射频电路基础2011期末试题.doc

西安电子科技大学教师教学工作一览 年上（下）学期课 程 名 称： 课 程 性 质（必、限、任）： 课 程 学 时 数： 主讲教师姓名： 填 表 时 间： 教 学 任 务 书 老师： 根据 学年 学期教学计划的安排，经研究，决定请您担任 教学班 课程的主讲（辅导），该课程学时为 学时，请做好教学实施计划安排和备课等环节的工作。西安电子科技大学（教学单位盖章） 年 月 日23课程内容实施进度注：1课次为2学时课次内 容1第一章 绪论1.1非线性电子线路 1.2非线性电子线路的应用2第二章 谐振功率放大器 2.1谐振功放的工作原理和能量关系32.2谐振功放的动特性曲线和工作状态2.3谐振功放的工作特性42.4谐振功放的电路设计和输出匹配网络 第二章 习题课5第三章 正弦波振荡器 3.1反馈式振荡器的工作原理（一）63.1反馈式振荡器的工作原理（二）73.2 LC正弦波振荡器 变压器耦合式振荡器、三端式振荡器（一）83.2 LC正弦波振荡器 三端式振荡器（二）、差分对振荡器93.2 LC正弦波振荡器 频率稳定度分析和改进措施103.3并联型石英晶体振荡器和串联型石英晶体振荡器113.4 RC正弦波振荡器 第三章 习题课 12第五章 振幅调制与解调 5.1 调幅信号分析（一）135.1调幅信号分析（二）145.2非线性器件调幅原理、失真和平衡对消技术155.3线性时变电路调幅原理和电路分析（一）165.3线性时变电路调幅原理和电路分析（二）175.4包络检波和同步检波原理和电路分析（一）185.4包络检波和同步检波原理和电路分析（二） 第五章 习题课 19第六章 混频 6.1晶体管混频器原理课次 内 容206.2场效应管混频器原理 6.3混频干扰 第六章 习题课21第七章 角度调制与解调 7.1调角信号分析227.2相位调制原理和频率调制原理237.3变容二极管调频电路分析247.4调相信号解调257.5调频信号解调 乘积型相位鉴频267.6调频信号解调 叠加型相位鉴频和平衡对消27第七章 习题课28第九章 反馈与控制 9.1自动增益控制和自动频率控制299.2锁相环的工作原理与应用30总复习31323334353637383940课程考试试题及答案（试题、标准答案及评分标准）西安电子科技大学考试时间 120 分钟试 题（A）题号一二三四五六七八九十总分分数1.考试形式：闭卷 2.本试卷共 十道 大题，满分100分。班级 学号 姓名 任课教师 注意：有关计算和推导的题目必须给出推演过程iC (A)02uCE (V)580.52.01.51.04uBE = 0.9 VuBE = 1.1 VuBE = 0.8 VuBE = 1.0 VCADCD5630图1一、（8分）谐振功放的动特性曲线如图1中CAD所示，UBE(on) = 0.7 V。为了提高输出功率，需要调整动特性曲线到CAD。(1) 在UCC、Re、UBB和Ubm中，确定两个需要调节的参数。(2) 计算两个参数的调节数值，已知a1(60) = 0.391，a1(75) = 0.455，a1(90) = 0.500。qa0(q)a1(q)60o0.2180.39175o0.2690.45590o0.3180.500C+-ub+-UBBLRe+-uoiC+-UCCiC (A)02+-uCEuCE (V)204012图 2C341030A二、（10分）谐振功放和动特性曲线的左半部分如图2中CA所示，已知集电极直流偏置电压UCC = 20 V。(1) 在图中标出动特性曲线右端点D的位置，计算其坐标。(2) 谐振功放工作在什么状态？计算通角q。(3) 计算输出功率Po和效率hC。三、（8分）正弦波振荡器如图3所示。(1) 标出图3(a)电路的变压器同名端，使之可以振荡。(2) 确定图3(b)电路可以振荡的频率范围（给出两种频率范围）。(3) 添加图3(c)电路中的反馈支路，使之可以振荡。(4) 判断图3(d)电路能否振荡，说明理由。