《高頻電子線路》大題

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1．畫出下列已調(diào)波的波形和頻譜圖（設ωc=5Ω）。 （1）u(t)=(1+sinΩt)sinωct（V）； （2）u(t)=(1+0.5cosΩt)cosωct（V）； （3）u(t)=2 cosΩtcosωct（V）。 解：（1）為ma=1的普通調(diào)幅波，其波形與頻譜圖如圖10.14（a）、（b）所示；（2）為ma=0.5的普通調(diào)幅波，其波形與頻譜圖如圖10.14（c）、（d）所示；（3）為雙邊帶調(diào)幅波，其波形與頻譜圖如圖10.14（e）、（f）所示。 圖10.14 2．對于低頻信號 及高頻信號 。試問，將 對uc(t)進行振幅調(diào)制所得的普通調(diào)幅波與 、uc(t)線性疊加的復合信號比較，其波形及頻譜有何區(qū)別？ 解：將 對uc(t)進行振幅調(diào)制所得的普通調(diào)幅波的波形與頻譜圖參見圖10.14（c）、（d），而與uc(t)線性疊加的復合信號的波形與頻譜圖如圖10.15所示。 3．已知已調(diào)信號的頻譜圖如圖10.16所示。 （1）說明各頻譜所表示的已調(diào)信號類型； （2）寫出它們的數(shù)學表達式和頻譜寬度； （3）計算在單位電阻上各調(diào)制信號消耗的平均功率。 圖10.16 解：（1）圖（a）為單音調(diào)制的普通調(diào)幅波；圖（b）為雙音調(diào)制的普通調(diào)幅波；圖（c）為二次調(diào)制的普通調(diào)幅波。 （2）圖（a）調(diào)幅波的數(shù)學表達式為 （V） 頻譜寬度BW=1003－997=6（kHZ） 同理，圖（b）調(diào)幅波的數(shù)學表達式為 （V） 頻譜寬度BW=1010－990=20（kHZ） 圖（c）中，第一次調(diào)制：兩路頻率為F=3kHZ的音頻信號分別調(diào)制到f1=10kHZ和f2=30kHZ的載頻（稱為副載頻）上，第二次調(diào)制：將兩路已調(diào)信號疊加，再調(diào)制到主載頻fc=1000kHZ的載頻上。 第一次調(diào)制： （V） （V） 第二次調(diào)制： （V） 頻譜寬度BW=1033－967=66（kHZ） （3）圖（a）： （W） 圖（b）： （W） 圖（c）： （W） 4．已知某普通調(diào)幅波的最大振幅為10V，最小振幅為6V，求其調(diào)幅系數(shù)ma。 解： 5．已知調(diào)制信號及載波信號的波形如圖10.17所示，示意畫出普通調(diào)幅波的波形。 解：根據(jù)普通調(diào)幅波的包絡線形狀與調(diào)制信號相似這一特點，示意畫出的普通調(diào)幅波的波形如圖10.17所示。 圖10.17 圖10.18 6．若調(diào)制信號頻譜及載波信號頻譜如圖10.19所示，示意畫出DSB調(diào)幅波的頻譜。 圖10.19 圖10.20 解：雙邊帶調(diào)幅波的頻譜圖如圖10.20。 7．一調(diào)幅發(fā)射機輸出功率Pav=100W，平均調(diào)幅系數(shù)ma=0.3，試求其中的邊帶功率PDSB。若要求一雙邊帶發(fā)射機輸出相同的邊帶功率，已知泄漏的載波功率低于邊帶功率20dB，試求雙邊帶發(fā)射機的輸出功率Pav。 解：因為 所以 （W） 采用雙邊帶發(fā)射機時，其泄漏的載波功率為Pc=PDSB10-2=4.3060.01=0.04306（W），所以，雙邊帶發(fā)射機的輸出功率Pav=Pc+PDSB=0.04306+4.306=4.34366（W）。 8．某調(diào)幅波的表達式為 （V） （1）說明調(diào)幅波u(t)的類型，計算載波頻率和調(diào)制頻率； （2）計算調(diào)幅波的調(diào)幅系數(shù)； （3）如抑制掉u(t)中的頻率為10kHZ的分量，說明調(diào)幅波的類型。 解：（1）u(t)為普通調(diào)幅波，載波頻率為10kHZ，調(diào)制信號頻率為1kHZ。 （2）u(t)可寫成： （V），ma=0.4 （3）抑制掉載波分量，則u(t)為雙邊帶調(diào)幅波。 9．如圖10.7（a）所示電路，當載波電壓uc足夠大時，即Ucm>>UΩm，這時可以認為二極管工作在受uc控制的開關狀態(tài)，即二極管在uc≥0（ ≥0）時導通、在uc＜0（ ＜0＝時截止，此時，便組成了斬波調(diào)幅電路。 （1）試述電路工作原理； （2）畫出輸出電壓uo(t)波形，并分析其頻譜。 