通信电子线路实验
上海师范大学 信息与机电工程学院
前 言
通信（高频）电子线路课程是大学本科电子类专业的必修课之一，其相应的实验课程，也是非常重要的。它为学生巩固所学理论知识，开拓思路，增加动手能力提供了实践平台。
本系列实验参考了《电子线路－非线性部分》谢嘉奎主编、《高频电子线路》张肃文主编，等教材的相关内容而编写的。实验内容包括振荡器、调频、调幅、波形变换、综合类实验等，约13个实验。可以基本满足对理论教材的覆盖面。如果需要，还可以延伸出更多相关的实验内容。
实验系统由实验平台和若干个独立实验模块组成，实验平台自带直流电源（＋12V、＋5V、－12V、－5V）。实验模块以插板的形式插在实验平台上，除需调节和拨动的器件外，其它元件均焊接在PCB板上。模块正面印有实验电路图，便于学生理解实验原理。反面使用透明盒罩，便于学生观察元件，又可对元件加以保护。
本实验课程内容适合高校通信和电子信息专业学生学习，若本教材在使用中发现不妥或错误之处，欢迎同学和老师指正。
上海师范大学
信息与机电工程学院
王晨 王芳
2015.10于上海
目 录
实验一 高频小信号调谐放大器 ···························································· 4 实验二 三点式LC振荡器与压控振荡器 ················································ 8 实验三 波形变换电路 ······································································· 13 实验四 模拟乘法器调幅电路 ······························································ 17 实验五 集电极调幅 ·········································································· 20 实验六 二极管峰值检波器 ································································· 23 实验七 锁相环调频 ·········································································· 26 实验八 锁相环鉴频 ·········································································· 29 实验九 调幅语音通话 ······································································· 32 实验十 调频/调幅接收系统 ································································ 35 附录 计算机辅助分析软件及应用 ························································ 38 第一节 OrCAD简介 ········································································ 38 第二节 高频小信号单调谐放大器的仿真 ·············································· 40 第三节 LC振荡器的仿真 ·································································· 49
实验一 高频小信号调谐放大器
一、实验目的
1、掌握高频小信号调谐放大器的工作原理；
2、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。
二、实验内容
1、测量各放大器的电压增益；
2、测量放大器的通频带与矩形系数（选做）； 3、测试放大器的频率特性曲线（选做）。
三、实验仪器
1、20MHz示波器 一台 2、数字式万用表 一块 3、调试工具 一套
四、实验基本原理
1、单级单调谐放大器
图1－1 单级单调谐放大器实验原理图
实验原理图如图1－1所示，本实验的输入信号（10.7MHz）由正弦波振荡器模块的石英晶体振荡器或高频信号源提供。信号从TP5处输入，从TT2处输出。调节电位器W3可改变三极管Q2的静态工作点，调节可调电容CC2和中周T2可改变谐振回路的幅频特性。
2、双级单调谐放大器
图1－3 双级单调谐放大器实验原理图
实验原理图如图1－3所示，若TP5处输入信号的峰峰值为几百毫伏，经过第一级放大器后可达几伏，此信号幅度远远超过了第二级放大器的动态范围，从而使第二级放大器无法发挥放大的作用。同时由于输入信号不可避免地存在谐波成分，经过第一级谐振放大器后，由于谐振回路频率特性的非理想性，放大器也会对残留的谐波成分进行放大。所以在第一级与第二级放大器之间又加了一个陶瓷滤波器（FL3），一方面滤除放大的谐波成分，另一方面使第二级放大器输入信号的幅度满足要求。 实验时若采用外置专用函数信号发生器，调节第一级放大器输入信号的幅度，使第一级放大器输出信号的幅度满足第二级放大器的输入要求，则第一级与第二级放大器之间可不用再经过FL3。
五、实验步骤
1、单级单调谐放大器 （1）连接实验电路
在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V。TP9接地，TP8接TP10。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。 （2）静态工作点调节
K5向左拨（即关闭电路电源），TP5接地，然后K5向右拨。用万用表测三极管Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压为5V。
说明：本实验箱的所有实验，改接线的操作均要在断电的情况下进行，以后关于断电改接线的操作步骤不再重复说明。
（3）测量放大器电压增益
去掉TP5与地的连线，由正弦波振荡器模块或高频信号源提供输入信号Vi。
1）输入信号Vi由正弦波振荡器模块提供，参考实验九产生10.7MHz的正弦波信号Vi，操作步骤如下：
①在主板上正确插好正弦波振荡器模块，该模块开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，
K2、K3、K5、K7、K8向下拨，K4、K6向上拨。主板GND接该模块GND，主板＋12V接该模块＋12V，检查连线正确无误后，开关K1向右拨。若正确连接，则该模块上的电源指示灯LED1亮。
②用示波器在正弦波振荡器模块的TT1处测量，输出信号应为正弦波，频率为10.7MHz。调节该模块的W2可改变TT1处信号的幅度（注意W2不要调到两个最底端）。此信号即为本实验的输入信号Vi，从TP5处引出。
③正弦波振荡器模块的TP5接小信号放大器模块的TP5，调节正弦波振荡器模块的W2使小信号放大器模块TP5处信号Vi的峰峰值Vip-p为400mV左右。
④用示波器在小信号放大器模块的TT2处观察，调节小信号放大器模块的T2、CC2，适当调节该模块的W3，使TT2处信号Vo的峰峰值Vop-p最大不失真。记录各数据，填表1－1。
2）输入信号Vi由高频信号源提供，参考高频信号源的使用方法，用高频信号源产生频率为10.7MHz，峰峰值约400mV的正弦信号，将此信号输入到小信号放大器模块的TP5。
用示波器在小信号放大器模块的TT2处观察，调节小信号放大器模块的T2、CC2，适当调节该模块的W3，使TT2处信号Vo的峰峰值Vop-p最大不失真。记录各数据，填表1－1。
表1－1
4、双级单调谐放大器 （1）连接实验电路
在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V。TP9接地，TP17接TP6，TP20接地，TP19接TP10。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。
（2）静态工作点调节
TP5接地，用万用表测Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压约为5V。TP16接地，用万用表测Q3发射极对地的直流电压，调节W4使此电压约为5V。
（3）测量放大器电压增益
①去掉TP5与地及TP16与地的连线，TP8接TP15。参考实验步骤2（3），产生10.7MHz的输入信号Vi1（Vi1p-p约400mV）。将Vi1输入到小信号放大器模块的TP5处。
②用示波器在TP8处测量，调节T2、CC2，使TP8处信号Vo1的峰峰值Vo1p-p约为4V。 ③用示波器在TT2处测量，调节T4、CC4，并适当调节该模块的W3、W4，使TT2处信号最大不失真，记录此时输出信号Vo2的峰峰值Vo2p-p。用示波器在TP16处测量第二级放大器输入信号Vi2的峰峰值Vi2p-p，记录各数据，填表1－3。
表1－3
六、实验报告
1、按步实验并完成表1－1、1－2、1－3、1－4。 2、高频小信号放大器的主要技术指标有哪些？
实验二 三点式LC振荡器与压控振荡器
一. 实验目的
1 了解三点式LC振荡器和压控振荡器的基本工作原理； 2 学会使用科学的测量方法采集振荡器的相关技术数据；
3 通过观察、比较,了解改变相关技术参数对振荡器工作状态的影响。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台；数字式万用表 一个；实验箱及正弦波振荡器模块 一套 调试工具若干
三. 实验原理
1 三点式LC振荡器
三点式LC振荡器原理图如图2－1所示。
图 2－1 三点式LC振荡器原理图
图中，T2为可调电感，Q1与周边相关元件组成振荡器，Q2和R9、R10、C11等元件组成射极跟随器，Q3与周边相关元件组成电压放大器。C6=100pF，C7=200pF，C8=330pF，C40=1nF。通过控制K6、K7、K8的开闭，可改变振荡器的反馈系数。设C7、C8、C40的组合电容为C∑，则振荡器的反馈系数F＝C6/ C∑。
反馈电路不仅把输出电压的一部分送回输入端产生振荡，而且把晶体管的输入电阻也反映到LC回路两端。F大，使等效负载电阻减小，放大倍数下降，不易起振。另外，F的大小还影响波形的好坏，F过大会使振荡波形的非线性失真变得严重。通常F约在0.01～0.5之间。
同时，为减小晶体管输入输出电容对回路振荡频率的影响，C6和C∑取值要大。当振荡
频率较高时，有时可不加C6和C∑，直接利用晶体管的输入输出电容构成振荡电容，使电路振荡。忽略三极管输入输出电容的影响，则三点式LC振荡器的交流等效电路图如图2－2所示。
图1－2中，C5=33pF，由于C6和C∑均比C5大的 多， 回路总电容C0可近似为：
C0=C5+C4 （2－1）
则振荡器的频率f0可近似为：
C6
f0=
12πL2C0
=
1
2π2(C5+C4)
（2－2）
图1－2 LC振荡器等效图
若调节T2则振荡器的振荡频率变化，当电感量L2变大时，f0将变小，振荡回路的品质因素变小，振荡输出波形的非线性失真也变大。在实际应用中，C6和C∑不会远大于C5，且由于三极管输入输出电容的影响，在改变C∑，即改变反馈系数时，振荡器的频率也会变化。
本模块的实验电路在C11与Q3之间还有一级10.7MHz陶瓷滤波器电路，用来滤除石英晶体振荡器输出信号中的二次、三次谐波分量，以给其它模块提供载波信号。由于受到模块大小的限制，故没有在模块上画出这部分电路图。若LC振荡所产生信号的频率不在陶瓷滤波器的通带内，则在TP5处将不会有波形输出或输出信号幅度较小。
2 压控振荡器
压控振荡器的实验原理图如图2-3所示。
C1
图2-3 压控振荡器原理图
Q1、Q2、Q3的作用与三点式LC振荡器相同，TP2和TP3是为其他实验二次开发留出的接口，在做压控振荡器实验的时候，连接TP2与TP3。TP1是为调频实验留出的调制信号输入接口，C1、L1为调制信号耦合隔离电路，压控振荡器实验不涉及此部分电路。
R2、 R3、W1为变容二极管D1提供直流反偏压VD。C2、C3为变容二极管的接入电容(C2=5pF，C3＝10pF)，设C2、C3的组合电容为CN，C7、C8、C40的组合电容为CM，忽略三极管输入输出电容的影响，则压控振荡器的交流等效电路如图2-4所示。
CN
Cj
C6
图2-4 压控振荡器等效图
图中，C5=33pF，由于C6和CM均比C5大的多，则回路总电容C0可近似为：
C0=C5+C4+
CNCjCN+Cj
（2－3）
则振荡器的频率f0可近似为：
f0=
12π2C0
（2－4）
参考图1－4，定义变容二极管的接入系数P为：
P=
CN
（2－5）
CN+CjQ
其中，CjQ是直流反偏压为VD时变容二极管的容量。调节W1，则VD变化，CjQ也变化。由式2－5可知，CN越大，变容二极管的接入系数P也越大，单位直流反偏压变化所引起的频偏也越大。但为了减小高频电压对D1的作用和中心频率的漂移，通常将CN取的较小。
四. 实验内容与步骤
1 三点式LC振荡器 （1）连接实验电路
在实验箱上插入“正弦波振荡器”模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，K2、K3、
K4、K7、K8向下拨，K5、K6向上拨。主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。
（2）测量LC振荡器的频率变化范围
用示波器在三极管Q2的发射极观察反馈输出信号的波形，用无感螺丝刀调节T2，记录（可用频率计）输出信号的频率f0的变化范围，比较波形的非线性失真情况，记录波形并将数据填入表
表2-1
（3）观察反馈系数变化对输出信号的影响
用示波器在三极管Q2的发射极观察反馈输出信号Vo的波形，调节T2，使Vo的频率f1
为10.7MHz，改变反馈系数F的大小（通过选择K6、K7、K8的拨动方向来改变），观察Vo和f1
表2-2
（4） 观察温度变化对三点式LC振荡器频率稳定度的影响
用一热源（如加热的烙铁）靠近T2，在Q2发射极观察输出信号频率的变化情况。
2 压控振荡器 （1）连接实验电路
在实验箱上插入“正弦波振荡器”模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，K3、K6、K8向下拨，K2、K4、K5、K7向上拨。实验箱直流电源输出端GND接模块GND；＋12V接模块＋12V；TP2接TP3。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。
（2）观察直流反偏压、变容二极管接入电容对振荡器频率的影响。 ①接入电容CN＝5pF