图3(a)(b)f01f02f03(d)+- UEEUCC(c)I01 kW0.01mF20kW40kW0.01mF2 M2 kW180220 pF0.01 mF33 pFC110 mHLUCC图4C2C3四、（10分）石英晶体振荡器如图4所示，晶体的基音为2 MHz。(1) 判断振荡器的类型。(2) 说明石英晶体的作用。(3) 说明调节C2和C3的作用。(4) 计算振荡频率fg。五、（8分）调幅信号波形如图5(a)所示，已知载波频率wc = 2p 106 rad / s，调制信号频率W = 2p 103 rad / s。(1) 判断该调幅信号的类型，画出其频谱，标出幅度。(2) 用图5(b)所示电路解调该信号，画出uo1的波形，标出最大和最小振幅值。(3) 写出uo的表达式。六、（12分）二极管调幅电路如图6所示，已知uW = UWmcosWt，uc = Ucmcoswct，Ucm UWm，wc W，带通滤波器BPF的中心频率w0 = wc，带宽BWBPF 2W，通带内增益kF = 1，输入电阻已折算入负载电阻RL，二极管的内阻rD 2 kHz，谐振电阻Re = 10 kW，高频已调波和本振信号分别为us = 0.04(1+0.2cos2p 103t)cos2p 735 103t Vul = 0.5cos2p 1200 103t V。根据以下提示逐步完成电路分析：(1) 画出晶体管的diC/duBEuBE跨导特性曲线；将本振信号输入时的uBE = UBB + ul作几何投影，画出时变电导g(t)的波形。(2) 计算混频跨导gc。提示：可以根据g(t)的波形用下式计算(3) 根据gc的定义，通过混频后的输出电流计算中频已调波ui。Cus图 8ul+-+-UBBLReiC (mA)uBE (V)0gm = 31.4 mSUCCui-+-uBEiCuBE (V)0UBE(on)diC / duBE (mS)UBE(on)uBE = UBB + ul 0UBBp / 23p / 22pp0g(t) (mS)wltwltp2p- p / 2-+-九、（12分）变容二极管调频电路如图9所示，已知变容二极管的结电容图9 R260kWCjUDD12 VR1 60 kWuWL10.01mFLC1RG0.01mFRSRDCcCSL225mH25mHCDLC2 R360kW10mF0.01mFuFM调制信号uW = 50cos2p 103t mV，电感L1和L2之间的互感忽略不计。(1) 画出交流通路。(2) 计算振荡频率w(t)和最大频偏Dwm。(3) 设调频信号uFM的振幅为Usm，写出uFM的表达式。十、（12分）采用平衡对消技术的叠加型鉴相电路框图如图10所示，uPM和ul分别是调相信号和本振信号：uPM = 0.1cos(2p 108t + kpuW) V ul = cos2p 108t V(1) 方框A应该完成什么功能？和是什么类型的信号？(2) 计算uo1、uo2和uo。(3) 画出鉴相特性曲线，确定线性鉴相范围、最大鉴相范围和鉴相灵敏度。图10+ulAuo+A+-+-uPMuo1uo2答案及评分标准：1 解：（1）应调节Re和Ubm（2分） （2）调节前UBEmax = 0.9（V），调节后UBEmax = 1.1（V） Ubm增加 Ubm = 1.1-0.9 = 0.2（V） （2分） 通角 q = 900 调节前Ucm = 30-2 = 28（V）Ic1m = icmaxa1(90) = 0.5（A） Re= =56（） 调节后Ucm = 30-4 = 26（V）Ic1m = icmaxa1(90) = 1（A） Re = =26（） Re 减小 Re = 56-26 = 30（） （4分）2 解：（1）D在38 V处 （1分） （2）临界状态（1分）0 =90 （2分） （3）Ucm = Ucc-UCEmin = 18（V） （1分） Ucc = 20（V） Icq = icmaxa0(90) = 1.272（A） （1分） Ic1m = icmaxa1(90) = 2（A） （1分） Po = Ic1m Ucm = 18（w） （1分） PE = Ic0 Ucc = 25.44（w） （1分） hC = Po / PE = 