资源描述
通信电子线路 (侯丽敏) 习题绪论0-1 什么是载波？什么是调制信号和基带信号？给出调制的定义。解：由振荡电路输出的、其频率可保证天线的长度大大下降到实际能发射的高频信号称为载波。待发射的有用的模拟信号为调制信号；有用的模拟信号转换为数字信号称为基带信号；调制是指携带有用信息的调制信号去控制高频载波信号。0-2 为什么要进行调制？给出两种理由。解：根据天线理论，天线的长度与电信号的波长需可比拟，发射的电信号必须是高频信号；而且，直接发射调制信号会导致信道混叠。0-3 给出无线广播的中波和短波的各自频率范围。解：中波(MF)：0.33MHz短波(HF)：330MHz0-4 给出中国移动通信GSM的载波频率范围。解：GSM的频段：GSM900：上行880915MHZ， 下行925960MHZ；GSM1800：上行17101785MHZ， 下行18051880MHZ；GSM1900：18501910MHZ ，19301990MHZ；上行和下行组成一频率对, 上行就是手机发射、机站接收；下行就是基站到手机。0-5将下列功率转换为dBm值。解：(1) 30dBm; (2) 0dBm; (3)10dBm; (4)41.9dBm-6 一通信系统的电压为2.15V，负载阻抗50，转换为dBm(50)值。解：19.66dBm(50)第一章 习题一1-1. 某单级中频放大器的调谐频率为465kHz，调谐回路包含一电容为200pF与一电感并联，电感的品质因数Q0=100，不考虑任何负载影响。试计算此放大器的电压增益和通频带，如果回路两端并联一负载阻抗RL=40kW，那么电压增益和通频带变为多少？解：(1) , AV0=Rp=171000， (2) 1-2. 如题图E1.1所示，场效应管的转移导纳gm=3mA/V，漏级输出阻抗Rds=120kW，如果电感线圈损耗r =2.0W，调谐回路的调谐频率为850kHz。试求：E1.1 题1-2图(1) 调谐回路的电容C=?(2) 忽略负载影响，最大电压增益为多少？(3) 通频带为多少？解：(1) (2) 总的回路并联阻抗为(3) 1-3. 如题图E1.2所示，晶体管的参数为yoe=20mS，线圈L品质因数为Q0=45，调谐频率为460kHz，计算放大器的通频带。E1.2 题1-3图解：总的并联阻抗 ，1-4. 某中频调谐放大器电路如题图E1.3所示。调谐频率为465kHz，L1=350mH，两个晶体三极管具有相同的参数：Rie=3.75kW，yfe=90S，yoe=15mS。计算：E1.3 题1-4图(1) 回路电容值C；(2) 变压器的次级与初级线圈比值；(3) 最大电压增益。解：回路电容 总的并联阻抗 ， 20lg(711)=57dB1-5. 题图E1.4为一电容抽头的并联振荡回路，谐振频率为1MHz，C1=100pF，C2=400pF，求回路电感L。若Q0=100，RL=2kW，求回路有载品质因数QL和通频带。E1.4 题1-5图解：总电容，接入系数：，RL折合到回路两端的等效阻抗：，总的并联阻抗，有载品质因数，带宽1-6. 调谐放大器如题图E1.5所示，调谐频率为465kHz，调制信号的最高频率为5kHz，电感L=300mH，Q0=90，晶体管输出导纳yoe=8mS，负载阻抗RL=5.36kW，在调谐频率处电压增益不得小于250，电感总匝数为70。试确定L1部分匝数、必要的通频带宽和晶体管的yfe。E1.5 题1-6图解：匝。 1-7. 单回路调谐放大器如题图E1.6所示，已知工作频率f0=465kHz，通频带BW=10kHz，回路空载时Q0=100，晶体管参数：gie=0.5mS，goe=60mS，|yfe|=30mS。试求：E1.6 题1-7图(1) 回路的有载品质因数QL；(2) 若不考虑回路固有损耗，放大器的最大功率增益为多少(dB)？(3) 若考虑回路损耗，则放大器的最大功率增益又为多少(dB)？解：(1) (2) (3) 1-8. 如题图E1.7所示，工作频率f0=465kHz，L=560mH，Q0=100，晶体三极管Q1和Q2参数相同：yie=1.7ms，yoe=290ms，yfe=32ms。通频带BW = 35kHz。试求：E1.7 题1-8图(1) 阻抗匹配时的接入系数p1、p2； (2) 阻抗匹配时的谐振功率增益(dB)；(3) 回路的插入损耗(dB)。解：(1)(2) 回路的插入损耗(3) 匹配时的谐振功率增益1-9. 单级小信号谐振放大器的交流等效电路如图E1.8所示，要求谐振频率f0=10MHz，通频带BW=500kHz，谐振电压增益AV0=100。在工作点和工作频率上测得晶体管的y参数为如果电感品质因数Q0=60，计算谐振回路参数L、C和外接电阻R的值。E1.8 题1-9图解：由 得 如下图：所以 ，又 ，所以，R=8.5kW。