单调谐放大器的基本工作原理及其测量方法

一、实验目的

1.掌握单调谐放大器的基本工作原理；

2．掌握单调谐放大器幅频特性的测量方法；

3.熟悉单调谐放大器静态工作点的测量方法，以及静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响；

4.熟悉集电极负载对单调谐放大器幅频特性（包括电压增益、通频带、品质因数Q值）的影响。

5.熟悉单调谐放大器动态范围的基本概念和测量方法。

二、实验原理

在无线通信过程中，常会遇到在接收端所接收到的信号很弱，而这样的信号又往往与干扰信号同时进入无线电接收端系统。

我们希望将有用的信号进行放大，把其它无用的干扰信号抑制掉，借助于选频放大器，方能达到此目的，小信号调谐放大器就是这样一种最常用的选频放大器，即有选择地对某一频率的信号进行放大的放大器。

小信号调谐放大器是组成无线通信设备主要电路，其作用是放大信道中的高频小信号。

所谓小信号，通常指输入信号电压一般在微伏至毫伏数量级，放大这种信号的放大器工作在线性范围内。

所谓调谐，是指放大器的集电极负载为调谐回路（如LC谐振回路）。这种放大器对谐振频率ƒ0的信号具有最强的放大作用，而对其他远离ƒ0的频率信号，放大作用很小。

调谐放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成。因此，调谐放大器不仅有放大作用，而且还有选频作用。

本实验单调谐放大器，一般工作在甲类状态，多用在接收机中做高频和中频放大，对它的主要指标要求是：有足够的增益，满足通频带和选择性要求，工作稳定等。

图1-1 放大器的通频带曲线

图1-2 理想的与实际的频率特性曲线

（一）电路与工作原理

原理电路如图1-3所示，单调谐放大器是无线通信系统接收单元的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大和选频。

图1-3 单调谐放大器原理电路

图1-4 单调谐放大器的频率特性曲线

图中分压电阻Rb1 、Rb2 、Re用以保证晶体管工作于放大区域，从而放大器工作于甲类状态。Ce是Re的旁路电容，Cb、Cc是输入、输出耦合电容，L、C是谐振回路元件，Rc是集电极（交流）负载电阻，它决定回路的Q值和带宽。为了减轻晶体管集电极电阻和下一级负载对回路品质因数Q值的影响，均采用部分回路接入方式。

（二）实验电路

电路原理图如图1-5所示。

图1-5 单调谐回路谐振放大器实验原理图

可调电容1VC01用来调谐，可调电位器1W01用以改变基极偏置电压，以观察放大器直流静态工作点变化对单调谐放大器（包括电压增益、带宽、Q值）的影响；单刀双掷开关1K01用以改变集电极电阻，以观察集电极负载变化对单调谐放大器（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。第二级电路1Q02为射极跟随器，主要用于提高带负载能力。

单调谐放大器在模块中的单元标号为1，位于该子板卡上的左部，如图1-6所示。

图1-6 单调谐放大器子板卡（左部）

三、实验内容

1.使用数字扫频仪测量单调谐放大器的幅频特性；
2.使用数字示波器测量单调谐放大器的幅频特性，并绘制幅频特性曲线；
3.用示波器观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响；
4.用示波器观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响；

5．用示波器观察单调谐放大器的动态范围。

四、实验步骤

（一）实验模块上电

将单调谐和双调谐放大器子板插在实验箱的主板上，接通实验箱右侧电源开关，打开模块上电源开关，接通电源，此时电源指示灯亮。

（二）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。

1、扫频法是用数字扫频仪直接测量单调谐放大器的幅频特性曲线，直观明了。

扫频法，指保持输入信号幅度和频率均不变，改变LC回路中的可调电容，测出与频率相对应的单调谐放大器的输出电压幅度，画出单调谐放大器的幅频特性。

见图1-7所示。

图1-7 用扫频仪测量单调谐放大器的幅频特性

2、点测法是指使用示波器进行测量。

将高频信号源的信号输出端联接到单调谐放大器的输入端，即保持高频信号源输出信号的幅度不变，调整改变其输出信号的频率，利用示波器观察单调谐放大器输出电压的幅度，画出单调谐放大器的幅频特性曲线。

1.幅频特性测试

将1K01置“off”位（即断开集电极电阻1R05），调整1W01，使1Q01放大器工作于线性放大状态。DDS信号源输出连接到单调谐放大器的输入端（1P01）。示波器CH1接放大器的输入端1TP01。

保持DDS信号源输出幅度为300mV，先逐步改变频率（参考谐振频率为8MHz左右），调节单调谐放大器的1W01，使从示波器上读出单调谐放大器的输出电压幅值达到最大值，(此时需不需要调节1W01？)此时电路达到谐振状态。把数据填入表1-1的中间位置。

逐步改变DDS信号频率，先变小，取大约9个点，将单谐振放大器输入信号频率及对应的输出信号幅度分别记录于表1-1中。再变大，取约9个点，将数据记录于表中。

五、实验报告

1．按照表1- 1和表1-2，以频率为横轴，电压幅值为纵轴，分别画出两种情况下单调谐放大器的幅频特性曲线。

2．分析实验数据，说明集电极负载变化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，测出接通与不接通电阻1R05的幅频特性曲线，可以发现：当不接电阻1R05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；而当接通电阻1R05时，接通幅频特性幅值减小，曲线变“胖”，Q值降低，带宽加大。

3.按照表1-3的数据，画出相应的幅频特性曲线，说明静态工作点变化对单调谐放大器幅频特性的影响。

当1W01加大时，由于ICQ减小，幅频特性幅值会减小，同时曲线变“瘦”（带宽减小）；

当1W01减小时，由于ICQ加大，幅频特性幅值会加大，同时曲线变“胖”（带宽加大）。

4.总结本实验体会

通过本次实验，基本掌握单调谐回路谐振放大器的基本工作原理，进一步熟悉放大器静态工作点的测量方法和放大器静态工作点和集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响，并且掌握测量放大器的幅频特性方法。