K2向上拨、K3向下拨，使变容二极管的接入电容CN＝5pF。用万用表测变容二极管D1
阴极对地的直流电压VD（在D1上方的军品插座处测量），调节W1，使VD从小变大，均匀选取多个VD，并用示波器在Q2发射极测量输出信号的频率f0，将数据填入表1－3。
②接入电容CN＝15pF
K2、K3都向上拨，使变容二极管接入电容CN＝15pF。用万用表测变容二极管D1阴极对地的直流电压VD（在D1上方的军品插座处测量），调节W1，使VD从小变大，均匀选取多个VD，并用示波器在Q2发射极测量输出信号的频率f0，将数据填入表2-3。
表2-3
注意：由于万用表输出电容的影响，将万用表接在D1两侧和不接在D1两侧时，Q2发射极信号的频率会不一样，所以万用表在测量直流电压后应取下，再用示波器在Q2发射极测信号频率。
五. 思考题
1 在对电路进行测量时，一般因被测参数种类的不同，应选用不同的仪器，以达到最佳
的测量精度和效果。本实验中，你在测量电压、信号频率时，选用了何种仪器？为什么？
2 调节电感时，为什么用无感螺丝刀？调节时，应特别注意什么？ 3 若将LC振荡器的C5短路，K5上拨，电路工作状态如何？为什么？ 4 压控振荡器通常是通过什么方法来控制信号频率的？
实验三 波形变换电路
一. 实验目的
1 了解二极管限幅器的组成与工作原理；
2 掌握用二极管实现非线性波形变换的基本原理；
3 熟悉任意波变方波、方波变脉冲波、方波变三角波、三角波变正弦波的原理和方法。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台； 实验箱与综合实验模块 一套； 信号发生器 一台；连接线若干
三. 实验原理
1 二极管限幅器
二极管限幅器的原理图如图3-1所示。
图3-1 二极管限幅器实验原理图
输入信号从TP1处输入，输出信号在TT1处测试。设输入信号电压为Vi，输出信号电压为Vo，二极管导通电压为VDON，二极管导通电阻为rd。
（1）当i
（2）当i>VDON时，二极管D1、D2都导通，Vo=
R2
Vi，由于R1远远小于R2，
R1+R2
R2//rd
Vi,由于rd远远小于R2，
R1+R2//rd
则Vo≈
rd
Vi。所以当i>VDON时输出信号波形就近似变为上、下顶部被削平的梯形
R1+rd
波。
2 任意波转方波、方波转脉冲波、方波转三角波、脉冲波转锯齿波
任意波变方波、方波变脉冲波、方波变三角波、脉冲波变锯齿波的原理图如图3-2所示。
图3-2 若干波形转换原理图
（1）任意波转方波
任意波从TP11输入，经过双向限幅器（D9、D10）后送入比较器U5A的正向输入端，从TP13处输出方波。此比较器为迟滞比较器，在过零点比较器的基础上引入正反馈电阻R43，用来抑制过零点附近的干扰。R42和稳压二极管D11、D12起分压作用。
（2）方波转脉冲波
当TP12悬空时，比较器U5B的反向输入端由＋12V电源通过电阻R46，获得一个高于同向输入端的电压，其值等于二极管D13的导通电压，则比较器输出一个负的直流电压。
连接TP13和TP12，则TP13处的方波经过电容C16送入到比较器U5B的反向输入端。当反向输入端电压发生正向变化时，由于D13的正向导通电阻很小，电压的变化大部分降落在C16上，比较器的反向输入端发生的变化不大，因此比较器的输出电压保持不变。当反向输入端电压发生负向变化时，由于C16两端的电压不能发生突变，二极管反向截止，使比较器反相输入端发生负向变化，比较器输出发生正跳变。在电源电压充电的作用下，C16右端电位逐渐升高，当反向输入端的电位过零点后，输出电压迅速变为负值。直到反向输入端的第二个负跳变之前，比较器的输出一直为负电压。如此反复，就可在TT4处得到正负交替的脉冲波，输出负脉冲的宽度由C16和R46决定。
（3）方波转三角波、脉冲波转锯齿波
方波转三角波、脉冲波转锯齿波用积分电路实现。图3－2中，运放U6A组成积分器，R51用来克服运放失调和初始输出直流分量的不确定性。开关K7向上波，选择方波进入积分器；K7向下拨，选择脉冲波进入积分器。三角波和锯齿波在TT5处观察。
3 三角波转正弦波
三角波变正弦波的方法有滤波法和折线法，本实验采用的是折线法。原理图如图3-3所
示，具体原理可参考高等教育出版社出版的《模拟电子技术基础》（第三版）（童诗白、华成英主编）或其他相关书籍。
图3-3 三角波转正弦波原理图
四. 实验内容与步骤
观察各波形变换的结果并进行比较分析。
1 限幅器
（1）连接实验电路
在实验箱上插入“综合实验”模块，开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K8、K9向左拨，实验箱直流稳压电源GND接模块GND，其他电源可不接。
（2）输入信号
TP1处输入频率f=1KHz，电压U=500mVPP的正弦波信号。该信号由信号发生器提供。 （3）观察限幅器的输出
用示波器在TT1处观察，逐渐增大TP1处信号的幅度，观察TT1处信号波形的变化情况。记录TT1处信号上下顶被削平时TP1处信号的峰峰值，并记录（画出）这2个波形（在同一个坐标系内）。
2 任意波转方波、方波转脉冲波、方波转三角波、脉冲波转锯齿波 （1）连接实验电路
模块同前，开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K8、K9向左拨，实验箱直流稳压电源的GND接模块GND，±12V接模块±12V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的电压开关，K5、K6向右拨，K7放任意位置，此时，模块上的电源指示灯LED5、LED6亮。
（2）输入信号
TP11处输入频率f=1KHz，U=2VPP的正弦波或三角波信号（由低频信号源提供）。 （3）观察方波输出
用示波器在TP13处观察，记录此处信号的波形。 （4）观察三角波输出
开关K7向上拨，用示波器在TT5处观察，记录此处信号的波形。 （5）观察脉冲波输出
连接TP12与TP13，用示波器在TT4处观察，记录此处信号的波形。 （6）观察锯齿波输出
连接TP12与TP13，K7向下拨，用示波器在TT5处观察，记录此处信号的波形。 3 三角波转正弦波 （1）连接实验电路 实验模块同前，开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K8 、K9向左拨，主板GND接模块GND，TP3接主板＋5V，TP5接主板－5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关。
（2）输入信号
TP2处输入频率f=20KHz，U= 8VPP的三角波信号。此信号由低频信号源提供。 （3）观察正弦波输出
用示波器在TT2处观察并记录输出波形 （4）改变分压电阻观察输出波形
去掉TP3与主板＋5V的连线以及TP5与主板－5V的连线。TP4接主板＋5V，TP6接主板－5V。TP2处输入信号不变，用示波器在TT2处观察并记录输出波形。
五．思考题
1 双向限幅器的工作原理。
2 试分析任意波转方波的过程原理。
3 在三角波转正弦波的电路中，改变分压电阻对输出正弦波的影响如何。
实验四 模拟乘法器调幅电路
一. 实验目的
1 理解模拟乘法器调制电路的工作原理； 2 掌握测量调幅器相关参数的方法。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台； BT-3扫频仪（选做）； 实验箱与幅度调制与解调模块 一套； 信号发生器 一台；数字式万用表 一只； 调试工具 一套
三. 实验原理
所谓调幅，就是用低频调制信号去控制高频载波（振荡）信号的幅度，使载波的幅度随调制信号的规律而变化。调幅波按其不同的频谱结构，可分为普通调幅信号（AM）；平衡调幅波或称为抑制载波的双边带调幅信号（DSB）和抑制载波及一个边带的单边带调幅信号（SSB）。
调幅的实质是将调制信号的频谱搬迁到载频的两侧，使其成为含有低频信息的调幅波。这是一个频谱搬迁的过程。从时域上考虑，这相当于将调制信号与载波信号相乘。因而在低电平调制时，可以用模拟乘法器将调制信号与载波信号相乘来实现调幅。
若把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上，如：晶体二极管、晶体三极管、模拟乘法器等，经过非线性变换电路的作用，就可以产生新的频率成分，在利用一定的带宽谐振回路选出所需的频率成分就能够实现调幅。以下是电路简介。乘法器调幅器电路图如图4-1所示。
图4-1 乘法器调幅电原理图
模拟乘法器MC1496是常用的平衡调制 / 解调器，内部有8个有源晶体管。本电路可用于调幅和解调及其他电路。调制信号从TP2输入，载波从TP1输入。适当调节调制信号与载
波信号的幅度以及乘法器的静态偏置电压（调节W1），当模拟乘法器的4脚直流电压不为0时， TT1输出普通调幅信号（AM）；当模拟乘法器的4脚直流电压为0时，TT1输出平衡调幅信号（DSB）。
FL1为10.7MHz的陶瓷滤波器，它的作用是对TT1处调幅波进行滤波，得到抑制载波的单边带调幅信号（SSB）。该信号可在TP4处观察到。
为兼容检波电路的滤波网络，在进行调制与检波实验时，调制信号的频率选择为1KHz，载波信号的频率选择为10.7MHz。
在观察平衡调幅波（DSB）的相位突变现象时，调制信号的频率可改为500KHz，载波信号的频率选择为11.2MHz。
AM
A为最大振幅；B为最小振幅；Ma是普通调幅波的调制系数。它是描述调幅波调制情况的一个物理量。
ma=
A-B
⨯100% A+B
普通调幅波的包络反应了调制信号的变化规律，且波谷处的内部载波是连续变化的。 平衡调幅波如下图：
图4-3 平衡调幅波
平衡调幅波的包络不反应调制信号的变化规律，它的内部载波在过0处有180度的翻转。
四. 实验内容与步骤
1 普通调幅（AM）波的测试
在实验箱主板上插入“幅度调制与解调”模块，开关K1、K2、K8、K9、K10、K11向左拨，主板GND接模块GND，主板±12V接模块±12V，检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1、K2向右拨。此时模块上的电源指示灯LED1、LED2亮。
（1）在TP2处输入调制信号UΩ。 fΩ=100 KHz； UΩ=700m VΩp-p(正弦波信号) （2）在TP1处输入载波信号Ui。 fi=10.7MHz； Ui=500mVp-p (正弦波信号)
（以上信号均由信号发生器提供）。
（3）产生并观察AM波。
①用示波器探头接TT1处，观察输出信号，适当调节W1，以产生清晰的 AM波。 画下此波形，测量出它的A与B，求出调制度M。
改变调制信号UΩ的大小，产生一个M=0.5的调幅波。测量出此时的A与B，并画下该
波形。
2 平衡调幅（DSB）波的测试
①示波器探头接TT1处，适当调节W1，使TT1处能观察到DSB波。记录此波形。
3 观察/测试普通调幅（AM）波过调波形 ①连接同上。调节W1或增大调制信号的幅度，使在TT1处能观察到过调的AM波形。 记录该波形并求出它的调制度M’。
五. 思考题
1 AM与DSB波的区别在哪里？
2 在实际的通信系统使用中AM、DSB和SSB波优缺点在哪里（可参考相关书籍）？
实验五 集电极调幅
一、实验目的
1、掌握利用晶体三极管进行集电极调幅的原理； 2、掌握调幅波与调制信号及载波的关系； 3、掌握调幅系数测量与计算的方法。
二、实验内容
1、产生并观察调幅波；
2、测量并计算调幅波调幅系数。
三、实验仪器
1、20MHz模拟示波器 一台 2、数字式万用表 一块 3、调试工具 一套
四、实验原理
集电极调幅是利用调制信号改变高频功率放大器集电极直流电源电压来实现调幅的。实验原理图如图16－1所示。
图16－1 集电极调幅实验原理图
TP2和TP3是为测量丙类功放的效率而留出的接口，调幅实验时，TP2与TP3相连。调制信号从TP5输入，经音频变压器T3耦合到丙类功放的集电极。载波从TP1输入，调幅波在TT2处观察和测量。调幅时，功放应工作在过压状态，可通过观察TT1处是否为下凹的波形来判断功放是否工作在过压状态。
五、实验步骤
1、连接实验电路
在主板上正确插好高频功率放大器模块，K1、K5、K6向左拨，K2、K3、K4向下拨，TP2接TP3，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V，检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，开关K1向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。
2、静态工作点调节
TP1接地，用万用表测量三极管Q1发射极对地的直流电压，调节W1使此电压为1.8V。 3、输入载波
去掉TP1与地的连线，由高频信号源或正弦波振荡器模块为本实验提供载波信号。参考高频信号源使用方法或实验一实验步骤2（3），产生10.7MHz的载波信号。将此信号输入到高频功率放大器模块的TP1。调节载波信号的幅度，使TP1处信号的峰峰值约为500mV。
4、调试功放使之工作在过压状态
用示波器在高频功率放大器模块的TT1处观察，调节该模块的T1、T2，使TT1处出现如图16－2所示的下凹波形，即功放工作在过压状态。
图16－2 过压状态时TT1处的波形
5、输入调制信号
本实验的调制信号VΩ可由正弦波振荡器模块的RC振荡器提供，也可由低频信号源提供。
（1）若调制信号VΩ由正弦波振荡器模块的RC振荡电路提供
参考实验十，用RC振荡电路产生1.2KHz左右的调制信号，调节正弦波振荡器模块的W3，使调制信号VΩ的峰峰值VΩp-p约为3V。连接正弦波振荡器模块的TP6与高频功率放大器模块的TP5。
（2）若调制信号VΩ由低频信号源提供
参考低频信号源的使用方法，用低频信号源产生频率为1KHz，峰峰值约为3V的正弦波信号VΩ。连接信号源的Vout与高频功率放大器模块的TP5。
6、观察调幅波波形并计算调幅系数
用模拟示波器在TT2处观察调幅波，波形如图16－3所示。
由ma=
A-B
⨯100%计算调幅系数，填表16－1。 A+B
7、观察调幅系数与调制信号幅度的关系
保持载波信号的幅度不变，调制信号峰峰值VΩp-p由小变大，用模拟示波器在TT2处测量调幅波，填表16－1。
表16－1
说明1：只有功放工作在过压状态时，才能实现集电极调幅。因此，建议调试方法为：将峰峰值为500mV左右的载波信号和峰峰值为3V左右的调制信号分别输入到TP1和TP5，用模拟示波器在TT2处观察，调节T1、T2，直至TT2处出现图16－3所示的波形为止。
说明2：若无论怎样调节T1、T2都不能使TT2处出现图16－3所示的波形，则适当增大载波的幅度或适当调节高频功率放大器模块的W1。
六、实验报告
1、按步实验并画出调幅波的波形。 2、完成表16－1。
