高频通信技术实验指导书.doc

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1、高频通信技术实验指导书课程简介：高频通信技术是为电子信息科学与技术、电子信息工程专业本科生开设的专业实验课。，通过本课程的实验学习，使学生巩固和加深高频电子线路的理论知识，掌握现代通信系统的各单元电路的组成、基本工作原理、分析方法及其在现代通信中的典型应用，培养学生动手能力、创新精神和创新能力。高频通信技术是一门实践性很强的课程，学习时应注重实践与实用。本课程编号为：42222016，课程性质是专业基础课，适用专业为电子信息科学与技术和电子信息工程专业，实验学时数是18学时。实验一 高频小信号调谐放大器实验目的1. 掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。2学会高频小信号谐振放大器的调试方法。3学

2、会小信号调谐放大器主要技术指标的测试。实验学时：3学时实验器材1高频通信实验箱 一只2高频信号发生器 一台360MHz模拟示波器 一台4万用表 一块5BT-3(G)型频率特性测试仪（选项） 一台实验原理图1-1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号调谐放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1,RB2及RE决定，其计算方法与低频单管放大器相同。放大器在高频情况下的等效电路如图1-2所示，晶体管的4个Y参数yie,yoe

3、,yfe及yre分别为输入导纳 （1-1）输入导纳 （1-2）正向传输导纳 （1-3）方向传输导纳 （1-4）式中，gm晶体管的跨导，与发射极电流的关系为 (1-5)gbe发射结电导，与晶体管的电流放大系数及IE有关，其关系为 (1-6)rbb基极体电阻，一般为几十欧姆；Cbc集电极电容，一般为几皮法；Cbe发射结电容，一般为几十皮法至几百皮法。由此可见，晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作电流IE，电流放大系数有关外，还与工作频率有关，晶体管手册中给出的分布参数一般是在测试条件一定的情况下测得的。如在f030MHz,IE=2Ma,UCE=8V条件下测得3DG6C的Y参数为： 如果工作条

4、件发生变化，上述参数则有所变动。因此，高频电路的设计计算一般采用工程估算的方法。图1-2中所示的等效电路中，P1为晶体管的集电极接入系数，即P1=N1/N2 (1-7)式中，N2为电感L线圈的总匝数。P2为输出变压器T的副边与原边的匝数比，即P2=N3/N2 (1-8)式中，N3为副边（次级）的总匝数。gL为调谐放大器输出负载的电导，gL=1/RL。通常小信号调谐放大器的下一级为晶体管调谐放大器，则gL将是下一级晶体管的输入导纳gie2由图1-2可见,并联谐振回路的总电导的表达式为 (1-9)式中,G为LC回路本身的损耗电导。谐振时L和C的并联回路呈纯阴，其阻值等于1/G，并联谐振电抗为无限大

5、，则JWC与1/（JWL）的影响可以忽略。调谐放大器的性能指标及测量方法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AV0，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1来表示）等。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f0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），f0的表达式为 （1-10） 式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；为调谐回路的总电容，的表达式为 （1-11）式中，Coe为晶体管的输出电容，Cie为晶体管的输入电容。谐振频率f0的测量方法是：用扫频仪作为测量仪器，用扫频仪测出电

6、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率点f02电压放大倍数放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数AV0称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0的表达式为 式中， 为谐振回路谐振时的总电导。因为LC并联回路在谐振点时的L和C的并联电抗为无限大，因此可以忽略其电导。但要注意的是 yfe 本身也是一个复数，所以谐振时输出电压u0与输入电压 ui相位差为（180+ ）AV0的测量方法是；在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1中RL两端的电压u0与输入信号ui的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算：AV0u0/ui 或 AV020lg(u0/ui)Db

7、 (1-13)3通频带由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数AV下降到谐振电压放大倍数AV0 的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW,其表达式为BW=2f0.7=fo/QL (1-14)式中，QL为谐振回路的有载品质因数。分析表明，放大器的谐振电压放大倍数AV0与通频带BW有关系为 （1-15）上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容 定值时，谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的乘积为一常数。这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。通频带BW的测量方法:是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。测量方法可

8、以是扫频法，也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是：先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f0及电压放大倍数AV0然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压us不变），并测出对应的电压放大倍数AV0 。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图1-3所示。由式（1-14）可得f0.7 (1-16)通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益。由式（1-15）可知，除了选用yfe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量。如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。4选择

