通信電子線路侯麗敏清華大學(xué)出版社課后習(xí)題答案.docx

通信電子線路 (侯麗敏) 習(xí)題緒論0-1 什么是載波？什么是調(diào)制信號和基帶信號？給出調(diào)制的定義。解：由振蕩電路輸出的、其頻率可保證天線的長度大大下降到實際能發(fā)射的高頻信號稱為載波。待發(fā)射的有用的模擬信號為調(diào)制信號；有用的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號稱為基帶信號；調(diào)制是指攜帶有用信息的調(diào)制信號去控制高頻載波信號。0-2 為什么要進(jìn)行調(diào)制？給出兩種理由。解：根據(jù)天線理論，天線的長度與電信號的波長需可比擬，發(fā)射的電信號必須是高頻信號；而且，直接發(fā)射調(diào)制信號會導(dǎo)致信道混疊。0-3 給出無線廣播的中波和短波的各自頻率范圍。解：中波(MF)：0.33MHz短波(HF)：330MHz0-4 給出中國移動通信GSM的載波頻率范圍。解：GSM的頻段：GSM900：上行880915MHZ， 下行925960MHZ；GSM1800：上行17101785MHZ， 下行18051880MHZ；GSM1900：18501910MHZ ，19301990MHZ；上行和下行組成一頻率對, 上行就是手機(jī)發(fā)射、機(jī)站接收；下行就是基站到手機(jī)。0-5將下列功率轉(zhuǎn)換為dBm值。解：(1) 30dBm; (2) 0dBm; (3)10dBm; (4)41.9dBm-6 一通信系統(tǒng)的電壓為2.15V，負(fù)載阻抗50，轉(zhuǎn)換為dBm(50)值。解：19.66dBm(50)第一章 習(xí)題一1-1. 某單級中頻放大器的調(diào)諧頻率為465kHz，調(diào)諧回路包含一電容為200pF與一電感并聯(lián)，電感的品質(zhì)因數(shù)Q0=100，不考慮任何負(fù)載影響。試計算此放大器的電壓增益和通頻帶，如果回路兩端并聯(lián)一負(fù)載阻抗RL=40kW，那么電壓增益和通頻帶變?yōu)槎嗌?？解?1) , AV0=Rp=171000， (2) 1-2. 如題圖E1.1所示，場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納gm=3mA/V，漏級輸出阻抗Rds=120kW，如果電感線圈損耗r =2.0W，調(diào)諧回路的調(diào)諧頻率為850kHz。試求：E1.1 題1-2圖(1) 調(diào)諧回路的電容C=?(2) 忽略負(fù)載影響，最大電壓增益為多少？(3) 通頻帶為多少？解：(1) (2) 總的回路并聯(lián)阻抗為(3) 1-3. 如題圖E1.2所示，晶體管的參數(shù)為yoe=20mS，線圈L品質(zhì)因數(shù)為Q0=45，調(diào)諧頻率為460kHz，計算放大器的通頻帶。E1.2 題1-3圖解：總的并聯(lián)阻抗 ，1-4. 某中頻調(diào)諧放大器電路如題圖E1.3所示。調(diào)諧頻率為465kHz，L1=350mH，兩個晶體三極管具有相同的參數(shù)：Rie=3.75kW，yfe=90S，yoe=15mS。計算：E1.3 題1-4圖(1) 回路電容值C；(2) 變壓器的次級與初級線圈比值；(3) 最大電壓增益。解：回路電容 總的并聯(lián)阻抗 ， 20lg(711)=57dB1-5. 題圖E1.4為一電容抽頭的并聯(lián)振蕩回路，諧振頻率為1MHz，C1=100pF，C2=400pF，求回路電感L。若Q0=100，RL=2kW，求回路有載品質(zhì)因數(shù)QL和通頻帶。E1.4 題1-5圖解：總電容，接入系數(shù)：，RL折合到回路兩端的等效阻抗：，總的并聯(lián)阻抗，有載品質(zhì)因數(shù)，帶寬1-6. 調(diào)諧放大器如題圖E1.5所示，調(diào)諧頻率為465kHz，調(diào)制信號的最高頻率為5kHz，電感L=300mH，Q0=90，晶體管輸出導(dǎo)納yoe=8mS，負(fù)載阻抗RL=5.36kW，在調(diào)諧頻率處電壓增益不得小于250，電感總匝數(shù)為70。試確定L1部分匝數(shù)、必要的通頻帶寬和晶體管的yfe。E1.5 題1-6圖解：匝。 1-7. 單回路調(diào)諧放大器如題圖E1.6所示，已知工作頻率f0=465kHz，通頻帶BW=10kHz，回路空載時Q0=100，晶體管參數(shù)：gie=0.5mS，goe=60mS，|yfe|=30mS。試求：E1.6 題1-7圖(1) 回路的有載品質(zhì)因數(shù)QL；(2) 若不考慮回路固有損耗，放大器的最大功率增益為多少(dB)？(3) 若考慮回路損耗，則放大器的最大功率增益又為多少(dB)？解：(1) (2) (3) 1-8. 如題圖E1.7所示，工作頻率f0=465kHz，L=560mH，Q0=100，晶體三極管Q1和Q2參數(shù)相同：yie=1.7ms，yoe=290ms，yfe=32ms。通頻帶BW = 35kHz。試求：E1.7 題1-8圖(1) 阻抗匹配時的接入系數(shù)p1、p2； (2) 阻抗匹配時的諧振功率增益(dB)；(3) 回路的插入損耗(dB)。解：(1)(2) 回路的插入損耗(3) 匹配時的諧振功率增益1-9. 單級小信號諧振放大器的交流等效電路如圖E1.8所示，要求諧振頻率f0=10MHz，通頻帶BW=500kHz，諧振電壓增益AV0=100。