两者反相。

将上述DSB波形直接送至二极管包络检波、同步检波器中进行解调，并记录调制与二种解调方法的测量波型，作图时标出 频率和幅度。 4. 常规全载波调幅信号（AM）波形测量 （1） AM正常波形观测

在保持输入失调电压调节的基础上，将开关1K01置“左侧”，即转为正常调幅状态。载波频率仍设置为2MHZ（幅度300mv），调制信号频率1KHZ（幅度300mv）。示波器CH1接1TP02、CH2接1TP03，即可观察到正常的AM波形，如图8-5所示。

图8-5 正常的AM波形

调整电位器1W01，可以改变调幅波的调制度，分别记录调制度为m=0.5、m=1的l输出波型。（在观察输出波形时，改变音频调制信号的频率及幅度，输出波形应随之变化。）

（2） 过调制时的AM波形观察

在上述实验的基础上，即载波2MHZ（幅度200mv），音频调制信号1KHZ（幅度300mv），示波器CH1接1TP02、CH2接1TP03。调整1W01使调制度为100%，然后增大音频调制信号的幅度，可以观察到过调制时AM波形，并与调制信号波形作比较。将上述DSB波形直接送至二极管包络检波、同步检波器中进行解调，并记录调制与二种解调方法的测量波型，作图时标出 频率和幅度。

（3） 测量不对称调制度的AM波形观察

在AM正常波形调整的基础上，改变1W03，可观察到调制度不对称的情形。最后仍调到调制度对称的情形。下图为用示波器测出的不对称调幅波波形：

（4） 观察增大载波幅度时的调幅波观察

保持调制信号输入不变，逐步增大载波幅度，并观察输出已调波形。可以发现：当载波幅度增大到某值时，已调波形开始有失真；而当载波幅度继续增大时，已调波形包络出现模糊。最后把载波幅度复原（300mv）。 记录实验波型 选作内容：

* 调制信号为三角波和方波时的调幅波观察

保持载波源输出不变，但把调制信号源输出的调制信号改为三角波（峰—峰值300mv）或方波（300mv），并改变其频率，观察已调波形的变化，调整1W01，观察输出波形调制度的变化。下图为调制信号为三角波时的调幅波形：

* 调制度Ma的测试

我们可以通过直接测量调制包络来测出Ma。将被测的调幅信号加到示波器CH1或CH2，并使其同步。调节时间旋转使荧光屏显示几个周期的调幅波波形，如图8-6所示。根据Ma的定义，测出A、B，即可得到Ma。

A?Bma??100%A?B

图8-6 普通调幅波波形

六、实验报告要求

1. 整理按实验步骤所得数据，绘制记录的波形，并作出相应的结论。 2. 画出DSB波形和Ma=100%时的AM波形，比较两者的区别。 3. 总结由本实验所获得的体会。

－－－－－－－－实验九 振幅解调电路（包络检波、同步检波）

一、本节知识点及所用设备

1、实验知识点： ? 幅度解调 ? 二极管包络检波 ? 模拟乘法器实现同步检波 2、做本实验所用到的仪器 ? 集成乘法器幅度解调电路模块 ? 晶体二极管检波器模块 ? DDS信号源 ? 数字示波器 ? 万用表

二、实验目的

1、熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；

2、掌握用包络检波器实现AM波解调的方法。了解滤波电容数值对AM波解影响； 3、理解包络检波器只能解调m<=100%的AM波，而不能解调m>100%的AM波以及DSB波的概念；

4、掌握用MC1498模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM波和DSB波解调方法； 5、了解输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB波解调的影响； 6、理解同步检波器能解调各种AM波以及DSB的概念。

三、实验项目

1、用示波器观察包络检波器解调AM波、DSB波时的性能； 2、用示波器观察同步检波器解调AM波、DSB波时的性能；

3、用示波器观察普通调幅波（AM）解调中的对角切割失真和底部切割失真的现象。

电子、信息与通信工程专业基础实验

高频电路实验平台

实验指导书 TLS-G205

北京信息科技大学 信息与通信工程学院 2013.6.10

目录

目录................................................................................................................................ 2 一单元

实验三 电容三点式LC振荡器 .................................................................................. 3 二单元

实验八 集成乘法器幅度调制电路.............................................................................. 9 实验九 振幅解调电路（包络检波、同步检波）.................................................... 15 三单元