9、性矩形系数调谐放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数KV0.1时来表示，如图（1-3）所示的谐振曲线，矩形系数KV0.1为电压放大倍数下降到0.1 AV0 时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707 AV0时对应的频率偏移之比，即KV0.12f0.1/2f0.7 2f0.1/BW (1-17)上式表明，矩形系数KV0.1越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数KV0.1远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路谐振放大器。可以通过测量调谐放大器曲线来求矩形系数KV0.1。实验参考电路1主要技术指标：谐振频率f010.7MHz

10、,谐振电压放大倍数AV010-15dB,通频带BW1MHz,矩形系数Kr0.110。因fT比工作频率f0大（4-10）倍，所以选用3DG12C，选50，工作电压为12V，查手册得rbb70，Cbc =3PF，当IE1.5mA时Cbe 为25PF,取L1.8H,变压器初级N223匝，次级为10匝。P20.43，P1=02确定电路为单级调谐放大器，如上图1-4。3确定电路参数。1）设置静态工作点由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流ICQ一般选取0.8-2mA为宜，现取IE1.5mA，UEQ=3V,UCEQ9V。则 RE=UEQ/IE=1.5K 则 RA6=1.5K取流过RA3的电流为基

11、极电流的7倍，则有：RA3=uBQ/7IBQUBQ/7IE17.6K取18K 则 RA2+WA1= 1840K则取RA2=5.1K WA1选用50K的可调电阻以便调整静态工作点。2）计算谐振回路参数由式（1-6）得 由式（1-5）得由式（1-1）（1-4）得4个y参数由于则有 因 则有 计算回路总电容C,由(1-10)得 由(1-11) 则有CA3=119PF,取标称值120PF3）确定耦合电容及高频滤波电容高频电路中的耦合电容及滤波电容一般选取体积较小的瓷片电容，现取耦合电容CA2=0.01F，旁路电容CA4=0.1F ,滤波电容CA5=0.1F.实验内容1放大器静态工作点的调整。2调整调谐

12、回路使放大器谐振（10.7MHz）。3测量电压增益。4测量通频带。5测量放大器的选择性。实验步骤本实验中，用到BT-3和频谱仪的地方选做。参考所附电路原理图G6。先调静态工作点，然后再调谐振回路。1按照所附电原理图G6，按下开关KA1,接通12V电源，此时LEDA1点亮。2调整晶体管的静态工作点：在不加输入信号（即ui0），将测试点TTA1接地，用万用表直流电压档（20V档）测量三极管QA1射极的电压（即测P6与G两焊点之间的电压，见图0-2所示），调整可调电阻WA1,使uEQ2.25V(即使IE=1.5mA),根据电路计算此时的uBQ，uCEQ, uEQ及IEQ值。3调谐放大器的谐振回路使它

13、谐振。方法1是用BT-3频率特性测试仪的扫频电压输出端和检波探头，分别接电路的信号输入端TTA1及测试端TTA2，通过调节 轴，放大器的“增益”旋钮和“输出衰减”旋钮于合适位置，调节中心频率度盘，使荧光屏上显示出放大器的 “幅频谐振特性曲线”，根据频标指示用绝缘起子慢慢旋动变压器的磁芯，使中心频率f0所对应的幅值最大。方法2如果没有频率特性测试仪，也可用示波器来观察调谐过程，方法是：在TTA1处由高频信号源提供中心频率f0的载波（参考高频信号源的使用），大小为Vp-p-=20100V的信号，用示波器探头在TTA2处测试(在示波器上看到的是正弦波)，调节变压器磁芯使示波器波形最大（即调好后，磁芯

14、不论往上或往下旋转，波形幅度都减小）。方法3是：在TTA1处由高频信号源提供中心频率f0的载波（参考高频信号源的使用），幅度大小在Vp-p-=20100V内的幅度固定信号，分别接电路的信号输入端TTA1及测试端TTA2，调节中心频率f0使示波器波形最大（即调好后，高频信号源的频率微调不论往上或往下旋转，波形幅度都减小）。4测量电压增益Av0在有BT-3频率特性测试仪的情况下用频率特性测试仪测Av0测量方法如下:在测量前，先要对测试仪的 y轴放大器进行校正，即零分贝校正，调节“输出衰减”和“y轴增益”旋钮，使屏幕上显示的方框占有一定的高度，记下此时的高度和此时“输出衰减”的读数N1dB，然后接入