1-10三级相同的单调谐中频放大器级联，工作频率f0=450kHz，总电压增益为60dB，总带宽为8kHz。求每一级的增益、3dB带宽和有载品质因数QL值。解： 由于 1-11. 一个晶体管IF放大器如题图E1.9所示。(1)指出各个元件的作用；(2)画出交流等效电路；(3)利用晶体管Q1和Q2的y参数等效电路，在问题(2)的基础上继续画出部分接入与回路之间的连接。E1.9 题1-11图解：(1)C2的作用是隔直流、低频交流，只让高频交流信号进入；C6的作用也是隔直、低频电流，只让高频信号进入；C3、C7均对高频呈现低阻抗，近似短路，用作高频旁路阻抗；C4对低、高频均呈现高阻，用作谐振回路电容；C1对高频呈现低阻抗，使R1与R2一同构成Q1基极偏置。(2)交流等效电路图： (3) 第二章 习题二2-1.某谐振功率放大器 =12V，输入，工作于临界状态，Icm=1A，功放管输出特性如题图E2.1所示。E2.1 题2-1图(1)当谐振功率放大器分别工作于甲类(q=180o，ic的振幅为0.5A)，乙类(q=90o)和丙类(q=60o)状态，根据折线分析法在输出特性平面上粗略画出三种放大器的动态线；(2)分别画出三种放大器集电极电流ic(t)和uce(t)的波形；(3)求丙类(q=60o)时的输出功率P0和效率hc。(已知q=60o时，a1(q )=0.391，g1(q ) =1.8)解：(1) 红线：丙类；蓝线：乙类；黄线：甲类(2) (3) 丙类： 2-2. 已知谐振功率放大电路如图2-2所示，其基极偏压UBB =0.2V，晶体管导通电压UD =0.6V，饱和压降UCES1.5V，输入信号电压振幅Uim =1.6V，集电极电源UCC =24V，谐振回路的谐振阻抗RP=50，集电极输出功率P0= 4W。(1)计算输出电压的振幅Ucm，集电极电流最大值Icm，导通角q，集电极效率hc。(已知，)(2)指明工作在什么状态；若要调整到临界状态，定性指出可采取哪些措施，各种措施对应的P0 和hc如何变化。解：(1) (2) 欠压状态。（因为） 措施有四项： 提高 减小 提高 提高2-3. 已知谐振功率放大器的动态特性如题图E2.2所示，图中ABC为动态线。E2.2 题2-3图(1)问放大器工作点在什么状态；(2)求对应的UCC 、Ucm 、cosq 值(3)若改变谐振阻抗使放大器工作在临界状态，那么是将谐振阻抗增大还是减小？增大到或减小到原谐振阻抗的多少倍？解：(1) 欠压状态。 (2) (3) 增大谐振阻抗Rp使放大器工作在临界状态，设临界状态对应的谐振阻抗为 原欠压状态对应的谐振阻抗为Rp 2-4. 谐振功率放大的输出匹配网络采用互感耦合输出回路，其动态特性线如题图E2.3所示。已知，。输入回路的直流偏置。E2.3 题2-4图(1)求Ucm、q、Po、hc、RP的值；(2)放大器工作在什么状态？(3)如何调整互感M可以使放大器工作于临界状态？这时RP为多少？hc为多少？(4)画出集电极馈电为并馈的电路图。解：(1) 从图中可读知：，由于， (2) 欠压状态 (3) 减小M可达到临界状态,这时 ，不变，, 这时有：(4)2-5. 设一理想化晶体管特性如题图E2.4所示。已知，基极偏压为零偏， 。E2.4 题2-5图(1)试作出它的动态线，计算动态线A、B、C三点坐标值；(2)此功放工作在什么状态，计算其效率hc；(3)画出满足要求的基极偏置回路。解：(1) C点横坐标： B点横坐标： ， A点坐标： A(3，2.5) (2) 临界状态 (3) 2-6. (1) 以图2-1-5中临界工作状态的动态线A2B2C2为基准，若输入回路的偏置UBB增大或减小(Uim、UCC、RP不变)，试分析动态线随之变化的情况；指出对应工作状态的变化；画出对应的ic波形，给出基极调制特性的规律。(2) 仍以图2-1-5中临界工作状态的动态线A2B2C2为基准，若输出回路的直流电压UCC增大或减小(Uim、UBB、RP不变)，试分析动态线随之变化的情况；指出对应工作状态的变化；画出对应的ic波形，给出集电极调制特性的规律。2-7. 谐振功率放大器工作于临界状态，UCC =25V，Ucm =22V，输出功率P0=5W，集电极效率hc =50%，输出匹配网络效率hL =0.9。如题图E2.5所示。求：E2.5 题2-7图(1)电源直流功率Pdc；(2)直流电流Ic0；(3)基波分量Ic1；(4)集电极阻抗RP及负载功率PL。解：(1) (2) (3) (4) ， 2-8. 试画出一高频功率放大器的实际线路。要求：(1)采用NPN型晶体管，发射极直接接地；(2)集电极采用并馈，与天线用T型匹配网络连接；(3)基极用串馈，自偏压，与前级互感耦合。解： 2-9. 如题图E2.6所示的两个功放电路。