实验十一 变容二极管调频器.................................................................................... 19 实验十二 斜率鉴频与相位鉴频器............................................................................ 22 实验十三 锁相、频率合成与频率调制.................................................................... 24

实验三 电容三点式LC振荡器

一、实验预习

1. 预备知识： ● 三点式LC振荡器 ● 克拉泼电路

● 电源电压、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器工作的影响 2．实验用仪器：

● LC振荡器与射随放大电路模块 ● 双踪示波器 ● 频率计 ● 万用表

二、实验目的

1．了解电子元器件和高频电子线路实验系统：

2．掌握电容三点式LC振荡电路的实验原理解析，熟悉其各元件功能；

3．了解静态工作点、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器振荡幅度和频率的影 响 4．了解负载变化对振荡器振荡幅度的影响。

三、实验电路工作原理

1..概述

L C振荡器实质上是满足振荡条件的正反馈放大器。L C振荡器是指振荡回路是由LC元件组成的。从交流等效电路可知：由L C振荡回路引出三个端子，分别接振荡管的三个电极，而构成反馈式自激振荡器，因而又称为三点式振荡器。如果反馈电压取自分压电感，则称为电感反馈L C振荡器或电感三点式振荡器；如果反馈电压取自分压电容，则称为电容反馈L C振荡器或电容三点式振荡器。

在几种基本高频振荡回路中，电容反馈L C振荡器具有较好的振荡波形和稳定度，电路形式简单，适于在较高的频段工作，尤其是以晶体管极间分布电容构成反馈支路时其振荡频率可高达儿百M H z～G H Z。

2．L C振荡器的起振条件

一个振荡器能否起振，主要取决于振荡电路自激振荡的两个基本条什，即：振幅起振平衡条件和相位平衡条件。

3．LC振荡器的频率稳定度

频率稳定度表示：在一定时间或一定温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程 度，常用表达式：△f0／f0来表示（f0为所选择的测试频率：△f0为振荡频率的频率误差， Δf0=f02 —f 01 ；f02和f 01为不同时刻的f o），频率相对变化量越小，表明振荡频率的稳定度越高。由于振荡回路的元件是决定频率的主要因素，所以要提高频率稳定度，就要设法提高振荡回路的标准性，除了采用高稳定和高Q值的回路电容和电感外，其振荡管可以采用部分接入，以减小晶体管极间电容和分布电容对振荡回路的影响，还可采用负温度系数元件实现温度补偿。 4．LC振荡器的调整和参数选择

见教材

图3-1 电容三点式LC振荡器交流等效电路

（1）静态工作点的调整

合理选择振荡管的静态工作点，对振荡器工作的稳定性及波形的好坏，有一定的影响偏置电路一般采用分压式电路。当振荡器稳定工作时，振荡管工作在非线性状态，通常是依靠晶体管本身的非线性实现稳幅。若选择晶体管进入饱和区来实现稳幅，则将使振荡回路的等效Q值降低，输出波形变差，频率稳定度降低。因此，一般在小功率振荡器中总是使静态工作点远离饱和区靠近截止区。

（2）振荡频率f?f的计算 12?L(c?cT)

式中CT为C1、C2和C3的串联值，因C1（300p）>>C3（75p），C2（1000P）>>（75p），故CT≈C3，所以，振荡频率主要由L、C和C3决定。

C （3）反馈系数F?1F的选择

C2

反馈系数F不宜过大或过小，一般经验数据F≈0.1～0.5，本实验取

1R0136K1TP01F?300?0.31000

+5V1 3 1U01L7805Vout 1R033K 1C020.1uF 1E01 1R05 100|? 10uF/25V GND21W012K Vin 1 1R092K +12V1 1C100.1uF1LED01LED 75pF 1L01 2.2uH 1C111W022K1C100pF031Q019018 1K01 1C04300pF 1R061K 1C12220pF1R0751K 1P01

1C010.033uF 1C061C0710pF51pF 1C081C09100pF150pF 1Q029018 1R0220K 8765

1R041K 1S03 1R08510|?1TP02SW-DIP41C051000pF 1234 1C13220pF

1GND

图3-4 LC振荡器实验电路

5.克拉波电路

图3-2为串联改进型电容三点式振荡电路——克拉泼振荡电路。

6.电容三点式LC振荡器实验电路

电容三点式LC振荡器实验电路如图3-4所示。图中1K01打到“S”位置（右侧）时，为改进型克拉泼振荡电路，打到“P”位置（左侧）时，为改进型西勒振荡电路。开关IS03控制回路电容的变化。调整1W01可改变振荡器三极管的电源电压。1Q02为射极跟随器。1TP02为振荡器直流电压测量点。1W02用来改变输出幅度。

