高频实验指导上.doc

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1、实验一：倍频电路与高频谐振功率放大器实验目的：通过本实验，进一步了解和掌握丙类倍频电路和高频丙类谐振功率放大器的工作原理，了解和掌握倍频器中LC选频回路Q值变化对电路性能的直接影响关系，了解与掌握激励信号的幅值、负载电阻RL的阻抗变化对放大器性能的影响。通过实验、能够使学生初步掌握对高频电路的调整技巧，学会使用基本仪器对高频电路的测量及对电路的分析。1.1倍频器与高频谐振功率放大器工作原理(1)丙类倍频器工作原理倍频器是把输入的信号频率f0成整数倍增到nf0的倍频电路。比较常用的电路有2倍频、3倍频、5倍频等倍频电路形式,它常常被用于发射机、接收机电路或其它电路的中间级。倍

2、频器按其工作原理可分为两大类：第一类是参量倍频器：它利用具有PN结元器件的结电容量的非线性变化，从而得到输入信号的n次谐波频率分量。常见的变容管倍频器、阶跃管倍频器就属于这种类型。第二类是丙类倍频器：它利用晶体管的非线性效应，把正弦波变换成正弦脉冲波，由于脉冲波中含有丰富的谐波份量，通过LC选频回路将信号的n次谐波选出、从而完成对信号的n次倍频功能。这类倍频器的电路形式与丙类谐振放大器之间没有太大的区别、所以又称为丙类倍频器。本实验中所采用的倍频器就属于这种电路类型。图1-1是本次实验用丙类倍频倍电原理图。从图中可以看出该电路和丙类谐振功放级电路在电路结构上非常相类似、不同

3、之处仅在于倍频器选用的两级LC选频网络的固有谐振频率选择在输入信号f0的三倍频上。选用二级LC选频,以提高选频效果。LC选频回路公式为：（U1）表示前级送来的载波信号，它经由L3、C13、C14组成的并联谐振回路选频后、经电容分压加载到倍频管BG3基极。由于U1信号具有较大的电压幅值，完全可以使倍频管BG3工作在丙类状态下。我们知道，当晶体管工作在开关状态时、其集电极输出信号电压为脉冲波,并且含丰富的谐波分量。如果我们在集电极回路里串入LC并联选频回路，并且将LC回路的固有谐振频率调整在输入信号U1的N次谐波频率点上，使其对处于谐振状态,而对以外的其它谐波分量，由于LC回路

4、处于失谐状态，可以等效为交流短路，所以它们不会被LC谐振回路选出。因此倍频器的输出端、只有U1的N次谐波频率的信号输出。从而完成对输入信号的N倍频过程。由于LC并联谐振回路的有载Q值由于工艺原因，往往不可能做的很高，所以经过一次LC选频后的三倍频波形、还可能包含有较强的基波和二次谐波份量。当用示波器在倍频电路输出端(J3)观察(参考图1-8)时，就会发现，倍频输出波形中含有明显的基频寄生调幅。为了使倍频器的输出信号成为较为标准的等幅正弦波信号，电路中设计了二次选频回路。两级LC并联谐振回路的固有谐振频率均调谐在输入信号U1的三次谐波上，使倍频器的输出信号质量有了明显的改善。

5、用示波器在(J4)(参考图1-8)可以观察到经过第二次选频回路的输出波形、波形巳近似等幅波。波形幅值应大于1.5VP-P值。图1-2是倍频器电路的输入、输出波形图。从图中可以看到经过二次选频回路后输出信号波形较单次LC选频时有了明显改善。为了减少后级电路对倍频电路的影响，第二级LC选频回路采用了电容分压输出方式和负载电位器W1耦合。有效的减小了对倍频电路的影响。电位器W1(参考图1-8)是为了控制注入到激励放大管BG4基极信号的强度而设计的。改变W1的电阻分压比、可以有效的控制激励放大器BG4的输出信号ubm的幅度值，从而达到控制末级谐振功放级注入信号强度的目地。调整W1的

6、中心位置、可以有效的控制激励级的信号电压输出幅度。从而改变末级谐振功率放大器的激励功率。激励信号ubm的大小,将直接影响到末级谐振功率放大管BG5的工作状态。为了保证末级功放级具有较高的工作效率，必需使末级功放管的基极激励信号ubm保持在一个最佳的激励电平下。激励信号过大或过小会造成末级管工作在欠压和过压状态下。只有在ubm信号最合适的时候，末级管才能工作在临界状态下。这时功放管的工作效率最高，放大器输出的功率也达到最大值、而放大管本身的功耗也最小。这时、我们称功放管为最佳工作状态。(1)丙类谐振功率放大器工作原理高频谐振功率放大器一般多用于发射机的末级电路，是发射机电路的

7、主要组成部分。同时高频谐振功放电路的电流消耗，往往要占到整机耗电量的决大部分。所以功率放大器工作状态的优劣、以及工作效率的高低、就显的相当重要。凡是采用谐振选频网络作为输出电路的功率放大器、统称为谐振放大器。其中又分为甲类谐振功率放大器”、“乙类谐振功率放大器”、“丙类谐振功率放大器”等几种常用类型。从电路的特点来看，三种电路型式各有优缺点。设计电路时，我们可以根据它们的各自特点、分别选用不同的电路。图1-3是放大器工作在三种不同状态时的输入、输出波形图。从图中可以明显的看出三种工作状态、各有优缺点。甲类工作状态具