(1)说明各元件的作用；(2)画出交流等效电路。 (a) (b)E2.6 题2-9图解：（1）(a)图中：隔直通交，使交流信号进入晶体管；对高频呈现低阻，近似短路，作高频旁路阻抗；隔直通交，使交流信号进入LC回路；C对高低频均呈现高阻，用作谐振回路电容；RFC1与RFC2对交流呈现高阻，对直流呈现低阻，RFC1提供零偏，RFC2保证只有直流进入。(b)图的元器件与（a）图元器件的作用类似。（2）(a)图的交流等效电路如下：(b)图的交流等效电路如下：2-10. 改正题图线路中的错误，要求不得改变馈电形式，公用一个电源，重新画出正确线路。E2.7 题2-10图解：更正如图所示：2-11. Ge/Si HBT器件是近几年出现的高频晶体管，其特征频率fT高，且噪声特性好。题图为650MHz (Ge/Si HBT )E类功放，图中电容CP 由晶体管结电容构成。E2.8 题2-11图(1)输入匹配网络和输出匹配网络各采用什么形式电路，各有哪些元件组成；(2)基极、集电极各采用什么馈电形式，由哪些支路和元件构成；(3)简述此电路E类功放的工作原理。解：(1) 输入匹配网络为T型：15nH、15nH电感和3.4pF电容； 输出匹配网络为L型：Cp、30nH、35nH电感、2.4pF电容。 (2) 基极并馈、集电极串馈。 (3) 略。2-12. 试证明题图E2.9所示电路中，传输线变压器的阻抗变换关系。 (a) (b)E2.9 题2-12图证略2-13. 试画出n个1:1传输线变压器和短路线组成，阻抗变换比为传输线变压器的连接网络，并证明：Zc=(n+1)RL，Ri =(n+1)2RL。解：该网络如下图所示： 设输入信号电压为ui ，电流为ii ，负载电压为uL，电流为iL ， 又 又 2-14. 同相功率合成器电路如题图E2.10所示。试分析Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、Tr6各个传输线的功能和作用。E2.10 题2-14图解：Tr1是同相功率分配器，将C端的功率平均分给B、D端； Tr6是同相功率合成器，将、的功率在端合成； Tr2、Tr3是41阻抗变换器，完成阻抗匹配； Tr4、Tr5是14阻抗变换器，完成阻抗匹配。第三章 习题三 3-1电路中有正反馈，且满足AF 1的放大器是否一定能产生振荡？为什么？答：相位条件，保证起振过程中环路始终保持正反馈。3-2与高频功率丙类谐振放大器比较：(1)LC正弦波振荡器为什么一般工作在失谐状态？它对振荡器的性能指标有何影响？(2)从起振到振荡稳定，LC正弦波振荡器中三极管的工作状态如何变化？答：（1）高频功率谐振放大器是三极管通过谐振回路对谐振频率进行放大，正弦振荡器引入反馈机制，能自激振荡。振荡器相位平衡稳定条件是靠并联谐振回路的相频特性来保证的，稳频能力受谐振回路影响。（2）截止区放大区饱和区3-3 LC正弦波振荡器起振后，当三极管进入非线性工作状态后，为什么一定要使三极管进入截止区而不是饱和区？答：当输入信号幅度较小时，环路增益大于1，当输入信号幅度增加到某一较大幅度时，进入平衡状态，维持下去。三极管进入截止区较大，使得满足环路增益大于1的条件。进入饱和区则是保持平衡状态。3-4 根据相位平衡条件，试判断图E3.1所示交流通路中，哪些可能产生振荡，哪些不能产生振荡。若能产生振荡，则说明属于何种振荡电路。 (a) (b) (c) (d)(e) (f)E3.1题3-4图解：(a)不能产生振荡，是负反馈电路。(b)可能产生振荡。（c）不能，集电极接同性电感，不符合射同它异。(d)不能产生振荡。(e)只有当L1、C1合并呈容性，L2、C2合并也呈容性才有可能产生振荡。(f)只有当L1、C1合并呈容性，L2、C2合并呈感性才有可能产生振荡。3-5试改正图E3.2所示振荡电路中的错误，并指出振荡电路类型。图中，均为旁路电容或隔直电容，RFC为高频扼流圈。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 图 E3.2题3-5图解： (a) 电容三点式 (b)电感三点式 (c)电容三点式(d)电感三点式(e)电容三点式(f)电容三点式3-6图E3.3是一振荡器的交流等效电路，包含了三个LC回路，各回路的谐振频率如题图E3.3标示，设有以下三种情况：(1)；(2)；(3)。 E3.3题3-6图试分析上述三种情况是否都能振荡，振荡频率fosc与回路谐振频率有何关系？解：3-7在图E3.4所示的考毕慈振荡电路中，已知L=1.3H，C1=100pF，C2=2000pF，Qo=100，RL=250k，L抽头在中点，试求：(1)振荡频率fosc为多少？(2)ICQ大于何值时，振荡器才能满足起振条件？ E3.4题3-7图解：（1）（2）3-8画出一个三极管为共射组态的克拉波振荡电路(包括直流偏置)，设其工作频率为10MHz，三极管的偏置条件为=12V，=2.4V，ICQ=2mA，=1k，1，=1k，=10k，回路电感L=0.5H，空载品质因数=100。求回路电容及。解：3-9电路如图E3.5所示，C1=51pF，C2=3300pF，C3=12250pF，L=0.5H，RL=5k，gm=50ms，回路Qo=80。试计算振荡器频率范围。E3.5题3-9图解：所以，振荡器频率范围为1328.6MHz.3-10图E3.6是两个实用的晶体振荡器线路，试画出它们的交流等效电路，并指出它们是哪一种振荡器，晶体在电路中的作用分别是什么？ (a)(b)E3.6题3-10图解：（a）并联型晶体振荡器，晶体起电感作用。（b）串联型晶体振荡器，晶体起短接线作用。3-11若石英晶体片的参数为=4H，=6.310-3pF，=2pF，=100，试求：(1)串联谐振频率；(2)并联谐振频率与相差多少？(3)晶体的Q值和等效并联谐振电阻为多少？解：（1）(2)(3)3-12输出频率为240MHz的三次泛音晶体振荡器，如图E3.7所示。(1)画出它的交流等效电路；(2)计算回路电感L的范围；(3)三极管Q2起什么作用？E3.7题3-12图解：(1)交流等效电路（2）（3）Q2起跟随器的作用。3-13试画出一符合下列各项要求的晶体振荡器实际线路：(1)采用NPN高频三极管；(2)采用泛音晶体的皮尔斯振荡电路；(3)发射极交流接地，集电极接LC并联谐振回路，以避免晶体在基频振荡。解：如下图：3-14差分振荡器如图E3.8所示，通过控制开关S分成两个波段，每个波段内由可调节电容C2控制频率。已知I波段频率范围为320330MHz，波段频率范围为330340MHz，回路电容最大值=26.8pF，电容为隔直电容。(1)分析振荡器的工作原理；(2)求电感L1和L2的值；(3)若电容C1=14pF，求可调电容C2在每个波段电容值的变化范围。E3.8 题3-14图解：（2）S断开（3）S断开，且S闭合，3.15由E1648集成电路构成的晶体振荡器中，试分析以下两种情况：(1)参见图3-5-1和图3-5-2。若将晶体接在10脚3脚之间是否可以振荡，为什么？(2)或将晶体接在12脚与1脚之间，重新回答(1)问题。第四章 习题四4-1 填空题(1) 所谓频率合成器就是利用一个晶体或几个晶体振荡器产生一系列或若干标准振荡信号。其基本思想就是利用综合或合成手段，综合晶体振荡器的频率稳定度高、准确性高和LC振荡器改变频率方便的优点，克服晶体点频工作点和LC振荡器的频率稳定度、准确度不高的特点，而形成的频率合成技术。(2) 在图4-1-3所示的直接频率合成器中，欲得到输出频率为76.2MHz,其开关A选取的频率为 2 MHz；开关B应选取的频率为 6 MHz；开关C应选取的频率为 7 MHz。(3) 频率合成器的主要性能指标有频率范围、频率间隔、频率稳定度、准确度、频谱纯度、频率转换时间 等。(4) 小数分频是通过可变分频和多次平均来实现的。如要实现7.2的分频，(双模式中P/(P+1), P=7), 则在10个参考频率周期中，要 8 次除7和2 次除8。如要实现5.31的小数分频（双模式中P/(P+1), P=5）,则在100个参考周期中，要69 次除5和31 次除6。4-2锁相环有哪几个基本组成部分，各起什么作用？解：锁相环是一个相位负反馈系统，其基本组成部分包括：鉴相器(PD)、低通滤波器(LPF)和压控振荡器(VCO)。鉴相器完成输入与输出信号的相位比较，其输出反映它们之间的相位差。低通滤波器用于滤出鉴相器输出中的高频成分和噪声。压控振荡器实现对输入频率的跟踪，它根据鉴相器的输出调整输出频率以降低输出信号与输入信号的相位差。4-3 设一阶锁相环中正弦鉴相器的鉴相灵敏度为Kd=2V/rad, VCO的压控灵敏度为KV=2p104 ，VCO的固有频率为wv=2p106 ，问： (1) 输入参考频率为wr = 2p1015103 ，环路能否锁定? (2) 若能锁定，静态相位误差je为多少？此时控制电压多大？ (3) 环路的同步带是多少？解：(1)对一阶锁相环来说，没加LPF，即F(j0)=1 (F(s)为开环增益) 而环路允许的最大VCO输出最大变化量为显然，环路能锁定。(2) 控制电压 由于静态相位误差(3) 同步带4-4 在图E4.1所示的频率合成器中，若可变分频器的分频比M=760860，试求输出频率的范围及相邻频率的间隔。图E4.1 习题4-4图解：4-5在图E4.2所示的频率合成器中，试导出f0的表达式。各个乘法器的输出均取差频。图E 4.2 习题4-5图解： 将式代入，有再代入式，得4-6在图E4.3所示的三环频率合成器中，300NA399，351NB397，试求输出频率范围和间隔。