四、实验内容

1. 用示波器观察振荡器输出波形， 2. 测量振荡器电压峰—峰值Vp-p，

3. 用频率计测量振荡频率（也可以用示波器直接读） 4. 测量振荡器的幅频特性。

5. 测量电源电压变化对振荡器频率的影响。

五、实验步骤

一．

LC振荡器实验步骤：

1. 图示介绍：

“1”1S03通过拨码开关，来改变输出波形的频率 “2”1K01电路的选择，是串联还是并联。 “3”1W02输出幅度调节的电位器。

“4”1W01改变三极管的电源电压，也就是工作点的调节。

2. 将LC振荡器的模块插入大底板，打开电源。 3. 将1K01打至“并P”，通过1S03拨码开关的合上与断开，观察输出波形频率的变化，电容越大，频率越小。 4. 将1K01打至“串S”， 通过1S03拨码开关的合上与断开，观察输出波形频率的变化，电容越大，频率越小。 5. 输出波形如图：

频率随1S03选择的电容容值而变化。

注：如果在开关转换过程中使振荡器停振无输出，可调整1W01或者直接关闭模块电源再打开，使之恢复振荡。

1. 电路加电

将LC振荡器模块插在高频实验箱大底板上，接通电源，即可开始实验。 2. 克拉泼振荡电路幅频特性的测量

将开关1K01拨至S位，振荡电路转换为克拉泼电路。测出振荡频率和输出电压，并将测量结果记于表3-1中。 具体步骤：

示波器接1TP02，频率计接振荡器输出口1P01。电位器1W02反时针调到底，使输出最大。开关1K01拨至P侧，此时振荡电路为西勒电路。1S03分别控制1C06（10P）、1C07（50P）、1C08（100P）、1C09（ISO）是否接入电路，开关往上拨为接通，往下拨为断开。四个开关接通的不同组合，可以控制电容的变化。例如ISO3的第1、第2位往上拨，其接入电路的电容为10P+50P=60P。按照表3-1电容的变化测出与电容相对应的振荡频率和输出电压（峰—峰值Vp-p），并将测量结果记于表中。

表3-1电容的变化测量与电容相对应的振荡频率和输出电压

电容C（pf） 10 50 13.02 204 100 11.74 252 150 11.05 330 200 10.44 374 250 10.02 410 300 9.45 466 振荡频率（fMHZ） 输出电压Vp-p（mv）

注：如果在开关转换过程中使振荡器停振无输出，可调整1W01，使之恢复振荡。

3. 克拉泼振荡电路幅频特性的测量

将开关1K01拨至S位，振荡电路转换为克拉泼电路。按照上述方法，测出振荡频率和输出电压，并将测量结果记于表3-1中。

4. 波段覆盖系数的测量

波段覆盖即调谐振荡器的频率范围，此范围的大小，通常以波段覆盖系数K表示：

K?fmaxfmin

测量方法：根据测量的幅频特性，以输出电压最大点的频率为基准，即为一边界频率，再找出输出电压下降至

5. 测量电源电压变化对振荡器频率的影响

（1）将开关1K01打至左侧（S）（克拉泼振荡电路），改变电源电压Ec下的振荡频率。并将测量结果记于表3-2中。其方法是：频率计接振荡器输出1PO，电位器1W02反时计调到底，选定回路电容为50P。即IS03第二位往上拨。用三用表直流电压档测1TP01测量点电压，按照表3-2给出的电压值Ec，调整1W01电位器，分别测出Ec与电压相对应的频率。在实验报告

1处的频率，即为另一边界频率，如图3-5、图3-6所示，再由公式求出K。 2中做出曲线并给出结论。

（2）利用表中数据观察频偏Δf，Δf为改变Ec时振荡频率的偏移，求最大频偏。

表3-2 电源电压变化对振荡器频率的影响 电压值EC 5.5V 5.6V 5.7V 5.8V 5.9V 6.0V 16.1927 6.1V 6.2V 输出频率（fMHZ） 16.2101 16.2090 16.2042 16.2003 16.1976 最大频偏（HZ） 示波器观察 16.1897 16.1831 六、实验报告

