3.1 常用仪器的使用04012540 印友进一、实验内容1、说明频谱仪的主要工作原理，示波器测量精度与示波器带宽、与被测信号频率之间关系。

答：（1）频谱仪结构框图为：频谱仪的主要工作原理：①对信号进行时域的采集，对其进行傅里叶变换，将其转换成频域信号。

这种方法对于AD 要求很高，但还是难以分析高频信号。

②通过直接接收，称为超外差接收直接扫描调谐分析仪。

即：信号通过混频器与本振混频后得到中频，采用固定中频的办法，并使本振在信号可能的频谱范围内变化。

得到中频后进行滤波和检波，就可以获取信号中某一频率分量的大小（帕斯瓦尔定理）。

（2）示波器的测量精度与示波器带宽、被测信号频率之间的关系：示波器的带宽越宽，在通带内的衰减就越缓慢；示波器带宽越宽，被测信号频率离示波器通带截止频率点就越远，则测得的数据精度约高。

2、画出示波器测量电源上电时间示意图，说明示波器可以捕获电源上电上升时间的工作原理。

答：上电时间示意图：工作原理：捕获这个过程需要示波器采样周期小于过渡时间。

示波器探头与电源相连，使示波器工作于“正常”触发方式，接通电源后，便有电信号进入示波器，由于示波器为“正常”触发方式，所以在屏幕上会显示出电势波形；并且当上电完成后，由于没有触发信号，示波器将不再显示此信号。

这样，就可以利用游标读出电源上电的上升时间。

3、简要说明在FM 调制过程中，调制信号的幅度与频率信息是如何加到FM 波中的？答：载波的瞬时角频率为()()c f t k u t ωωΩ=+，(其中f k 为与电路有关的调频比例常数）已调的瞬时相角为000t ()()t t c f t dt t k u t dt θωωθΩ=++⎰⎰（）=所以FM 已调波的表达式为：000()cos[()]t om c f u t U t k u t dt ωθΩ=++⎰当()cos m u t U t ΩΩ=Ω时，00()cos[sin ]om c f u t U t M t ωθ=+Ω+其中f M 为调制指数其值与调制信号的幅度m U Ω成正比，与调制信号的角频率Ω反比，即m f fU M k Ω=Ω。

这样，调制信号的幅度与频率信息是已加到 FM 波中。

4、对于单音调制信号，分别采用AM 与FM 调制方式，信号所占的带宽如何计算，并与频谱仪测试结果进行比较说明。

答：（1）AM 波的带宽公式：（2）FM 波的带宽公式：可以观察到FM 占用的带宽远大于AM 。

这一点与从频谱仪上观察的结果一致。

3.2 正弦波压控振荡器04012540 印友进一、实验内容1. 将拨动开关 JP13 置于 1~2 之间，接通“正弦波压控振荡器与调频信号的产生电路”的直流电压；2. 用数字万用表测量P21 点的直流电压，调节电位器W4，使该点电压为－3.5V ；3. 分别用示波器和频谱仪观察 P24 点的波形，调节电位器 W5，观察输出波形频率变化的情况；4. 测量压控振荡器的压控特性。

按下表给出的P23点的压控电压，调整W5（用万用表测控），用IST－B的“频率测量”（11号）功能测量所对应电压的P24 点的频率值，并用IST－B的“交流电压测量”（15号）功能（或使用毫伏表）测量P24 点相应的幅值，填写在下表中。

P23压控-9V -8V -7V -6V -5V -4V -3V -2V -1V -0.5V 电压（V）P24脚输3.8244.1215.0026.798 8.231 9.577 10.39 12.88 14.26 15.45 出频率f(MHZ)输出电压250 450 610 820 1020 1070 850 710 630 420 幅度(mv）5. 选压控电压为-5V,调节W4，观察P24点信号波形的变化。

答：频率基本不改变，幅度先变大后变小，到一定程度会引起失真.二、分析1、整理实验数据，观测压控振荡器的压控特性。

并填写记录表，画出VCO控制特性曲线。

2、根据公式()()00c c C t K V t ωωωω=+∆=+，利用特性曲线，求出该压控振荡器的压控灵敏度0K 。

答：曲线大致呈线性，在直线上取A 、B 两点：A(-9V,3.824MHz),B(-2V,12.88MHz)，则有2121(3.82412.88) 1.294/(92)o c c c f f f MHz K MHz V u u u V -∆-====∆--+3.3振幅调制与解调电路实验04012540 印友进一、实验内容（1）打开实验箱调幅与解调部份供电电源；（2）测量MC1496 各引脚直流电位，估算片内各三极管工作状态，注意不要让使其引 脚短路。

（3）在P10 端输入信号f C =2MHz ，Vpp=400mV 正弦单音信号作为载频信号，该信号 可用智能测试仪的高频信号输出端口产生。

（4）在P11 端输入信号f M =2KHz, Vpp=400mV 正弦单音信号作为调制（基带）信号， 该信号可用信号发生器产生（也可以用实验箱DDS 的功能5 产生，DDS 信号输出端 为P24）。

（5）示波器通道衰减打到X10 档；（6）分别用示波器和频谱仪观察P13 端振幅调制信号。

（7）分别改变载波和基带信号频率及幅度，观察已调信号波形。

（8）用信号发生器产生调幅信号，载频为2MHz ，调制信号为2KHz ，调制度在60%左 右，调幅波信号峰峰值大于700mV ，输入到调幅解调电路的P14 输入信号端。