为了得到389.912106Hz的输出频率，NA、NB为多大？图E 4.3 习题4-6图解答： ,(35.440MHz，间隔为1kHz；NA、NB为NA=1112、NB=3888)4-7在一个简单的锁相环中插入可编程分频器，即构成了锁相频率合成器，如图E4.4所示。(1) 试证明其闭环传递函数(2) 证明其自动振荡频率，阻尼系数 (以有源比例积分滤波器为例)。(3) 试定性分析N变化会对环路的动态性能带来的变化。图E 4.4 习题4-6图解：（1）（2）证明略（3）由于与对环路的动态特性有很大影响，当频率合成器的N在大范围内变化时，环路的动态性能会变化很大。4-8高速的模分频器常用触发器构成。其设计方法类同于数字电路中时序电路的设计。试设计一个用二个D触发器和一个与门由外信号控制的双模分频器解：先设计分频器。以输入信号为时钟，用二个D触发器即可构成分频器：设计分频器时，强行从4个状态中扣除一个。如Q1Q2=01,使状态不经过01而直接回到00。用一个或门将分频器和分频器合为一个，且由控制信号MC控制。4-9 在图4-3-10所示的吞脉冲型频率合成器中，已知P=128,参考频率为10.24MHz, 试求合成器的输出频率范围。解： 4-10 一DDS频率合成器的参考时钟为100MHz，相位累加器宽度为40位，问：(1) 该频率合成器的频率分辨力是多少？(2) 若频率控制字M为，求输出频率。解：（1）DDS的频率分辨力为（2）输出频率第5章 习题五 解答5-1 一调幅波为（V）（1） 画出调幅波的波形，标出峰与谷值；（2） 画出调幅波的频谱图，并表明参数；（3） 计算该信号占的带宽；（4） 计算该信号在单位电阻上消耗的边带功率与总平均功率的比值。解：（1）波峰值7.4V，波谷值-7.4V。（2）调幅波的频谱图：（3）Hz（4）WW5-2 若调制信号为（V），载波信号（V）（1） 写出抑制载波的双边带调幅波的表达式，画出时域波形和频谱图，该信号的带宽为多少？（2） 写出单边带（上边带）调幅波的表达式，画出时域波形和频谱图，该信号的带宽为多少？ 解：（1）（V） KHz（2）（V）5-3 若调幅波的最大振幅值为10V，最小振幅值为2V，设载波频率为，调制信号频率为。（1） 此时调幅系数为多少？ （2） 载波振幅为多少？（3） 写出该调幅波的表达式。解：（1）（2）（V）（3）（V）5-4 已知调幅波频谱图如图E5-1所示。（1） 画出调幅波的表达式；（2） 该调幅波的带宽为多少？（3） 在单位电阻上消耗的功率为多少？解：（1）（2）KHz（3）W图 E 5-1 题5-4图5-5 若非线性元件伏安特性幂级数表达式为，式中，试问电流中能否得到调幅波，式中和与幂级数各项系数的关系怎样？ 解：5-6 已知单差分对调制电路如图E5-2所示，给定两种信号和，现欲得到下列n中输出，问，各应接在何处？此时调谐回路的中心频率及通频带应如何选择？ （1）（2）（3）解：（1），调谐回路，rad/s（2），同上（3），调谐回路，rad/s加一个单差分电路计算图 E 5-2 题5-6图5-7 单差分对调制电路如图E 5-2所示。（1） 若载波频率,并联谐振回路对谐振，谐振电阻，。试求输出电压（假设变压器为，三极管的）。（2） 此电路能否得到双边带DSB信号，为什么？解：（1）（2）由（1）结果可知能得到双边带DSB信号。5-8 如图E5-3所示的双平衡差分电路中，设所有晶体管均为指数规律的，试推导输出电压表达式。若用此电路产生DSB信号，中哪个信号应为载波？为什么？解：推倒省略若要得到DSB信号，为载波信号展开为奇次谐波，输出再接带通滤波器取出图 E 5-3 题5-8图5-9 在图E5-4（a）所示电路中，调制信号，且，二极管的特性相同，如图E5-4（b）所示求输出电流表达式，以及它包含的频率成分，滤波后可得何种类型的调幅波？解：能产生DSB波图 E 5-4 题5-9图5-10 图E5-5是桥式调制器，试分析其工作原理，并写出输出电压的表达式。解：当为正半周时，全部二极管导通输出电压当为负半周时，全部二极管截止，输出。故图 E5-5 题5-10图5-11 如图E5-6所示电路中，为理想运算放大器，为倒相器；为模拟开关，其逻辑功能是：当控制端C为高电平时，开关接通，输出端O的电位等于输入端I的电位，当C端为低电平时，开关断开。调制信号，用重复频率为1MHz的方波作载波。假定带通滤波器为中心频率1MHz，带宽大于2KHz，传递函数等于1的理性滤波器。（1） 假定，试画出的波形，写出的表达式；（2） 如果V，重复（1）的问题。