实验六 二极管峰值检波器
一. 实验目的
1 了解二极管峰值检波的工作原理；
2 了解负峰切割失真和惰性失真的发生条件及改善方法。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台；数字式万用表 一台； 实验箱与幅度调制与解调模块 一套；
信号发生器 一台； 晶体管毫伏表 一台
三. 实验原理
幅度检波是调幅的逆过程。检波器能对AM波解调，电路简单，但如调整不好，输出的解调信号容易产生失真。
二极管峰值检波器原理图见图6-1。通常当检波器输入信号幅度大于0.5V时，即为大信号峰值检波工作状态。其工作过程如下：当二极管D导通时，输入调幅信号Ui通过D向电容CL充电，充电时间常数为RDCL（RD为二极管正向电阻）。每当D截止时，CL上充得的电荷通过RL放电，放电时间常数
为RLCL。通常RD
图6-1 二极管峰值检波器
二极管峰值检波器容易产生的二种失真： 1.惰性失真
这是由于负载时间常数RLCL过大造成的。表现为输出电压跟不上输入调幅信号包络的变化。为了避免惰性失真，一般要求
-m2RLC≤
mΩmax
Ωmax为调制信号最高角频率，m为调制系数。
2 负峰切割失真
这是由于交流负载电阻R〔R=RLRL/（RL+RL）〕与直流负载电阻RL相差太大造成的。表现为输出交流电压负峰被削平。要避免负峰切割失真，应满足：
’
’
mmax≤
R
RL
本实验电原理图如图6-2所示。电路简介如下：
图6-2 实验二极管峰值检波器电原理图
调幅信号从TP5处输入，检波器的直流负载电阻RL=R15+R∑1(R∑1为电阻R16、R17的
R∑1R∑2
并联电阻)，检波器的交流负载电阻R'L=R15+R19、R20的并联 (R∑2为电阻R18、
R∑1+R∑2
电阻)。电容C8可提高高频滤波的能力，改善输出波形的失真。C9和检波器的负载电阻组成RC低通滤波器， 通过对载波高频滤波后，在输出端得到解调信号。
四. 实验内容与步骤
连接实验线路
在实验箱主板上插入“幅度调制与解调”模块，主板接地GND与模块接地GND相连。 在电路输入端TP5处输入调幅（AM）波。其载波峰峰值为500mV，频率10.7MHz；调制信号峰峰值为5V，频率1KHz，正弦波信号。示波器探头接TT3处，观察以下三种情况时检波器的输出波形。
1 检测检波器输出的不失真解调信号
K3、K6向上拨，K4、K 5、K7向下拨，观察不失真检波输出波形。记录该波形并测出此时的输入信号调制度M1。
2 测量惰性失真波形
K4、K6向上拨，K3、K5、K7向下拨，观察“惰性失真”波形（若现象不明显可加大调制信号幅度或适当改变各开关的拨动方向）。记录该波形并测出此时的输入信号调制度M2。 3 观察负峰切割波形
K3、K7向上拨、K4、K5、K6向下拨，观察“负峰切割失真”波形（若现象不明显可加大调制信号的幅度或适当改变各开关的拨动方向）。记录该波形并测出此时的输入信号调制度M3。
注意：若在（2）、（3）实验中未调整过输入调制信号的幅度，则三次实验中的调制度相同。
五．思考题
1 二极管峰值检波器中通常会产生二种失真。在本实验电路中与哪些器件哪些因素有关？如何解决这类失真？
2 原理电路图与实验电路图有所不同，试解释实验电路的工作原理。
实验七 锁相环调频
一. 实验目的
1. 了解锁相环工作原理；
2. 了解锁相环调频电路工作原理。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台； 实验箱及角度调制模块 一套； 信号发生器 一台； 频率计 一台
三. 实验原理
1 集成锁相环调频简介
调频是用反映信息的低频信号（调制信号）去控制高频载波振荡的频率，使载波的瞬时频率随调制信号的变化规律而变化。本实验系统是采用LM4046数字集成锁相环（PLL）来实现调频。锁相环路是一种允许用外部信号去控制环路内部振荡器频率和相位的电路，是一种相位反馈电路。锁相环的内部电路主要由鉴相器和压控振荡器VCO两部分组成。
在普通的直接调频电路中，振荡器的中心频率稳定度较差，而采用晶体振荡器的调频电路，其调频范围又太窄。采用锁相环调频可以解决这个矛盾。
实现锁相调频的条件是调制信号的频谱要处于低通滤波器的通带之外。使压控振荡器的中心频率锁定在稳定度很高的晶振频率上，而随着输入调制信号的变化，振荡频率可以发生很大频偏。
2 锁相环调频原理
锁相环调频原理框图如图8-1所示。将低频调制信号加到压控振荡器的控制端，使压控振荡器的输出频率在自由振荡频率（中心频率）fO上下随调制信号而变化，压控振荡器的输出端产生一个调频波。当高频载波频率与自由振荡频率相近时，压控振荡器的振荡频率与载波频率锁定。低通滤波器只保证压控振荡中心振荡频率与载波频率锁定时所产生的相位误差
电压通过，它与调
¼¼
制信号经由加法电
路，去控制压控振 荡器的频率，这样
。既保证了压控振 荡器的中心频率与
载波频率频率具 有同样频率稳定
度，又能在压控
J602
¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼振荡器输出一个调
频波。
图8-1 锁相环调频原理框图
3 实验锁相环调频电路工作原理
本实验用锁相环调频的原理图如下图所示。
图8-2 锁相调频实验原理图
电路采用74HC4046锁相环与周边器件构成调频电路。调制信号从TP8输入，外部载波信号从TP5输入，调制信号从TP7输出。锁相环内部VCO的频率受C18、R21和第12脚外接电阻的影响。设第12脚外接电阻阻值为R∑，则VCO的振荡频率f为：
2(f=
VC-14
+)R21R∑
（8-1）
2πC18
其中，VC＝Vdd/2，Vdd为74HC4046的供电电压，本电路为5V。R∑越大，单位调制信号电压所引起的频偏也越大。电路中，C18=5600pF，R21=10KΩ，R20=100K，R33=10KΩ。
四. 实验内容与步骤
1 测量锁相环VCO的自由振荡频率 （1）连接实验电路
在主板上正确插好角度调制模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，实验箱主板接地端GND连接模块接地端GND，主板＋5V接模块＋5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧船形开关，K3向右拨，模块上电源指示灯LED3亮。 （
2） K4向左拨，即74HC4046的第12脚接电阻R20（100KΩ）。示波器探头接TT3，
测量VCO频率f1，由式5-1计算出此时TT3处信号频率的理论值，将数据填入表8－1。
（3）K4向右拨，即74HC4046的第12脚接电阻R33（10KΩ）。用示波器在TT3处测量，由式5-1计算此时TT3处信号频率的理论值，将数据填入表5-1。
表8-1
2 测量锁相环的同步带和捕捉带
TP6连接TP7。TP5处输入载波信号（由低频信号源提供）。K4向右拨，载波信号频率为fR=f1(实测值)，峰峰值5V，直流量约1V，方波或正弦波均可。
（1） 用双踪示波器同时在TT3和TP5处观察，逐渐增大fR，观察示波器上二个波形。当两波形同时移动时，系统处于（同步）锁定状态。继续慢慢增加fR，当fR增大到某一值时，示波器只能显示一个波形，另一个波形处于漂移状态。此时，系统处于失锁状态，记下此时的fR值fH1。 然后，慢慢将频率往回调，同时观察示波器，直到屏幕上可同时显示2个清晰的波形为止（此时系统又回到锁定状态），记下此时的频率f H2。 （2） 接上，将频率从f H2往低频处调节，方法同上。直到示波器只能显示一个波形，另一个波形处于漂移状态，系统再次处于失锁状态。记下此时的频率fL1，然后，慢慢将频率往回调，同时观察示波器，直到屏幕上可同时显示2个清晰的波形为止（此时系统又回到锁定状态），记下此时的频率f L2。
同步带 W同= fH1 - fL1 捕捉带W捕= f H2 - f L2 将数据代入上述公式，计算出同步带和捕捉带
（3） K4向右拨， TP5处载波信号频率为fR =f2 (实测值)。 其他步骤同①和②，再次测量出此时系统的同步带和捕捉带。 3 观察调频波
连接TP6与TP7，K4向左拨。
（1）TP8处输入调制信号：频率约1KHz，峰峰值5V的正弦波信号；
（2）TP5处输入载波信号：频率为40KHz，峰峰值7V的正弦波或方波，由信号源提供 （也可不输入此信号）。
（3）示波器探头接在TT3处观察调频波，调节调制信号的幅度，直到能观察到调频波疏密的变化情况。
五. 思考题
1 用锁相环调频时，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？为什么？
2 在本实验中，低通滤波器的作用是什么？
3 同步带和捕捉带哪个宽？试从基本原理上分析（可参考相关书籍）。
实验八 锁相环鉴频
一．实验目的
1 了解锁相环鉴频的原理；
2 了解实验锁相环鉴频电路工作原理。
二．实验仪器
双踪示波器 一台； 实验箱与角度解调模块 一套； 晶体管毫伏表 一台 信号发生器 一台；
三． 实验原理
对调频波的解调称为频率检波或鉴频。锁相环原理（鉴频）的框图如图9-1所示。
V (t)¼÷¼¼
J604
图9-1 锁相环鉴频原理框图
÷¼¼¼¨¼¼
输入的调频波经放大后与压控振荡器的输出经鉴相器获得一个变化的相位误差电压，并通过低通滤波器（滤波器需有足够的带宽，使鉴相器输出的误差电压能顺利通过）滤去所含的高频成份，获得一个误差电压去控制VCO，这样VCO就能跟踪输入调频波中反映调制规律的瞬时频率。此时的误差电压就是随调制信号频率而变的解调信号，即实现了鉴频。
本实验锁相环鉴频的电原理图如图9-2所示。其工作原理如下：
图9-2 锁相环鉴频实验原理图
调频波从TP1输入，解调信号从TT1输出。C3决定VCO的自由振荡频率；电位器W1
用来调节锁相环环路滤波器的截止频率，使同频带有足够的宽度可以保证误差信号的通过。输入调频信号可由角度调制模块的锁相环调频电路提供或信号发生器提供。若调频电路没有频率稳定度高的外部载波信号，则可不用接外部载波，否则稳定度低的外部载波会影响解调信号的稳定度。
五．实验内容与步骤
1 产生符合要求的调频波 （1）连接实验电路
在实验箱主板上插入“角度解调”模块，开关K1、K2、K3、K4、K6、K7、K8、K9、K10、K11向左拨，主板接地GND接模块GND，主板±5V接模块±5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的电源开关，K1、K2向右拨，此时，模块上的电源指示灯LED1、LED2亮。
（2）产生调频信号（下面2方法2选1）
*参考实验八中“实验内容与步骤”3所述的方法用锁相环调频电路产生调频波。 *通过信号发生器取得相应的调频波。示波器探头和频率计探头同时接4046锁相环的3脚，测量出VCO振荡器的自由振荡频率f。, 将屏幕上的波形画下（标明峰峰值和周期）。信号发生器的载波就取f。 ，幅度为：2V的方波。调制信号为：1KHz 幅度为：1V的正弦波。 （3）输入调频波
连接角度调制模块的TP7与角度解调模块的TP1，或将信号发生器输出端接角度解
调模块的TP1。
示波器探头分别接角度解调模块的TT1，调节W1，并适当调节调制信号的幅度，使TT1处信号最大不失真。记录TT1处信号的频率f0和峰峰值Vop-p，并将波形画下。
示波器探头连接信号发生器的调制信号输出端和TT1，比较这2个波形，在同一坐标系内画下这2个波形。
五. 思考题
1 当解调波失真时，调节哪些仪器或器件可以减小（消除）失真？ 2 调制信号与解调信号有位相差，为什么？
实验九 调幅语音通话
一. 实验目的
1 通过实验，基本了解调幅/解调到音频信号输出的全过程。
2 了解信号流程及调制/解调中各种信号的测试方法及这些信号在系统调试时的作用。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台； 数字万用表 一台；实验箱一套； 调试工具若干 高频功率放大器模块/综合实验模块/幅度调制与解调模块各 一块
三. 实验原理
本实验是在集电极调幅和二极管峰值包络检波器实验的基础上，结合综合模块的话筒耳机电路实现的。原理框图如下图所示。
图11－1 调幅语音通话实验原理框图
话筒将声音信号转换为微弱的电信号，该信号送入放大电路进行放大。带通滤波器（300Hz～3.4KHz）电路对放大后的信号进行滤波，去除信号中的干扰信号。经过滤波后的信号经射极跟随器输出，以隔离前后级电路之间的影响。经过转换处理的声音信号作为调幅电路的调制信号，对载波信号进行调制。
检波电路解调出调制信号，此信号进入射极跟随器电路，输出的信号送入带通滤波器（300Hz～3.4KHz）进行滤波。功放电路对信号进行放大以驱动耳机。
四. 实验内容与步骤
第一种方法
1 调幅信号的产生 （1）连接实验电路
在主板上正确插好“高频功率放大器”模块。开关K1、K5、K6向左拨，K2、K3、K4向下拨，TP2接TP3，主板GND接模块GND，主板+12V接模块＋12V，检查连线正确无误后打开实验箱右侧的船形开关，开关K1向右拨，若正确连接则模块上的电源指示灯LED1亮。
（2）静态工作点调节 TP1接地，用万用表测量三极管Q1发射极对地的直流电压，调节W1使此电压约为1.8V。
（3）输入载波
TP1处输入频率为10.7MHz，峰峰值约500mV的正弦波载波信号，此信号可由“正弦波振荡器”模块或信号源提供，或信号发生器提供。 （4）输入调制信号
TP5处输入频率约1KHz，峰峰值约5V的正弦波调制信号，此信号可由正弦波振荡器模块的RC振荡电路或信号源提供。 （5）调试调幅电路
用示波器在
2 解调电路调试 （1）连接实验电路
在主板上插入“幅度调制与解调”模块，主板GND接模块GND。 （2）输入调幅波
连接高频功率放大器模块的TP4与“幅度调制与解调”模块的TP5。 （3）观察解调输出信号
“幅度调制与解调”模块的开关K3、K6向上拨，K4、K 5、K7向下拨，用示波器在该模块的TT3处观察解调输出波形。
适当调节高频功率放大器模块的中周T1和T2，使解调输出波形最大不失真。 3 话筒耳机电路调试 （1）连接实验电路
在主板上插入“综合实验”模块，开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K8、K9向左拨，主板GND接该模块GND，主板±5V接该模块±5V输入端。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K3、K4向右拨。此时，模块上的电源指示灯LED3、LED4亮。 （2）接通话筒耳机
将耳机分别插在话筒耳机插座上（注意不要插反），耳机上的音量调节旋钮调到中等位置。
4 调幅语音通话联调
将“高频功率放大器”模块的调制信号去掉，连接“综合实验”模块的TP8与高频功率放大器模块的TP5，连接综合模块的TP9与幅度调制与解调模块的TP6。