15、被测放大器，在保持y轴增益不变的前提下，改变扫频信号的“输出衰减”旋钮，使谐振曲线清晰可见。记下此时的“输出衰减”的值N2dB，则电压增益为 Av0（N7-N1）dB若用示波器测，则为输出信号的大小比输入信号的大小之比。如果Av01较小，可以通过调静态工作点来解决（即IE增大）。在无BT-3频率特性测试仪的情况下，可以由示波器直接测量。方法如下：用示波器测输入信号的峰峰值，记为Ui.测输出信号的峰峰值记为Uo.则小信号放大的电压放大倍数为Uo/Ui5测量通频带BW用扫频仪测量BW：先调节“频率偏移”（扫频宽度）旋钮，使相邻两个频标在横轴上占有适当的格数，然后接入被测放大器，调节“输出衰减”和y

16、轴增益，使谐振特性曲线在纵轴占有一定高度，测出其曲线下降3 dB处两对称点在横轴上占有的宽度，根据内频标就可以近似算出放大器的通频带BW=B0.7=100KHz(宽度）6测量放大器的选择性放大器选择性的优劣可用放大器谐振曲线的矩形系数K表示用5）中同样的方法测出B0.1即可得：实验注意事项1正确调整晶体管的静态工作点，在不加输入信号（即ui0），将测试点TTA1接地，用万用表直流电压档（20V档）测量三极管QA1射极的电压值。2根据实验条件正确选择调谐方法使调谐放大器的谐振。由于处于高频区，分布参数的影响存在，放大器的各项技术指标满足设计要求后的元件参数值与设计计算值有一定的偏差，所以在调试时

17、要反复仔细调整才能使谐振回路处于谐振状态。在测试要保证接地良好。由于处于高频区，分布参数的影响存在，放大器的各项技术指标满足设计要求后的元件参数值与设计计算值有一定的偏差，所以在调试时要反复仔细调整才能使谐振回路处于谐振状态。在测试要保证接地良好。3在测量各参数时，注意保持谐振回路处于谐振状态。实验与思考1如何调谐放大器的谐振回路使它谐振？2引起高频信号谐振放大器不稳定的原因是什么？3如果实验中出现自激现象，应该怎样消除？实验二 高频谐振功率放大器实验目的1. 理解谐振功率放大器的工作原理及负载阻抗，观察激励电压和集电极电源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

18、。实验学时：3学时实验器材1高频通信实验箱 一只2高频信号发生器 一台360MHz模拟示波器 一台4万用表 一块实验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的范围可分为甲类、类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角愈小，放大器的效率愈高。如甲类功放的=180，效率可达到50%，而丙类功放的90效率可达到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2-1 高频功率放大器电路图2-1为由两级功率放大器组成的高频功率放大器电路，其

19、中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，下面介绍它们的工作原理及基本关系式。1甲类功率放大器1）静态工作点如图2-1所示，晶体管Q1组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。其中RB1、RB2为基极偏置电阻；RE1为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。RF1为交流负反馈电阻，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。电路的静态工作点由下列关系式确定：UEQ=IEQ（RF1+RE1）ICQRE1 （2-1）式中,RF1一般为几欧至几十欧.ICQ=IBQ （2-2）UBQ=UEQ+0.7V (2-3)UCEQ=UCC-ICQ(RF1+RE1) (2-

20、4)2）负载特性如图2-1所示,甲类功率放大器的输出负载由丙类功放的输入阻抗决定,两级间通过变压器进行耦合,因此甲类功放的交流功放的交流输出功率P0可表示为:P0=PH/B (2-5)式中,PH为输出负载上的实际功率, B为变压器的传输效率,一般为B=0.750.85图2-2为甲类功放的负载特性。为获得最大不失真输出功率，静态工作点Q应选在交流负载线AB的中点，此时集电极的负载电阻RH称为最佳负载电阻。集电极的输出功率PC的表达式为： （2-6）式中，Ucm为集电极输出的交流电压振幅，Icm为交流电流的振幅，它们的表达式分别为Ucm=Ucc-ICQRE1-UCES （2-7）式中，UCES称为