解：（1）放大器输出为，经，放大的输出为，给开关在载波负半周控制开开关在载波负半周控制开则开关的输出为则开关的输出为则经带通滤波器后（3） 若，V放大器的输出分别为再重复以上的过程输出（V）图E 5-6 题5-11图5-12 对图E5-7所示的均值包络检波器，给定K，K，K，pF，运算放大器为理想运放，（V），求输出电压表达式？解：当正半周时，不导通，导通，放大器输出为正半周。当负半周时，导通，不导通，放大器输出为负半周。第2级放大器，（V）图 E5-7 题5-12图5-13 图E5-8所示电路叫做“平均包络检波器”。设为AM信号（1）说明其工作原理，画出的波形。（2）与“峰值包络检波器”比较，那个输出的幅度大？（3）当调制信号频率与载波频率差不多时，此电路与“峰值包络检波器”相比有何优点？图 E5-8 题5-13图解：5-14 二极管包络检波电路如图E5-9所示，设，求下列情况下输出电压，并定性画出其波形。（1）（V）（2）（V）（3）（V）（4）（V）图 E-5-9 题5-14图解：（1）包络为-1，如下图：（2）包络为横轴以下的部分，如下图：（3）包络为横轴以下的部分，如下图：（4）包络为横轴以下的部分，如下图：5-15 当输入信号为（V）作用于上题图的二极管包络检波电路中时，定性画出二极管D两端电压波形。解：波形图如上图（3）输出电压波形图如下： 二极管D两端电压，波形如下：5-16 如图E5-10所示大信号二极管包络检波器，二极管导通时电阻，K，求开关断开时（1） 检波器的输入阻抗和检波效率输出后的表达式（2） 为了不产生惰性失真，电容C的最大值（3） 和上开关后，为了不产生负峰切割失真，至少应为多少值？解：（1）Krad（2）（3）KK图E5-10 题5-16图5-17 二极管峰值包络检波电路如图E5-11所示，（1） 要求不产生负峰切割失真的最大为多少？（2） 若输入信号（V）定性画出A、B、C三点的电压波形（3） 若检波效率，则输出音频信号电压幅值为多少？图 E 5-11 题5-17图解：（1）（2）5-18 试说明图E 5-12所示超外差接收机中，自动增益控制（AGC）电路的作用。5-19 检波器电路如图E5-13所示，已知谐振回路，主载品质因数，负载品质因数pF若输入信号（mA）检波效率，试求：（1） 负载阻抗为多少？（2） 得各为多少？给出其波形图 E 5-13 题5-19图解：（1）（2）由于（V）（V）波形图略。5-20 图E 5-14所示为一乘积检波器，设载波，频率为，同步信号，与载波信号不同频率不同相。试求：在下列两种情况下输出电压表达式，并说明是否有失真。设乘法器和低通滤波器的增益均为1。（1）；（2）。图 E5-14 题5-20图解：（1）经过低通滤波器（2）经过低通滤波器5-21 图E 5-15所示的二极管平衡电路用于同步检波，若同步载波，在输入信号分别为：（1），求输出电压；（2）时，求输出电压；图 E 5-15 题5-21图解：（1）（2）同理，5-22 根据图E 5-16所示的调制解调方框图，试画出A、B、C、D各点的波形。5-23 已知某ASK系统的码元传输速率为1000baud，所用的载波信号为（1） 设所传输的数字信息为011001，试画出相应的信号波形示意图；（2） 求信号的带宽。解：5-24 对于图5-62所示的16QAM调制器，将变为，当等于0000、1111、1001、0110时，确定输出的振幅和相位。5-25 16QAM调制器的输入比特率为20Mb/s，载波频率为100Mb/s，确定最小双边带尼奎斯特带宽，并画出输出频谱。5-26 用MATLAB程序或Flash编程，实现AM调制，并动态输出AM信号与之间的关系。5-27 设计用MATLAB程序实现8QAM或16QAM调制。习题六解答6.1 有一调频波的表达式为，则其调频指数mf为 10 ，最大频偏Dfm为 10 kHz，有效带宽BWFM为 22 kHz；若仅调制信号的频率W加大一倍，则mf变为 5 ，Dfm变为 10 kHz；若仅调制信号的振幅加大一倍，则mf变为 20 ，Dfm变为 20 kHz。6.2 上题表达式若为调相波，则调制信号的表达式（设=1）为 10sinWt ；若仅调制信号的频率W加大一倍，则变为 10 rad，最大频偏Dfm变为 20 kHz，有效带宽BWPM变为 44 kHz；若仅调制信号的振幅加大一倍，则mp变为 20 rad，最大频偏Dfm变为 20 kHz，BWPM变为 42 kHz。6.3 已知调角波，试确定：（1）最大频偏；（2）最大相偏；（3）信号带宽；（4）此信号在单位电阻上的功率；（5）能否确定这是FM还是PM波？解： 已知 m = 10，F = 103Hz 则 Dfm = mF = 10kHz 最大相偏即为调制指数 m = 10 信号带宽 BW = 2(m+1)F = 22kHz 在单位电阻上消耗的功率为 不能确定是FM还是PM波。