北方民族大学《通信电子线路》实验指导书主编校对 审核 北方民族大学电气信息工程学院二○一三年九月 目 录 实验一 小信号谐振放大器的性能分析……………………………………………2实验二 LC正弦波振荡器的综合分析………………………………………………8实验三 振幅调制与解调电路研究与综合测试………………………………………12实验四 频率调制与解调电路研究与综合测试………………………………………22实验五 锁相环的工作过程及综合分析……………………………………………29实验一 小信号谐振放大器的性能分析（综合性实验）一、实验目的1.掌握小信号谐振放大电路的组成和性能特点2.熟悉小信号谐振放大器的主要性能指标3.学会频响特性的测试二、 实验仪器与器材1. 高频电子技术实验箱中小信号谐振放大器实验模块电路(RK-050)（该模块必须装在底板D的位置）2. 示波器3. 信号源 4. 扫频仪三、小信号调谐放大器实验电路图1-1为小信号调谐放大器实验电路(RK-050)图中，为信号输入铆孔，当做实验时，高频信号由此铆孔输入为输入信号测试点接收天线用于构成收发系统时接收发方发出的信号变压器和电容、组成输入选频回路，用来选出所需要的信号。
晶体三极管用于放大信号，、和为三极管的直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态三极管集电极接有调谐回路，用来谐振于某一工作频率上本实验电路设计有单调谐与双调谐回路，由开关控制当断开时，为电容耦合双调谐回路，、、和组成了初级回路，、和组成了次级回路，两回路之间由电容进行耦合，调整可调整其耦合度当开关接通时，即电容被短路，此时两个回路合并成单个回路，故该电路为单调谐回路图中、为变容二极管，通过改变的直流电压，即可改变变容二极管的电容，达到对回路的调谐三个二极管的并联，其目的是增大变容二极管的容量图中开关控制是否接入集电极回路，接通时（开关往下拨为接通），将电阻（）并入回路，使集电极负载电阻减小，回路值降低，放大器增益减小图中、、和三极管组成放大器，用来对所选信号进一步放大为输出信号测试点，为信号输出铆孔图1-1 小信号调谐放大器电路图四、 小信号调谐放大器实验内容和实验步骤（一）．实验内容1.分别采用扫频法和点测法测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性；2.用示波器测量输入、输出信号幅度，并计算放大器的放大倍数；3.用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响；4.用示波器观察放大器的动态范围；5.观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。
二）．实验步骤 1.实验准备 在实验箱主板上插装好调谐回路谐振放大器模块（该模块必须装在底板D的位置），接通实验箱上电源开关，按下模块上开关，此时模块上电源指示灯亮 2.单调谐回路谐振放大器幅频特性测量测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性曲线，但需要扫频仪点测法采用示波器进行测试，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的单调谐回路谐振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性1）扫频法，即用扫频仪直接测量放大器的幅频特性曲线用扫频仪测出的单调谐放大器幅频特性曲线如下图：图1-5 扫频仪测量的幅频特性 扫频仪的PF输出接放大器输入2TP01，扫频仪Y输入接放大器输出2TP02.扫频仪的档位：扫描选“窄扫”,频标选“10.1”MHZ挡，“X10”挡的衰减调到30dB,在结合其它旋钮进行调整2）点测法，其步骤如下：① 2K1置“OFF”（2K1往上拨）位，即断开集电极电阻2R32K2置“单调谐”位，此时2C6被短路，放大器为单调谐回路高频信号源输出连接到调谐放大器的输入端（2P01）。