在工作點和工作頻率上測得晶體管的y參數(shù)為如果電感品質(zhì)因數(shù)Q0=60，計算諧振回路參數(shù)L、C和外接電阻R的值。E1.8 題1-9圖解：由 得 如下圖：所以 ，又 ，所以，R=8.5kW。1-10三級相同的單調(diào)諧中頻放大器級聯(lián)，工作頻率f0=450kHz，總電壓增益為60dB，總帶寬為8kHz。求每一級的增益、3dB帶寬和有載品質(zhì)因數(shù)QL值。解： 由于 1-11. 一個晶體管IF放大器如題圖E1.9所示。(1)指出各個元件的作用；(2)畫出交流等效電路；(3)利用晶體管Q1和Q2的y參數(shù)等效電路，在問題(2)的基礎(chǔ)上繼續(xù)畫出部分接入與回路之間的連接。E1.9 題1-11圖解：(1)C2的作用是隔直流、低頻交流，只讓高頻交流信號進(jìn)入；C6的作用也是隔直、低頻電流，只讓高頻信號進(jìn)入；C3、C7均對高頻呈現(xiàn)低阻抗，近似短路，用作高頻旁路阻抗；C4對低、高頻均呈現(xiàn)高阻，用作諧振回路電容；C1對高頻呈現(xiàn)低阻抗，使R1與R2一同構(gòu)成Q1基極偏置。(2)交流等效電路圖： (3) 第二章 習(xí)題二2-1.某諧振功率放大器 =12V，輸入，工作于臨界狀態(tài)，Icm=1A，功放管輸出特性如題圖E2.1所示。E2.1 題2-1圖(1)當(dāng)諧振功率放大器分別工作于甲類(q=180o，ic的振幅為0.5A)，乙類(q=90o)和丙類(q=60o)狀態(tài)，根據(jù)折線分析法在輸出特性平面上粗略畫出三種放大器的動態(tài)線；(2)分別畫出三種放大器集電極電流ic(t)和uce(t)的波形；(3)求丙類(q=60o)時的輸出功率P0和效率hc。(已知q=60o時，a1(q )=0.391，g1(q ) =1.8)解：(1) 紅線：丙類；藍(lán)線：乙類；黃線：甲類(2) (3) 丙類： 2-2. 已知諧振功率放大電路如圖2-2所示，其基極偏壓UBB =0.2V，晶體管導(dǎo)通電壓UD =0.6V，飽和壓降UCES1.5V，輸入信號電壓振幅Uim =1.6V，集電極電源UCC =24V，諧振回路的諧振阻抗RP=50，集電極輸出功率P0= 4W。(1)計算輸出電壓的振幅Ucm，集電極電流最大值Icm，導(dǎo)通角q，集電極效率hc。(已知，)(2)指明工作在什么狀態(tài)；若要調(diào)整到臨界狀態(tài)，定性指出可采取哪些措施，各種措施對應(yīng)的P0 和hc如何變化。解：(1) (2) 欠壓狀態(tài)。（因為） 措施有四項： 提高 減小 提高 提高2-3. 已知諧振功率放大器的動態(tài)特性如題圖E2.2所示，圖中ABC為動態(tài)線。E2.2 題2-3圖(1)問放大器工作點在什么狀態(tài)；(2)求對應(yīng)的UCC 、Ucm 、cosq 值(3)若改變諧振阻抗使放大器工作在臨界狀態(tài)，那么是將諧振阻抗增大還是減小？增大到或減小到原諧振阻抗的多少倍？解：(1) 欠壓狀態(tài)。 (2) (3) 增大諧振阻抗Rp使放大器工作在臨界狀態(tài)，設(shè)臨界狀態(tài)對應(yīng)的諧振阻抗為 原欠壓狀態(tài)對應(yīng)的諧振阻抗為Rp 2-4. 諧振功率放大的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)采用互感耦合輸出回路，其動態(tài)特性線如題圖E2.3所示。已知，。輸入回路的直流偏置。E2.3 題2-4圖(1)求Ucm、q、Po、hc、RP的值；(2)放大器工作在什么狀態(tài)？(3)如何調(diào)整互感M可以使放大器工作于臨界狀態(tài)？這時RP為多少？hc為多少？(4)畫出集電極饋電為并饋的電路圖。解：(1) 從圖中可讀知：，由于， (2) 欠壓狀態(tài) (3) 減小M可達(dá)到臨界狀態(tài),這時 ，不變，, 這時有：(4)2-5. 設(shè)一理想化晶體管特性如題圖E2.4所示。已知，基極偏壓為零偏， 。E2.4 題2-5圖(1)試作出它的動態(tài)線，計算動態(tài)線A、B、C三點坐標(biāo)值；(2)此功放工作在什么狀態(tài)，計算其效率hc；(3)畫出滿足要求的基極偏置回路。解：(1) C點橫坐標(biāo)： B點橫坐標(biāo)： ， A點坐標(biāo)： A(3，2.5) (2) 臨界狀態(tài) (3) 2-6. (1) 以圖2-1-5中臨界工作狀態(tài)的動態(tài)線A2B2C2為基準(zhǔn)，若輸入回路的偏置UBB增大或減小(Uim、UCC、RP不變)，試分析動態(tài)線隨之變化的情況；指出對應(yīng)工作狀態(tài)的變化；畫出對應(yīng)的ic波形，給出基極調(diào)制特性的規(guī)律。(2) 仍以圖2-1-5中臨界工作狀態(tài)的動態(tài)線A2B2C2為基準(zhǔn)，若輸出回路的直流電壓UCC增大或減小(Uim、UBB、RP不變)，試分析動態(tài)線隨之變化的情況；指出對應(yīng)工作狀態(tài)的變化；畫出對應(yīng)的ic波形，給出集電極調(diào)制特性的規(guī)律。2-7. 諧振功率放大器工作于臨界狀態(tài)，UCC =25V，Ucm =22V，輸出功率P0=5W，集電極效率hc =50%，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)效率hL =0.9。