21、饱和压降，约1VIcmICQ （2-8）如果变压器的初级线圈匝数为N1，次级线圈匝数为N2，则 （2-9）式中，RH为变压器次级接入的负载电阻,即下级丙类功放的输入阻抗3）功率增益与电压放大器不同的是功率放大器应有一定的功率增益,对于图4.31所示电路,甲类功率放大器不仅要为下一级功放提供一定的激励功率,而且还要将前级输入的信号,进行功率放大，功率增益AP的表达式为AP=P0/Pi （2-10）其中，Pi为放大器的输入功率，它与放大器的输入电压uim及输入电阻Ri的关系为 （2-11）式中，Ri又可以表示为） （2-12）式中，hie为共发接法晶体管的输入电阻，高频工作时，可认为它近似等于晶体

22、管共发基极体电阻rbb。hfe为晶体管共发接法电流放大系数，在高频情况下它是复数，为方便起见可取晶体管直流放大系数。 2丙类功率放大器1）基本关系式如图2-1所示，丙类功率放大器的基极偏置电压UBE是利用发射极电流的直流分量IEO（ICO）在射极电阻RE2上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号Ui为正弦波时，则集电极的输出电流ic为余弦脉冲波。利用谐振回路L2C2的选频作用可输出基波谐振电压ucl，电流ic1。图2-3画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。分析可得下列基本关系式：Uclm=IclmRO (2-13)式中, Uclm为集电极输出的谐振电压

23、即基波电压的振幅;Iclm为集电极基波电流振幅;R0为集电极回路的谐振阻抗。 （2-14）2）负载特性当功率放大器的电源电压+Ucc，基极偏压Ub，输入电压C或称激励电压UCES确定后，如果电流导通角选定，则放大器的工作状态只取决于集电极回路的等效负载电阻Rq。谐振功率放大器的交流负载特性如图2-4所示，由图可见，当交流负载线正好穿过静态特性曲线的转折点A时，管子的集电极电压正好等于管子的饱和压降UCES，集电极电流脉冲接近最大值Icm。此时，集电极输出的功率P和效率都较高，此时放大器处于临界工作状态。Rq所对应的值称为最佳负载电阻值，用R0表示，即 （2-28）当RqR0放大器处于欠压工作状

24、态，如C点所示，集电极输出电流虽然较大，但集电极电压较小，因此输出功率和效率都较小。当RqR0时，放大器处于过压状态，如B点所示，集电极电压虽然较大，但集电极电流波形有凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态。判断放大器是否为临界工作状态的条件是：ucc-ucm=UCES (2-29)式中,ucm集电极输出电压幅度。UCES晶体管饱和压降。主要技术指标及测试方法1输出功率高频功率放大器的输出功率是指放大器的负载RL上得到的最大不失真功率。对于图2-1所示的电路中，由于负载RL与丙类功率放大器的谐振回路之间采用变压器耦合方式，实现了阻

25、抗匹配，则集电极回路的谐振RO上的功率等于负载RL上的功率，所以将集电极的输出功率视为高频放大器的输出功率，即测量功率放大器的主要技术的连接电路如图2-5所示，其中高频信号发生器提供激励信号电压与谐振频率，示波器监测波形失真，直流毫安表A测量集电极的直流电流，高频电压表V测量负载RL的端电压。只有在集电极回路处于谐振状态时才能进行各项技术指标的测量。可以通过高频电压表V及直流毫安表 的指针来判断集电极回路是否处于谐振。当然用扫频仪测量回路的幅频特性曲线，使中心频率处的幅值最大也可以。放大的输出功率可以由下式计算： （2-30）式中，UL为高频电压表V的测量值。2效率高频功率放大器的总效率由晶体

26、管集电极的效率和输出网络的传输效率决定。而输出网络的传输效率通常是由电感、电容在高频工作时产生一定损耗而引起的。放大器的能量转换效率主要由集电极的效率所决定。所以常将集电极的效率视为高频功率放大器的效率，用表示，即 （2-31）利用图38所示电路，可以通过测量来计算功率放大器的效率，集电极回路谐振时，的值由下式计算： （2-32）式中，UL为高频电压表的测量值；ICO为直流毫安表的测量值。3功率增益放大器的输出功率P0与输入功率P1之比称为功率增益，用AP（单位：dB）表示，见式（2-10）。电路的确定1本实验由两级组成：激励级由甲类功放组成，功放级由丙类功放组成，电源供电为12V，功放管使用