1. 根据测试数据，绘制克拉泼振荡器的幅频特性曲线，并进行分析比较。 2. 根据测试数据，计算频率稳定度，分别绘制克拉泼振荡器3. 对实验中出现的问题进行分析判断。 4. 总结由本实验所获得的体会。

?f-EC曲线。 f0 七．思考题

1 为什么振荡器通常采用混合偏置？

2 计算电路工作频率（理论值），并与实验测量值进行对照，写出对照结果并对此结果进行分析。 3 哪些因素会影响振荡电路工作频率？ 4 采取什么措施能够提高频率的稳定性？

综合实验 幅度调制与解调电路

实验说明：

建议：为节省时间，建议大家在做完一个波形形的解调，并将结果记入相应的表格。

的调制获得相应的调幅波后直接进行该波

DSB-SC 调制信号VS（t） 载波信号VC（t） 幅 度 调 制 器 m30% ＝m=100% m>100% 二极管包络检波 同步检波

———————— 实验八 集成乘法器幅度调制电路 一、实验预习 1预备知识

? 幅度调制

? 用模拟乘法器实现幅度调制 ? MC1496四象限模拟相乘器 2．实验用仪器：

? 集成乘法器幅度调制电路模块 ? DDS信号源 ? 双踪示波器 ? 万用表 二、实验目的

1．了解电子元器件和高频电子线路实验系统；

2．掌握用MCl496来实现AM和DSB的方法，并研究已调波与调制信号、载波之间关系 3．掌握在示波器上测量调幅系数的方法； 4．通过实验中波形的变换，掌握AM信号特征 5. 学会分析实验现象

三、实验项目

1．模拟相乘调幅器的输入失调电压调节、直流调制 特性测量。 2．用示波器观察DSB波形。

3．用示波器观察AM波形，测量调幅系数。

4．用示波器观察调制信号为方波三角波时的调幅波。

图8-1 MC1496内部电路及外部连接

2L011mH2C020.01uF2C030.047uF2W01100K2W035K2TP012P012C010.01uF2TP022D012AP92K012R08510Ω2E032TP032K022Q0190182R01100K2R0210K2R045.1K2P03+12V12R072K2R03220K2Q0290182R063.3K2LED01LED2E0110uF/25V2R05510Ω2E0210uF/25V2R12220K2R131K2E052TP042P022R1168K10uF/25V10uF/25V2R091K2R101K2Q0390182Q0490182R1451Ω2W02100K10uF/25V2GND2E042P04四、实验原理解析

幅度解调即从已调幅波中提取调制信号的过程，亦称为检波。通常，幅度解调的方法有包络检波和同步检波两种。

1、二极管包络检波

图9-1 二极管包络检波器电路

二极管包络检波器是包络检波器中最简单、最常用的一种电路。它适合解调信号电平较大（俗称大信号，通常要求峰—峰值为1.5V以上）的AM波。它具有电路简单，检波线性好，易于实现等优点。本实验电路主要包括二级管和RC低通滤波器，如图：9-1所示。

图中，2D01为检波管，2C02、2R08、2C03构成低通滤波器，2R09、2W01为二极管检波直流负载，2W01用来调节直流负载大小。开关2K01是为了二极管检波交流负载的接入与断开而设置的，2K01置“on”为接入交流负载，2K01置“off”为断开交流负载。

2K02开关控制着检波器是接入交流负载还是介入后级低放。开关2K02拨至左侧时接交流负载，波至右侧时接后级放大。当检波器构成系统时，需与后级低放接通。2Q03、2Q04对检波后的音频进行放大，放大后的音频由2P02输出。因此，2K02可控制音频信号是否输出，调了2W03可调整输出幅度。图中，利用二极管的单向导电性使得电路的充放电时间常数不同（实际上，相差很大）来实现检波。所以RC时间常数的选择很重要。RC时间常数过大，则会产生对角切割失真（有称惰性失真）。RC常数太小，高频分量会滤不干净。综合考虑要求满足下式：

1?mRC??ma2a其中：ma为调幅系数，Ω为调制信号角频率。

当检波器的直流负载电阻R与交流负载电阻R 不相等，而且调幅度Ma又相当大时会产生底边切割失真（又称负峰切割失真），为了保证不产生底边切割失真应满足 Rma??