如題圖E2.5所示。求：E2.5 題2-7圖(1)電源直流功率Pdc；(2)直流電流Ic0；(3)基波分量Ic1；(4)集電極阻抗RP及負(fù)載功率PL。解：(1) (2) (3) (4) ， 2-8. 試畫出一高頻功率放大器的實際線路。要求：(1)采用NPN型晶體管，發(fā)射極直接接地；(2)集電極采用并饋，與天線用T型匹配網(wǎng)絡(luò)連接；(3)基極用串饋，自偏壓，與前級互感耦合。解： 2-9. 如題圖E2.6所示的兩個功放電路。(1)說明各元件的作用；(2)畫出交流等效電路。 (a) (b)E2.6 題2-9圖解：（1）(a)圖中：隔直通交，使交流信號進(jìn)入晶體管；對高頻呈現(xiàn)低阻，近似短路，作高頻旁路阻抗；隔直通交，使交流信號進(jìn)入LC回路；C對高低頻均呈現(xiàn)高阻，用作諧振回路電容；RFC1與RFC2對交流呈現(xiàn)高阻，對直流呈現(xiàn)低阻，RFC1提供零偏，RFC2保證只有直流進(jìn)入。(b)圖的元器件與（a）圖元器件的作用類似。（2）(a)圖的交流等效電路如下：(b)圖的交流等效電路如下：2-10. 改正題圖線路中的錯誤，要求不得改變饋電形式，公用一個電源，重新畫出正確線路。E2.7 題2-10圖解：更正如圖所示：2-11. Ge/Si HBT器件是近幾年出現(xiàn)的高頻晶體管，其特征頻率fT高，且噪聲特性好。題圖為650MHz (Ge/Si HBT )E類功放，圖中電容CP 由晶體管結(jié)電容構(gòu)成。E2.8 題2-11圖(1)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)各采用什么形式電路，各有哪些元件組成；(2)基極、集電極各采用什么饋電形式，由哪些支路和元件構(gòu)成；(3)簡述此電路E類功放的工作原理。解：(1) 輸入匹配網(wǎng)絡(luò)為T型：15nH、15nH電感和3.4pF電容； 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)為L型：Cp、30nH、35nH電感、2.4pF電容。 (2) 基極并饋、集電極串饋。 (3) 略。2-12. 試證明題圖E2.9所示電路中，傳輸線變壓器的阻抗變換關(guān)系。 (a) (b)E2.9 題2-12圖證略2-13. 試畫出n個1:1傳輸線變壓器和短路線組成，阻抗變換比為傳輸線變壓器的連接網(wǎng)絡(luò)，并證明：Zc=(n+1)RL，Ri =(n+1)2RL。解：該網(wǎng)絡(luò)如下圖所示： 設(shè)輸入信號電壓為ui ，電流為ii ，負(fù)載電壓為uL，電流為iL ， 又 又 2-14. 同相功率合成器電路如題圖E2.10所示。試分析Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、Tr6各個傳輸線的功能和作用。E2.10 題2-14圖解：Tr1是同相功率分配器，將C端的功率平均分給B、D端； Tr6是同相功率合成器，將、的功率在端合成； Tr2、Tr3是41阻抗變換器，完成阻抗匹配； Tr4、Tr5是14阻抗變換器，完成阻抗匹配。第三章 習(xí)題三 3-1電路中有正反饋，且滿足AF >1的放大器是否一定能產(chǎn)生振蕩？為什么？答：相位條件，保證起振過程中環(huán)路始終保持正反饋。3-2與高頻功率丙類諧振放大器比較：(1)LC正弦波振蕩器為什么一般工作在失諧狀態(tài)？它對振蕩器的性能指標(biāo)有何影響？(2)從起振到振蕩穩(wěn)定，LC正弦波振蕩器中三極管的工作狀態(tài)如何變化？答：（1）高頻功率諧振放大器是三極管通過諧振回路對諧振頻率進(jìn)行放大，正弦振蕩器引入反饋機(jī)制，能自激振蕩。振蕩器相位平衡穩(wěn)定條件是靠并聯(lián)諧振回路的相頻特性來保證的，穩(wěn)頻能力受諧振回路影響。（2）截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)3-3 LC正弦波振蕩器起振后，當(dāng)三極管進(jìn)入非線性工作狀態(tài)后，為什么一定要使三極管進(jìn)入截止區(qū)而不是飽和區(qū)？答：當(dāng)輸入信號幅度較小時，環(huán)路增益大于1，當(dāng)輸入信號幅度增加到某一較大幅度時，進(jìn)入平衡狀態(tài)，維持下去。三極管進(jìn)入截止區(qū)較大，使得滿足環(huán)路增益大于1的條件。進(jìn)入飽和區(qū)則是保持平衡狀態(tài)。3-4 根據(jù)相位平衡條件，試判斷圖E3.1所示交流通路中，哪些可能產(chǎn)生振蕩，哪些不能產(chǎn)生振蕩。若能產(chǎn)生振蕩，則說明屬于何種振蕩電路。 (a) (b) (c) (d)(e) (f)E3.1題3-4圖解：(a)不能產(chǎn)生振蕩，是負(fù)反饋電路。(b)可能產(chǎn)生振蕩。（c）不能，集電極接同性電感，不符合射同它異。(d)不能產(chǎn)生振蕩。(e)只有當(dāng)L1、C1合并呈容性，L2、C2合并也呈容性才有可能產(chǎn)生振蕩。(f)只有當(dāng)L1、C1合并呈容性，L2、C2合并呈感性才有可能產(chǎn)生振蕩。3-5試改正圖E3.2所示振蕩電路中的錯誤，并指出振蕩電路類型。圖中，均為旁路電容或隔直電容，RFC為高頻扼流圈。