70.8（%） （1分）I0UCC- UEE.3 解：（a） （c） （2分） （2分）（b）max（f02 ，f03） fg f01或f01 fg min（f02 ，f03） （2分）（d）可以振荡 （2分）4 解：（1）并联型石英晶体振荡器 （2分） （2）等效为电感，起选频稳频作用（2分） （3）C2调节反馈系数（1分），C3微调频率（1分） （4）L1 C1并联谐振回路的谐振频率 （2分） 应工作在5次泛音处， fg =10 （2分）五解：（1） 双边带调幅信号 （2分）（2）Us (V)0w (rad / s)uo1 (V)0t1 ms2p 1062p (106 - 103)2p (106 + 103)1246（2分）（2分）如图所示（3） (V) (V) (2分)六解：（1）时，导通，截止， （2分）时，截止，导通， （2分）在任意时刻， （2分）是双边带调幅信号 （2分）(2) 时，；时， （1分）在任意时刻 （1分） （1分） 可以实现振幅调制 （1分）七解：（1）uluSSBLPFuoku(4分)（2） （2分） （2分）八解：（1）031.4UBE(on)uBE (V)diC / duBE (mS)（2分）31.4（2分）（2） (2分)（3）中频电流的时变振幅 (3分)中频信号 (3分)L2L1R3Cj4(分)L1九解：（1）（2） (2分), , (2分) （2分） (rad/s)(3) (2分)十解：（1）A是包络检波器 （1分），和为调相/调幅信号 （2分）（2） （V）该包络检波增益为kd (2分)其中D = 0.1 1 （2分） （1分）（3）如图所示，线性鉴相范围 （1分）最大鉴相范围(1分)0uo （1分）鉴相灵敏度 （1分）试卷分析及总结报告一、 试卷分析本试卷中共有 10 道大题, 0 道小题, 包含了大纲中绝大多数重要的知识点, 覆盖大纲知识点占（比例） 90 % 。试题形式按照学校要求进行，注重考察考生掌握基础知识以及独立解决问题的能力，难易程度合理。试题中基本知识题目占 30 % ,适中题占 60 % ，难题占 10 % 。学生做对基本知识题人数占 60 % ，做对综合与提高题人数占 40 % 。班级任课教师人数90-10080-8970-79 60-69 不及格平均分人数百分比人数百分比人数百分比人数百分比人数百分比020911朱天桥1071514.0%2422.4%1715.9%1816.8%3330.8%66.8020912朱天桥1031615.5%2322.3%1615.5%1312.6%3534.0%64.6020913邓军1101211282516153532191768.2020914邓军1071615201923212826201969.4020915顾伟舟63711.11727.057.91219.02234.963.4020921全利安39512.8%512.8%820.5%615.4%1538.4%59.5020931全利安1172017.1%2218.8%2622.2%2017.1%2924.7%65.9020941罗铭7934%911%2228%1418%3139%60.7020961罗铭38513%1026%616%821%92469.1020991赵建勋601525.0%2033.3%711.7%915.0%915.0%75.0二、 卷成绩分析统计三、 试卷批改的一致性检查1. 是否按照评分标准改卷： （）是 （ ）否2. 同一门课，各班改卷方式为： （）集中流水改卷 （ ）分班独立改卷：3. 分班改卷是否执行统一的评分标准： （ ）是 （ ）否四、试卷反映教与学存在的问题，有何建议？（从试卷的得分情况分析学生对基本概念、原理的掌握情况，成绩分布是否合理等；谈谈在教学过程中的经验总结及教学建议。）平时成绩评定依据（包含平时成绩的构成及给分标准，平时成绩和卷面成绩各占总成绩的百分比。）平时成绩包括作业、点名和期中大作业，其中作业占12分，按收作业次数平均分配，点名3分，一次点名1分，大作业5分，根据电路设计复杂性和创新程度、功能实现标准、仿真结果、报告质量、资料翔实程度评分。