2、同步检波

R

同步检波，又称相干检波。它利用与已调幅波的载波同步（同频、同相）的一个恢复载波（又称基准信号）与已调幅波相乘，再用低通滤波器滤除高频分量，从而解调得调制信号。本实验采用MC1496集成电路来组成解调器，如图9-2所示。图中，恢复载波Vc先加到输入端2P01上，在经过电容2C01加在（8）、（0）脚之间。已调幅波Vamp先加到输入端2P02上，再经过电容2C02加在（1)、（4)之间。相乘后的信号由（12）输出，再经过由2C05、2C06、2R12组成的II型低通滤波器滤除高频分量后，在解调输出端（2P03)提取出调制信号。

需要指出的是，在图9-2中对1496采用了单电源（+12V)供电，因而（14）脚需接地，且其它脚亦应偏置相应的正电位，如图所示。

+12V12C030.1uF2R072K2R132K2R032K2R02510Ω2R103.3K2R0910K2R113.3K2LED01LED2TP018910111213142U01MC14962R011K2C01CAR+N/CN/COUT+CAR-BIASN/CSIG-OUT-GADJN/CGADJVEESIG+76543212R122R051K1K2TP032P032E011uF/25V2P01载波输入0.1uF2R082K2R041K2C054700pF2C020.1uF音频输出2C064700pF2R061K2C040.1uF2TP022P02调幅输入2P042GND

图9-2 MC1496组成的解调器实验电路

五、实验步骤

（一）电路加电

1. 选择好需要做的实验的模块板：集成乘法器幅度调电路、二极管检波器、集成乘法器幅度解调电路。

2. 接通实验板的电源开关，使相关电源指示灯发光，表示已接通电源即可开始实验。

注意：做本实验时仍需重复实验九中部分实验项目，先产生调幅波，再供这里解调之用。 （二）二极管包络检波器 1. AM波的解调

(1)Ma=30%的AM的解调 ① AM波的获得

与实验九的五、4.（1）中的实验项目相同，低频信号或函数发生器作为调制信号源（输出200mVp-p的1KHz正弦波），以DDS信号源作为载波源（输出200mVp-p的2MHz正弦波），再调节1W01，便可从幅度调制电路单元上输出m=30%的AM波，其输出幅度（峰-峰值）至少为0.8V。

② AM波的包络检波器解调

将开关2K01至右侧，2K02拨至放大输出。把上面得到的AM波加到包络检波器输入端（2P01），即可用示波器在2TP02观察到包络检波器的输出，并记录输出波形。为了更好地观察包络检波器的解调性能，可将示波器CH1接包络检波器的输入2TP01，而将示波器CH2接包络检波器的输出2TP02（下同）。调节直流负载的大小（调2W01），使输出得到一个不失真的解调信号，画出波形。

③ 观察对角切割失真

保持以上输出，调节直流负载（调2W01），使输出产生对角失真，如果失真不明显可以加大调幅度（即调整1W01），画出其波形，并计算此时的ma值。

④ 观察底部切割失真

当交流负载未接入前，先调节2W01使解调信号不失真。然后接通交流负载（2K01至左侧，2K02拨至底部失真），示波器CH2接2TP03。调节交流负载的大小（调2W02），使解调信号出现割底失真，如果失真不明显，可加大调幅度（即增大音频调制信号幅度）画出其相应的波形，并计算此时的Ma。当出现割底失真后，减小Ma（减小音频调制信号幅度）使失真消失，并计算此时的Ma。在解调信号不失真的情况下，将2K02拨至右侧，示波器CH2接2TP04，可观察到放大后音频信号，调节2W03音频幅度会发生变化。

（2）Ma=100%的AM波的解调

调节1W01，是Ma=100%，观察并记录检波器输出波形。

（3）Ma>100%的AM波的解调

加大音频调制信号幅度，使Ma>100%，观察并记录检波器输出波形。

（3） 调制信号为三角波和方波的解调

在上述情况下，恢复Ma>30%，调节2W01和2W02，使解调输出波形不失真。然后将低频信号源的调制信号改为三角波和方波，即可在检波器输出端（2TP02、2TP03、2TP04）观察到与调制信号相对应的波形，调节音频信号的频率（低频信号源中W101），其波形也随之变化。