示波器CH1接放大器的输入端2TP01，示波器CH2接调谐放大器的输出端2TP02，调整高频信号源频率为6.3MHZ （用频率计测量），高频信号源输出幅度（峰-峰值）为200mv（示波器CH1监测）调整调谐放大器的电容2C5，使放大器的输出为最大值（示波器CH2监测）此时回路谐振于6.3MHZ比较此时输入输出幅度大小，并算出放大倍数②按照表1-1改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度为200mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值，并把数据填入表1-1表1-1输入信号频率f(MHZ)5.45.55.65.75.85.96.06.16.26.36.46.56.66.76.86.97.07.1输出电压幅值U(mv)③以横轴为频率，纵轴为电压幅值，按照表1-1，画出单调谐放大器的幅频特性曲线3．观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响 当放大器工作于放大状态下，按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通2R3的幅频特性曲线可以发现：当不接2R3时，集电极负载增大，幅频特性幅值加大，曲线变“瘦”，Q值增高，带宽减小而当接通2R3时，幅频特性幅值减小，曲线变“胖”，Q值降低，带宽加大。
用扫频仪测出接通与不接通2R3的幅频特性曲线，如下图：不接2R3时的幅频特性曲线 接2R3时的幅频特性曲线 4．双调谐回路谐振放大器幅频特性测量与单调谐的测量方法完全相同，可用扫频法和点测法下图为用扫频仪测得的幅频特性曲线用扫频仪测得的幅频特性曲线点测法，步骤如下：①2K2置“双调谐”，接通2C6，2K1至“off”（开关往上拨）高频信号源输出频率6.3MHZ（用频率计测量），幅度200mv，然后用铆孔线接入调谐放大器的输入端（2P01）示波器CH1接2TP01，示波器CH2接放大器的输出（2TP02）端调整调谐放大器电容2C5和底板上的“调谐”旋钮，使输出为最大值②按照表1-2改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度峰-峰值为200mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的双调谐放大器的幅度值，并把数据填入表1-2表1-2放大器输入信号频率f(Mhz)5.45.55.65.75.85.96.06.16.2放大器输出幅度U（mv）放大器输入信号频率f(Mhz)6.36.46.56.66.76.86.97.07.1放大器输出幅度U（mv）③测出两峰之间凹陷点的大致频率是多少？④以横轴为频率，纵轴为幅度，按照表1-2，画出双调谐放大器的幅频特性曲线。
⑤调整2C6的电容，按照上述方法测出改变2C6时幅频特性曲线下图为用扫频仪测得的不同2C6时的幅频特性曲线耦合电容减小扫频曲线 耦合电容2C06为某一值时扫频曲线 耦合电容2C06增大时扫频曲线5. 放大器动态范围测量2K1置“OFF”（开关往上拨），2K2置“单调谐”高频信号源输出接调谐放大器的输入端（2P01），调整高频信号源频率至谐振频率，幅度100mv示波器CH1接2TP01，示波器CH2接调谐放大器的输出（2TP02）端按照表1-3放大器输入幅度，改变高频信号源的输出幅度（由CH1监测）从示波器CH2读出放大器输出幅度值，并把数据填入表1-3，且计算放大器电压放大倍数值可以发现，当放大器的输入增大到一定数值时，放大倍数开始下降，输出波形开始畸变（失真）表1-3放大器输入(mV)501002003004005006007008009001000放大器输出(V)放大器电压放大倍数（三）．实验报告要求1．画出单调谐和双调谐的幅频特性，比较单调谐和双调谐在特性曲线上有何不同？2．画出放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线3．当放大器输入幅度增大到一定程度时，输出波形会发生什么变化？为什么？4．总结由本实验所获得的体会。
实验二 LC正弦波振荡器的综合分析（综合性实验）一、实验目的（1）掌握LC三点式正弦波振荡电路的组成和特点2）熟悉振荡电路的分析方法和理解实测振荡频率与理论振荡频率的差别3）学会频率的测量方法及电路的调整方法二、实验仪器与器材1. 高频电子技术实验箱中LC正弦波振荡器实验电路模块(RK-051) 2. 万用表3. 示波器三、正弦波振荡器的实验电路 图2-1为电容三点式LC振荡器和晶体振荡器实验电路(RK-051)图中，左侧部分为LC振荡器，中间部分为晶体振荡器，右侧部分为射极跟随器三极管3Q01为LC振荡器的振荡管，3R01、3R02和3R04为三极管3Q01的直流偏置电阻，以保证振荡管3Q01正常工作图中开关3K05打到“S”位置时，为改进型克拉泼振荡电路，打到“”位置时，为改进型西勒振荡电路四位拨动开关3SW01控制回路电容的变化，也即控制着振荡频率的变化调整电位器3W01可改变振荡器三极管3Q01的电源电压图中3Q03为晶体振荡器振荡管，3W03、3R10、3R11和3R13为三极管3Q03直流偏置电阻，以保证3Q03正常工作，调整3W03可以改变3Q03的静态工作点图中3R12、3C20为去藕元件，3C21 为旁路电容，并构成共基接法。