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 圖 E3.2題3-5圖解： (a) 電容三點式 (b)電感三點式 (c)電容三點式(d)電感三點式(e)電容三點式(f)電容三點式3-6圖E3.3是一振蕩器的交流等效電路，包含了三個LC回路，各回路的諧振頻率如題圖E3.3標(biāo)示，設(shè)有以下三種情況：(1)；(2)；(3)。 E3.3題3-6圖試分析上述三種情況是否都能振蕩，振蕩頻率fosc與回路諧振頻率有何關(guān)系？解：3-7在圖E3.4所示的考畢慈振蕩電路中，已知L=1.3H，C1=100pF，C2=2000pF，Qo=100，RL=250k，L抽頭在中點，試求：(1)振蕩頻率fosc為多少？(2)ICQ大于何值時，振蕩器才能滿足起振條件？ E3.4題3-7圖解：（1）（2）3-8畫出一個三極管為共射組態(tài)的克拉波振蕩電路(包括直流偏置)，設(shè)其工作頻率為10MHz，三極管的偏置條件為=12V，=2.4V，ICQ=2mA，=1k，>>1，=1k，=10k，回路電感L=0.5H，空載品質(zhì)因數(shù)=100。求回路電容及。解：3-9電路如圖E3.5所示，C1=51pF，C2=3300pF，C3=12250pF，L=0.5H，RL=5k，gm=50ms，回路Qo=80。試計算振蕩器頻率范圍。E3.5題3-9圖解：所以，振蕩器頻率范圍為1328.6MHz.3-10圖E3.6是兩個實用的晶體振蕩器線路，試畫出它們的交流等效電路，并指出它們是哪一種振蕩器，晶體在電路中的作用分別是什么？ (a)(b)E3.6題3-10圖解：（a）并聯(lián)型晶體振蕩器，晶體起電感作用。（b）串聯(lián)型晶體振蕩器，晶體起短接線作用。3-11若石英晶體片的參數(shù)為=4H，=6.310-3pF，=2pF，=100，試求：(1)串聯(lián)諧振頻率；(2)并聯(lián)諧振頻率與相差多少？(3)晶體的Q值和等效并聯(lián)諧振電阻為多少？解：（1）(2)(3)3-12輸出頻率為240MHz的三次泛音晶體振蕩器，如圖E3.7所示。(1)畫出它的交流等效電路；(2)計算回路電感L的范圍；(3)三極管Q2起什么作用？E3.7題3-12圖解：(1)交流等效電路（2）（3）Q2起跟隨器的作用。3-13試畫出一符合下列各項要求的晶體振蕩器實際線路：(1)采用NPN高頻三極管；(2)采用泛音晶體的皮爾斯振蕩電路；(3)發(fā)射極交流接地，集電極接LC并聯(lián)諧振回路，以避免晶體在基頻振蕩。解：如下圖：3-14差分振蕩器如圖E3.8所示，通過控制開關(guān)S分成兩個波段，每個波段內(nèi)由可調(diào)節(jié)電容C2控制頻率。已知I波段頻率范圍為320330MHz，波段頻率范圍為330340MHz，回路電容最大值=26.8pF，電容為隔直電容。(1)分析振蕩器的工作原理；(2)求電感L1和L2的值；(3)若電容C1=14pF，求可調(diào)電容C2在每個波段電容值的變化范圍。E3.8 題3-14圖解：（2）S斷開（3）S斷開，且S閉合，3.15由E1648集成電路構(gòu)成的晶體振蕩器中，試分析以下兩種情況：(1)參見圖3-5-1和圖3-5-2。若將晶體接在10腳3腳之間是否可以振蕩，為什么？(2)或?qū)⒕w接在12腳與1腳之間，重新回答(1)問題。第四章 習(xí)題四4-1 填空題(1) 所謂頻率合成器就是利用一個晶體或幾個晶體振蕩器產(chǎn)生一系列或若干標(biāo)準(zhǔn)振蕩信號。其基本思想就是利用綜合或合成手段，綜合晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度高、準(zhǔn)確性高和LC振蕩器改變頻率方便的優(yōu)點，克服晶體點頻工作點和LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度不高的特點，而形成的頻率合成技術(shù)。(2) 在圖4-1-3所示的直接頻率合成器中，欲得到輸出頻率為76.2MHz,其開關(guān)A選取的頻率為 2 MHz；開關(guān)B應(yīng)選取的頻率為 6 MHz；開關(guān)C應(yīng)選取的頻率為 7 MHz。(3) 頻率合成器的主要性能指標(biāo)有頻率范圍、頻率間隔、頻率穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度、頻譜純度、頻率轉(zhuǎn)換時間 等。(4) 小數(shù)分頻是通過可變分頻和多次平均來實現(xiàn)的。如要實現(xiàn)7.2的分頻，(雙模式中P/(P+1), P=7), 則在10個參考頻率周期中，要 8 次除7和2 次除8。如要實現(xiàn)5.31的小數(shù)分頻（雙模式中P/(P+1), P=5）,則在100個參考周期中，要69 次除5和31 次除6。4-2鎖相環(huán)有哪幾個基本組成部分，各起什么作用？解：鎖相環(huán)是一個相位負(fù)反饋系統(tǒng)，其基本組成部分包括：鑒相器(PD)、低通濾波器(LPF)和壓控振蕩器(VCO)。鑒相器完成輸入與輸出信號的相位比較，其輸出反映它們之間的相位差。低通濾波器用于濾出鑒相器輸出中的高頻成分和噪聲。壓控振蕩器實現(xiàn)對輸入頻率的跟蹤，它根據(jù)鑒相器的輸出調(diào)整輸出頻率以降低輸出信號與輸入信號的相位差。4-3 設(shè)一階鎖相環(huán)中正弦鑒相器的鑒相靈敏度為Kd=2V/rad, VCO的壓控靈敏度為KV=2p104 ，VCO的固有頻率為wv=2p106 ，問： (1) 輸入?yún)⒖碱l率為wr = 2p1015103 ，環(huán)路能否鎖定? (2) 若能鎖定，靜態(tài)相位誤差je為多少？