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1、第四章 高频电子线路实验4.1 常用高频电子实验仪器的使用一、实验目的常用的高频电子线路实验仪器主要有示波器、高频信号发生器、扫频仪等。正确使用这 些仪器是做好高频实验和综合设计以及课程设计的基本要求。所以该实验的目的是：1、了解常用示波器（双踪示波器、数字示波器）、EE164系列函数信号发生器/计数器、 频率计、高频毫伏表、 BT3 频率特性测试仪、直流稳定电源等仪器的工作原理、主要技术 性能以及面板上各旋钮的功能。2、学会上述仪器的正确使用方法，特别是用示波器、频率特性测试仪观察和测量电子 线路的性能参数及其幅频特性。3、掌握仿真软件 Multisim8 的使用方法。二、实验仪器及设备1、
2、示波器2、高频信号发生器3、频率特性测试仪4、高频毫伏表5、频率计三、常用高频测量仪器的原理及使用常用高频电子线路实验仪器参见第二章的有关内容。四、Multisim8的使用熟悉 Multisim8 的使用方法。五、实验内容1 、示波器的使用2、高频信号发生器的使用3、频率特性测试仪的使用4、高频毫伏表的使用5、频率计的使用用 Multisim8 仿真图 4.1 所示 LC 谐振回路的选频特性。6、1c11R2C：r1mA1knd i) 10.7MHzp56pFyODegJ0图 4.1 LC 谐振回路的选频特性分析六、预习要求认真阅读上述仪器的内容介绍，熟悉各仪器的面板旋钮的作用及其位置七、实验
3、报告要求1、试画出用频率特性测试仪测试LC谐振回路幅频特性的连线图，并画出幅频特性曲线。2、简述用示波器测量波形周期或频率的方法。八、思考题1、用示波器观察输出波形，测量波形周期（频率），如何提高测量精度？2、用频率特性测试仪测试有源网络的幅频特性时应注意什么？4.2 高频小信号放大器高频小信号放大器的作用是放大通信设备中的高频小信号，以便作进一步变换或处理。 所谓“小信号”，主要是强调放大器应工作在线性范围。高频与低频小信号放大器的基本构 成相同，都包括有源器件（晶体管、集成放大器等）和负载电路，但有源器件的性能及负载 电路的形式有很大差异。高频小信号放大器的基本类型是以各种选频网络作负载的
4、谐振（频 带）放大器；在某些场合，也采用宽频带放大器，宽频带放大器以无选频作用的宽带网络（如 传输线变压器）作负载。4.2.1 高频小信号谐振放大器一、实验目的1、了解高频小信号谐振放大器的电路组成、工作原理。2、进一步理解高频小信号放大器与低频小信号放大器的不同。3、掌握用 Multisim8 分析、测试高频小信号放大器的基本性能。4、掌握谐振放大器的调试方法。5、掌握用示波器测试小信号谐振放大器的基本性能。6、学会用扫频仪测试小信号谐振放大器幅频特性的方法。二、实验仪器双踪示波器数字频率计高频毫伏表频率特性测试仪 BT3直流稳压电源万用表高频信号发生器三、实验原理高频小信号谐振放大器最典型
5、的单元电路如图421所示，由LC单调谐回路作为负载 构成晶体管调谐放大器。晶体管基极为正偏，工作在甲类状态，负载回路调谐在输入信号的 频率10.7MHz上。该放大电路能够对输入的高频小信号进行反相放大。LC调谐回路的作用 主要有两个：一是选频滤波，选择放大f = f的工作信号频率，抑制其它频率的信号。o二是提供晶体管集电极所需的负载电阻，同时进行阻抗匹配变换。高频小信号频带放大器的主要性能指标有：（1）中心频率f :指放大器的工作频率。它是设计放大电路时，选择有源器件、计算 o谐振回路元件参数的依据。（2）增益:指放大器对有用信号的放大能力。通常表示为在中心频率上的电压增益和功率 增益。电压增
6、益A = V/V（4.2.1）式中V、V分别为放大器中心频率上的输出、输入电压，P、P分别为放大器中心频 o i o i率上的输出、输入功率。增益通常用分贝表示为A ( d B) = 2 0 lg V( 4.2.3)VkooiA ( d B) = 1 0 lgP P( 4.2.4)p oo i(3) 通频带：指放大电路增益由最大值下降3db时所对应的频带宽度，用BW0,7表示。 它相当于输入不变时，输出电压由最大值下降到 0.707 倍或功率下降到一半时对应的频带宽 度，如图 4.2.2 所示。(4) 选择性：指放大器对通频带之外干扰信号的衰减能力。通常有两种表征方法：(A)用矩形系数说明邻近
7、波道选择性的好坏。设放大器的幅频特性如图423示，矩 形系数K定义为：r 0.1( 4.2.5)2 AfK07T2Afr 0.1图 4.2.2 放大器的频率特性及通频带图 4.2.3 放大器的实际频率特性与理想特性的比较式中2Af为相对电压增益（或相对电压输出幅度）下降到0.7时的频带宽度，亦即放 0.7大器的通频带 BW0.7； 2 Af 为相对电压增益下降到 0.1 时的频带宽度。显然，理想矩形系0.7 0.1数应为 1，实际矩形系数均大于 1。（B）用抑制比来说明对带外某一特定干扰频率f信号抑制能力的大小，其定义为中心 n频率上功率增益 A （ f ）与特定干扰频率 f 上的功率增益 A