3L03、3C18、3C19构成振荡回路，其谐振频率应与晶体频率基本一致3C17为输出耦合电容3TP03为晶体振荡器测试点 晶体振荡器输出与LC 振荡器输出由3K01来控制，开关与上方接通时，为晶振输出，与下方接通时，为LC振荡器输出三极管3Q02为射极跟随器，以提高带负载的能力电位器3W02用来调整振荡器输出幅度3TP02为输出测量点，3P02为振荡器输出铆孔 图2-1 LC振荡器和晶体振荡器实验电路四、 正弦波振荡器实验内容和实验步骤（一）．实验内容1.用示波器观察LC振荡器和晶体振荡器输出波形，测量振荡器输出电压峰-峰值，并以频率计测量振荡频率；2.测量LC振荡器的幅频特性；3.测量电源电压变化对振荡器的影响；4.观察并测量静态工作点变化对晶体振荡器工作的影响二）．实验步骤1.实验准备插装好LC振荡器和晶体振荡器模块，接通实验箱电源，按下模块上电源开关，此时模块上电源指示灯点亮2.LC 振荡实验（1）西勒振荡电路幅频特性的测量3K01拨至LC振荡器，示波器接3TP02，频率计接振荡器输出口3P02。
调整电位器3W02，使输出波形幅度最大开关3K05拨至“P”，此时振荡电路为西勒电路四位拨动开关3SW01分别控制3C06（10P）、3C07（50P）、3C08（100P）、3C09（200P）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开关“1”、“2”往上拨，其接入电路的电容为10P+50P=60P此时3TP01点的电压调3W01为8V按照表2-1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2-1中表2-1电容C（pf）1050100150200250300350振荡频率f(MHZ)串（S）并（P）输出电VP-P(v)串（S）并（P）注：如果在开关转换过程中使振荡器停振无输出，可调整3W01，使之恢复振荡 （2）克拉泼振荡电路幅频特性的测量将开关3K05拨至“S”，振荡电路转换为克拉泼电路按照上述（1）的方法，测出振荡频率和输出电压，并将测量结果记于表2-1中 （3）测量电源电压变化对振荡器频率的影响分别将开关3K05打至（S）和（P）位置，改变电源电压EC，测出不同EC下的振荡频率并将测量结果记于表2-2中。
其方法是：频率计接振荡器输出3P02，调整电位器3W02使输出幅度最大，用示波器监测，测好后去掉选定回路电容为100P即3SW01“3”往上拨用三用表直流电压档测3TP01测量点电压，按照表2-2给出的电压值Ec（为3TP01点的电压），调整3W01电位器，分别测出与电压相对应的频率表中△f为改变Ec时振荡频率的偏移，假定Ec=10.5V时 ,△f=0，则△f=f-f10.5V表2-2串联（S）EC（V）10.59.58.57.56.55.5F(MHZ)△f(KHZ)并联（P）EC（V）10.59.58.57.56.55.5F(MHZ)△f(KHZ)3.晶体振荡器实验（1）3K01拨至“晶体振荡器”，将示波器探头接到3TP02端，观察晶体振荡器波形并记录，如果没有波形，应调整3W03电位器用频率计测量其输出端频率并记录2）示波器接3TP02端，频率计接3P02输出铆孔，调节3W03以改变晶体管静态工作点，观察振荡波形及振荡频率有无变化三）、实验报告要求（1）根据测试数据，分别绘制西勒振荡器，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、西勒振荡器的曲线；（3）根据实验，分析静态工作点对晶体振荡器工作的影响；（4）总结由本实验所获得的体会。
实验三 振幅调制与解调电路研究与综合测试（综合性实验）一、实验目的1.熟悉振幅调制与解调电路的组成和原理2.掌握振幅调制和解调的波形特点3.学会测试调幅度4.了解振幅调制前与振幅调制后的频谱结构二、实验仪器与器材 1. 高频电子技术实验箱中“集成乘法器振幅调制电路”与“二极管检波器”两个电路模块 2. 示波器3. 信号源三、 振幅调制和解调实验电路（一）、振幅调制实验电路 由于集成电路的发展，集成模拟相乘器得到广泛的应用，本实验采用MC1496集成模拟相乘器来实现调幅之功能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3-1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：⑻、⑽脚间接一路输入（称为上输入v1），⑴、⑷脚间接另一路输入（称为下输入v2），⑹、⑿脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上，并从⑹、⑿脚间取输出vo⑵、⑶脚间接负反馈电阻Rt⑸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6.8kΩ。