27、3DG12C。本实验主要技术指标：输出功率P0125mw，工作中心频率010.7MHz，负载RL50。2确定电路和参数激励级QE1采用甲类放大，因此基极偏压采用固定偏压形式，静态工作点ICQ7mA。直流负反馈电阻为300，交直流负反馈电阻10，集电极输出由变压器耦合输出到下一级。谐振电容取120P，根据前面的理论推导，变压器TE1的参数为N初级：N次级2.56 初级取18匝,次级取7匝.功放级QE2采用丙类放大.导通角为70，基极偏压采用发射极电流的直流分量IEO在发射极偏置电阻RE上产生所需要的VBB，其中直流反馈电阻为30,交直流反馈电阻为10，集电极谐振回路电容为120P，负载为50，输

28、出由变压器耦合输出，采用中间抽头，以利于阻抗匹配。它们的匝数分别为N36匝 N19匝 N223匝 最终电路如附图G1所示。实验内容：1用示波器或使用BT-3型频率特性测试仪，测试功放单元的幅频特性曲线。2调整电路参数，观察放大器的三种工作状态。3测量负载特性。4研究激励电压对放大器工作状态的影响。实验步骤：参看附图G11按下开关KE1,调节WE1,使QE1的发射极电压VE2.2V（即使ICQ7A，通过测量P5与G两焊点之间的电压，见图0-1所示）。2连接JE2、JE3、JE4、JE5。3 使用BT3型频率特性测试仪，调整TE1、TE2,TE1初级与CE7,TE2初级与CE4谐振在10.7MHz

29、,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BT3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-P500Mv。用示波器探头在TTE1处观察输出波形，调节TE1、TE2,使输出波形不失真且最大。56、RLM3、4、实验与思考1为什么常将丙类功率放大器通常作为末级功放电路？2什么是放大器处于临界工作状态？为什么要让放大器工作在临界工作状态？实验三 正弦波振荡器实验目的1.掌握晶体管工作状态、反馈大小、负载变化对振荡幅度与波形的影响。2.掌握改进型电容三点式正弦波振荡器

30、的工作原理及振荡性能的测量方法。3.研究外界条件变化对振荡频率稳定度的影响。4.比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度，加深对晶体振荡器频率稳定度为何高的理解。实验学时：3学时实验器材1高频通信实验箱 一只2高频信号发生器 一台360MHz模拟示波器 一台4万用表 一块实验原理正弦波振荡器是指荡波形接近的理想正弦波的振荡器，这是应用非常广泛的一类电路，产生正弦信号的振荡电路形式很多，但归纳起来，不外是RC、LC和晶体振荡器三种形式，在本实验中，我们研究的主要是LC三端式振荡器及晶体振荡器。LC三端式振荡器的基本电路如图（3-1）所示：根据相们平衡条件，图中构成振荡电路的三个电抗中间，X1、X2必

31、须为同性质的电抗，X3必须炎异性质的电抗，且它们之间应满足下列关系式：X3=（X1+ X2） （3-1）这就是LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则。若X1和X2均为容抗，X3为感抗，则为电容三端式振荡电路；若X1和X2均为感抗，X3为容抗，则为电感三端式振荡器。下面以电容三端式振荡器为例分析其原理。1电容三端式振荡器共基电容三端式振荡器的基本电路如图3-2所示。图中C3为耦合电容。由图可见：与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C1和C2；与基极连接的为两个异性质的电抗元件C2和L，根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。若要它产生正弦波，还须满足振幅，起振条件即：AOF1 （3-

32、2）式中AO为电路刚起振时，振荡管工作状态为小信号时的电压增益；F是反馈系数，只要求出AO和F 值，便可知道电路有关参数与它的关系。为此，我们画出图3-2的简化，Y参数等效电路如图3-3所示，其中设，如图GO为振荡回路的损耗电导，GL为负载电导。由图可求出小信号电压增益AO和反馈系F分别为 F=式中 Y=Gp+ x3=WL Gp=G0+GL C2=C1+C2经运算整理得T0=AOF=-式中： 当忽略的相移时，根据自激条件应有 N=0及 （3-3）由N=0，可求出起振荡频率，即 则则X1X2X3的表示式代入上式，解出：当晶体管参数的影响可以忽略时，可得到振荡频率近似为 （3-4）式中： 是振荡回