解：二極管平衡斬波調(diào)幅電路的等效電路如圖10.21所示，圖中rd為二極管導通時的電阻，而開關S的作用可用開關函數(shù)S1(t)來表示，即 1 ≥0 圖10.21 平衡斬波調(diào)幅時的等效電路 S1 (t)= 0 ＜0 S1(t)為幅度等于1、頻率為fc的方波，波形如圖10.22（b）所示。考慮到R>>rd，則輸出電壓為 2 ≥0 uo (t)≈ 0 ＜0 故輸出電壓uo (t)也可以寫成，uo (t) ≈2 S1(t)。 uo(t)的波形如圖10.22（c）所示，它仿佛是調(diào)制信號 的波形被S1(t) “斬去”一部分而變成頻率為fc的脈沖，故稱為斬波，這種調(diào)幅方法稱為平衡斬波調(diào)幅。 S1(t)可展成下列傅里葉級數(shù)： 則 可見，uo(t)中的組合頻率為F和（2p+1）fcF，與平衡調(diào)幅相比，組合頻率分量大大減少。如在輸出端接一個中心頻率為fc、帶寬為2F的帶通濾波器，就可獲得雙邊帶調(diào)幅信號，其波形如圖10.22（d）所示。 圖10.22　平衡斬波調(diào)幅器的波形 10．二極管環(huán)形斬波調(diào)幅器電路如圖10.23所示。圖中 ， ， >> ， >> ，二極管具有理想特性。 （1）試述電路工作原理； （2）畫出輸出電壓uo(t)波形，并分析其頻譜。 解：（1）uc(t)正半周時，V1和V2導通，V3和V4截止， ；uc(t)負半周時，V1和V2截止，V3和V4導通， 。即輸出電壓為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖10.23　二極管環(huán)形斬波調(diào)幅器 2 ≥0 uo (t)≈ ＜0 （2）由上述工作原理可得，輸出電壓uo (t)如圖10.24（c）所示，它可看作是 和雙向開關函數(shù)S(t)的乘積，即uo (t)≈2 S(t)。 雙向開關函數(shù)S(t)的表達式為 1 ≥0 S (t)≈ －１ ＜0 雙向開關函數(shù)S(t)的波形如圖10.24（b）所示，S(t)可展開成下列傅里葉級數(shù)： 故 顯然，uo (t)只含有（2p+1）fcF的頻率分量。如果在輸出端接一個中心頻率為fc，通帶寬度為2F的帶通濾波器，就能獲得雙邊帶調(diào)幅波uDSB(t)，其波形如圖10.24（d）所示。 圖10.24　環(huán)形斬波調(diào)幅器的波形 11．某非線性器件的伏安特性為i=b1u+b3u3，試問它能否實現(xiàn)調(diào)幅？為什么？如不能，非線性器件的伏安特性應具有什么形式才能實現(xiàn)調(diào)幅？ 解：不能實現(xiàn)調(diào)幅。因為非線性器件的伏安特性中只有包含二次方項，這樣才能實現(xiàn)兩個信號的相乘，即實現(xiàn)頻率變換（頻率的加減），進而實現(xiàn)調(diào)幅。 12．用乘法器實現(xiàn)同步檢波時，為什么要求本機同步信號與輸入載波信號同頻同相？ 解：同步信號與輸入載波信號只有同頻才能實現(xiàn)檢波，同頻同相時，輸出幅度最大。 13．二極管大信號包絡檢波器的RL=220kΩ，CL=100pF，設Fmax=6kHZ，為避免出現(xiàn)惰性失真，最大調(diào)幅系數(shù)應為多少？ 解：已知RL=220kΩ，CL=100pF，F(xiàn)max=6kHZ，根據(jù)不產(chǎn)生惰性失真的條件 RLCL≤ 得 ≤ ≈0.77 14．二極管檢波電路如圖10.25所示。輸入信號ui=Ucm(1+0.3cosΩt)cosωct（V）。 （1）試定性地畫出ui，u1，u2和u3各點的波形； （2）如R1=2kΩ，R2=3kΩ，R3=20kΩ，R4=27kΩ，若要求不產(chǎn)生負峰切割失真，試求調(diào)幅波的最大調(diào)幅系數(shù)ma。 解：（1）ui是普通調(diào)幅波，u1是ui經(jīng)檢波和高頻濾波后的波形，u2是u1經(jīng)C4隔直流和對低頻Ω耦合而得的波形，u3是ui經(jīng)檢波和高頻濾波后所得直流和低頻Ω信號，再經(jīng)R3和C2對Ω濾波而得的直流信號。各點波形如圖10.26（a）、（b）、（c）、（d）所示。 （2）要求不產(chǎn)生負峰切割失真，必須使檢波器的調(diào)幅系數(shù) ma≤ 即最大調(diào)幅系數(shù)不超過0.76。 圖10.25 圖10.26 15．乘積型同步檢波器的原理框圖如圖10.27所示。圖中u1是普通調(diào)幅波， ωc>> 。 （1）試寫出u1，u2，u3和uo的表達式； （2）示意畫出u1，u2，u3和uo的波形?！　　　　　　　　