此時控制電壓多大？ (3) 環(huán)路的同步帶是多少？解：(1)對一階鎖相環(huán)來說，沒加LPF，即F(j0)=1 (F(s)為開環(huán)增益) 而環(huán)路允許的最大VCO輸出最大變化量為顯然，環(huán)路能鎖定。(2) 控制電壓 由于靜態(tài)相位誤差(3) 同步帶4-4 在圖E4.1所示的頻率合成器中，若可變分頻器的分頻比M=760860，試求輸出頻率的范圍及相鄰頻率的間隔。圖E4.1 習(xí)題4-4圖解：4-5在圖E4.2所示的頻率合成器中，試導(dǎo)出f0的表達(dá)式。各個乘法器的輸出均取差頻。圖E 4.2 習(xí)題4-5圖解： 將式代入，有再代入式，得4-6在圖E4.3所示的三環(huán)頻率合成器中，300NA399，351NB397，試求輸出頻率范圍和間隔。為了得到389.912106Hz的輸出頻率，NA、NB為多大？圖E 4.3 習(xí)題4-6圖解答： ,(35.440MHz，間隔為1kHz；NA、NB為NA=1112、NB=3888)4-7在一個簡單的鎖相環(huán)中插入可編程分頻器，即構(gòu)成了鎖相頻率合成器，如圖E4.4所示。(1) 試證明其閉環(huán)傳遞函數(shù)(2) 證明其自動振蕩頻率，阻尼系數(shù) (以有源比例積分濾波器為例)。(3) 試定性分析N變化會對環(huán)路的動態(tài)性能帶來的變化。圖E 4.4 習(xí)題4-6圖解：（1）（2）證明略（3）由于與對環(huán)路的動態(tài)特性有很大影響，當(dāng)頻率合成器的N在大范圍內(nèi)變化時，環(huán)路的動態(tài)性能會變化很大。4-8高速的模分頻器常用觸發(fā)器構(gòu)成。其設(shè)計方法類同于數(shù)字電路中時序電路的設(shè)計。試設(shè)計一個用二個D觸發(fā)器和一個與門由外信號控制的雙模分頻器解：先設(shè)計分頻器。以輸入信號為時鐘，用二個D觸發(fā)器即可構(gòu)成分頻器：設(shè)計分頻器時，強行從4個狀態(tài)中扣除一個。如Q1Q2=01,使?fàn)顟B(tài)不經(jīng)過01而直接回到00。用一個或門將分頻器和分頻器合為一個，且由控制信號MC控制。4-9 在圖4-3-10所示的吞脈沖型頻率合成器中，已知P=128,參考頻率為10.24MHz, 試求合成器的輸出頻率范圍。解： 4-10 一DDS頻率合成器的參考時鐘為100MHz，相位累加器寬度為40位，問：(1) 該頻率合成器的頻率分辨力是多少？(2) 若頻率控制字M為，求輸出頻率。解：（1）DDS的頻率分辨力為（2）輸出頻率第5章 習(xí)題五 解答5-1 一調(diào)幅波為（V）（1） 畫出調(diào)幅波的波形，標(biāo)出峰與谷值；（2） 畫出調(diào)幅波的頻譜圖，并表明參數(shù)；（3） 計算該信號占的帶寬；（4） 計算該信號在單位電阻上消耗的邊帶功率與總平均功率的比值。解：（1）波峰值7.4V，波谷值-7.4V。（2）調(diào)幅波的頻譜圖：（3）Hz（4）WW5-2 若調(diào)制信號為（V），載波信號（V）（1） 寫出抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的表達(dá)式，畫出時域波形和頻譜圖，該信號的帶寬為多少？（2） 寫出單邊帶（上邊帶）調(diào)幅波的表達(dá)式，畫出時域波形和頻譜圖，該信號的帶寬為多少？ 解：（1）（V） KHz（2）（V）5-3 若調(diào)幅波的最大振幅值為10V，最小振幅值為2V，設(shè)載波頻率為，調(diào)制信號頻率為。（1） 此時調(diào)幅系數(shù)為多少？ （2） 載波振幅為多少？（3） 寫出該調(diào)幅波的表達(dá)式。解：（1）（2）（V）（3）（V）5-4 已知調(diào)幅波頻譜圖如圖E5-1所示。（1） 畫出調(diào)幅波的表達(dá)式；（2） 該調(diào)幅波的帶寬為多少？（3） 在單位電阻上消耗的功率為多少？解：（1）（2）KHz（3）W圖 E 5-1 題5-4圖5-5 若非線性元件伏安特性冪級數(shù)表達(dá)式為，式中，試問電流中能否得到調(diào)幅波，式中和與冪級數(shù)各項系數(shù)的關(guān)系怎樣？ 解：5-6 已知單差分對調(diào)制電路如圖E5-2所示，給定兩種信號和，現(xiàn)欲得到下列n中輸出，問，各應(yīng)接在何處？此時調(diào)諧回路的中心頻率及通頻帶應(yīng)如何選擇？ （1）（2）（3）解：（1），調(diào)諧回路，rad/s（2），同上（3），調(diào)諧回路，rad/s加一個單差分電路計算圖 E 5-2 題5-6圖5-7 單差分對調(diào)制電路如圖E 5-2所示。（1） 若載波頻率,并聯(lián)諧振回路對諧振，諧振電阻，。試求輸出電壓（假設(shè)變壓器為，三極管的）。（2） 此電路能否得到雙邊帶DSB信號，為什么？解：（1）（2）由（1）結(jié)果可知能得到雙邊帶DSB信號。5-8 如圖E5-3所示的雙平衡差分電路中，設(shè)所有晶體管均為指數(shù)規(guī)律的，試推導(dǎo)輸出電壓表達(dá)式。若用此電路產(chǎn)生DSB信號，中哪個信號應(yīng)為載波？為什么？