6.4 已知调制信号。(1) 试分别画出用uW调制的调频波、调相波的Dw (t)、Dj (t)的波形图；(2) 若=1V， = 0.1MHz/V，=10rad/V，分别求出以上FM、PM的最大频偏、调制指数及有效带宽。解： 已知 (1) FM PM (2)FM： PM： 6.5 题图E6.1所示为变容二极管直接调频电路，其中心频率为360MHz，变容管的参数为：g =3，=0.6V，(V)。图中RFC为高频扼流圈，C3为隔直电容，C4和C5为高频旁路电路。(1) 分析电路工作原理和各元件的作用；(2) 调整R2，使加到变容管上的反向偏置电容=6V时，它所呈现的电容=20pF，试求振荡回路的电感量L；(3) 试求最大频偏Dfm和调制灵敏度。 解： (1) 为晶体管提供直流偏置和直流通路；与晶体管构成电容三点式振荡器；为变容二极管提供反向直流偏置和直流通路，为高频轭流圈，对高频呈现开路，对低频直流短路；为隔直电容，对直流开路，对低频短路；均为高频旁路电容。(2) 高频交流通路（为克拉波振荡器）CS =串C1串C2 = 20pF串1pF串0.5pF =pF(3) ， 其中 Dfm =1.34MHz，=1.34MHz/V。6.6 如图E6.2所示为变容管直接调频电路，试分别画出高频通路、变容管的直流通路和音频通路，并指出电感L1，L2，L3的各自作用和晶体的作用。解：高频通路 （并联型晶振，JT相当于电感） 音频通路 直流通路 电感L1高频扼流圈，提供直流通路； 电感L2高频扼流圈，提供音频、直流通路； 电感L3同L2一样。6.7 一变容管直流调频电路如题图E6.3所示。已知，变容管结电容，调频指数mf =5，=0时的振荡频率fc=MHz。(1) 画出三极管的电流偏置电路、高频通路和变容二极管的直流通路、音频通路；(2) 解释图中两只变容管的联接方式有何优势？(3) 试求变容管所需直流偏置电压；(4) 试求最大频偏Dfm和调制信号振幅。解：(1) 直流偏置 高频通路 变容管直流通路 音频通路(2) 变容管的相对，这就免除了高频电压对调频效果的干扰。(3) = 21.69 pF 又 =， 得 = 0.85(V) (4) Dfm = mf F = 5Hz = 50kHz，又 Dfm =Mfc M = = 0.005而M = 得 =0.0043(V)=4.3(mV) 6.8 解： 在平衡条件下，jS(w) = 0 AuW = 2QL w = w(t) =w0从w(t)可以看出瞬时频率随uW线性变化，因此为直接调频。6.9 解：积分器调相器晶振f1(t) fc1第一部分为间接调频电路实现的输出最大频偏 由已知条件 再 6.10 解：(1) 且 这时有鉴频特性：输出(2) 若 ，输出：= 0，不能鉴频。6.11 解(1) 如图(2) 则有(3) 推导： 而鉴频特性 ，因此输出失真。 (4) 由于 SD,当QL 时，SD 由于 Bpp ,当QL 时，Bpp 6.12 解(1) 电容C2两端的电压为：u2 = 其中：j = arctg, , = 2Q(2) f fc(3)6.13 解：参考相位为0； 0：Dj = 0； 1：Dj = 6.14 解(1) 如图 (2) 框图为 6.15 解(1) (2) 因为载波中有一个载波与码元传输速率相同，如果用相干调制，将只有直流分量；又因为载频和码元传输速率比较接近，采用包络检波失真较大。所以本题最好的解调法是采用过零检测法。习题七7-1 设非线性器件的转移特性为i = a0 + a2v2 + a3v3，若利用此器件构成混频器，求下列两种情况下混频器的时变跨导gm(t)、混频跨导gc和中频电流成分。取wI =wL - wc。(1) v = 2coswLt + 0.2coswct(2) v = 0.4 + 2coswLt + 0.2coswct解： i = a0 + a2v2 + a3v3 则 gm(t) =2a2v + 3a3v2(1) 当 v = 2coswLt + 0.2coswct时， gm(t) = = = 4a2coswLt + 12a3coswct = 6a3 + 4a2coswLt + 6a3coswct 其中 gm1 = 4a2 gc = 2a2 IIm = gcVsm = 2a20.2 = 0.4a2 IIm = IIm cos(wL - coswc)t = 0.4a2coswI t(2) gm(t) = = 2a2(0.4 + 2coswLt)coswLt + 3a3coswct(0.4 + 2coswLt)2 = 0.8a2 + 6.48a3+(4a2 + 4.8a3)coswLt + 6a3coswLt其中 gm1 = 4a2 + 4.8a3 gc = 2a2 + 2.4a3 IIm = gcVsm = 0.4a2 + 0.48a3 IIm = (0.4a2 + 0.48a3)cos(wL - coswc)t7-2 用理想模拟乘法器做混频器，如图E7.1所示。