戴上耳机，对着话筒吹气/说话，缓缓调节耳机上的音量放大旋钮使耳机的音量适中。缓缓调节“综合实验”模块上的“失真调节”电位器，耳机的声音最佳。
第二种方法
1 模块的连接与调幅波的产生
(1) 在实验箱交流电源关闭状态下，将“综合实验”模块接地和±12V与实验箱的接地和±12V输入插座相连接， 且 K1, K2左拨；“幅度调制与解调”模块的接地端与实验箱的接地端相连。
（2） 用信号发生器产生一个普通调幅波。调制信号频率为1KHz, 1Vpp; 载波信号频率为：100KHz , 3Vpp; 将此信号加入包络检波器输入端TP5, 在TP6处可观察到检波输出信号。
用示波器测量TP5和TP6处的波形并记录； 测量调幅波的调制度M1 2 解调信号的测试
（1） 将解调信号加到综合模块加法器的输入端TP7, 右拨该模块K1, K2开关，用示波器同时测量TP7和TT3的波形并记录这两个波形，计算出放大器的电压放大倍数Au(解调信号不失真）。
（2） 将综合模块TT3与TP9相连接，耳机黑插头插入耳机插座。
（3） 在调制信号频率范围300Hz---3.4KHz范围内，保持解调信号不失真。用耳机试听该信号变化情况。记录此时调制信号的幅度和调幅信号的调制度M2。
五. 思考题
1 当调制信号频率升高时，为什么解调信号会逐步失真？
实验十 调频/调幅接收系统
一、实验目的
1、熟悉调频/调幅接收的原理和方法； 2、熟悉调频/调幅信号的频谱。
二、实验内容
调试调频/调幅接收机电路，接收收音机信号。
三、实验设备
1、鞭状天线 一根 2、耳机 一套
四、实验原理
调频/调幅解调电路由索尼公司生产的CXA1691BM和少量外围元件组成。CXA1691BM既可以接收中波调幅信号，也可接收调频信号。它包含了中放、混频、限幅、鉴频、检波等电路，内部框图如图53－1所示。
图53－1 CXA1691BM内部框图
典型应用电路图如图53－2所示。当开关S1向下拨时，CXA1691BM工作在调幅接收的状态，接收载频范围为535kHz～1605KHz。当开关S1向上拨时，CXA1691BM工作在调频接收的状态，接收载频范围为88MHz～108MHz。
调幅接收电路分析 （1）输入回路
调幅波经调幅天线线圈（由L1、C1和四联电容中的1个可调电容组成）进入芯片的第10脚。
（2）调幅本振电路
调幅本振电路由L4、C4、四联电容中的1个可调电容和芯片内部电路组成。 （3）混频、中放和检波
外部调幅波与调幅本振电路产生的本振信号混频得到455KHz的调幅中频信号，此中频信号经中频变压器（T1）耦合到455KHz陶瓷滤波器CF1的输入端。经陶瓷滤波器滤波后的中频信号进入芯片第16脚，即进入中放。
信号经芯片内部中放、检波电路处理后得到解调信号，从芯片的23脚输出。 （4）音频放大
检波输出经C15耦合到芯片的24脚，即音频放大器的输入端。经过芯片内部的音频放大电路后，从芯片的27脚输出，此信号接到耳机电路，即可接收到语音信号。调节RV1可调节语音信号的大小。
2、调频接收电路分析 （1）输入回路
调频波经调频天线（ANT）、带通滤波器进入芯片的第12脚（FM RF IN）。L2、C2和四联电容中的1个可调电容组成选频网络，用于选中某一载频信号。
（2）调频本振电路
调频本振电路由L3、C3、四联电容中的1个可调电容和芯片内部电路组成。 （3）混频、中放和鉴频
经选频网络选中的载频与调频本振电路产生的本振信号混频得到10.7MHz的调频中频信号。此中频信号经C11、R4、R5接到10.7MHz陶瓷滤波器CF2的输入端。经陶瓷滤波器滤波后的中频信号进入芯片第17脚，即进入中放。
信号经芯片内部中放、鉴频电路处理后得到解调信号，从芯片的23脚输出。 （4）音频放大
鉴频输出经C15耦合到芯片的24脚，即音频放大器的输入端。经过芯片内部的音频放大电路后，从芯片的27脚输出，此信号接到耳机电路，即可接收到语音信号。调节RV1可调节语音音量。
3、其它功能说明
在芯片19脚加一调谐指示灯D1，可随时观测接收信号的强度。信号强度越大，芯片19脚输出的电压越小，发光二极管D1越亮，解调信号的质量越高。
4、实验模块使用说明
本实验调幅天线线圈放置在PCB板的反面，调频天线为鞭状天线。开关K5向左拨，则CXA1691BM为调幅接收机，开关K5向右拨，CXA1691BM为调频接收机。四联电容通过大拨盘（黑色）来调节，LED5用于指示调谐程度。语音信号可通过扬声器Speaker或耳机（Phone）接收。当开关K6向左拨时，用扬声器接收；当开关K6向右拨时，用耳机接收。可调电阻（Volume）用于调节语音音量。
注意：本实验不能在星期二下午或午夜电台停台时进行，建议在空旷信号良好处进行。
五、实验步骤
1、连接实验电路
在主板上正确插好红外遥控调幅接收调频收发模块，开关K1、K2、K3、K4向左拨。主板GND接模块GND，主板＋5V接模块＋5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K4向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。
2、调幅接收
（1）K5向左拨，即CXA1691BM工作在调幅接收状态。
（2）K6向左拨，即采用扬声器接收语音信号。若使用实验箱附带的耳机接收语音，则K6向右拨，将耳机插在Phone处，调节耳机上的音量旋钮，使语音音量适当。
（3）缓慢调节黑色的大拨盘，并适当调节可调电阻Volume，使LED5最亮且扬声器输出语音清晰。
（4）继续调节大拨盘，接收其它频道的信号。 3、调频接收
（1）K5向右拨，即CXA1691BM工作在调频接收状态。
（2）K6向左拨，即采用扬声器接收语音信号。若使用实验箱附带的耳机接收语音，则K6向右拨，将耳机插在Phone处，调节耳机上的音量旋钮，使语音音量适当。
（3）缓慢调节黑色的大拨盘，并适当调节可调电阻Volume，使LED5最亮且扬声器输出语音清晰。
（4）继续调节大拨盘，接收其它频道的信号。
六、实验报告要求
1、讨论本实验的实验原理。
2、画出调幅接收和调频接收电路的原理框图。
附录 计算机辅助分析软件及应用
第一节 OrCAD简介
一、OrCAD软件结构
OrCAD集成了电原理图绘制、印制电路板设计、模拟与数字电路混合仿真及电路优化设计等功能。其软件系统结构如图1－1所示。
图1－1 微机级EDA软件OrCAD系统结构图
1、OrCAD/Capture CIS
Capture提供直观的界面和丰富的功能。除可生成各类模拟电路、数字电路和数/模混合电路的电路原理图外，还配备有元件信息系统，可以对元器件的采用实施高效管理。该软件还具有因特网元器件辅助功能，可在设计电路图的过程中从Internet的元件数据库中查阅、调用上百万种元器件。
2、OrCAD/Pspice A/D（数/模混合信号模拟）及Optimizer（仿真优化设计）
这是一个通用模拟软件，除可对模拟电路、数字电路和模数混合电路进行模拟外，还有优化设计的功能。该软件的Probe模块。不但可以在模拟结束后显示信号波形，而且还可以对波形进行各种运算处理，包括提取电路特性参数、分析电路特性参数与元器件参数的关系。
3、OrCAD/Layout Plus（PCB设计软件）
该模块可直接将OrCAD/Capture生成的电路图通过手工或自动布局布线方式进行复杂、混合间距、多层PCB设计。
二、电路图绘制及电路图后处理
电路图的绘制由OrCAD/Capture软件完成。Capture设计过程如图1－2所示。具体操作参见第二节高频小信号单谐放大器的仿真操作实例。
图1－2 Capture处理过程
三、OrCAD/Pspice A/D（电路特性仿真）
在原理图绘制完成且无错误的情况，可对原理图进行仿真。Pspice A/D可进行6类15种电路特性仿真。仿真操作步骤如图1－3所示。具体操作参见第二节高频小信号单谐放大器的仿真操作实例。
图1－3 Pspice A/D处理过程
有关Optimizer（电路优化设计）及OrCAD/Layout Plus（PCB设计）的部分，由于本实验指导书后续部分没有使用到，故不做相关介绍。若想深入了解OrCAD的应用，可参考下列书籍：
《基于ORCAD10.5的电子电路分析与设计》 谭阳红等 国防工业出版社 《从实例中学习ORCAD》 王辅春、刘明山、迟海涛、雷治林 机械工业出版社
《电子电路CAD技术——基于ORCAD9.2》 贾新章、武岳山 西安电子科技大学出版社
附带光盘赠送OrCAD9.2软件包，参考光盘中的安装说明，进行OrCAD9.2的安装，以便后续仿真实验的进行。
第二节 高频小信号单调谐放大器的仿真
仿真原理图如图2－1所示。
V1图2－1 高频小信号单调谐放大器原理图
1、新建Project
启动Capture CIS，在菜单栏中选择file>new>Project，出现图2－2所示的对话框。
图2－2 New Project设置对话框
（1）在Name文本框中键入新建设计项目的名称，例如amp1。 （2）在图2－2所示的四个选项中选中Analog or Mixed A/D。 （3）在Location文本框中设置保存新建设计项目的子目录。
（4）单击OK，出现图2－3所示的对话框，在对话框中选中creat a blank project，单击OK，则出现图2－4所示的窗口。
图2－3
图2－4
注意：新建工程名及其保存路径名中不要使用中文汉字。 2、绘制原理图
（1）将SCHEMATIC1：PAGE1窗口最大化，在窗口的右侧可看到图2－5所示的绘出工具按钮。工具按钮呈纵向放置，可以使用这些快捷键快速的完成原理图。
（2）添加元件库
点击图2－5中的Place part快捷按钮或在菜单栏中选择place>part，将调出图2－6所示
的对话框。点击Add Library，出现2－7所示的对窗框。将元件库analog.olb、source.olb和bipolar.olb添加进来。
（3）放置元件
在analog.olb库中选择R（电阻）、C（电容）、L（电感）放置到SCHEMATIC1：PAGE1窗口中。其中，电阻放置5个，电容放置5个，电感放置1个。在source.olb库中选择VSIN（正弦源）、VDC（直流电源）放置到原理图窗口中。在bipolar.olb库中选择Q2N2222（三极管）放置到原理图窗口中。
（4）放置地
点击图2－5中的place gnd按钮，在source库中选择“0”（接地）放置到原理图窗口中。 （5）元件布局
所有元件放置完毕后，按图2－1布局。如要改变元件的放置方向，选择执行菜单Edit>Mirror 或Edit>Rotate，可对选中元件作镜像翻转或逆时针转90°。
（6）连线
点击图2－5中的place wire按钮，按图2－1连接元件。 3、元件参数设置
①在原理图中双击电阻R1的默认参数值“1K”，出现图2－8所示的对话框，将默认值改为“15K”，点击OK即完成R1参数的修改。按此方法，完成原理图中所有电阻、电容、电感参数的修改。
②双击直流电源默认参数值“OVdc”，将直流电源的电压设置为12V。
③双击正弦源元件，出现图2－9所示的页面。在Parts页面中将正弦源的AC设置为30mV，VOFF、TD、DF和PHAS设置为0，VAMPL设置为30mV，FREQ设置为10MEG。单击Apply，然后关闭图2－9所示的页面，回到原理图窗口，保存绘制完成的原理图。
图2－5
4、建立仿真描述文件
执行菜单Pspice>New Simulation Profile，出现图2－10所示的对话框。在Name栏中输入新建仿真描述文件的名称，如amp1sim。单击create，出现图2－11所示的对话框。
5、设置仿真类型及参数。
在图2－11所示对话框的Analysis type标签页中选择“Time Domain（Transient）”（瞬态分析）。run to栏中输入5us，start saving data栏输入4us，Maximum step栏输入0.001us。
6、运行仿真并观察结果
执行菜单Pspice>run，出现图2－12所示的页面，在该页面执行菜单Trace>Add Trace，出现图2－13所示的对话框。在该对话框左侧的窗口中，通过滚动条找到V（Q1:C）并双击之，则图2－12所示的页面中出现三极管Q1集电极的电压波形图，如图2－14所示。此即为图2－1的瞬态分析仿真结果。
图2－6
图2－7
图2－8
图2－9
图2－10
7、更改仿真类型及参数
在以建立仿真描述文件的条件下，在原理图窗口中执行Pspice>Edit Simulation Profile，出现图2－11所示的对话框，可对仿真类型及参数进行更改。下面以交流扫描分析为例进行说明。
在图2－11所示对话框的Analysis type标签页中选择“AC Sweep/Noise”（交流扫描分析及交流小信号频率分析）。在AC Sweep Type中选中Logarithmi选项，在下拉框中选中Decade。Start栏中输入1MEG，end栏中输入100MEG，points/Decade栏中输入1000，单击“确定”按钮，则完成仿真类型及参数的更改。
8、观察AC Sweep仿真结果
执行菜单Pspice>run，出现图2－12所示的页面，在该页面执行菜单Trace>Add Trace，出现图2－13所示的对话框。在该对话框左侧的窗口中，通过滚动条找到V（Q1:C）并双击之，则图2－12所示的页面中出现AC Sweep分析仿真的结果，如图2－15所示。
9、原理图改进
若仿真的结果与想要得到的结果有偏差，可根据仿真结果适当更改原理图的参数。然后再次执行仿真，直至满足要求为止。
说明1：建议参考相关书籍，先对仿真软件有所了解后再进行实验。本节实验中的操作步骤还有许多快捷方式，如对仿真软件比较熟悉，可不用局限于上述介绍的操作步骤。
说明2：本实验指导书的后续仿真实验将不再给出详细的操作步骤，只给出仿真类型、参数和结果，请参考本节实验的步骤进行操作。
图2－11
图2－12
图2－13
10V
5V
0V
4.0us
V(Q1:c)
4.2us4.4us
Time
4.6us4.8us5.0us
图2－14
4.0V
2.0V
0V
1.0MHz
V(Q1:c)
3.0MHz10MHz Frequency
30MHz100MHz
图2－15
第三节 LC振荡器的仿真
一、仿真原理图
LC振荡器的仿真原理图如图4－1所示。其中V1是脉冲信号源，模型来自source.olb库的VPULSE。参数分别为：V1=TD=TR=TF=0，V2=12V,PW=100s，PER=101s。
图4－1
二、仿真类型及参数 本电路只进行瞬态分析，仿真参数设置为：run to＝10us，start saving data＝0us，Maximum step＝0.001us。观察振荡波形（Vc（Q1）），如图4－2所示。
10V
5V
0V0s
V(Q1:c)
Time
2us
4us