解：推倒省略若要得到DSB信號，為載波信號展開為奇次諧波，輸出再接帶通濾波器取出圖 E 5-3 題5-8圖5-9 在圖E5-4（a）所示電路中，調(diào)制信號，且，二極管的特性相同，如圖E5-4（b）所示求輸出電流表達(dá)式，以及它包含的頻率成分，濾波后可得何種類型的調(diào)幅波？解：能產(chǎn)生DSB波圖 E 5-4 題5-9圖5-10 圖E5-5是橋式調(diào)制器，試分析其工作原理，并寫出輸出電壓的表達(dá)式。解：當(dāng)為正半周時，全部二極管導(dǎo)通輸出電壓當(dāng)為負(fù)半周時，全部二極管截止，輸出。故圖 E5-5 題5-10圖5-11 如圖E5-6所示電路中，為理想運算放大器，為倒相器；為模擬開關(guān)，其邏輯功能是：當(dāng)控制端C為高電平時，開關(guān)接通，輸出端O的電位等于輸入端I的電位，當(dāng)C端為低電平時，開關(guān)斷開。調(diào)制信號，用重復(fù)頻率為1MHz的方波作載波。假定帶通濾波器為中心頻率1MHz，帶寬大于2KHz，傳遞函數(shù)等于1的理性濾波器。（1） 假定，試畫出的波形，寫出的表達(dá)式；（2） 如果V，重復(fù)（1）的問題。解：（1）放大器輸出為，經(jīng)，放大的輸出為，給開關(guān)在載波負(fù)半周控制開開關(guān)在載波負(fù)半周控制開則開關(guān)的輸出為則開關(guān)的輸出為則經(jīng)帶通濾波器后（3） 若，V放大器的輸出分別為再重復(fù)以上的過程輸出（V）圖E 5-6 題5-11圖5-12 對圖E5-7所示的均值包絡(luò)檢波器，給定K，K，K，pF，運算放大器為理想運放，（V），求輸出電壓表達(dá)式？解：當(dāng)正半周時，不導(dǎo)通，導(dǎo)通，放大器輸出為正半周。當(dāng)負(fù)半周時，導(dǎo)通，不導(dǎo)通，放大器輸出為負(fù)半周。第2級放大器，（V）圖 E5-7 題5-12圖5-13 圖E5-8所示電路叫做“平均包絡(luò)檢波器”。設(shè)為AM信號（1）說明其工作原理，畫出的波形。（2）與“峰值包絡(luò)檢波器”比較，那個輸出的幅度大？（3）當(dāng)調(diào)制信號頻率與載波頻率差不多時，此電路與“峰值包絡(luò)檢波器”相比有何優(yōu)點？圖 E5-8 題5-13圖解：5-14 二極管包絡(luò)檢波電路如圖E5-9所示，設(shè)，求下列情況下輸出電壓，并定性畫出其波形。（1）（V）（2）（V）（3）（V）（4）（V）圖 E-5-9 題5-14圖解：（1）包絡(luò)為-1，如下圖：（2）包絡(luò)為橫軸以下的部分，如下圖：（3）包絡(luò)為橫軸以下的部分，如下圖：（4）包絡(luò)為橫軸以下的部分，如下圖：5-15 當(dāng)輸入信號為（V）作用于上題圖的二極管包絡(luò)檢波電路中時，定性畫出二極管D兩端電壓波形。解：波形圖如上圖（3）輸出電壓波形圖如下： 二極管D兩端電壓，波形如下：5-16 如圖E5-10所示大信號二極管包絡(luò)檢波器，二極管導(dǎo)通時電阻，K，求開關(guān)斷開時（1） 檢波器的輸入阻抗和檢波效率輸出后的表達(dá)式（2） 為了不產(chǎn)生惰性失真，電容C的最大值（3） 和上開關(guān)后，為了不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真，至少應(yīng)為多少值？解：（1）Krad（2）（3）KK圖E5-10 題5-16圖5-17 二極管峰值包絡(luò)檢波電路如圖E5-11所示，（1） 要求不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的最大為多少？（2） 若輸入信號（V）定性畫出A、B、C三點的電壓波形（3） 若檢波效率，則輸出音頻信號電壓幅值為多少？圖 E 5-11 題5-17圖解：（1）（2）5-18 試說明圖E 5-12所示超外差接收機(jī)中，自動增益控制（AGC）電路的作用。5-19 檢波器電路如圖E5-13所示，已知諧振回路，主載品質(zhì)因數(shù)，負(fù)載品質(zhì)因數(shù)pF若輸入信號（mA）檢波效率，試求：（1） 負(fù)載阻抗為多少？（2） 得各為多少？給出其波形圖 E 5-13 題5-19圖解：（1）（2）由于（V）（V）波形圖略。5-20 圖E 5-14所示為一乘積檢波器，設(shè)載波，頻率為，同步信號，與載波信號不同頻率不同相。試求：在下列兩種情況下輸出電壓表達(dá)式，并說明是否有失真。設(shè)乘法器和低通濾波器的增益均為1。（1）；（2）。圖 E5-14 題5-20圖解：（1）經(jīng)過低通濾波器（2）經(jīng)過低通濾波器5-21 圖E 5-15所示的二極管平衡電路用于同步檢波，若同步載波，在輸入信號分別為：（1），求輸出電壓；（2）時，求輸出電壓；圖 E 5-15 題5-21圖解：（1）（2）同理，5-22 根據(jù)圖E 5-16所示的調(diào)制解調(diào)方框圖，試畫出A、B、C、D各點的波形。5-23 已知某ASK系統(tǒng)的碼元傳輸速率為1000baud，所用的載波信號為（1） 設(shè)所傳輸?shù)臄?shù)字信息為011001，試畫出相應(yīng)的信號波形示意圖；（2） 求信號的帶寬。解：5-24 對于圖5-62所示的16QAM調(diào)制器，將變?yōu)?，?dāng)?shù)扔?000、1111、1001、0110時，確定輸出的振幅和相位。5-25 16QAM調(diào)制器的輸入比特率為20Mb/s，載波頻率為100Mb/s，確定最小雙邊帶尼奎斯特帶寬，并畫出輸出頻譜。