⒁脚接负电源-8V⑺、⑼、⑾、⒀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： ，因而，仅当上输入满足v1≤VT (26mV)时，方有：，才是真正的模拟相乘器本实验即为此例图3-1 MC1496内部电路及外部连接 2．MC1496组成的调幅器实验电路 用1496组成的调幅器实验电路如图3-2所示图中，与图3-1相对应之处是：8R08对应于RT，8R09对应于RB，8R03、8R10对应于RC此外，8W01用来调节（1）、（4）端之间的平衡，8W02用来调节（8）、（10）端之间的平衡8K01开关控制（1）端是否接入直流电压，当8K01置“on”时，1496的（1）端接入直流电压，其输出为正常调幅波（AM），调整8W03电位器，可改变调幅波的调制度当8K01置“off”时，其输出为平衡调幅波（DSB）晶体管8Q01为随极跟随器，以提高调制器的带负载能力图3-2 1496组成的调幅器实验电路 （二）、 振幅解调实验电路 1．二极管包络检波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。
它适合于解调信号电平较大（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极管、RC低通滤波器和低频放大部分，如图3-7所示图中，10D01为检波管，10C02、10R08、10C07构成低通滤波器，10R01、10W01为二极管检波直流负载，10W01用来调节直流负载大小，10R02与10W02相串构成二极管检波交流负载，10W02用来调节交流负载大小开关10K01是为二极管检波交流负载的接入与断开而设置的，10K01置“on”为接入交流负载，10K01置“off”为断开交流负载10K02开关控制着检波器是接入交流负载还是接入后级低放开关10K02拨至左侧时接交流负载，拨至右侧时接后级低放当检波器构成系统时，需与后级低放接通10BG01、10BG02对检波后的音频进行放大，放大后音频信号由10P02输出，因此10K02可控制音频信号是否输出，调节10W03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（又称惰性失真）。
RC常数太小，高频分量会滤不干净综合考虑要求满足下式：其中：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与交流音频负载电阻不相等，而且调幅度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 图3-7二极管包络检波电路四、 振幅调制与解调实验内容及实验步骤（一）．实验内容 1．模拟相乘调幅器的输入失调电压调节2．用示波器观察正常调幅波（AM）波形，并测量不同调幅系数时的调幅波（AM）波形3．用示波器观察调制信号为方波、三角波的调幅波4．用示波器观察包络检波器解调AM波，并测量不同调幅系数时的解调（AM）波形5．用示波器观察调制度Ma的测试6. 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二）．实验步骤1．实验准备（1）在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块和二极管检波器模块接通实验箱上电源开关，按下模块上开关8K1和10K1，此时电源指标灯点亮2）调制信号源：函数发生器或采用低频信号源，其参数调节如下（示波器监测）：· 频率范围：1kHz· 波形选择：正弦波· 输出峰-峰值：300mV（3）载波源：函数发生器或采用高频信号源：· 工作频率：2MHz用频率计测量（也可采用其它频率）；· 输出幅度（峰-峰值）：200mV，用示波器观测。
2．输入失调电压的调整（交流馈通电压的调整） 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8K01置“off”（往下拨），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（8P02），而载波输入端不加信号用示波器监测相乘器输出端（8TP03）的输出波形，调节电位器8W02，使此时输出端（8TP03）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（8P01），而音频输入端不加信号用示波器监测相乘器输出端（8TP03）的输出波形调节电位器8W01使此时输出（8TP03）的输出信号（称为载波输入端馈通误差）最小3．AM（常规调幅）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8K01置“on”（往上拨），即转为正常调幅状态载波频率仍设置为2MHZ（幅度200mv），调制信号频率1KHZ（幅度300mv）。
