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1、下周实验：高频谐振功率放大器与基极调幅1.1 调谐放大器实验一实验目的1. 了解LC谐振回路及双耦合谐振回路的理论知识。2. 了解调谐放大器的工作原理及主要技术指标。3. 掌握调谐放大器的调试方法及主要技术指标的测试方法。4. 了解双回路调谐放大器在弱耦合、临界耦合和强耦合时的幅频特性曲线(谐振曲线)。5. 学会使用基本测量仪器如频谱分析仪(或频率特性测试仪)、高频信号发生器、示 波器、高频毫伏表等仪器测试分析调谐放大器的谐振特性(谐振曲线、通频带、选择性)和放大特性(谐振电压放大倍数 动态特性即输入 输出电压特性)。二实验仪器、设备1. 调幅与调频接收模块。2. 直流稳压电压 GPD-330
2、3D3. F20A 型数字合成函数发生器/计数器4. DSO-X 2014A数字存储示波器5. SA1010频谱分析仪三实验原理(b)无调谐放大器调谐放大器原理图1.1.1 )1.1.2)(a)車命谐放大器图 1. 1. 1 小信号谐振放大器的主要技术指标如下： 1. 谐振电压放大倍数A = u . u.或 A = 20lg (u . u )dB = u (dB) u (dB)vo o ivo2. 谐振频率式中C = C + C + PC，其中C为晶体管的输出电容，C.为负载电容或后级电路的输入电容，P为接入系数。Xoeieoeie3. 通频带 调谐放大器所要放大的信号是已调制信号,具有一定的
3、频谱宽度。为了不失真地放大已调信号包含的所有频谱分量，要 求放大器必须有一定的通频带。一个理想放大器应对通频带以内的信号具有同等的放大能力，对通频带以外的信号完全抑制。故理想放大器的幅频特 性曲线应呈矩形，但实际的幅频特性曲线和矩形差异较大，如图1.1.2所示。习惯上把电压放大倍数AV下降到谐振电压放大倍数AVO的0.707倍（或比最大值降低3dB）时所对应的频率范围，称 为放大器的通频带，又称3dB带宽，用BW（2Af0.7）表示。单调谐放大器的通频带与回路有载品质因数QL的关系为：BW 二 2Af 二 f - f0.7H L QL放大器的通频带与谐振电压增益的关系为：1.1.3)1.1.4
4、)yA BW = f 二常数vo2n C 图1丄2归一化幅频特性曲线4. 选择性 矩形系数1.1.5)K2AfK =0.1r 0.12Af .0.7理想放大器的矩形系数等于1，而实际的矩形系数大于1。单谐振回路调谐放大器的矩形系数约为9.95，选择性较差。为了克服单谐振回路放大器选择性差的缺点，常采用两个互相耦合的谐振回路作为放大器负载来改善矩形系数。实际 应用中，两个谐振回路的谐振频率都调谐于同一个中心频率上，这种放大器称为双调谐回路放大器。双调谐放大器谐振曲 线按耦合程度分三种情况，如图1.1.3所示。双调谐回路放大器一般均应用在临界耦合状态，此时，通频带为：BW = 2Af0.71.1.
5、6 )af不犬于i/羽0. 7T11T=lTKl0图1.1.3双调谐放大器归一化幅频特性曲线 工作稳定性四实验电路简介实验电路如图1.1.5所示。接收天线负责接收空间传输的微弱电信号，经变压器T）耦合至次级回路。次级回路电感L与电容2C2构成输入谐振回路，调节次级回路电容2C2，当次级回路发生谐振时，无用信号被滤除同时选出有用信号（实 验中输入信号由高频信号源提供），作为晶体管BG1的输入信号。经晶体管BG1放大后，被集电极负载（LC并联谐振回路） 进一步选频，由晶体管bg2再次放大后输出。图 中 开关 2K2 拨 至 “ 单 ”时 为 单 调 谐 放 大 器 ； 谐 振 回 路 总 电 感
6、L= 2L1+2L2+2L3+2L4 ， 总 电 容C=2C4+2C5+2C7+2C9+Coe+Cie；为了考虑回路电阻对回路品质因数Q的影响，开关2K1闭合接入阻尼 电阻2R3。开关2K2 拨至“双”时双调谐放大器，初级回路总电感L= 2L1+2L2；初级回路总电容C=2C4+2C5+Coe2；次级回路总电感L=2L3+2L4,1245234off2L12K114Hon2L23 OP3.3HT(0L半02R110K2R5IK2R44ZZF- 斗702Q22R3 n2K U2C3_L o.i-r2C132C210100P2L5 lmH 2C102BG1 90182R643K2R72002KL2
