高频实验指导书

高频电子线路系统实验指导书

实验一 高频小信号调谐放大器实验

一、实验目的

1、 掌握小信号调谐放大器的基本工作原理；

2、 掌握谐振放大器电压增益、通频带及选择性的定义、测试及计算； 3、 了解高频小信号放大器动态范围的测试方法；

二、实验内容

1、 测量单调谐、双调谐小信号放大器的静态工作电 2、 测量单调谐、双调谐小信号放大器的增益 3、 测量单调谐、双调谐小信号放大器的通频带

三、实验仪器

1、 信号源模块 1块 2、 频率计模块 1块 3、 2 号板 1块 4、 双踪示波器 1台 5、 万用表 1块 6、 扫频仪（可选） 1台

四、实验原理

（一）单调谐放大器

小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图1-1所示。该电路由晶体管Q1、选频回路T1二部分组成。它不仅对高频小信号进行放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率fS＝10.7MHz。基极偏置电阻W3、R22、R4和射极电阻R5决定晶体管的静态工作点。调节可变电阻W3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点，从而可以改变放大器的增益。

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

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器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1来表示）等。

图1-1 单调谐小信号放大电路

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

f0?12?LC?

式中，L为调谐回路电感线圈的电感量； C?为调谐回路的总电容，C?的表达式为

22 C??C?P1Coe?P2Cie

式中， Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容；P1为初级线圈抽头系数；P2

为次级线圈抽头系数。

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谐振频率f0的测量方法是：

用扫频仪作为测量仪器，测出电路的幅频特性曲线，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频率点f0。

2、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

AV0??v0vi??p1p2yfeg???p1p2yfep1goe?p2gie?G22

式中，g?为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时

输出电压V0与输入电压Vi相位差不是180o而是为180o+Φfe。

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中输出信号V0及输入信号Vi的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算：

AV0 = V0 / Vi 或 AV0 = 20 lg (V0 /Vi) dB 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 = 2△f0.7 = f0/QL

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的关系为

AV0?BW?yfe2?C?

上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容C?为定值时，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

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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VS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1-2所示。

可得： BW?fH?fL?2?f0.7 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，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CΣ。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。

（二）双调谐放大器

为了克服单调谐回路放大器的选择性差、通频带与增益之间矛盾较大的缺点，可采用双调谐回路放大器。双调谐回路放大器具有频带宽、选择性好的优点，并能较好地解决增益与通频带之间的矛盾，从而在通信接收设备中广泛应用。

在双调谐放大器中，被放大后的信号通过互感耦合回路加到下级放大器的输入端，若耦合回路初、次级本身的损耗很小，则均可被忽略。

1、电压增益为

AV0??v0vi??p1p2yfe2g AvAV0 0.7 BW 0.1 fL f0 fH 2△f0.1 图1-2 谐振曲线

2、通频带

为弱耦合时，谐振曲线为单峰； 为强耦合时，谐振曲线出现双峰； 临界耦合时，双调谐放大其的通频带 BW = 2△f0.7 =

2fo/QL

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