5-26 用MATLAB程序或Flash編程，實現(xiàn)AM調(diào)制，并動態(tài)輸出AM信號與之間的關(guān)系。5-27 設(shè)計用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)8QAM或16QAM調(diào)制。習(xí)題六解答6.1 有一調(diào)頻波的表達(dá)式為，則其調(diào)頻指數(shù)mf為 10 ，最大頻偏Dfm為 10 kHz，有效帶寬BWFM為 22 kHz；若僅調(diào)制信號的頻率W加大一倍，則mf變?yōu)?5 ，Dfm變?yōu)?10 kHz；若僅調(diào)制信號的振幅加大一倍，則mf變?yōu)?20 ，Dfm變?yōu)?20 kHz。6.2 上題表達(dá)式若為調(diào)相波，則調(diào)制信號的表達(dá)式（設(shè)=1）為 10sinWt ；若僅調(diào)制信號的頻率W加大一倍，則變?yōu)?10 rad，最大頻偏Dfm變?yōu)?20 kHz，有效帶寬BWPM變?yōu)?44 kHz；若僅調(diào)制信號的振幅加大一倍，則mp變?yōu)?20 rad，最大頻偏Dfm變?yōu)?20 kHz，BWPM變?yōu)?42 kHz。6.3 已知調(diào)角波，試確定：（1）最大頻偏；（2）最大相偏；（3）信號帶寬；（4）此信號在單位電阻上的功率；（5）能否確定這是FM還是PM波？解： 已知 m = 10，F(xiàn) = 103Hz 則 Dfm = mF = 10kHz 最大相偏即為調(diào)制指數(shù) m = 10 信號帶寬 BW = 2(m+1)F = 22kHz 在單位電阻上消耗的功率為 不能確定是FM還是PM波。6.4 已知調(diào)制信號。(1) 試分別畫出用uW調(diào)制的調(diào)頻波、調(diào)相波的Dw (t)、Dj (t)的波形圖；(2) 若=1V， = 0.1MHz/V，=10rad/V，分別求出以上FM、PM的最大頻偏、調(diào)制指數(shù)及有效帶寬。解： 已知 (1) FM PM (2)FM： PM： 6.5 題圖E6.1所示為變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路，其中心頻率為360MHz，變?nèi)莨艿膮?shù)為：g =3，=0.6V，(V)。圖中RFC為高頻扼流圈，C3為隔直電容，C4和C5為高頻旁路電路。(1) 分析電路工作原理和各元件的作用；(2) 調(diào)整R2，使加到變?nèi)莨苌系姆聪蚱秒娙?6V時，它所呈現(xiàn)的電容=20pF，試求振蕩回路的電感量L；(3) 試求最大頻偏Dfm和調(diào)制靈敏度。 解： (1) 為晶體管提供直流偏置和直流通路；與晶體管構(gòu)成電容三點式振蕩器；為變?nèi)荻O管提供反向直流偏置和直流通路，為高頻軛流圈，對高頻呈現(xiàn)開路，對低頻直流短路；為隔直電容，對直流開路，對低頻短路；均為高頻旁路電容。(2) 高頻交流通路（為克拉波振蕩器）CS =串C1串C2 = 20pF串1pF串0.5pF =pF(3) ， 其中 Dfm =1.34MHz，=1.34MHz/V。6.6 如圖E6.2所示為變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路，試分別畫出高頻通路、變?nèi)莨艿闹绷魍泛鸵纛l通路，并指出電感L1，L2，L3的各自作用和晶體的作用。解：高頻通路 （并聯(lián)型晶振，JT相當(dāng)于電感） 音頻通路 直流通路 電感L1高頻扼流圈，提供直流通路； 電感L2高頻扼流圈，提供音頻、直流通路； 電感L3同L2一樣。6.7 一變?nèi)莨苤绷髡{(diào)頻電路如題圖E6.3所示。已知，變?nèi)莨芙Y(jié)電容，調(diào)頻指數(shù)mf =5，=0時的振蕩頻率fc=MHz。(1) 畫出三極管的電流偏置電路、高頻通路和變?nèi)荻O管的直流通路、音頻通路；(2) 解釋圖中兩只變?nèi)莨艿穆?lián)接方式有何優(yōu)勢？(3) 試求變?nèi)莨芩柚绷髌秒妷海?4) 試求最大頻偏Dfm和調(diào)制信號振幅。解：(1) 直流偏置 高頻通路 變?nèi)莨苤绷魍?音頻通路(2) 變?nèi)莨艿南鄬?，這就免除了高頻電壓對調(diào)頻效果的干擾。(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： 在平衡條件下，jS(w) = 0 AuW = 2QL w = w(t) =w0從w(t)可以看出瞬時頻率隨uW線性變化，因此為直接調(diào)頻。6.9 解：積分器調(diào)相器晶振f1(t) fc1第一部分為間接調(diào)頻電路實現(xiàn)的輸出最大頻偏 由已知條件 再 6.10 解：(1) 且 這時有鑒頻特性：輸出(2) 若 ，輸出：= 0，不能鑒頻。6.11 解(1) 如圖(2) 則有(3) 推導(dǎo)： 而鑒頻特性 ，因此輸出失真。 (4) 由于 SD,當(dāng)QL 時，SD 由于 Bpp ,當(dāng)QL 時，Bpp 6.12 解(1) 電容C2兩端的電壓為：u2 = 其中：j = arctg, , = 2Q(2) f < fc f = fc f > fc(3)6.13 解：參考相位為0； 0：Dj = 0； 1：Dj = 6.14 解(1) 如圖 (2) 框圖為 6.15 解(1) (2) 因為載波中有一個載波與碼元傳輸速率相同，如果用相干調(diào)制，將只有直流分量；又因為載頻和碼元傳輸速率比較接近，采用包絡(luò)檢波失真較大。