1.DSB波形的解调

采用实验8中五、3相同的方法得到DSB波形，并增大载波信号及调制信号幅度，使得在调制电路输出端产生较大幅度的DSB信号。然后把它加到二极管包络检波器的输入端，观察并记录检波器的输出波形，并与调制信号作比较。

实际观察到DSB解调波形如下图：

（三）集成电路（乘法器）构成的同步检波 1. AM波的解调

将幅度调制电路的输出接到幅度解调电路的调幅输入端（2P02）。解调电路的恢复载波，可用铆孔线直接与调制电路中载波输入相连，即1P01与2P01相连。示波器CH1接调幅信号2TP02，CH2接同步检波器的输出2TP03。分别观察并记录当调制电路输出为Ma=30%、Ma=100%、Ma>100%时三种AM的解调输出波形，并与调制信号作比较。

实际观察到各种调制度的解调波形如下图： 2. DSB波的解调

采用实验8的五、3中相同的方法来获得DSB波，并加入到幅度解调电路的调幅输入端，而其它连线均保持不变，观察并记录解调输出波形，并与调制信号作比较。改变调制信号的频率及幅度，观察解调信号有何变化。将调制信号改成三角波和方波，再观察解调输出波形。

DSB波解调波形如下图：

六、实验报告要求

1．由本实验归纳出两种检波器的解调特性，以“能否正确解调”填入表中。 输入的调幅波 包络检波 同步检波 AM波 Ma=30% Ma=100% Ma>100% DSB 2. 观察对角切割失真和底部切割失真现象并分析产生的原因。 对实验中的两种解调方式进行总结。

实验十一 变容二极管调频器

一、本节知识点及所用设备

1. 实验知识点：

? 频率调制 ? 变容二极管调频

? 静态调制特性、动态调制特性 2. 实验用仪器：

? 变容二极管调频模块 ? 双踪示波器 ? 频率计 ? 万用表

二、实验目的

1. 熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统； 2. 掌握用变容二极管调频振荡器实验FM的方法； 3. 理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。

三、实验项目

1. 用示波器观察调频器输出波形，考察各种因素对于调频器输出波形的影响； 2. 变容二极管调频静态调制特性测量； 3. 变容二极管调频器动态调制特性测量。

四、实验原理解析

1. 变容二极管调频器实验电路

变容二极管调频器实验电路如图11-1所示。图中，1Q01本身为电容三点式振荡器，它与D01、D02（变容二极管）一起组成了直接调频器。1Q02为放大器，1Q03为射级跟随器。1W01用来调节变容二极管偏压。

1C060.1uF1R0139K1R033K +12V11L011mH1C070.1uF1R052K1R082K 1C041W01100pF1D012CC1F1D022CC1F1TP011L0310mH1R073K1E011P0150K1LED01LED1Q0190181C02200pF1L023.3uH10uF/25V音频输入1C010.033uF1R0220K1R041K1C03910pF1C050.01uF1R064.7K1C081000pF1R1010K1R09100Ω 1Q0290181R121K1C091R1616K1R154.7K1L041mH0.01uF 1R1351Ω1C110.1uF1TP021Q0390181C121P021R114.7K 1R14510Ω1C100.1uF1000pF1R171K调频输出1GND

图11-1 变容二极管调频器实验电路

2. 变容二极管调频器工作原理

由图11-1可见，加到变容二极管上的直流偏置就是+12V经由1R05、1W01和1R06分压后，从1R06得到的电压，因而调节1W01即可调整偏压。由图可见，该调制器本质上是一个电容三点式振荡器（共基接法），由于电容1C05对高频短路，因此变容二极管实际上与1L02相并。调整电位器1W01，可改变变容二极管的偏压，也即改变了变容二极管的容量，从而改变其振荡频率。因此变容二极管起着可变电容的作用。

对输入音频信号而言，1L01短路，1C05开路，从而音频信号可加到变容二极管1D01、1D02上。当变容二极管加有音频信号时，其等效电容接音频规律变化，因而振荡频率也按音频规律变化，从而达到了调频的目的。

五、实验步骤

1.模块上电

在实验箱主板上插上变容二极管调频模块、电容耦合相位鉴频与斜率鉴频模块，按下模块上电源开关，此时变容二极管调频模块电源指示灯点亮。 2.静态调制特性测量

输入端先不接音频信号，将示波器接到调频器单元的1TP02。将频率计接到调频输出（1P02），用万用表测量1TP01点电位值，按表11-1所给的电压值调节电位器1W01，使1TP01点电位在1.65—9.5V范围内变化，并把相应的频率值填入表11-1中。