33、路的总电容。由式（3-3）求M，当时，则反馈系数可近似表示为； （3-5）则 由式给出了满足起振振幅条件的电路参数为： （3-6）此式给出了满足起振条件所需要的晶体管最小正向传输导纳值。式（3-6）也可以改写为 不等式左端的是共基电压增益，显然F增大时，固然可以使TO增加，但F过大时，由于gid的影响将使增益降低，反而使TO减小，导致振荡器不易起振，若F取得较小，要保证TO1，则要求Yfb很大，可见，反馈系数的取值有一合适的范围，一般取F=1/8-1/2。2振荡管工作状态对振荡器性能的影响对于一个振荡器，当其负载阻抗及反馈系数F已经确定的情况，静态工作点的位置对振荡器的起振以及稳定平衡状态（振

34、幅大小，波形好坏）有着直接的影响。如图3-4中（a）和（b）所示。图3-4（a）工作点偏高，振荡管工作范围易进入饱和区，输出阻抗的降低将会使振荡波形严重失真，严重时，甚至使振荡器停振。图3-4（b）工作点偏低，避免了晶体管工作范围进入饱和区，对于小功率振荡器，一般都取在靠近截止区，但是不能取得太低，否则不易起振。一个实际的振荡电路，在F确定之后，其振幅的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值。在实际中，我们将会看到输出幅度随着静态电流值的增加而增大。但是如静态电流取得太大，不仅会出现图3-4（a）所示的现象，而且由于晶体管的输入电阻变小同样会使振荡幅度变小。所以在实用中，静态电流值一般取ICO0.

35、5mA-5mA。为了使小功率振荡器的效率高，振幅稳定性好，一般都采用自给偏压电路，我们以图3-2所示的电容三端式振荡器电路为例，简述自偏压的产生。图中，固定偏压VB由R1和R2所组成的偏置电路来决定，在忽略IB对偏置电压影响的情况下，可以认为振荡管的偏置电压UBE是固定电压VB和RE上的直流电压降共同决定的，即由于RE上的直流压降是由发射极电流IE建立的，而且随IE的变化而变化，故称自偏压。在振荡器起振之前，直流自偏压取决于静态电流IEO和RE的乘积，即一般振荡器工作点都选得很低，故起始自偏压也较小，这时起始偏压VBEQ为正偏置，因而易于起振，如图3-5（a）所示，图中Cb上的电压是在电源接通

36、的瞬间VB对电容Cb充电在上建立的电压；Rb是R1与R2的并联值。根据自激振荡原理，在起振之初，振幅迅速增大，当反馈电压Uf对基极为正半周时，基极上的瞬时偏压UBEUBEQ+Uf变得更正，ic增大，于是电流通过振荡管向Ce充电，如图3-5（b）所示。电流向Ce充电的时间常数充RDCe，RD是振荡管BE结导通时的电阻，一般较小（几十到几百欧），所以充较小，Ce上的电压接近Uf的峰值。当Uf负半周，偏置电压减小，甚至成为截止偏压，这时，Ce上的电荷将通过RE放电，放电的时间常数为放RECe，显然放充，在Vf的一周期内，积累电荷比释放的多，所以随着起振过程的不断增强，即在RE上建立起紧跟振幅强度变化

37、的自偏压，经若干周期后达到动态平衡，在Ce上建立了一个稳定的平均电压IEORe，这时振荡管BE之间的电压：VBEOVBIEORe因为IEO IEQ，所以有UBEOUBEQ，可见振荡管BE间的偏压减小，振荡管的工作点向截止方向移动。这种自偏压的建立过程如图3-6所示。由图看出，起振之初，（0t1之间），振幅较小，振荡管工作在甲类状态，自偏压变化不大，随着正反馈作用，振幅迅速增大，进入非线性工作状态，自偏压急剧增大，使UBE变为截止偏压。振荡管的非线性工作状态，反过来又限制了振幅的增大。可见，这种自偏压电路起振时，存在着振幅与偏压之间相互制约，互为因果的关系。在一般情况下，若Re Ce的数值选得适

38、当，自偏压就能适时地紧跟振幅的大小而变化。正是由于这两种作用相互依存，又相互制约的结果。如图3-6所示，在某一时刻t2达到平衡，这种平衡状态，对于自偏压来说，意味着在反馈电压的作用下，Ce在一周期内其充电与放电的电量相等。因此，b、e两端的偏压UBE保持不变，稳定在UBEZ。对于振幅来说，也意味着在此偏压的作用下，振幅平衡条件正好满足输出振幅为UFZ的等幅正弦波。3振荡器的频率稳定度频率稳定度是振荡器的一项十分重要技术指标，这表示在一这的时间范围内或一定的温度、湿度、电源、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，振荡频率的相对变化量较小，则表明振荡器的频率稳定度越高。改善振荡频率稳定度，从根本