（9）用示波器观察AM 解调输出端P17 的波形，分别改变载频、基带信号频率、幅度 及调制度，观察波形失真情况。

（10）改变图 3.3.8 中包络检波器中放电时间常数(RL 值)，即接通与断开开关LJQ2， 观察对解调波形的影响。

二、实验结果 （1） MC1496 各引脚电位（2）根据所测电压，分析并判断调幅集成电路内主要晶体管的工作状态。

5脚、14脚所接的三极管作为恒流源正常工作，1脚、4脚所接三极管导通，其余四只差分对三极管未导通。

（3）当 f C =2MHz, Vpp=400mV 正弦单音信号，f M = 2KHz, Vpp=400mV 正弦单音信号时，测量调幅波形，从所测波形上计算调制数。

（4）写出此调幅信号的数学表达式，并计算此调幅波所占带宽。

此调幅信号的数学表达式为：)(108cos )104cos 5.01(200)(63mV t t t V O ⨯⨯+=ππPIN1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 V-0.47 -1.15 -0.734 0 -6.09 8.07 0 5.44 0.020 5.44 0.020 8.09 0.020 -7.18此调幅波所占带宽为：324102w f Hz ωπ∆==⨯ （5）实验步骤（3）与（4）中分别改变载波和基带信号幅度时，哪一个对已调信号波形的影响大些，为什么？答：从实验中可见已调信号的振幅是周期变化的，主要受基带信号振幅的影响，基带信号幅度对已调波形影响较大。

分析：引脚2 与引脚 3 间的反馈电阻可增加射频电压的线性范围，引脚 5 和引脚14间电压恒定，引脚 5 接T7、T8的基极，这两个三极管为恒流源。

从MC1496的原理图，可以看出晶体管T1~T4组成双差分放大器，T5、T6组成单差分放大器，用以激励晶体管T1~T4，晶体管T7、T8为恒流电路。

当两个输入电压相等时，乘法器的线性动态范围较小，在引脚2和引脚3之间外接电阻R E ，可扩大输入的线性动态范围。

基带信号加载到引脚1和引脚4之间，T5、T6将基带信号电流放大，载波信号加载到引脚8和引脚10之间，若三极管T1~T4的放大倍数均为β，则5152c B B I I I ββ==，可见T5的基极电流变化对结果的影响较大。

3.4调频电路实验04012540 印友进一、 实验内容1. 接通vco 电路电源，调节电位器，使得vco 输出频率为6.5MHz ，作为载波信号。

2. 用信号源产生频率为1kHz ，幅度约200mV 的正弦波，作为基带信号。

3. 把基带信号加到压控振荡器的P22处，观察压控振荡器P24的输出波形。

4. 用示波器测量此时的最高频率和最低频率。

5. 分别改变基带信号的幅度和频率，用频谱仪好和示波器观察FM 输出波形。

二、实验结果FM 波时域波形：FM 波最高频率：FM波最高频率：FM波频谱图：三、思考题1.分别画出在实验内容（1）和（2）中所产生的FM波的时域波形和频谱图，在时域波形中表明幅度与周期，在频谱图中标出功率与FM波所占带宽。

答： FM波时域波形见图，峰峰值1.88V，频率6.667MHz；频谱图见上图，带宽110Hz，此参数不足信，因为在原始题目条件下，根本观察不到明显的频偏现象，调整后方得该图，示波器显示频率也不准确，频谱仪显示中噪声较大。

2.在试验内容（4）中，可求出此时调制指数Mf=（fmax-fmin）/F。

说明：由于测试误差，可能fmax和fmin测试时差异较大，但这是一种求出调制指数的方法。

答：Mf=110Hz/6.5MHz=1.7*10^-5。

实验中，由于仪器设备的问题，在题目所给定的参数下，fmax与fmin相差极小，波形基本没有变化，因此调整参数，得出上述波形。

3.计算Carson FM波带宽，并与测试结果进行比对说明。

思考为什么在单音调制时，FM波也会占有较宽的带宽。

答：单音调制时FM波占有较宽带宽是因为，调频的原理为频率随单音信号的幅度变化而变化，如果单音信号的幅度变化大，则带宽相应变大，与AM波相比，FM波的频谱也往往丰富的多。

4. 思考，若一调频信号的调制信号为，调频波表达式为,调频波表达式为（1）此信号载频和调制信号频率各是多少？（2）若调制信号幅度增大一倍，调制信号频率不变，调制系数和带宽各有何变化？答：（1）此信号的载频信号频率，调制信号频率。

（2）由于有所以当调制信号幅度增大一倍时，调制系数也会增大一倍。

因为有，所以有原来的带宽为，当调制信号幅度增大一倍时，带宽变为。

从计算结果中可以发现当调制信号幅度增大一倍，调制信号频率不变时，调制系数增大一倍，在宽带调制中，带宽也会相应的大约增大一倍。

3.5调频解调电路实验04012540 印友进一、 实验内容1. 信号源产生一个FM 信号，参数为c f =6.5MHz ，o f =10KHz ，DIV=0.5MHz ；2. 将FM 信号加到P18端，将拨动开关JP3置于1、2之间，拨动开端JP9置于1，2之间，用示波器观察P19的波形；3. 调节FM 信号参数，观察输出波形变化。

二、实验结果解调输出波形（c f =6.5MHz ，o f =10KHz ，DIV=0.5MHz ）三、实验分析按照实验内容给的参数要求：载波频率c f =6.5MHz ，调制频偏Freq DIV=0.5MHz ，调制信号频率o f =10KHz ，解调后输出的波形不是标准的正弦波，有点像三角波。