如果(1)本振为正弦波；(2)本振为同幅度的方波。试问哪种混频器有较高的混频增益？哪种混频器对滤波器的要求高？带通滤波器vLvSvIFK图E7.1 习题7-2图 解：(1) 本振为正弦波时混频增益高 (2) 本振为方波时对滤波器的要求高7-3 差分对电路如图E7.2所示。双端输出电路为vo1 = (a0 + a1vB)th(),已知可能的输入信号有： v1 = V1mcos2p 107t (V) v2 = V2mcos2p 104t (V)v3 = V3m (1+0.3cos2p 103t)cos2p 9106t (V)v4 = V4m(cos2p 104t)cos2p 107t (V)E7. 2 习题7-3图 问能否得到如下的输出信号：(1) vo2 = Vom(1 + mcos2p 104t) cos2p 107t (V)(2) vo2 = Vom(1 + 0.3cos2p 103t) cos2p 106t (V)(3) vo2 = Vomcos4p 107t (V) 若能得到，那么输入vA、vB应加什么信号，H(jw)的中心频率和带况如何？解：(1) vA = v1，vB = v2，这时得到AM波：vo1 = (a0 + a1v2)th()产生的频谱有：w1，w1w2，3w1，3w1w2，经H(jw)滤波，取 w0 = w1 = 2p 107 rad/s BW 2W = 4p 107 rad/s输出 vo2 = K (a0 + a1v2) cos2p 107t = K (a0 + a1V2mcos2p 104t) cos2p 107t复数K为的增益与展开的基波分量的乘积。(2) vA = v1，vB = v3，这时可完成混频功能vo1 = (a0 + a1v3)th()频谱成分有：107 Hz，3107 Hz，5107 Hz，(1079106 )F，(31079106 )F，经H(jw)滤波，取 w0 = wI = 2p 107 - 2p 9106 = 2p 106 rad/s BW 2F = 2 103 Hz输出 vo2 = Ka1V3m (1 + 0.3cos2p 103t) cos2p 106t (V)复数K同上。(3) vA = v1，vB = v1，这时可完成倍频器功能vo1 = (a0 + a1v1)th()频谱成分有：w1，2w1，3w1，经H(jw)滤波，取 w0 = 2w1，0 BW w1输出 vo2 = Vomcos4p 107t (V)7-4 设一非线性器件的静态伏安特性如图E7.3所示。其斜率为a，设本振电压的振幅VLm = VBB。求当本振电压在下列四种情况下的混频跨导：(1) 偏压为VBB(2) 偏压为(3) 偏压为0(4) 偏压为E7. 3 习题7-4图解：用图解法求gc(1)gm(t) = a，gm1 = 0 gc = 0(2)gm1 = = = gc = =(3)gm1 = = gc =(4)gm1 = = gc =7-5 图E7.4所示为一场效应管混频器。已知场效应管特性为iD = 6(mA)，输出回路调谐于465kHz，回路空载品质因数Q0 = 100，C = 600pF，RL = 1kW，接入系数p =，C1，C2，C3为高频旁路电容。vS = 0.15cosWtcoswct (V)。(1) 当VGS = -3(V)时，vL= 2coswLt (V)时，计算时变跨导跨导gm(t)、混频跨导gc和输出中频电压vI ；(2) 选择RS和本振振幅VLm使输出电流iD中组合频率数最少而混频跨导gc最大，这是对应的gm(t)、g c和vI各位多少？图E7.4 习题7-5图解：(1) gm(v) = 26(1 +)= 4(1 +)gm1 = = gc = =(ms) RP = 57 kW = RP /= 57kW / 36kW =22kW Ao = -pgc= -22 = -2.45vI = AovS = -0.368cosWtcoswIt (V)(2) 调节RS ，使VGS =，使VLm =gm(t) = 2(1 + coswLt)gm1 = 2gc =1(ms) vI = -0.55cosWtcoswIt (V)7-6 如图E7.5所示框图为调频发射机的部分单元。设输入调频信号的参数为：中心频率fci = 100kHz，频偏Dfmi = 180Hz，调制信号频率F = 2kHz。求输出调频信号的参数：中心频率fco、最大频偏Dfmo、调频指数mfo和信号带宽BW。25倍频10倍频混频器(一)本振fL=13.2MHzvFMivFHo图E7.5 习题7-6图解：输出信号vFMo：
展开阅读全文