6us
8us
10us
图4－2
通信电子线路实验
上海师范大学 信息与机电工程学院
前 言
通信（高频）电子线路课程是大学本科电子类专业的必修课之一，其相应的实验课程，也是非常重要的。它为学生巩固所学理论知识，开拓思路，增加动手能力提供了实践平台。
本系列实验参考了《电子线路－非线性部分》谢嘉奎主编、《高频电子线路》张肃文主编，等教材的相关内容而编写的。实验内容包括振荡器、调频、调幅、波形变换、综合类实验等，约13个实验。可以基本满足对理论教材的覆盖面。如果需要，还可以延伸出更多相关的实验内容。
实验系统由实验平台和若干个独立实验模块组成，实验平台自带直流电源（＋12V、＋5V、－12V、－5V）。实验模块以插板的形式插在实验平台上，除需调节和拨动的器件外，其它元件均焊接在PCB板上。模块正面印有实验电路图，便于学生理解实验原理。反面使用透明盒罩，便于学生观察元件，又可对元件加以保护。
本实验课程内容适合高校通信和电子信息专业学生学习，若本教材在使用中发现不妥或错误之处，欢迎同学和老师指正。
上海师范大学
信息与机电工程学院
王晨 王芳
2015.10于上海
目 录
实验一 高频小信号调谐放大器 ···························································· 4 实验二 三点式LC振荡器与压控振荡器 ················································ 8 实验三 波形变换电路 ······································································· 13 实验四 模拟乘法器调幅电路 ······························································ 17 实验五 集电极调幅 ·········································································· 20 实验六 二极管峰值检波器 ································································· 23 实验七 锁相环调频 ·········································································· 26 实验八 锁相环鉴频 ·········································································· 29 实验九 调幅语音通话 ······································································· 32 实验十 调频/调幅接收系统 ································································ 35 附录 计算机辅助分析软件及应用 ························································ 38 第一节 OrCAD简介 ········································································ 38 第二节 高频小信号单调谐放大器的仿真 ·············································· 40 第三节 LC振荡器的仿真 ·································································· 49
实验一 高频小信号调谐放大器
一、实验目的
1、掌握高频小信号调谐放大器的工作原理；
2、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。
二、实验内容
1、测量各放大器的电压增益；
2、测量放大器的通频带与矩形系数（选做）； 3、测试放大器的频率特性曲线（选做）。
三、实验仪器
1、20MHz示波器 一台 2、数字式万用表 一块 3、调试工具 一套
四、实验基本原理
1、单级单调谐放大器
图1－1 单级单调谐放大器实验原理图
实验原理图如图1－1所示，本实验的输入信号（10.7MHz）由正弦波振荡器模块的石英晶体振荡器或高频信号源提供。信号从TP5处输入，从TT2处输出。调节电位器W3可改变三极管Q2的静态工作点，调节可调电容CC2和中周T2可改变谐振回路的幅频特性。
2、双级单调谐放大器
图1－3 双级单调谐放大器实验原理图
实验原理图如图1－3所示，若TP5处输入信号的峰峰值为几百毫伏，经过第一级放大器后可达几伏，此信号幅度远远超过了第二级放大器的动态范围，从而使第二级放大器无法发挥放大的作用。同时由于输入信号不可避免地存在谐波成分，经过第一级谐振放大器后，由于谐振回路频率特性的非理想性，放大器也会对残留的谐波成分进行放大。所以在第一级与第二级放大器之间又加了一个陶瓷滤波器（FL3），一方面滤除放大的谐波成分，另一方面使第二级放大器输入信号的幅度满足要求。 实验时若采用外置专用函数信号发生器，调节第一级放大器输入信号的幅度，使第一级放大器输出信号的幅度满足第二级放大器的输入要求，则第一级与第二级放大器之间可不用再经过FL3。
五、实验步骤
1、单级单调谐放大器 （1）连接实验电路
在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V。TP9接地，TP8接TP10。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。 （2）静态工作点调节
K5向左拨（即关闭电路电源），TP5接地，然后K5向右拨。用万用表测三极管Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压为5V。
说明：本实验箱的所有实验，改接线的操作均要在断电的情况下进行，以后关于断电改接线的操作步骤不再重复说明。
（3）测量放大器电压增益
去掉TP5与地的连线，由正弦波振荡器模块或高频信号源提供输入信号Vi。
1）输入信号Vi由正弦波振荡器模块提供，参考实验九产生10.7MHz的正弦波信号Vi，操作步骤如下：
①在主板上正确插好正弦波振荡器模块，该模块开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，
K2、K3、K5、K7、K8向下拨，K4、K6向上拨。主板GND接该模块GND，主板＋12V接该模块＋12V，检查连线正确无误后，开关K1向右拨。若正确连接，则该模块上的电源指示灯LED1亮。
②用示波器在正弦波振荡器模块的TT1处测量，输出信号应为正弦波，频率为10.7MHz。调节该模块的W2可改变TT1处信号的幅度（注意W2不要调到两个最底端）。此信号即为本实验的输入信号Vi，从TP5处引出。
③正弦波振荡器模块的TP5接小信号放大器模块的TP5，调节正弦波振荡器模块的W2使小信号放大器模块TP5处信号Vi的峰峰值Vip-p为400mV左右。
④用示波器在小信号放大器模块的TT2处观察，调节小信号放大器模块的T2、CC2，适当调节该模块的W3，使TT2处信号Vo的峰峰值Vop-p最大不失真。记录各数据，填表1－1。
2）输入信号Vi由高频信号源提供，参考高频信号源的使用方法，用高频信号源产生频率为10.7MHz，峰峰值约400mV的正弦信号，将此信号输入到小信号放大器模块的TP5。
用示波器在小信号放大器模块的TT2处观察，调节小信号放大器模块的T2、CC2，适当调节该模块的W3，使TT2处信号Vo的峰峰值Vop-p最大不失真。记录各数据，填表1－1。
表1－1
4、双级单调谐放大器 （1）连接实验电路
在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V。TP9接地，TP17接TP6，TP20接地，TP19接TP10。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。
（2）静态工作点调节
TP5接地，用万用表测Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压约为5V。TP16接地，用万用表测Q3发射极对地的直流电压，调节W4使此电压约为5V。
（3）测量放大器电压增益
①去掉TP5与地及TP16与地的连线，TP8接TP15。参考实验步骤2（3），产生10.7MHz的输入信号Vi1（Vi1p-p约400mV）。将Vi1输入到小信号放大器模块的TP5处。
②用示波器在TP8处测量，调节T2、CC2，使TP8处信号Vo1的峰峰值Vo1p-p约为4V。 ③用示波器在TT2处测量，调节T4、CC4，并适当调节该模块的W3、W4，使TT2处信号最大不失真，记录此时输出信号Vo2的峰峰值Vo2p-p。用示波器在TP16处测量第二级放大器输入信号Vi2的峰峰值Vi2p-p，记录各数据，填表1－3。
表1－3
六、实验报告
1、按步实验并完成表1－1、1－2、1－3、1－4。 2、高频小信号放大器的主要技术指标有哪些？
实验二 三点式LC振荡器与压控振荡器
一. 实验目的
1 了解三点式LC振荡器和压控振荡器的基本工作原理； 2 学会使用科学的测量方法采集振荡器的相关技术数据；
3 通过观察、比较,了解改变相关技术参数对振荡器工作状态的影响。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台；数字式万用表 一个；实验箱及正弦波振荡器模块 一套 调试工具若干
三. 实验原理
1 三点式LC振荡器
三点式LC振荡器原理图如图2－1所示。
图 2－1 三点式LC振荡器原理图
图中，T2为可调电感，Q1与周边相关元件组成振荡器，Q2和R9、R10、C11等元件组成射极跟随器，Q3与周边相关元件组成电压放大器。C6=100pF，C7=200pF，C8=330pF，C40=1nF。通过控制K6、K7、K8的开闭，可改变振荡器的反馈系数。设C7、C8、C40的组合电容为C∑，则振荡器的反馈系数F＝C6/ C∑。
反馈电路不仅把输出电压的一部分送回输入端产生振荡，而且把晶体管的输入电阻也反映到LC回路两端。F大，使等效负载电阻减小，放大倍数下降，不易起振。另外，F的大小还影响波形的好坏，F过大会使振荡波形的非线性失真变得严重。通常F约在0.01～0.5之间。
同时，为减小晶体管输入输出电容对回路振荡频率的影响，C6和C∑取值要大。当振荡
频率较高时，有时可不加C6和C∑，直接利用晶体管的输入输出电容构成振荡电容，使电路振荡。忽略三极管输入输出电容的影响，则三点式LC振荡器的交流等效电路图如图2－2所示。
图1－2中，C5=33pF，由于C6和C∑均比C5大的 多， 回路总电容C0可近似为：
C0=C5+C4 （2－1）
则振荡器的频率f0可近似为：
C6
f0=
12πL2C0
=
1
2π2(C5+C4)
（2－2）
图1－2 LC振荡器等效图
若调节T2则振荡器的振荡频率变化，当电感量L2变大时，f0将变小，振荡回路的品质因素变小，振荡输出波形的非线性失真也变大。在实际应用中，C6和C∑不会远大于C5，且由于三极管输入输出电容的影响，在改变C∑，即改变反馈系数时，振荡器的频率也会变化。
本模块的实验电路在C11与Q3之间还有一级10.7MHz陶瓷滤波器电路，用来滤除石英晶体振荡器输出信号中的二次、三次谐波分量，以给其它模块提供载波信号。由于受到模块大小的限制，故没有在模块上画出这部分电路图。若LC振荡所产生信号的频率不在陶瓷滤波器的通带内，则在TP5处将不会有波形输出或输出信号幅度较小。
2 压控振荡器
压控振荡器的实验原理图如图2-3所示。
C1
图2-3 压控振荡器原理图
Q1、Q2、Q3的作用与三点式LC振荡器相同，TP2和TP3是为其他实验二次开发留出的接口，在做压控振荡器实验的时候，连接TP2与TP3。TP1是为调频实验留出的调制信号输入接口，C1、L1为调制信号耦合隔离电路，压控振荡器实验不涉及此部分电路。
R2、 R3、W1为变容二极管D1提供直流反偏压VD。C2、C3为变容二极管的接入电容(C2=5pF，C3＝10pF)，设C2、C3的组合电容为CN，C7、C8、C40的组合电容为CM，忽略三极管输入输出电容的影响，则压控振荡器的交流等效电路如图2-4所示。
CN
Cj
C6
图2-4 压控振荡器等效图
图中，C5=33pF，由于C6和CM均比C5大的多，则回路总电容C0可近似为：
C0=C5+C4+
CNCjCN+Cj
（2－3）
则振荡器的频率f0可近似为：
f0=
12π2C0
（2－4）
参考图1－4，定义变容二极管的接入系数P为：
P=
CN
（2－5）
CN+CjQ
其中，CjQ是直流反偏压为VD时变容二极管的容量。调节W1，则VD变化，CjQ也变化。由式2－5可知，CN越大，变容二极管的接入系数P也越大，单位直流反偏压变化所引起的频偏也越大。但为了减小高频电压对D1的作用和中心频率的漂移，通常将CN取的较小。
四. 实验内容与步骤
1 三点式LC振荡器 （1）连接实验电路
在实验箱上插入“正弦波振荡器”模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，K2、K3、
K4、K7、K8向下拨，K5、K6向上拨。主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。
（2）测量LC振荡器的频率变化范围
用示波器在三极管Q2的发射极观察反馈输出信号的波形，用无感螺丝刀调节T2，记录（可用频率计）输出信号的频率f0的变化范围，比较波形的非线性失真情况，记录波形并将数据填入表
表2-1
（3）观察反馈系数变化对输出信号的影响
用示波器在三极管Q2的发射极观察反馈输出信号Vo的波形，调节T2，使Vo的频率f1
为10.7MHz，改变反馈系数F的大小（通过选择K6、K7、K8的拨动方向来改变），观察Vo和f1
表2-2
（4） 观察温度变化对三点式LC振荡器频率稳定度的影响
用一热源（如加热的烙铁）靠近T2，在Q2发射极观察输出信号频率的变化情况。
2 压控振荡器 （1）连接实验电路
在实验箱上插入“正弦波振荡器”模块，开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨，K3、K6、K8向下拨，K2、K4、K5、K7向上拨。实验箱直流电源输出端GND接模块GND；＋12V接模块＋12V；TP2接TP3。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。