表11-1 V12p01（V） 1.65 F0（MHZ）

3.动态调制特性测量 （1）实验步骤

① 将斜率鉴频与相位鉴频模块（简称鉴频器单元）中的+12V电源接通，从而鉴频器工作于正常状态。

② 调整1W01使得变容二极管调频器输出频率f0=6.3MHZ。

③ 以实验箱上的函数发生器作为音频调制信号源，输出频率f=1KHZ、峰—峰值Vp-p=500mv（用示波器检测）的正弦波。

④ 把实验箱上的函数发生器输出的音频调制信号加入到调频器单元的音频输入端1P01，便可在调频器单元的1TP02端上观察到FM波。

⑤ 把调频器单元的调频输出端1P02连接到鉴频单元的输入端（1P01），并将鉴频器单元的1K01拨向相位鉴频器，便可知鉴频器单元的输出端1P02上观察到经解调后的音频信号。如果没有波形或波形不好，应调整调频单元1W01和鉴频单元1W01。

⑥ 将示波器CH1接调制信号源（可接在调制模块中1TP01上），CH2接鉴频输出1TP02，比较两个波形有何不同。改变调制信号源的幅度，观测鉴频器解调输出有何变化。调制信号源的频率，观察鉴频器输出波形的变化。

2 3 4 5 6 7 8 9 9.5 六、实验报告要求

1. 根据实验数据，在坐标纸上画出静态调制特性曲线，说明曲线斜率受哪些因素的影响。 2. 说明1W01对于鉴频器工作的影响。 3. 总结由本实验所获得的体会。

实验十二 斜率鉴频与相位鉴频器

一、本节知识点及所用设备

1. 实验知识点 ? FM波的解调 ? 斜率鉴频与相位鉴频器 2. 实验用仪器

? 变容二极管调频模块 ? 斜率鉴频与相位鉴频器模块 ? 双踪示波器 ? 万用表

二、实验目的

1. 了解调频波产生和解调的全过程以及整机调试方式，建立起调频系统的初步概念； 2. 了解斜率鉴频与相位鉴频器的工作原理

3. 熟悉初、次级回路电容、耦合电容变化对FM波解调的影响。

三、实验项目

1. 调频—鉴频过程观察：用示波器观测调频器输入、输出波形，鉴频器输入、输出波形； 2. 观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对FM波解调的影响。

四、实验原理解析

从FM信号中会付出原基带调制信号的技术称为FM波的解调，也称为频率检波技术，简称鉴频。鉴频器的解调输出电压幅度应与输入FM波的瞬时频率成正比，因此鉴频器实际上是一个频率—电压幅度转换电路。实现鉴频的方法有很多种，本实验介绍斜率鉴频和电容耦合回路相位鉴频。

1.斜率鉴频电路

斜率鉴频电路是先将FM波通过线性频率振幅转换网络，使输出FM波的振幅按照瞬时频率的规律变化，而后通过包络检波器检出反应振幅变化的解调信号。实践中频率振幅转换网络常常采用LC并联谐振回路，为了获得线性的频率幅度转换特性，总是使输入FM波的载频处在LC并联回路幅频特性曲线斜坡的近似直线段中点，即处在回路失谐曲线中点。这样，单失谐回路就可以将输入的等幅FM波转变为幅度反映瞬时频率变化的FM波，而后通过二极管包络检波器进行包络检波，解调出原调制信号以完成鉴频功能。

图12-1为斜率鉴频与相位鉴频实验电路，图中1K01开关打向左侧时为斜率鉴频。1Q01用来

对FM波进行放大，1C03、1L01为频率振幅转换网络，其中心频率为6.3MHZ左右。1D01为包络检波二极管。1TP01、1TP02为输入、输出测量点。 2. 相位鉴频器

本实验采用平衡叠加型电容耦合回路相位鉴频器，实验电路如图12-1所示，开关1K01拨向右侧时为相位鉴频。

相位鉴频器由频相转换电路和鉴相器两部分组成。输入的调频信号加到放大器1Q01的基极上。放大管的负载是频相转换电路，该电路是通过电容1VC03耦合的双调谐回路，初级和次级都调谐在中心频率f0=6.3MHZ上。初级回路电压U1直接加到次级回路中的串联电容1C06、1C07的中心点上，作为鉴相器的参考电压：同时，U1又经电容1VC03耦合到次级回路，作为鉴相器的输入电压，即加到1L02两端用U2表示。鉴相器采用两个并联二极管检波电路。检波后的低频信号经RC滤波器输出。