示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03，即可观察到正常的AM波形，如图3-5所示图3-5调整电位器8W03，可以改变调幅波的调制度在观察输出波形时，改变音频调制信号的频率及幅度，输出波形应随之变化下图为用示波器测出的正常调幅波波形：（2）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8W02，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：（3）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8TP02、CH2接8TP03直接调整音频信号源的输出幅度(或调整8W03)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下图为调制度为100%和过调制的AM波形：调制度为100%的AM波形 过调制AM波形（4）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（200mv）5）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200mv）或方波（200mv），并改变其频率，观察已调波形的变化，调整8W03，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： 4．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钮使荧光屏显示几个周期的调幅波波形，如图3-6所示根据Ma的定义，测出A、B，即可得到Ma 图3-65. 二极管包络检波将“集成乘法器振幅调制电路”的输出8P03与“二极管检波器”的输入10P01相连进行测试1)．AM波的解调（1） 左右的AM波的解调① AM波的获得低频信号或函数发生器作为调制信号源（输出300mVp-p的1kHz正弦波），以高频信号源作为载波源（输出200mVp-p的2MHz正弦波），调节8W03，便可从幅度调制电路单元上输出 左右的AM波，其输出幅度（峰-峰值）至少应为0.8V② AM波的包络检波器解调先断开检波器交流负载（10K01=off），把上面得到的AM波加到包络检波器输入端（10P01），即可用示波器在10TP02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10TP01，而将示波器CH2接包络检波器的输出10TP02（下同）调节直流负载的大小（调10W01），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10W01），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8W03），画出其波形④观察底部切割失真当交流负载未接入前，先调节10W01使解调信号不失真然后接通交流负载（10K01至“on”，10K02至左侧），示波器CH2接10TP03调节交流负载的大小（调10W02），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）画出其相应的波形当出现割底失真后，减小（减小音频调制信号幅度）使失真消失在解调信号不失真的情况下，将10K02拨至右侧，示波器CH2接10TP04，可观察到放大后音频信号，调节10W03音频幅度会发生变化2）的AM波的解调调节8W03，或增大音频调制信号幅度，使=100%，观察并记录检波器输出波形3）的AM波的解调加大音频调制信号幅度，使>100%,观察并记录检波器输出波形。