（2）观察直流反偏压、变容二极管接入电容对振荡器频率的影响。 ①接入电容CN＝5pF
K2向上拨、K3向下拨，使变容二极管的接入电容CN＝5pF。用万用表测变容二极管D1
阴极对地的直流电压VD（在D1上方的军品插座处测量），调节W1，使VD从小变大，均匀选取多个VD，并用示波器在Q2发射极测量输出信号的频率f0，将数据填入表1－3。
②接入电容CN＝15pF
K2、K3都向上拨，使变容二极管接入电容CN＝15pF。用万用表测变容二极管D1阴极对地的直流电压VD（在D1上方的军品插座处测量），调节W1，使VD从小变大，均匀选取多个VD，并用示波器在Q2发射极测量输出信号的频率f0，将数据填入表2-3。
表2-3
注意：由于万用表输出电容的影响，将万用表接在D1两侧和不接在D1两侧时，Q2发射极信号的频率会不一样，所以万用表在测量直流电压后应取下，再用示波器在Q2发射极测信号频率。
五. 思考题
1 在对电路进行测量时，一般因被测参数种类的不同，应选用不同的仪器，以达到最佳
的测量精度和效果。本实验中，你在测量电压、信号频率时，选用了何种仪器？为什么？
2 调节电感时，为什么用无感螺丝刀？调节时，应特别注意什么？ 3 若将LC振荡器的C5短路，K5上拨，电路工作状态如何？为什么？ 4 压控振荡器通常是通过什么方法来控制信号频率的？
实验三 波形变换电路
一. 实验目的
1 了解二极管限幅器的组成与工作原理；
2 掌握用二极管实现非线性波形变换的基本原理；
3 熟悉任意波变方波、方波变脉冲波、方波变三角波、三角波变正弦波的原理和方法。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台； 实验箱与综合实验模块 一套； 信号发生器 一台；连接线若干
三. 实验原理
1 二极管限幅器
二极管限幅器的原理图如图3-1所示。
图3-1 二极管限幅器实验原理图
输入信号从TP1处输入，输出信号在TT1处测试。设输入信号电压为Vi，输出信号电压为Vo，二极管导通电压为VDON，二极管导通电阻为rd。
（1）当i
（2）当i>VDON时，二极管D1、D2都导通，Vo=
R2
Vi，由于R1远远小于R2，
R1+R2
R2//rd
Vi,由于rd远远小于R2，
R1+R2//rd
则Vo≈
rd
Vi。所以当i>VDON时输出信号波形就近似变为上、下顶部被削平的梯形
R1+rd
波。
2 任意波转方波、方波转脉冲波、方波转三角波、脉冲波转锯齿波
任意波变方波、方波变脉冲波、方波变三角波、脉冲波变锯齿波的原理图如图3-2所示。
图3-2 若干波形转换原理图
（1）任意波转方波
任意波从TP11输入，经过双向限幅器（D9、D10）后送入比较器U5A的正向输入端，从TP13处输出方波。此比较器为迟滞比较器，在过零点比较器的基础上引入正反馈电阻R43，用来抑制过零点附近的干扰。R42和稳压二极管D11、D12起分压作用。
（2）方波转脉冲波
当TP12悬空时，比较器U5B的反向输入端由＋12V电源通过电阻R46，获得一个高于同向输入端的电压，其值等于二极管D13的导通电压，则比较器输出一个负的直流电压。
连接TP13和TP12，则TP13处的方波经过电容C16送入到比较器U5B的反向输入端。当反向输入端电压发生正向变化时，由于D13的正向导通电阻很小，电压的变化大部分降落在C16上，比较器的反向输入端发生的变化不大，因此比较器的输出电压保持不变。当反向输入端电压发生负向变化时，由于C16两端的电压不能发生突变，二极管反向截止，使比较器反相输入端发生负向变化，比较器输出发生正跳变。在电源电压充电的作用下，C16右端电位逐渐升高，当反向输入端的电位过零点后，输出电压迅速变为负值。直到反向输入端的第二个负跳变之前，比较器的输出一直为负电压。如此反复，就可在TT4处得到正负交替的脉冲波，输出负脉冲的宽度由C16和R46决定。
（3）方波转三角波、脉冲波转锯齿波
方波转三角波、脉冲波转锯齿波用积分电路实现。图3－2中，运放U6A组成积分器，R51用来克服运放失调和初始输出直流分量的不确定性。开关K7向上波，选择方波进入积分器；K7向下拨，选择脉冲波进入积分器。三角波和锯齿波在TT5处观察。
3 三角波转正弦波
三角波变正弦波的方法有滤波法和折线法，本实验采用的是折线法。原理图如图3-3所
示，具体原理可参考高等教育出版社出版的《模拟电子技术基础》（第三版）（童诗白、华成英主编）或其他相关书籍。
图3-3 三角波转正弦波原理图
四. 实验内容与步骤
观察各波形变换的结果并进行比较分析。
1 限幅器
（1）连接实验电路
在实验箱上插入“综合实验”模块，开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K8、K9向左拨，实验箱直流稳压电源GND接模块GND，其他电源可不接。
（2）输入信号
TP1处输入频率f=1KHz，电压U=500mVPP的正弦波信号。该信号由信号发生器提供。 （3）观察限幅器的输出
用示波器在TT1处观察，逐渐增大TP1处信号的幅度，观察TT1处信号波形的变化情况。记录TT1处信号上下顶被削平时TP1处信号的峰峰值，并记录（画出）这2个波形（在同一个坐标系内）。
2 任意波转方波、方波转脉冲波、方波转三角波、脉冲波转锯齿波 （1）连接实验电路
模块同前，开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K8、K9向左拨，实验箱直流稳压电源的GND接模块GND，±12V接模块±12V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的电压开关，K5、K6向右拨，K7放任意位置，此时，模块上的电源指示灯LED5、LED6亮。
（2）输入信号
TP11处输入频率f=1KHz，U=2VPP的正弦波或三角波信号（由低频信号源提供）。 （3）观察方波输出
用示波器在TP13处观察，记录此处信号的波形。 （4）观察三角波输出
开关K7向上拨，用示波器在TT5处观察，记录此处信号的波形。 （5）观察脉冲波输出
连接TP12与TP13，用示波器在TT4处观察，记录此处信号的波形。 （6）观察锯齿波输出
连接TP12与TP13，K7向下拨，用示波器在TT5处观察，记录此处信号的波形。 3 三角波转正弦波 （1）连接实验电路 实验模块同前，开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K8 、K9向左拨，主板GND接模块GND，TP3接主板＋5V，TP5接主板－5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关。
（2）输入信号
TP2处输入频率f=20KHz，U= 8VPP的三角波信号。此信号由低频信号源提供。 （3）观察正弦波输出
用示波器在TT2处观察并记录输出波形 （4）改变分压电阻观察输出波形
去掉TP3与主板＋5V的连线以及TP5与主板－5V的连线。TP4接主板＋5V，TP6接主板－5V。TP2处输入信号不变，用示波器在TT2处观察并记录输出波形。
五．思考题
1 双向限幅器的工作原理。
2 试分析任意波转方波的过程原理。
3 在三角波转正弦波的电路中，改变分压电阻对输出正弦波的影响如何。
实验四 模拟乘法器调幅电路
一. 实验目的
1 理解模拟乘法器调制电路的工作原理； 2 掌握测量调幅器相关参数的方法。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台； BT-3扫频仪（选做）； 实验箱与幅度调制与解调模块 一套； 信号发生器 一台；数字式万用表 一只； 调试工具 一套
三. 实验原理
所谓调幅，就是用低频调制信号去控制高频载波（振荡）信号的幅度，使载波的幅度随调制信号的规律而变化。调幅波按其不同的频谱结构，可分为普通调幅信号（AM）；平衡调幅波或称为抑制载波的双边带调幅信号（DSB）和抑制载波及一个边带的单边带调幅信号（SSB）。
调幅的实质是将调制信号的频谱搬迁到载频的两侧，使其成为含有低频信息的调幅波。这是一个频谱搬迁的过程。从时域上考虑，这相当于将调制信号与载波信号相乘。因而在低电平调制时，可以用模拟乘法器将调制信号与载波信号相乘来实现调幅。
若把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上，如：晶体二极管、晶体三极管、模拟乘法器等，经过非线性变换电路的作用，就可以产生新的频率成分，在利用一定的带宽谐振回路选出所需的频率成分就能够实现调幅。以下是电路简介。乘法器调幅器电路图如图4-1所示。
图4-1 乘法器调幅电原理图
模拟乘法器MC1496是常用的平衡调制 / 解调器，内部有8个有源晶体管。本电路可用于调幅和解调及其他电路。调制信号从TP2输入，载波从TP1输入。适当调节调制信号与载
波信号的幅度以及乘法器的静态偏置电压（调节W1），当模拟乘法器的4脚直流电压不为0时， TT1输出普通调幅信号（AM）；当模拟乘法器的4脚直流电压为0时，TT1输出平衡调幅信号（DSB）。
FL1为10.7MHz的陶瓷滤波器，它的作用是对TT1处调幅波进行滤波，得到抑制载波的单边带调幅信号（SSB）。该信号可在TP4处观察到。
为兼容检波电路的滤波网络，在进行调制与检波实验时，调制信号的频率选择为1KHz，载波信号的频率选择为10.7MHz。
在观察平衡调幅波（DSB）的相位突变现象时，调制信号的频率可改为500KHz，载波信号的频率选择为11.2MHz。
AM
A为最大振幅；B为最小振幅；Ma是普通调幅波的调制系数。它是描述调幅波调制情况的一个物理量。
ma=
A-B
⨯100% A+B
普通调幅波的包络反应了调制信号的变化规律，且波谷处的内部载波是连续变化的。 平衡调幅波如下图：
图4-3 平衡调幅波
平衡调幅波的包络不反应调制信号的变化规律，它的内部载波在过0处有180度的翻转。
四. 实验内容与步骤
1 普通调幅（AM）波的测试
在实验箱主板上插入“幅度调制与解调”模块，开关K1、K2、K8、K9、K10、K11向左拨，主板GND接模块GND，主板±12V接模块±12V，检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1、K2向右拨。此时模块上的电源指示灯LED1、LED2亮。
（1）在TP2处输入调制信号UΩ。 fΩ=100 KHz； UΩ=700m VΩp-p(正弦波信号) （2）在TP1处输入载波信号Ui。 fi=10.7MHz； Ui=500mVp-p (正弦波信号)
（以上信号均由信号发生器提供）。
（3）产生并观察AM波。
①用示波器探头接TT1处，观察输出信号，适当调节W1，以产生清晰的 AM波。 画下此波形，测量出它的A与B，求出调制度M。
改变调制信号UΩ的大小，产生一个M=0.5的调幅波。测量出此时的A与B，并画下该
波形。
2 平衡调幅（DSB）波的测试
①示波器探头接TT1处，适当调节W1，使TT1处能观察到DSB波。记录此波形。
3 观察/测试普通调幅（AM）波过调波形 ①连接同上。调节W1或增大调制信号的幅度，使在TT1处能观察到过调的AM波形。 记录该波形并求出它的调制度M’。
五. 思考题
1 AM与DSB波的区别在哪里？
2 在实际的通信系统使用中AM、DSB和SSB波优缺点在哪里（可参考相关书籍）？
实验五 集电极调幅
一、实验目的
1、掌握利用晶体三极管进行集电极调幅的原理； 2、掌握调幅波与调制信号及载波的关系； 3、掌握调幅系数测量与计算的方法。
二、实验内容
1、产生并观察调幅波；
2、测量并计算调幅波调幅系数。
三、实验仪器
1、20MHz模拟示波器 一台 2、数字式万用表 一块 3、调试工具 一套
四、实验原理
集电极调幅是利用调制信号改变高频功率放大器集电极直流电源电压来实现调幅的。实验原理图如图16－1所示。
图16－1 集电极调幅实验原理图
TP2和TP3是为测量丙类功放的效率而留出的接口，调幅实验时，TP2与TP3相连。调制信号从TP5输入，经音频变压器T3耦合到丙类功放的集电极。载波从TP1输入，调幅波在TT2处观察和测量。调幅时，功放应工作在过压状态，可通过观察TT1处是否为下凹的波形来判断功放是否工作在过压状态。
五、实验步骤
1、连接实验电路
在主板上正确插好高频功率放大器模块，K1、K5、K6向左拨，K2、K3、K4向下拨，TP2接TP3，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V，检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，开关K1向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。
2、静态工作点调节
TP1接地，用万用表测量三极管Q1发射极对地的直流电压，调节W1使此电压为1.8V。 3、输入载波
去掉TP1与地的连线，由高频信号源或正弦波振荡器模块为本实验提供载波信号。参考高频信号源使用方法或实验一实验步骤2（3），产生10.7MHz的载波信号。将此信号输入到高频功率放大器模块的TP1。调节载波信号的幅度，使TP1处信号的峰峰值约为500mV。
4、调试功放使之工作在过压状态
用示波器在高频功率放大器模块的TT1处观察，调节该模块的T1、T2，使TT1处出现如图16－2所示的下凹波形，即功放工作在过压状态。
图16－2 过压状态时TT1处的波形
5、输入调制信号
本实验的调制信号VΩ可由正弦波振荡器模块的RC振荡器提供，也可由低频信号源提供。
（1）若调制信号VΩ由正弦波振荡器模块的RC振荡电路提供
参考实验十，用RC振荡电路产生1.2KHz左右的调制信号，调节正弦波振荡器模块的W3，使调制信号VΩ的峰峰值VΩp-p约为3V。连接正弦波振荡器模块的TP6与高频功率放大器模块的TP5。
（2）若调制信号VΩ由低频信号源提供
参考低频信号源的使用方法，用低频信号源产生频率为1KHz，峰峰值约为3V的正弦波信号VΩ。连接信号源的Vout与高频功率放大器模块的TP5。
6、观察调幅波波形并计算调幅系数
用模拟示波器在TT2处观察调幅波，波形如图16－3所示。
由ma=
A-B
⨯100%计算调幅系数，填表16－1。 A+B
7、观察调幅系数与调制信号幅度的关系
保持载波信号的幅度不变，调制信号峰峰值VΩp-p由小变大，用模拟示波器在TT2处测量调幅波，填表16－1。
表16－1
说明1：只有功放工作在过压状态时，才能实现集电极调幅。因此，建议调试方法为：将峰峰值为500mV左右的载波信号和峰峰值为3V左右的调制信号分别输入到TP1和TP5，用模拟示波器在TT2处观察，调节T1、T2，直至TT2处出现图16－3所示的波形为止。
说明2：若无论怎样调节T1、T2都不能使TT2处出现图16－3所示的波形，则适当增大载波的幅度或适当调节高频功率放大器模块的W1。
六、实验报告