D10.27 解：（1）ui=Ucm(1+macosΩt)cosωct（V）普通調(diào)幅波經(jīng)放大限幅后得角頻率為ωc的雙向開關函數(shù)。即 u3= Ucm(1+macosΩt)cosωct uo=Ucm(1+macosΩt) （2）各波形如圖10.28（a）、（b）、（c）和（d）所示。 16．某調(diào)幅收音機的混頻電路如圖10.29所示。圖中輸入信號是載頻為700kHZ的普通調(diào)幅波。 （1）本電路屬于何種類型的混頻器？ （2）本地振蕩屬于何種類型的振蕩器？ （3）試說明L1C1、L4C4、L3C3三個并聯(lián)回路的諧振頻率。 （4）定性畫出A、B和C三點對地的電壓波形。 解：（1）本電路是基極注入調(diào)幅輸入信號，射極注入本地振蕩信號的他激式混頻器。 （2）本振電路是共基、調(diào)射型變壓器耦合振蕩器?！　　　　　? （3）L1C1回路的中心頻率為700kHZ，L4C4回路的中心頻率為（700+465）kHZ，L3C3回路的中心頻率為465kHZ。 （4）A、B和C各點波形如圖10.30所示。uA的載頻為700kHZ，uC的載頻為465kHZ。 圖10.29 圖10.30 17．有一中波段（535 kHZ ~1605kHZ）調(diào)幅超外差收音機，中頻fI =fL-fc=465kHZ，試分析下列現(xiàn)象屬于何種干擾，又是如何形成的？ （1） 當收聽到fc=570kHZ的電臺時，聽到頻率為1500kHZ的強電臺播音； （2） 當收聽fc=929kHZ的電臺時，伴有頻率為1kHZ的哨叫聲； （3） 當收聽fc=1500kHZ的電臺播音時，聽到頻率為750KHZ的強電臺播音。 解：（1）為鏡像頻率干擾（p=1、q=1），這是因為570+465=1500-465。 或 （kHZ） （2）為組合頻率干擾（p=1、q=2）。當fc =929 kHZ時，fL = fI + fc=465+929=1394 kHZ，而2 fc- fL =2929-1394=464kHZ，此組合頻率分量在檢波器中將與465kHZ的中頻信號進行差拍檢波，從而產(chǎn)生1kHZ的干擾哨聲。 （3）為副波道干擾（p=1、q=2）。這是因為 （kHZ） 18．超外差廣播收音機的接收頻率范圍（525~1605）kHZ，中頻fI =fL-fc=465kHZ。 （1）當收到fc =600 kHZ電臺播音時，除了調(diào)諧在600 kHZ頻率刻度上能收聽到該電臺信號外，還能在接收頻段內(nèi)哪些刻度上收聽到該電臺信號（寫出最強的兩個）？ （2）當收到頻率fc =600 kHZ的電臺信號時，還能同時收聽到哪些頻率的電臺信號（寫出最強的兩個）？ 解：（1）對于其他電臺，600 kHZ實際是干擾頻率，是副波道干擾，則 當p=1、q=2時，fc=1200 kHZ；當p=1、q=3時，fc=870kHZ。即在fc為1200kHZ和870kHZ兩個電臺，能聽到600 kHZ電臺的播音。 （2）已知fc =600 kHZ，則干擾信號頻率為 當p=1、q=1時，fN1 =1530 kHZ（鏡頻），當p=1、q=2時，fN2 =765 kHZ。即在收到頻率fc =600 kHZ的電臺信號時，還能同時收聽到頻率為1530kHZ和765kHZ兩個電臺信號。 19．混頻器中晶體三極管在靜態(tài)工作點上展開的轉移特性由下列級數(shù)表示： 。已知混頻器的本振頻率fL=23MHZ，中頻頻率fI =fL-fc=3MHZ。若在混頻器輸入端同時作用著fN1=19.6MHZ和fN2=19.2MHZ的干擾信號。試問在混頻器輸出端是否會有中頻信號輸出？它是通過轉移特性的幾次方項產(chǎn)生的？ 解：由于fL-（2 fN1- fN2）=23-（219.6-19.2）=3= fI，因此混頻器中會有中頻信號輸出，它是由轉移特性的四次方項（p+q+r=4）產(chǎn)生的。 20．簡要敘述減小混頻干擾的措施。 解：減小混頻干擾的措施有 （1）混頻器的干擾程度與干擾信號的大小有關，因此提高混頻器前端電路的選擇性（如天線回路、高放級的選擇性），可有效地減小干擾的有害影響。 （2）將中頻選在接收頻段以外，可以避免產(chǎn)生最強的干擾哨聲，同時，也可以有效地發(fā)揮混頻前各級電路的濾波作用，將最強的干擾信號濾除。如采用高中頻，可基本上抑制鏡像頻率干擾、中頻干擾和某些副波道干擾。 （3）合理選擇混頻管的工作點，使其主要工作在器件特性的二次方區(qū)域，或者選擇具有平方律特性的場效應管作為混頻器件，可減少輸出的組合頻率數(shù)目，進而減小混頻干擾。但這種辦法對于減小中頻干擾和鏡像頻率干擾是無效的。 （4）采用模擬乘法器、平衡混頻器、環(huán)形混頻器，可大大減少組合頻率分量，也就減小了混頻干擾。