4）调制信号为三角波和方波的解调在上述情况下，恢复，调节10W01和10W02，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（10TP02、10TP03、10TP04）观察到与调制信号相对应的波形，调节音频信号的频率，其波形也随之变化实际观察到各种调制度的解调波形如下图： 五．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．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 3．总结由本实验所获得的体会 实验四 频率调制与解调电路研究与综合测试（综合性实验）一、实验目的（1）熟悉频率调制与鉴频电路的组成和原理2）掌握频率调制和解调的波形特点3）学会测试鉴频特性二、实验仪器与器材 1. 高频电子技术实验箱中变容二极管调频器与斜率鉴频与相位鉴频器模块 2. 万用表3. 示波器4. 信号源三、频率调制与解调实验电路（一)．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4-1所示图中，12BG01本身为电容三点式振荡器，它与12D01、12D02（变容二极管）一起组成了直接调频器12BG03为放大器，12BG04为射极跟随器。
12W01用来调节变容二极管偏压二）．变容二极管调频器工作原理由图4-1可见，加到变容二极管上的直流偏置就是+12V经由12R02、12W01和12R03分压后，从12R03得到的电压，因而调节12W01即可调整偏压由图可见，该调频器本质上是一个电容三点式振荡器（共基接法），由于电容12C05对高频短路，因此变容二极管实际上与12L02相并调整电位器12W01，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，12L01短路，12C05开路，从而音频信号可加到变容二极管12D01、12D02上当变容二极管加有音频信号时，其等效电容按音频规律变化，因而振荡频率也按音频规律变化，从而达到了调频的目的 图4-1 变容二极管调频器实验电路（三）、 调频波解调实验电路图4-2为斜率鉴频与相位鉴频器实验电路图中，13K02开关打向“1”和“4”时为斜率鉴频13Q01用来对FM波进行放大，13C2、13L02为频率振幅转换网络，其中心频率为6.3MHZ左右13D03为包络检波二极管13TP01、13TP03为输入、输出测量点。
当开关13K02拨向“3”和“6”时为相位鉴频器，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13Q01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13C3耦合的双调谐回路初级和次级都调谐在中心频率f0=6.3MHZ上初级回路电压直接加到次级回路中的串联电容13C04、13C05的中心点上，作为鉴相器的参考电压；同时，又经电容13C3耦合到次级回路，作为鉴相器的输入电压，即加在13L02两端用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 图4-2 斜率鉴频与相位鉴频器实验电路四、 频率调制与解调实验内容和实验步骤（一）．实验内容 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．变容二极管调频器静态调制特性测量；4．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；5．观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对FM波解调的影响二）．实验步骤1．实验准备在实验箱主板上插上变容二极管调频模块、斜率鉴频与相位鉴频模块，按下12K01及13K03，此时两模块电源指标灯点亮。
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12TP02将实验箱的频率计接到调频输出（12P02），用万用表测量12TP01点电位值，按表4-1所给的电压值调节电位器12W01，使12TP01点电位在1.0—10.0V范围内变化，并把相应的频率值填入表4-1表4-1V12P01(V)12345678910F0(MHz)3．动态调制特性测量⑴ 实验步骤①将模块中的+12 V电源接通（相应指示灯亮），工作于正常状态②调整12W01使得变容二极管调频器输出频率f0=6.3MH左右③以低频信号源作为音频调制信号，输出频率f =1kHz、峰-峰值Vp-p=300mv（用示波器监测）的正弦波④ 把低频信号源输出的音频调制信号加入到调频器单元的音频输入端12P01，便可在调频器单元的12TP02端上观察到FM波用示波器观察到的调频波形如下图：4． 相位鉴频实验（该实验与实验3的内容有部分重复） 将变容二极管调频模块的输出12P02与斜率鉴频与相位鉴频模块的输入13P01相连⑴ 以实验8中的方法产生FM波，即音频调制信号频率为1KHZ，电压峰-峰值300MV，加到12P01音频输入端，并将调频输出中心频率调至6.3MHZ左右，然后将其输出连接到鉴频单元的输入端13P01，即用铆孔线将12P02与13P01相连。