1、按步实验并画出调幅波的波形。 2、完成表16－1。
实验六 二极管峰值检波器
一. 实验目的
1 了解二极管峰值检波的工作原理；
2 了解负峰切割失真和惰性失真的发生条件及改善方法。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台；数字式万用表 一台； 实验箱与幅度调制与解调模块 一套；
信号发生器 一台； 晶体管毫伏表 一台
三. 实验原理
幅度检波是调幅的逆过程。检波器能对AM波解调，电路简单，但如调整不好，输出的解调信号容易产生失真。
二极管峰值检波器原理图见图6-1。通常当检波器输入信号幅度大于0.5V时，即为大信号峰值检波工作状态。其工作过程如下：当二极管D导通时，输入调幅信号Ui通过D向电容CL充电，充电时间常数为RDCL（RD为二极管正向电阻）。每当D截止时，CL上充得的电荷通过RL放电，放电时间常数
为RLCL。通常RD
图6-1 二极管峰值检波器
二极管峰值检波器容易产生的二种失真： 1.惰性失真
这是由于负载时间常数RLCL过大造成的。表现为输出电压跟不上输入调幅信号包络的变化。为了避免惰性失真，一般要求
-m2RLC≤
mΩmax
Ωmax为调制信号最高角频率，m为调制系数。
2 负峰切割失真
这是由于交流负载电阻R〔R=RLRL/（RL+RL）〕与直流负载电阻RL相差太大造成的。表现为输出交流电压负峰被削平。要避免负峰切割失真，应满足：
’
’
mmax≤
R
RL
本实验电原理图如图6-2所示。电路简介如下：
图6-2 实验二极管峰值检波器电原理图
调幅信号从TP5处输入，检波器的直流负载电阻RL=R15+R∑1(R∑1为电阻R16、R17的
R∑1R∑2
并联电阻)，检波器的交流负载电阻R'L=R15+R19、R20的并联 (R∑2为电阻R18、
R∑1+R∑2
电阻)。电容C8可提高高频滤波的能力，改善输出波形的失真。C9和检波器的负载电阻组成RC低通滤波器， 通过对载波高频滤波后，在输出端得到解调信号。
四. 实验内容与步骤
连接实验线路
在实验箱主板上插入“幅度调制与解调”模块，主板接地GND与模块接地GND相连。 在电路输入端TP5处输入调幅（AM）波。其载波峰峰值为500mV，频率10.7MHz；调制信号峰峰值为5V，频率1KHz，正弦波信号。示波器探头接TT3处，观察以下三种情况时检波器的输出波形。
1 检测检波器输出的不失真解调信号
K3、K6向上拨，K4、K 5、K7向下拨，观察不失真检波输出波形。记录该波形并测出此时的输入信号调制度M1。
2 测量惰性失真波形
K4、K6向上拨，K3、K5、K7向下拨，观察“惰性失真”波形（若现象不明显可加大调制信号幅度或适当改变各开关的拨动方向）。记录该波形并测出此时的输入信号调制度M2。 3 观察负峰切割波形
K3、K7向上拨、K4、K5、K6向下拨，观察“负峰切割失真”波形（若现象不明显可加大调制信号的幅度或适当改变各开关的拨动方向）。记录该波形并测出此时的输入信号调制度M3。
注意：若在（2）、（3）实验中未调整过输入调制信号的幅度，则三次实验中的调制度相同。
五．思考题
1 二极管峰值检波器中通常会产生二种失真。在本实验电路中与哪些器件哪些因素有关？如何解决这类失真？
2 原理电路图与实验电路图有所不同，试解释实验电路的工作原理。
实验七 锁相环调频
一. 实验目的
1. 了解锁相环工作原理；
2. 了解锁相环调频电路工作原理。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台； 实验箱及角度调制模块 一套； 信号发生器 一台； 频率计 一台
三. 实验原理
1 集成锁相环调频简介
调频是用反映信息的低频信号（调制信号）去控制高频载波振荡的频率，使载波的瞬时频率随调制信号的变化规律而变化。本实验系统是采用LM4046数字集成锁相环（PLL）来实现调频。锁相环路是一种允许用外部信号去控制环路内部振荡器频率和相位的电路，是一种相位反馈电路。锁相环的内部电路主要由鉴相器和压控振荡器VCO两部分组成。
在普通的直接调频电路中，振荡器的中心频率稳定度较差，而采用晶体振荡器的调频电路，其调频范围又太窄。采用锁相环调频可以解决这个矛盾。
实现锁相调频的条件是调制信号的频谱要处于低通滤波器的通带之外。使压控振荡器的中心频率锁定在稳定度很高的晶振频率上，而随着输入调制信号的变化，振荡频率可以发生很大频偏。
2 锁相环调频原理
锁相环调频原理框图如图8-1所示。将低频调制信号加到压控振荡器的控制端，使压控振荡器的输出频率在自由振荡频率（中心频率）fO上下随调制信号而变化，压控振荡器的输出端产生一个调频波。当高频载波频率与自由振荡频率相近时，压控振荡器的振荡频率与载波频率锁定。低通滤波器只保证压控振荡中心振荡频率与载波频率锁定时所产生的相位误差
电压通过，它与调
¼¼
制信号经由加法电
路，去控制压控振 荡器的频率，这样
。既保证了压控振 荡器的中心频率与
载波频率频率具 有同样频率稳定
度，又能在压控
J602
¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼振荡器输出一个调
频波。
图8-1 锁相环调频原理框图
3 实验锁相环调频电路工作原理
本实验用锁相环调频的原理图如下图所示。
图8-2 锁相调频实验原理图
电路采用74HC4046锁相环与周边器件构成调频电路。调制信号从TP8输入，外部载波信号从TP5输入，调制信号从TP7输出。锁相环内部VCO的频率受C18、R21和第12脚外接电阻的影响。设第12脚外接电阻阻值为R∑，则VCO的振荡频率f为：
2(f=
VC-14
+)R21R∑
（8-1）
2πC18
其中，VC＝Vdd/2，Vdd为74HC4046的供电电压，本电路为5V。R∑越大，单位调制信号电压所引起的频偏也越大。电路中，C18=5600pF，R21=10KΩ，R20=100K，R33=10KΩ。
四. 实验内容与步骤
1 测量锁相环VCO的自由振荡频率 （1）连接实验电路
在主板上正确插好角度调制模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，实验箱主板接地端GND连接模块接地端GND，主板＋5V接模块＋5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧船形开关，K3向右拨，模块上电源指示灯LED3亮。 （
2） K4向左拨，即74HC4046的第12脚接电阻R20（100KΩ）。示波器探头接TT3，
测量VCO频率f1，由式5-1计算出此时TT3处信号频率的理论值，将数据填入表8－1。
（3）K4向右拨，即74HC4046的第12脚接电阻R33（10KΩ）。用示波器在TT3处测量，由式5-1计算此时TT3处信号频率的理论值，将数据填入表5-1。
表8-1
2 测量锁相环的同步带和捕捉带
TP6连接TP7。TP5处输入载波信号（由低频信号源提供）。K4向右拨，载波信号频率为fR=f1(实测值)，峰峰值5V，直流量约1V，方波或正弦波均可。
（1） 用双踪示波器同时在TT3和TP5处观察，逐渐增大fR，观察示波器上二个波形。当两波形同时移动时，系统处于（同步）锁定状态。继续慢慢增加fR，当fR增大到某一值时，示波器只能显示一个波形，另一个波形处于漂移状态。此时，系统处于失锁状态，记下此时的fR值fH1。 然后，慢慢将频率往回调，同时观察示波器，直到屏幕上可同时显示2个清晰的波形为止（此时系统又回到锁定状态），记下此时的频率f H2。 （2） 接上，将频率从f H2往低频处调节，方法同上。直到示波器只能显示一个波形，另一个波形处于漂移状态，系统再次处于失锁状态。记下此时的频率fL1，然后，慢慢将频率往回调，同时观察示波器，直到屏幕上可同时显示2个清晰的波形为止（此时系统又回到锁定状态），记下此时的频率f L2。
同步带 W同= fH1 - fL1 捕捉带W捕= f H2 - f L2 将数据代入上述公式，计算出同步带和捕捉带
（3） K4向右拨， TP5处载波信号频率为fR =f2 (实测值)。 其他步骤同①和②，再次测量出此时系统的同步带和捕捉带。 3 观察调频波
连接TP6与TP7，K4向左拨。
（1）TP8处输入调制信号：频率约1KHz，峰峰值5V的正弦波信号；
（2）TP5处输入载波信号：频率为40KHz，峰峰值7V的正弦波或方波，由信号源提供 （也可不输入此信号）。
（3）示波器探头接在TT3处观察调频波，调节调制信号的幅度，直到能观察到调频波疏密的变化情况。
五. 思考题
1 用锁相环调频时，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？为什么？
2 在本实验中，低通滤波器的作用是什么？
3 同步带和捕捉带哪个宽？试从基本原理上分析（可参考相关书籍）。
实验八 锁相环鉴频
一．实验目的
1 了解锁相环鉴频的原理；
2 了解实验锁相环鉴频电路工作原理。
二．实验仪器
双踪示波器 一台； 实验箱与角度解调模块 一套； 晶体管毫伏表 一台 信号发生器 一台；
三． 实验原理
对调频波的解调称为频率检波或鉴频。锁相环原理（鉴频）的框图如图9-1所示。
V (t)¼÷¼¼
J604
图9-1 锁相环鉴频原理框图
÷¼¼¼¨¼¼
输入的调频波经放大后与压控振荡器的输出经鉴相器获得一个变化的相位误差电压，并通过低通滤波器（滤波器需有足够的带宽，使鉴相器输出的误差电压能顺利通过）滤去所含的高频成份，获得一个误差电压去控制VCO，这样VCO就能跟踪输入调频波中反映调制规律的瞬时频率。此时的误差电压就是随调制信号频率而变的解调信号，即实现了鉴频。
本实验锁相环鉴频的电原理图如图9-2所示。其工作原理如下：
图9-2 锁相环鉴频实验原理图
调频波从TP1输入，解调信号从TT1输出。C3决定VCO的自由振荡频率；电位器W1
用来调节锁相环环路滤波器的截止频率，使同频带有足够的宽度可以保证误差信号的通过。输入调频信号可由角度调制模块的锁相环调频电路提供或信号发生器提供。若调频电路没有频率稳定度高的外部载波信号，则可不用接外部载波，否则稳定度低的外部载波会影响解调信号的稳定度。
五．实验内容与步骤
1 产生符合要求的调频波 （1）连接实验电路
在实验箱主板上插入“角度解调”模块，开关K1、K2、K3、K4、K6、K7、K8、K9、K10、K11向左拨，主板接地GND接模块GND，主板±5V接模块±5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的电源开关，K1、K2向右拨，此时，模块上的电源指示灯LED1、LED2亮。
（2）产生调频信号（下面2方法2选1）
*参考实验八中“实验内容与步骤”3所述的方法用锁相环调频电路产生调频波。 *通过信号发生器取得相应的调频波。示波器探头和频率计探头同时接4046锁相环的3脚，测量出VCO振荡器的自由振荡频率f。, 将屏幕上的波形画下（标明峰峰值和周期）。信号发生器的载波就取f。 ，幅度为：2V的方波。调制信号为：1KHz 幅度为：1V的正弦波。 （3）输入调频波
连接角度调制模块的TP7与角度解调模块的TP1，或将信号发生器输出端接角度解
调模块的TP1。
示波器探头分别接角度解调模块的TT1，调节W1，并适当调节调制信号的幅度，使TT1处信号最大不失真。记录TT1处信号的频率f0和峰峰值Vop-p，并将波形画下。
示波器探头连接信号发生器的调制信号输出端和TT1，比较这2个波形，在同一坐标系内画下这2个波形。
五. 思考题
1 当解调波失真时，调节哪些仪器或器件可以减小（消除）失真？ 2 调制信号与解调信号有位相差，为什么？
实验九 调幅语音通话
一. 实验目的
1 通过实验，基本了解调幅/解调到音频信号输出的全过程。
2 了解信号流程及调制/解调中各种信号的测试方法及这些信号在系统调试时的作用。
二. 实验仪器
双踪示波器 一台； 数字万用表 一台；实验箱一套； 调试工具若干 高频功率放大器模块/综合实验模块/幅度调制与解调模块各 一块
三. 实验原理
本实验是在集电极调幅和二极管峰值包络检波器实验的基础上，结合综合模块的话筒耳机电路实现的。原理框图如下图所示。
图11－1 调幅语音通话实验原理框图
话筒将声音信号转换为微弱的电信号，该信号送入放大电路进行放大。带通滤波器（300Hz～3.4KHz）电路对放大后的信号进行滤波，去除信号中的干扰信号。经过滤波后的信号经射极跟随器输出，以隔离前后级电路之间的影响。经过转换处理的声音信号作为调幅电路的调制信号，对载波信号进行调制。
检波电路解调出调制信号，此信号进入射极跟随器电路，输出的信号送入带通滤波器（300Hz～3.4KHz）进行滤波。功放电路对信号进行放大以驱动耳机。
四. 实验内容与步骤
第一种方法
1 调幅信号的产生 （1）连接实验电路
在主板上正确插好“高频功率放大器”模块。开关K1、K5、K6向左拨，K2、K3、K4向下拨，TP2接TP3，主板GND接模块GND，主板+12V接模块＋12V，检查连线正确无误后打开实验箱右侧的船形开关，开关K1向右拨，若正确连接则模块上的电源指示灯LED1亮。
（2）静态工作点调节 TP1接地，用万用表测量三极管Q1发射极对地的直流电压，调节W1使此电压约为1.8V。
（3）输入载波
TP1处输入频率为10.7MHz，峰峰值约500mV的正弦波载波信号，此信号可由“正弦波振荡器”模块或信号源提供，或信号发生器提供。 （4）输入调制信号
TP5处输入频率约1KHz，峰峰值约5V的正弦波调制信号，此信号可由正弦波振荡器模块的RC振荡电路或信号源提供。 （5）调试调幅电路
用示波器在
2 解调电路调试 （1）连接实验电路
在主板上插入“幅度调制与解调”模块，主板GND接模块GND。 （2）输入调幅波
连接高频功率放大器模块的TP4与“幅度调制与解调”模块的TP5。 （3）观察解调输出信号
“幅度调制与解调”模块的开关K3、K6向上拨，K4、K 5、K7向下拨，用示波器在该模块的TT3处观察解调输出波形。
适当调节高频功率放大器模块的中周T1和T2，使解调输出波形最大不失真。 3 话筒耳机电路调试 （1）连接实验电路
在主板上插入“综合实验”模块，开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K8、K9向左拨，主板GND接该模块GND，主板±5V接该模块±5V输入端。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K3、K4向右拨。此时，模块上的电源指示灯LED3、LED4亮。 （2）接通话筒耳机
将耳机分别插在话筒耳机插座上（注意不要插反），耳机上的音量调节旋钮调到中等位置。
4 调幅语音通话联调
将“高频功率放大器”模块的调制信号去掉，连接“综合实验”模块的TP8与高频功率放大器模块的TP5，连接综合模块的TP9与幅度调制与解调模块的TP6。