7、L31AH 2C9150P2L4工炎H_ 2C4_J150P2BG2-K2C13200P2R8302C51LOOP2C6次级回路总电容C=2C7+2C9+Cie，2C6为初、次级间耦合电容。单、双调谐放大器谐振频率均为6MHz。79 ie62C7工10100P接收 天线2C12.TP12Q1 411-30P双2K2单 丄 2C12 丁 0.1JJ200P9018=2C11_ 2IP2图 1.1.5 调谐放大器实验电路五实验内容1. 频域测量单调谐放大器幅频特性曲线、谐振频率、通频带、矩形系数、增益 电路连接与设置将调幅与调频接收模块连接+12V电源，打开调谐放大器电源开关；将频谱分析仪SA10
8、10射频输出（RF OUT） 连接放大器输入（2Q1）；射频输入（RF IN）连接放大器输出（2Q2）；开关2K1拨至off （断开2RJ, 2K2拨至“单”。 扫频法测量幅频特性曲线、谐振频率 频谱仪复位：按【preset键。 设置频谱仪中心频率（放大器的谐振频率）：按【FREQ】键，输入数字6和单位MHz或使用旋钮调整为6MHz。 开启频谱仪跟踪源：按【Source】键，选择跟踪源-开启;选择功率，使用旋钮调整输出功率为一30dBm。注：若曲线顶部仍然被压缩，还要增加参考电平（参见【AMPT】键说明）。 激活频谱仪频标：按【Marker】键（频标1被激活）。 设置频谱仪扫宽：按【Span】
9、键，输入数字5和单位MHz或使用旋钮调整为5MHz。 谐振特性调整：用无感起子调节2C2，使输入调谐回路谐振（幅频特性曲线的幅值最大）；反复调节2C5、2C7，使集电极负载调谐回路在6MHz谐振（幅频特性曲线最大值处于6MHz）。 设置最大保持：按【Trace键，选择最大保持（注：下次测量前要刷新）。 记录或存储幅频特性曲线及中心频率 f 。O 扫频法测量通频带、矩形系数 频谱仪设置与电路调整：方法同步骤1（2）的、。（若设置未变，可直接进行下一步测量） 激活带宽测量：按【Marker】键一频标功能-NdB开启。 设置最大保持：按【Trace键一最大保持,记录3dB带宽（即2Af0.7）o 按
10、【Marker】键一频标功能-NdB开启,键入数字20和单位dB,设置最大保持,记录20dB带宽2Af（即2Af01）。计算矩形系数K二。0 1 r0 1 2Af0 7 扫频法测量谐振电压增益 频谱仪设置与电路调整：方法同步骤1（2）的、。（若设置未变，可直接进行下一步测量） 设置（0）dB增益基准：将频谱仪射频输出（RFOUT）/输入（RFIN）连接放大器输入（2Q1）。按【Marker】键一频标差值。 将频谱仪射频输入（RF IN）改接放大器输出（2Q2）。 读取谐振电压增益值AVO（dB）。 测量接入阻尼电阻后的谐振曲线、中心频率、通频带和谐振电压增益2K1拨至“on”接入阻尼电阻2R3
11、。测量方法同上面（3）。2. 时域测量单调谐放大器增益、动态范围、幅频特性曲线、通频带和矩形系数（需从2Q2撤去“RF IN”电缆线）测量谐振电压增益AVO （断开阻尼电阻2R3） 放大器输入端（2Q1）接6 MHz、150mVpp高频等幅信号（由信号源F20A提供）。 用示波器双通道同时观测放大器输入端（2TP1）、输出端（2TP2）信号波形。 谐振特性调整：调节谐振电容2C2及2C5、2C7，使回路谐振（输出波形幅值最大）。 记录或存储波形和数据（输入片、输出u电压幅值），计算谐振电压增益AVO。iOVO 测量动态范围逐渐增加输入信号幅值至输出电压波形最大不失真，记录输出动态范围u m。O
12、m 测量通频带保持u.（150mVPP）不变，改变输入信号频率，测量电压增益下降到0.707AVO时的ffL。计算3dB带宽2Af07=fHfL。3. 频域测量双调谐放大器参数 电路连接与设置将频谱分析仪射频输出（RF OUT）连接放大器输入（2Q1）；射频输入（RF IN）连接放大器输出（2Q2）；开关2K1拨至off （断开2R3），2K2拨至“双”。 测量临界耦合状态幅频特性曲线、中心频率、通频带、矩形系数和谐振电压增益， 频谱仪设置与电路调整：方法同步骤1（2）的、。 谐振特性调整：调节放大器输入谐振回路的谐振电容2C2，使曲线幅值最大；反复调节初、次级回路的谐振电容2C5、2C7和耦合电容2C6,使谐振曲线呈现单峰在6MHz幅值最大（此时即为临界耦合状态）。 记录或存储谐振特性曲线、谐振频率fo；测量通频带、矩形系数和谐振电压增益（方法同步骤1（3）（4） 测量强耦合状态下谐振特性曲线、通频带、矩形系数、幅值和谐振电压增益，方法同上。电路调整：调节2C2,使回路谐振；反复调节初、次级回路的谐振电容2C5、2C7和耦合电容2C6,使谐振曲线呈现以 6MHz 对称的双峰且幅值最大。（注意：峰谷不能小于 0.707uom）。 测量弱耦合状态下谐振特性曲线、通频带、矩形系数和谐振电压增益，方法同上（选作）。