所以本題最好的解調(diào)法是采用過零檢測法。習(xí)題七7-1 設(shè)非線性器件的轉(zhuǎn)移特性為i = a0 + a2v2 + a3v3，若利用此器件構(gòu)成混頻器，求下列兩種情況下混頻器的時變跨導(dǎo)gm(t)、混頻跨導(dǎo)gc和中頻電流成分。取wI =wL - wc。(1) v = 2coswLt + 0.2coswct(2) v = 0.4 + 2coswLt + 0.2coswct解： i = a0 + a2v2 + a3v3 則 gm(t) =2a2v + 3a3v2(1) 當(dāng) v = 2coswLt + 0.2coswct時， 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 用理想模擬乘法器做混頻器，如圖E7.1所示。如果(1)本振為正弦波；(2)本振為同幅度的方波。試問哪種混頻器有較高的混頻增益？哪種混頻器對濾波器的要求高？帶通濾波器vLvSvIFK圖E7.1 習(xí)題7-2圖 解：(1) 本振為正弦波時混頻增益高 (2) 本振為方波時對濾波器的要求高7-3 差分對電路如圖E7.2所示。雙端輸出電路為vo1 = (a0 + a1vB)th(),已知可能的輸入信號有： 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 習(xí)題7-3圖 問能否得到如下的輸出信號：(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，那么輸入vA、vB應(yīng)加什么信號，H(jw)的中心頻率和帶況如何？解：(1) vA = v1，vB = v2，這時得到AM波：vo1 = (a0 + a1v2)th()產(chǎn)生的頻譜有：w1，w1w2，3w1，3w1w2，經(jīng)H(jw)濾波，取 w0 = w1 = 2p 107 rad/s BW 2W = 4p 107 rad/s輸出 vo2 = K (a0 + a1v2) cos2p 107t = K (a0 + a1V2mcos2p 104t) cos2p 107t復(fù)數(shù)K為的增益與展開的基波分量的乘積。(2) vA = v1，vB = v3，這時可完成混頻功能vo1 = (a0 + a1v3)th()頻譜成分有：107 Hz，3107 Hz，5107 Hz，(1079106 )F，(31079106 )F，經(jīng)H(jw)濾波，取 w0 = wI = 2p 107 - 2p 9106 = 2p 106 rad/s BW 2F = 2 103 Hz輸出 vo2 = Ka1V3m (1 + 0.3cos2p 103t) cos2p 106t (V)復(fù)數(shù)K同上。(3) vA = v1，vB = v1，這時可完成倍頻器功能vo1 = (a0 + a1v1)th()頻譜成分有：w1，2w1，3w1，經(jīng)H(jw)濾波，取 w0 = 2w1，0 < BW < w1輸出 vo2 = Vomcos4p 107t (V)7-4 設(shè)一非線性器件的靜態(tài)伏安特性如圖E7.3所示。其斜率為a，設(shè)本振電壓的振幅VLm = VBB。求當(dāng)本振電壓在下列四種情況下的混頻跨導(dǎo)：(1) 偏壓為VBB(2) 偏壓為(3) 偏壓為0(4) 偏壓為E7. 3 習(xí)題7-4圖解：用圖解法求gc(1)gm(t) = a，gm1 = 0 gc = 0(2)gm1 = = = gc = =(3)gm1 = = gc =(4)gm1 = = gc =7-5 圖E7.4所示為一場效應(yīng)管混頻器。已知場效應(yīng)管特性為iD = 6(mA)，輸出回路調(diào)諧于465kHz，回路空載品質(zhì)因數(shù)Q0 = 100，C = 600pF，RL = 1kW，接入系數(shù)p =，C1，C2，C3為高頻旁路電容。vS = 0.15cosWtcoswct (V)。(1) 當(dāng)VGS = -3(V)時，vL= 2coswLt (V)時，計算時變跨導(dǎo)跨導(dǎo)gm(t)、混頻跨導(dǎo)gc和輸出中頻電壓vI ；(2) 選擇RS和本振振幅VLm使輸出電流iD中組合頻率數(shù)最少而混頻跨導(dǎo)gc最大，這是對應(yīng)的gm(t)、g c和vI各位多少？圖E7.4 習(xí)題7-5圖解：(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) 調(diào)節(jié)RS ，使VGS =，使VLm =gm(t) = 2(1 + coswLt)gm1 = 2gc =1(ms) vI = -0.55cosWtcoswIt (V)7-6 如圖E7.5所示框圖為調(diào)頻發(fā)射機(jī)的部分單元。設(shè)輸入調(diào)頻信號的參數(shù)為：中心頻率fci = 100kHz，頻偏Dfmi = 180Hz，調(diào)制信號頻率F = 2kHz。求輸出調(diào)頻信號的參數(shù)：中心頻率fco、最大頻偏Dfmo、調(diào)頻指數(shù)mfo和信號帶寬BW。25倍頻10倍頻混頻器(一)本振fL=13.2MHzvFMivFHo圖E7.5 習(xí)題7-6圖解：輸出信號vFMo：