+12V11C010.1uF1R041K1C050.1uF1R052K1LED01LED1W0150K1VC015-20pF1C03100pF1L013.3uH1D012AP91C08200pF1TP031R013K1TP011P011C021Q0190180.01uF1C07200pF1K011C06200pF1VC025-20pF1L023.3uH1R0739K1TP021P021R0639K鉴频输出1C090.01uF1R085.1K调频输入1R023K1R031K1C040.01uF1VC035-20pF1GND1D022AP9

图12-1 斜率鉴频与相位鉴频器实验电路

五、实验步骤

1.模块上电

插装好斜率鉴频与相位鉴频、变容二极管调频器模块，接通电源，即可开始实验。 2. 相位鉴频实验（该实验与实验11的内容有部分重复）

（1）以实验10中的方法产生FM波，即音频调制信号频率为1KHZ，电压峰—峰值500mv，加到1P01音频输入端，并将调频输出中心频率调至8.2MHZ左右，然后将其输出连接到鉴频单元的输入端1P01，将鉴频器单元开关1K01拨向相位鉴频。

用示波器观察鉴频输出1TP02波形，此时可观察到频率为1KHZ的正弦波。如果没有波形或波形不好，应调整调频单元1W01和鉴频单元1W01。建议采用示波器作双线观察：CH1接调频器输入端1TP01，CH2接鉴频器输出端1TP02，并作比较。

（2）若改变调制信号幅度，则鉴频器输出信号幅度，则鉴频器输出信号幅度亦会随之变大，但信号幅度过大时，输出将会出现失真。

（3）改变调制信号的频率，鉴频器输出频率应随之变化，将调制信号改成三角波和方波，再观察鉴频输出。 3. 斜率鉴频实验

（1）将鉴频单元开关1K01拨向斜率鉴频。 （2）信号连接和测试方法与相位鉴频完全相同。

六、实验报告要求

1.画出调频—鉴频系统正常工作时的调频器输入、输出波形和鉴频器输入、输出波形。 2.总结由本实验所获得的体会。

实验十三 锁相环与频率调制

一、本节知识点及所用设备

1. 实验知识点：

? 锁相环的基本工作原理 ? 频率合成器的工作原理 ? 4046的组成

? 4046组成的频率调制器工作原理

2. 实验用仪器：

? 锁相、频率合成、调频模块 ? 双踪示波器 ? 万用表

二、实验目的

1. 熟悉4046单片集成电路的组成和应用 2. 加深锁相环基本工作原理的理解

3. 掌握用4046集成电路实验频率调制的原理和方法

4. 了解调频方波的基本概念

三、实验项目

1. 不接调制信号时，观测调频器输出波形，并测量其频率 2. 测量锁相环的同步带和捕捉带；

3. 输入调制信号为正弦波时的调频方波的观测； 4. 输入调制信号为方波时的调频方波的观测；

四、实验原理解析

1. 4046锁相环芯片介绍

4046锁相环功能框图如图13-1所示。外引线排列管脚功能简要介绍： 第1引脚（PD03 ）：相位比较器2输出的相位差信号，为上升沿控制逻辑。

第2引脚（PD01 ）：相位比较器1输出的相位差信号，它采用异或门结构，即鉴相特征为

PD01=PD11+PD12

第3引脚（PD12 ）：比较相位器输入信号，通常PD为来自VCO的参考信号。 第4引脚（VCO0）: 压控振荡器的输出信号。

第5引脚（INH）：控制信号输入，若INH为低电平，则允许VCO工作和源级跟随器输出：若

INH为高电平，则相反，电路将处于功耗状态。

第6引脚（CI）：与第7引脚之间接一电容，以控制VCO的振荡频率。 第7引脚（CI）：与第6引脚之间接一电容，以控制VCO的振荡频率。 第8引脚（GND）：接地。

第9引脚（VCO1）：压控振荡器的输入信号。

第10引脚（SF00）：源级跟随器输出。

第11引脚（R1）：外接电阻至地，分别控制VCO的最高和最低振荡频率。

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