将鉴频器单元开关13K02拨向相位鉴频用示波器观察鉴频输出(13TP03)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12W01和13W01建议采用示波器作双线观察：CH1接调频器输入端12TP03，CH2接鉴频器输出端13TP03，并作比较实际观察到的波形如下图：⑵ 若改变调制信号幅度，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 5．斜率鉴频实验 (1)将鉴频单元开关13K02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，但音频调制信号幅度应增大到三） .实验报告要求1． 根据实验数据，画出静态调制特性曲线，说明曲线斜率受哪些因素影响2．说明12W01对于调频器工作的影响3．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4．总结由本实验所获得的体会实验五 锁相环的工作过程及综合分析（综合性实验）一、实验目的（1）熟悉锁相环电路的组成和原理2）熟悉锁相环电路的应用3）学会测试跟踪特性二、实验仪器与器材 1. 高频电子技术实验箱中锁相环电路实验电路模块 2. 万用表3. 示波器4. 信号源三、 锁相环路实验电路1．4046锁相环芯片介绍 4046锁相环功能框图如图5-1所示。
外引线排列管脚功能简要介绍：第1引脚（PDO3）：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（PDO1）：相位比较器1输出的相位差信号，它采用异或门结构，即鉴相特性为PDO1=PDI1ÅPDI2第3引脚（PDI2）：相位比较器输入信号，通常PD为来自VCO的参考信号第4引脚（VCOO）：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工作和源极跟随器输出：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（VCOI）：压控振荡器的输入信号第10引脚（SFO）：源极跟随器输出第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第12引脚（R2）： 外接电阻至地，分别控制VCO的最高和最低振荡频率第13引脚（PDO2）：相位比较器输出的三态相位差信号，它采用PDI1，PDI2上升沿控制逻辑第14引脚（PDI1）：相位比较器输入信号，PDI1输入允许将0.1V左右的小信号或方波信号在内部放大并再经过整形电路后，输出至相位比较器。
第15引脚（VI ）：内部独立的稳压二极管负极，其稳压值V≈5～8V，若与TTL电路匹配时，可以用来作为辅助电源用第16引脚（VDD ）：正电源，通常选+5V，或+10V，+15V图10-4 4046锁相环逻辑框图 图5-1 4046锁相环逻辑框图2.4046锁相环组成的频率调制器与频率合成器实验电路4046锁相环组成的频率调制器与频率合成器实验电路如图5-2所示 图5-2 4046锁相环频率调制器与频率合成器实验电路 (1)频率调制器图中14K02打向“1”时，4046锁相环构成频率调制器图中14P01为外加输入信号连接点，是在测试4046锁相环同步带、捕捉带时用的，14R03、14C03和14R05构成环路滤波器14P02为音频调制信号输入口，调制信号由14P02输入，通过4046的第9脚控制其VCO的振荡频率由于此时的控制电压为音频信号，因此VCO的振荡频率也会按照音频的规律变化，即达到了调频调频信号由14P03输出由于振荡器输出的是方波，因此本实验输出的是调频非正弦波2)频率合成器 图中14K02打向“3”时，电路变为频率合成器频率合成器是在锁相环的基础上增加了一个可变分频器。