戴上耳机，对着话筒吹气/说话，缓缓调节耳机上的音量放大旋钮使耳机的音量适中。缓缓调节“综合实验”模块上的“失真调节”电位器，耳机的声音最佳。
第二种方法
1 模块的连接与调幅波的产生
(1) 在实验箱交流电源关闭状态下，将“综合实验”模块接地和±12V与实验箱的接地和±12V输入插座相连接， 且 K1, K2左拨；“幅度调制与解调”模块的接地端与实验箱的接地端相连。
（2） 用信号发生器产生一个普通调幅波。调制信号频率为1KHz, 1Vpp; 载波信号频率为：100KHz , 3Vpp; 将此信号加入包络检波器输入端TP5, 在TP6处可观察到检波输出信号。
用示波器测量TP5和TP6处的波形并记录； 测量调幅波的调制度M1 2 解调信号的测试
（1） 将解调信号加到综合模块加法器的输入端TP7, 右拨该模块K1, K2开关，用示波器同时测量TP7和TT3的波形并记录这两个波形，计算出放大器的电压放大倍数Au(解调信号不失真）。
（2） 将综合模块TT3与TP9相连接，耳机黑插头插入耳机插座。
（3） 在调制信号频率范围300Hz---3.4KHz范围内，保持解调信号不失真。用耳机试听该信号变化情况。记录此时调制信号的幅度和调幅信号的调制度M2。
五. 思考题
1 当调制信号频率升高时，为什么解调信号会逐步失真？
实验十 调频/调幅接收系统
一、实验目的
1、熟悉调频/调幅接收的原理和方法； 2、熟悉调频/调幅信号的频谱。
二、实验内容
调试调频/调幅接收机电路，接收收音机信号。
三、实验设备
1、鞭状天线 一根 2、耳机 一套
四、实验原理
调频/调幅解调电路由索尼公司生产的CXA1691BM和少量外围元件组成。CXA1691BM既可以接收中波调幅信号，也可接收调频信号。它包含了中放、混频、限幅、鉴频、检波等电路，内部框图如图53－1所示。
图53－1 CXA1691BM内部框图
典型应用电路图如图53－2所示。当开关S1向下拨时，CXA1691BM工作在调幅接收的状态，接收载频范围为535kHz～1605KHz。当开关S1向上拨时，CXA1691BM工作在调频接收的状态，接收载频范围为88MHz～108MHz。
调幅接收电路分析 （1）输入回路
调幅波经调幅天线线圈（由L1、C1和四联电容中的1个可调电容组成）进入芯片的第10脚。
（2）调幅本振电路
调幅本振电路由L4、C4、四联电容中的1个可调电容和芯片内部电路组成。 （3）混频、中放和检波
外部调幅波与调幅本振电路产生的本振信号混频得到455KHz的调幅中频信号，此中频信号经中频变压器（T1）耦合到455KHz陶瓷滤波器CF1的输入端。经陶瓷滤波器滤波后的中频信号进入芯片第16脚，即进入中放。
信号经芯片内部中放、检波电路处理后得到解调信号，从芯片的23脚输出。 （4）音频放大
检波输出经C15耦合到芯片的24脚，即音频放大器的输入端。经过芯片内部的音频放大电路后，从芯片的27脚输出，此信号接到耳机电路，即可接收到语音信号。调节RV1可调节语音信号的大小。
2、调频接收电路分析 （1）输入回路
调频波经调频天线（ANT）、带通滤波器进入芯片的第12脚（FM RF IN）。L2、C2和四联电容中的1个可调电容组成选频网络，用于选中某一载频信号。
（2）调频本振电路
调频本振电路由L3、C3、四联电容中的1个可调电容和芯片内部电路组成。 （3）混频、中放和鉴频
经选频网络选中的载频与调频本振电路产生的本振信号混频得到10.7MHz的调频中频信号。此中频信号经C11、R4、R5接到10.7MHz陶瓷滤波器CF2的输入端。经陶瓷滤波器滤波后的中频信号进入芯片第17脚，即进入中放。
信号经芯片内部中放、鉴频电路处理后得到解调信号，从芯片的23脚输出。 （4）音频放大
鉴频输出经C15耦合到芯片的24脚，即音频放大器的输入端。经过芯片内部的音频放大电路后，从芯片的27脚输出，此信号接到耳机电路，即可接收到语音信号。调节RV1可调节语音音量。
3、其它功能说明
在芯片19脚加一调谐指示灯D1，可随时观测接收信号的强度。信号强度越大，芯片19脚输出的电压越小，发光二极管D1越亮，解调信号的质量越高。
4、实验模块使用说明
本实验调幅天线线圈放置在PCB板的反面，调频天线为鞭状天线。开关K5向左拨，则CXA1691BM为调幅接收机，开关K5向右拨，CXA1691BM为调频接收机。四联电容通过大拨盘（黑色）来调节，LED5用于指示调谐程度。语音信号可通过扬声器Speaker或耳机（Phone）接收。当开关K6向左拨时，用扬声器接收；当开关K6向右拨时，用耳机接收。可调电阻（Volume）用于调节语音音量。
注意：本实验不能在星期二下午或午夜电台停台时进行，建议在空旷信号良好处进行。
五、实验步骤
1、连接实验电路
在主板上正确插好红外遥控调幅接收调频收发模块，开关K1、K2、K3、K4向左拨。主板GND接模块GND，主板＋5V接模块＋5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K4向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。
2、调幅接收
（1）K5向左拨，即CXA1691BM工作在调幅接收状态。
（2）K6向左拨，即采用扬声器接收语音信号。若使用实验箱附带的耳机接收语音，则K6向右拨，将耳机插在Phone处，调节耳机上的音量旋钮，使语音音量适当。
（3）缓慢调节黑色的大拨盘，并适当调节可调电阻Volume，使LED5最亮且扬声器输出语音清晰。
（4）继续调节大拨盘，接收其它频道的信号。 3、调频接收
（1）K5向右拨，即CXA1691BM工作在调频接收状态。
（2）K6向左拨，即采用扬声器接收语音信号。若使用实验箱附带的耳机接收语音，则K6向右拨，将耳机插在Phone处，调节耳机上的音量旋钮，使语音音量适当。
（3）缓慢调节黑色的大拨盘，并适当调节可调电阻Volume，使LED5最亮且扬声器输出语音清晰。
（4）继续调节大拨盘，接收其它频道的信号。
六、实验报告要求
1、讨论本实验的实验原理。
2、画出调幅接收和调频接收电路的原理框图。
附录 计算机辅助分析软件及应用
第一节 OrCAD简介
一、OrCAD软件结构
OrCAD集成了电原理图绘制、印制电路板设计、模拟与数字电路混合仿真及电路优化设计等功能。其软件系统结构如图1－1所示。
图1－1 微机级EDA软件OrCAD系统结构图
1、OrCAD/Capture CIS
Capture提供直观的界面和丰富的功能。除可生成各类模拟电路、数字电路和数/模混合电路的电路原理图外，还配备有元件信息系统，可以对元器件的采用实施高效管理。该软件还具有因特网元器件辅助功能，可在设计电路图的过程中从Internet的元件数据库中查阅、调用上百万种元器件。
2、OrCAD/Pspice A/D（数/模混合信号模拟）及Optimizer（仿真优化设计）
这是一个通用模拟软件，除可对模拟电路、数字电路和模数混合电路进行模拟外，还有优化设计的功能。该软件的Probe模块。不但可以在模拟结束后显示信号波形，而且还可以对波形进行各种运算处理，包括提取电路特性参数、分析电路特性参数与元器件参数的关系。
3、OrCAD/Layout Plus（PCB设计软件）
该模块可直接将OrCAD/Capture生成的电路图通过手工或自动布局布线方式进行复杂、混合间距、多层PCB设计。
二、电路图绘制及电路图后处理
电路图的绘制由OrCAD/Capture软件完成。Capture设计过程如图1－2所示。具体操作参见第二节高频小信号单谐放大器的仿真操作实例。
图1－2 Capture处理过程
三、OrCAD/Pspice A/D（电路特性仿真）
在原理图绘制完成且无错误的情况，可对原理图进行仿真。Pspice A/D可进行6类15种电路特性仿真。仿真操作步骤如图1－3所示。具体操作参见第二节高频小信号单谐放大器的仿真操作实例。
图1－3 Pspice A/D处理过程
有关Optimizer（电路优化设计）及OrCAD/Layout Plus（PCB设计）的部分，由于本实验指导书后续部分没有使用到，故不做相关介绍。若想深入了解OrCAD的应用，可参考下列书籍：
《基于ORCAD10.5的电子电路分析与设计》 谭阳红等 国防工业出版社 《从实例中学习ORCAD》 王辅春、刘明山、迟海涛、雷治林 机械工业出版社
《电子电路CAD技术——基于ORCAD9.2》 贾新章、武岳山 西安电子科技大学出版社
附带光盘赠送OrCAD9.2软件包，参考光盘中的安装说明，进行OrCAD9.2的安装，以便后续仿真实验的进行。
第二节 高频小信号单调谐放大器的仿真
仿真原理图如图2－1所示。
V1图2－1 高频小信号单调谐放大器原理图
1、新建Project
启动Capture CIS，在菜单栏中选择file>new>Project，出现图2－2所示的对话框。
图2－2 New Project设置对话框
（1）在Name文本框中键入新建设计项目的名称，例如amp1。 （2）在图2－2所示的四个选项中选中Analog or Mixed A/D。 （3）在Location文本框中设置保存新建设计项目的子目录。
（4）单击OK，出现图2－3所示的对话框，在对话框中选中creat a blank project，单击OK，则出现图2－4所示的窗口。
图2－3
图2－4
注意：新建工程名及其保存路径名中不要使用中文汉字。 2、绘制原理图
（1）将SCHEMATIC1：PAGE1窗口最大化，在窗口的右侧可看到图2－5所示的绘出工具按钮。工具按钮呈纵向放置，可以使用这些快捷键快速的完成原理图。
（2）添加元件库
点击图2－5中的Place part快捷按钮或在菜单栏中选择place>part，将调出图2－6所示
的对话框。点击Add Library，出现2－7所示的对窗框。将元件库analog.olb、source.olb和bipolar.olb添加进来。
（3）放置元件
在analog.olb库中选择R（电阻）、C（电容）、L（电感）放置到SCHEMATIC1：PAGE1窗口中。其中，电阻放置5个，电容放置5个，电感放置1个。在source.olb库中选择VSIN（正弦源）、VDC（直流电源）放置到原理图窗口中。在bipolar.olb库中选择Q2N2222（三极管）放置到原理图窗口中。
（4）放置地
点击图2－5中的place gnd按钮，在source库中选择“0”（接地）放置到原理图窗口中。 （5）元件布局
所有元件放置完毕后，按图2－1布局。如要改变元件的放置方向，选择执行菜单Edit>Mirror 或Edit>Rotate，可对选中元件作镜像翻转或逆时针转90°。
（6）连线
点击图2－5中的place wire按钮，按图2－1连接元件。 3、元件参数设置
①在原理图中双击电阻R1的默认参数值“1K”，出现图2－8所示的对话框，将默认值改为“15K”，点击OK即完成R1参数的修改。按此方法，完成原理图中所有电阻、电容、电感参数的修改。
②双击直流电源默认参数值“OVdc”，将直流电源的电压设置为12V。
③双击正弦源元件，出现图2－9所示的页面。在Parts页面中将正弦源的AC设置为30mV，VOFF、TD、DF和PHAS设置为0，VAMPL设置为30mV，FREQ设置为10MEG。单击Apply，然后关闭图2－9所示的页面，回到原理图窗口，保存绘制完成的原理图。
图2－5
4、建立仿真描述文件
执行菜单Pspice>New Simulation Profile，出现图2－10所示的对话框。在Name栏中输入新建仿真描述文件的名称，如amp1sim。单击create，出现图2－11所示的对话框。
5、设置仿真类型及参数。
在图2－11所示对话框的Analysis type标签页中选择“Time Domain（Transient）”（瞬态分析）。run to栏中输入5us，start saving data栏输入4us，Maximum step栏输入0.001us。
6、运行仿真并观察结果
执行菜单Pspice>run，出现图2－12所示的页面，在该页面执行菜单Trace>Add Trace，出现图2－13所示的对话框。在该对话框左侧的窗口中，通过滚动条找到V（Q1:C）并双击之，则图2－12所示的页面中出现三极管Q1集电极的电压波形图，如图2－14所示。此即为图2－1的瞬态分析仿真结果。
图2－6
图2－7
图2－8
图2－9
图2－10
7、更改仿真类型及参数
在以建立仿真描述文件的条件下，在原理图窗口中执行Pspice>Edit Simulation Profile，出现图2－11所示的对话框，可对仿真类型及参数进行更改。下面以交流扫描分析为例进行说明。
在图2－11所示对话框的Analysis type标签页中选择“AC Sweep/Noise”（交流扫描分析及交流小信号频率分析）。在AC Sweep Type中选中Logarithmi选项，在下拉框中选中Decade。Start栏中输入1MEG，end栏中输入100MEG，points/Decade栏中输入1000，单击“确定”按钮，则完成仿真类型及参数的更改。
8、观察AC Sweep仿真结果
执行菜单Pspice>run，出现图2－12所示的页面，在该页面执行菜单Trace>Add Trace，出现图2－13所示的对话框。在该对话框左侧的窗口中，通过滚动条找到V（Q1:C）并双击之，则图2－12所示的页面中出现AC Sweep分析仿真的结果，如图2－15所示。
9、原理图改进
若仿真的结果与想要得到的结果有偏差，可根据仿真结果适当更改原理图的参数。然后再次执行仿真，直至满足要求为止。
说明1：建议参考相关书籍，先对仿真软件有所了解后再进行实验。本节实验中的操作步骤还有许多快捷方式，如对仿真软件比较熟悉，可不用局限于上述介绍的操作步骤。
说明2：本实验指导书的后续仿真实验将不再给出详细的操作步骤，只给出仿真类型、参数和结果，请参考本节实验的步骤进行操作。
图2－11
图2－12
图2－13
10V
5V
0V
4.0us
V(Q1:c)
4.2us4.4us
Time
4.6us4.8us5.0us
图2－14
4.0V
2.0V
0V
1.0MHz
V(Q1:c)
3.0MHz10MHz Frequency
30MHz100MHz
图2－15
第三节 LC振荡器的仿真
一、仿真原理图
LC振荡器的仿真原理图如图4－1所示。其中V1是脉冲信号源，模型来自source.olb库的VPULSE。参数分别为：V1=TD=TR=TF=0，V2=12V,PW=100s，PER=101s。
图4－1
二、仿真类型及参数 本电路只进行瞬态分析，仿真参数设置为：run to＝10us，start saving data＝0us，Maximum step＝0.001us。观察振荡波形（Vc（Q1）），如图4－2所示。
10V
5V
0V0s
V(Q1:c)
Time
2us
4us
6us
8us
10us
图4－2