8、 （ f ） 之比。P 0 n P nd = ap（f。）（ 4.2.6）A （ f ）Pn用分贝表示，则为：A （ f ）d （dB ） = 10 lg p 0（ 4.2.7）A（f）pn还有其它一些性能指标参数，如工作稳定性，噪声系数等，在此不再赘述。四、Multisim8 仿真在Multisim8电路窗口中，创建图424所示的高频小信号放大电路，其中晶体管-选 用 2N2222A 晶体管。单击“仿真”按钮，就可以从示波器中观察到输入与输出的信号波形 如图 4.2.5 所示。1、单谐振回路放大器的性能分析（1）利用Simulate菜单中的Analyses中的DC Operating Poi
9、nt进行直流工作点分析， 结果记录入表 4.2.1 中。表 4.2.1VBQVCQVEQICQ估算值仿真值实测值（2）利用Simulate菜单对电路分别进行交流分析、瞬态分析和噪声分析。（3）放大倍数的计算，利用虚拟示波器的测量波形，计算出该放大器的放大倍数。（4）观察负载电阻对电路性能的影响（分别接通开关 J1、J2、J3）。（5）利用虚拟仪器波特图仪测量电路的频率特性，并求出通频带和矩形系数。（6）高频小信号谐振放大器的选频作用分析。将高频小信号谐振放大器的输入信号由单一频率改为多频率，信号频率分别为 10.7MHz 及其 2、3、4、8 次谐波（21.4MHz、32.1MHz、42.8M
10、Hz、85.6 MHz），此时电路如图 4.2.6 所示。用虚拟示波器观察输出信号波形，并分析电路的选频滤波作用。2、双谐振回路放大器的性能分析 单回路谐振放大器的矩形系数远大于 1，约为9.95，滤波特性不理想。利用双调谐回路 作为晶体管的负载，可以改善放大器的滤波特性，使矩形系数减少到 3.2。在 Multisim8 电路窗口中，创建图 4.2.7 所示的双调谐高频小信号放大电路图。虚拟示波器 的连接如图 4.2.7 所示。单击“仿真”按钮，就可以从示波器中观察到输入与输出的信号波 形如图 4.2.8 所示。仿真如下内容：（1）利用Simulate菜单对电路分别进行交流分析、瞬态分析和噪声
11、分析。（2）放大倍数的计算，利用虚拟示波器的测量波形，计算出该放大器的放大倍数。图 4.2.4 高频小信号放大电路Reverse G 忖匸iOsc illoscope-XSClCh3nnel_A102.772 mV -100.119 mV -202.891 mVChannel_B-1.196 品1.478 mV2.674 mVTime122.449 ns823.980 ns701.531 nsScale 1100 ns/DivScale pLD mV/DivScale |5 mWDiviiyy=iEdge钊两 B|Ert|X position 10Y position| 1.2Y positi
12、on 丘Level |o| V| Y/T Aid | B/A A/B|aT dJ d|AC- 0 DC -Type Sing? Nor. | .AJto | None|T2-T1图 4.2.5 高频小信号放大电路输入与输出的信号波形| - VC12V-vccI1AKey =A11二二二二二二二二二;二二二 V尺2 - -15X0C4 XSC12N2222AiLIULipF42EMH乙ODeg 85-6MHZ： ODect -图 4.2.6 多输入信号的高频小信号谐振放大器3）利用虚拟仪器波特图仪测量电路的频率特性，并求出通频带和矩形系数。4）双谐振回路放大器的选频作用分析。图 4.2.7 双调
13、谐高频小信号放大电路：4779MHz3/186MHz6732kHz12.744MHz出信号波形Urriv-=1.593MHz图 4.2.9 多输入信号的双回路高频小信号谐振放大器将高频 小信号谐振放大器的输入信号由单一频率改为多频率，信号频率分 别为1.593MHz 及其 2、3、4、8 次谐波（3.186MHz、4.779MHz、6.372MHz、12.744MHz）,此 时电路如图4.2.9所示。用虚拟示波器观察输入、输出波形并加以分析电路的选频滤波作用。3、参差谐振放大器的性能分析利用参差调谐放大器，同样可以改善放大器的滤波特性。双参差调谐放大电路的总级数是二的整数倍，每二级组成一组。实
14、际上，还有三参差放 大电路，而且三参差放大电路在电视接收机的图像中频放大器中有着广泛的应用，目前已经 研究出三参差调谐的晶体滤波器，使用极为方便。图 4.2.10为采用双参差调谐的放大电路， 通过这个试验主要掌握参差调谐放大器的电路组成及其主要性能。由图 4.2.10 可见，参差调 谐放大器的各级都包含有放大器、调谐回路、偏置电路等。从外观上看与多级级联的谐振放大器没有任何差别，但该放大器中的第一级回路调谐在f +5上，第二级回路调谐在f -5 oo 上，其中 f 为输入信号频率，即工作频率。为了展宽放大器的通频带宽度，应合理选择5 的 o值， 5 值太小起不到展宽频带的作用， 5 值太大幅频特性曲线中间将出现凹陷。图 4.2.10 双参差调谐放大电路单击“仿真”按钮，就可以从示波器中观察到输入与输出的信号波形如图 4.2.11所示。仿真如下内容（1）利用 Simulate 菜单对电路分别进行交流分析、瞬态分析和噪声分析。（2）放大倍数的计算，利用虚拟示波器的测量波形，计算出该放大器的放大倍数。（3）利用虚拟仪器波特图仪测量电路的频率特性，并求出通频带和矩形系数。五、实验任务参照图 4.2.1 所示的实验电路，自行设计测试电路。要求当信号