总成绩包括平时成绩，满分20，以及期末卷面成绩，占80 。课内大作业题目及学生完成情况的分析题目：射频电路基础有两个大作业题目，2011年12月31日前完成并上交研究报告。根据研究报告的撰写质量、内容的深度和广度、准确和翔实程度打分，作为平时成绩计入课程总成绩。两个大作业题目分别涉及射频电路的软件仿真和硬件设计。题目一：基于PSpice仿真的振幅调制电路设计与性能分析基本要求：参考教材射频电路基础139页的差分对放大器调幅的原理，选择元器件、调制信号和载波参数，完成PSpice电路设计、建模和仿真，实现振幅调制信号的输出和分析。具体任务：1、选择合适的调制信号和载波的振幅、频率，通过理论计算分析，正确选择晶体管、电阻、电容和电感，搭建单端输出的差分对放大器，实现差模输入和恒定电流源下的工作，根据输入电压电流和输出电压波形计算放大器的基本参数，包括电压放大倍数和差模输入电阻。2、用载波作为差模输入电压，调制信号作为电流源控制电压，调整二者振幅，实现基本无失真的线性时变电路调幅，观察记录电路参数、调整过程，以及调制信号、载波和已调波的波形和频谱。3、改变载波振幅，分别使差动放大器工作在线性区、开关状态和非线性区，观察记录电路参数、已调波的波形和频谱。4、参考例5.3.1，修改电路为双端输出，对比研究平衡对消技术在该电路中的应用和效果。报告要求：按论文形式撰写，包括摘要、目录、正文和参考文献。正文分章节，最后有结论。包括：差动放大器调幅电路的设计理论；Matlab计算的转移特性，以及线性区、开关状态和非线性区下，时变静态电流和时变电导的波形；具体任务中各阶段设计的电路、参数、波形和频谱，对观察记录的图像要有充分的文字做分析和对比。论文结构系统、完备、条理清晰、理论正确、数据翔实、分析完整。说明：所有电路和信号参数需要每人自行决定，各人有不同的研究结果，锻炼学生的独立研究、估算和试验能力，避免从资料上照搬模仿和互相抄袭。题目二：数字调制与解调的集成器件学习基本要求：射频电路基础第八章（数字调制与解调）是调制信号为数字基带信号时的调制与解调，是第五章和第七章的概念扩展，学生可以通过自学了解基本理论，并认识数字调制与解调的集成器件。具体任务：1、学习数字调制与解调的基本原理，主要是原理框图和波形。2、上网查询英文资料，选择一种数字调制或解调的集成芯片，根据芯片资料学习其性能、结构设计、以及相关电路。报告要求：按分析报告形式撰写，根据查找的器件资料，归纳总结其指标、工作原理和外围电路设计。分析报告最后附上英文资料原文。说明：该题目锻炼学生的自学、查找资料、翻译、整理、归纳和撰写总结报告的能力。期中大作业的有关说明：1、下载模板，作业内容和报告格式参考模板中的说明。2、最多三人一组。3、电路设计最多15种。4、12月31日前完成作业内容，并填写报告，上交报告的电子版PDF文档，邮件名为“midtest”+ 学号，如“midtest02090000, 02090999”，是学号为02090000和02090999的两人一组完成的作业；PDF文档放在附件中，名称为学号，如“02090000,02090999.pdf”。5、本次作业占课程成绩的5。 2011 学年 下 学期 020991 班 射频电路基础 课程成绩登记表主讲教师： 60 学 时： 4 学分：考核方式（考试、考察）：考试 考试日期： 2012 年 1 月 12 日学号姓名性别平时卷面总分学号姓名性别平时卷面总分02099001项喆男19929302099026张佳慧男15475302099002王福伟男19939302099027乔凯男19878902099003杨栋文男17888702099028李天野男19798202099004张锐男19939302099029陈鼎合男11626102099005但晓东男19808302099030唐旭男19768002099006苏昱煜男19606702099031刘江明男19858702099007雷欢男19808302099032朱继男19909102099008潘孟冠男19959502099033林春辉男15566002099009王刚男15