39、上来说就是力求减小振荡频率受温度、负载、电源等外界因素影响的程度，振荡回路是决定振荡频率的主要部件。因此改善频率稳定度的最重要措施是提高振荡回路在外界因素变化时保持频率不变的能力，这就是所谓的提高振荡回路的标准性。提高振荡回路标准性除了采用稳定性和高Q的回路电容和电感外，还可以采用与正温度系数电感作相反变化的具有负温度系数的电容，以实现温度补偿作用，或采用部分接入的方法以减小不稳定的晶体管极间电容和分布电容对振荡频率的影响。石英晶体具有十分稳定的物理和化学特性，在谐振频率附近，晶体的等效参量Lq很大，Cq很小，Rq也不大，因此晶体Q值可达百万数量级，所以晶体振荡器的频率稳定度比LC振荡器高很多

40、。4实验线路见附图G5电源供电为12V，振荡管Q52为3DG12C。隔离级晶体管Q51也为3DG12C，LC振工作频率为10.7MHZ。1）静态工作电流的确定选ICQ2mA VCEQ6V 60则有 为提高电路的稳定性RE值适当增大，取R55=1K则R54=2K则 UEQ=ICQRE=21=2VIBQ=ICQ/=1/30 mA取流过R56的电流为10IBQ则R56=8.2K R57+W51=28K取R57=5.1K, W51为50K的可调电阻。2）确定主振回路元器件当为LC振荡时，f0=10.7MHz 设L=L51=2.2uH则 C=C53+CC51+C512+C55C57由C56、C57远大于

41、C55C53、CC51、C512所以CCC53+CC51+C55+C512取C55为24P C53+C512为55P（而实际上对高频电路由于分布电容的影响，往往取值要小于此值）CC51为2-30P的可调电容。而 C56/C57（C58、C59）=1/2-1/8 则取C56=100P而对于晶体振荡，只并联一可调电容进行微调即可。实验内容：1观察振荡状态与晶体管工作状态的关系。2观察反馈系数对振荡器性能的影响。3比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度。4观察温度变化对振荡频率的影响。实验步骤：1按下开关K51，调整静态工作点；调W51使VR55=2V（即P2与G两焊点之间的电压，见图0-1所示）2（

42、1）连接好J54、J52,调节可调电容CC51.通过示波器和频率计在TT51处观察振荡波形，并使振荡频率为10.7MHz（在本实验中可调范围在10MHz-12MHz）（2）断开J52，接通J53微调CC52，使振荡频率为10.245MHz 3观察振荡状态与晶体管工作状态的关系。断开J53，连好J52，用示波器在TT51观察振荡波形，调节W51，观察TT51处波形的变化情况，并测量波形变化过程中的几个点的发射极电压且计算对应的IE。4观察反馈系数对振荡器性能的影响。用示波器在TT51处观察波形。分别连接C54、C55、C56或组合连接使C56/C57C59等于1/3、1/5、1/6、1/8时，幅

43、度的变化并实测，反馈系数是否与计算值相符，同时，分析反馈大小对振荡幅度的影响。5比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度。分别接通J53、J52，在TT51处用频率计观察频率变化情况。6观察温度变化对振荡频率的影响。分别接通J53、J52，用电吹风在距电路15处对着电路吹热风，用频率计在TT51处观察频率变化情况。实验与思考1整理实验所测得的数据，并用所学理论加以分析。2比较LC振荡器与晶体振荡器的优缺点。3分析为会么静态电流IEO增大，输出振幅增加，而IEO过大反而会使振荡器输出幅度下降？实验四 集电极调幅与大信号检波实验目的1. 进一步加深对集电极调幅和二极管大信号检波工作原理的理解。2掌握静态调制特性与动态调制特性的测试方法。3掌握利用示波器测量调幅系数ma的方法。4观察检波器电路参数对输出信号失真的影响。实验学时：3学时实验器材1高频通信实验箱 一只2高频信号发生器 一台360MHz模拟示波器 一台4万用表 一块实验原理与电路1实验原理（1）集电极调幅的工作原理集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随