图中，由14U02（MC14522）、14U03（MS14522）构成二级可预置分频器，14U02、14U03分别对应着总分频比N的十位、个位分频器模块上的两个4位红色拨动开关14SW02、14SW03分别控制十位数、个位数的分频比，它们以8421BCD码形式输入拨动开关往上拨为“1”，往下拨为“0”使用时按所需分频比N预置好14SW02、14SW03的输入数据，例如N=7时，14SW02置“0000”，14W03置“0111”；N=17时，14SW02置“0001”，14SW03置“0111”但是应当注意，当14SW03置“1111”时，个位分频比N1=15，如果14SW02置“0001”时，此时的总分频比为N=25因此为了计算方便，建议个位分频比的预置不要超过9当程序分频器的分频比N置成1，也就是把14SW02置“0000”，14SW03置成“0001”状态这时，该电路就是一个基本锁相环电路当二级程序分频器的N值可由外部输入进行编程控制时，该电路就是一个锁相式数字频率合成器电路14P01为外加基准频率输入铆孔，14TP01为相位比较器输入信号测试点，也是分频器输出信号测试点14P03为VCO压控振荡器的输出信号铆孔。
四、 锁相环路与频率合成器实验内容和实验步骤（一）．实验内容1．不接调制信号时，观测调频器输出波形，并测量其频率(即载频)；2．输入调制信号为正弦波时的调频方波的观测；3．输入调制信号为方波时的调频方波的观测；4．测量锁相环的同步带和捕捉带；5．频率合成器和锁相环的测量（二）．实验步骤1．实验准备插装好锁相、频率合成、调频模块，接通电源，即可开始实验 2．观察调频波形（14K02、14K03置“频率调制”，14SW02、14SW03开关全部往下拨） （1）将低频信号源输出的正弦波（频率F=4KHZ，）作为调制信号加入到本实验模块的输入端14P02，用示波器观察输出的调频方波信号（14P03）在观察调频方波时，可调整音频调制信号的幅度，电压幅值由零慢慢增加时，调频输出波形由清晰慢慢变模糊，或出现波形蔬密不一致，才表明是调频 （2）将低频信号源输出的方波（频率f=1KHZ，=2V）作为调制信号，用示波器再作观察和记录 3．同步带和捕捉带的测量（14K02置“频率调制”，14K03置“频率合成”） 做此项实验时需要几百千赫兹的函数发生器，以产生所需的外加基准频率（方波）方法如下：双踪示波器CH1接14P03同时接本实验的频率计，CH2接14P01，外加基准信号接14P01。
把14SW02置“0000”，14SW03置成“0000”状态 首先调整外加基准频率，（=100KHZ左右,），使环路处于锁定状态，即14P03与14P01的波形完全一致然后慢慢减小基准频率，用双踪示波器仔细观察相位比较器两输入信号之间的关系，当两输入信号波形不一致时，表示环路已失锁，此时基准频率就是环路同步带的下限频率；慢慢增加基准频率，当发现两输入信号由不同步变为同步，且，表示环路已进入到锁定状态此时就是捕捉带的下限频率，继续增加，此时压控振荡器将随而变但当增加到时，不再随而变，这个就是环路同步带的上限频率然后再逐步降低，直至环路锁定，此时就是捕捉带的最高频率，从而可求出：捕捉带 ； 同步带图5-3 同步带与捕捉带 4．频率合成器测量（14K02、14K03置“频率合成”） (1)外加基准信号的设置将低频信号源设置为方波，频率F=2KHZ，电压峰—峰值5V以上，将该信号作为外加基准信号（或参考信号）2)信号线连接将低频信号输出与14P01（基准频率输入）相连 (3)锁相环锁定测试将14SW02设置为“0000”，14SW03设置为“0001”（往上拨为“1”，往下拨为“0”），则程序分频器分频比N=1。
双踪示波器探头分别接14P01、14TP01，若两波形一致，则表示锁相环锁定 (4)数字频率合成器及频率调节双踪示波器探头，分别接至14P01（基准频率输入）、14P03（VCO输出），改变程序分频器的分频比，使N分别等于2、3、5、10、20等情况下，若14P01、14P03两波形同步，则表示锁相环锁定并从示波器显示的波形，或用频率计测量14P03处的信号频率，它应等于输入信号频率的N倍锁相环锁定时，，即14P01和14TP01两点的频率应相同，但两波形的占空比不一定相同只有N=1时占空比相同）分频比为3和7时的波形如下图：(5)测量并观察最小分频比与最大分频比 锁相环有一个捕捉带宽，当超过这个带宽时，锁相环就会失锁本模块最小锁定频率约800HZ，最大输出频率约等于350KHZ因此，外加基准频率应大于800HZ且当大于350KHZ时，锁相环将失馈在测定最大分频比时，与输入的参考频率有关 测出=2KHZ和=4KHZ的最大分频比其方法是：改变程序分频器的分频比，使它不断增大，若14P01(方波频率F=2KHZ,=4KHZ，电压峰—峰值5V)、14P03(或用频率计测量)两波形仍然同步，则表示锁相环锁定，当两波形不同步，即失馈时，此时的分频比为最大分频比N。
最小分频比N=1）三）．实验报告要求 1．测量并计算锁相环同步带和捕捉带； 2．大致画出正弦波和方波调制时的调频波，并说明调频的概念； 3．测量当外加基准信号频率为2KHZ时，频率合成器输出的最高频率是多少？ 35。