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通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 1 通信电路原理作业答案 2 4 请比较串 并联谐振回路的阻抗特性的异同 2 4 解 LC 串 并联谐振回路比较 电路名称 串联谐振回路 并联谐振回路 激励源 恒压源 恒流源 谐振频率 通频带 端阻抗 导纳 品质因数 谐振性质 电压谐振 电流谐振 谐振特性 相对幅频特性 相频特性 LC S 1 0 0 2 0 1 1 P P Q S Q f BW 0 P Q f BW 0 1 0 0 S jQR jZ 1 0 0 PP P jQG jY SS S R L C L R Q 0 1 PP P G C L C G Q 0 1 gSLC VQVV gPLC IQII 20 0 2 0 1 1 S i Q jI jI 0 0 Si arctgQ 20 0 2 0 1 1 P v Q jV jV 0 0 Pv arctgQ id1574562 pdfMachine by Broadgun Software a great PDF writer a great PDF creator 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 2 2 6 在题图 2 2 所示并联谐振回路中 电感的Q值为 200 电感量为 10 H 电容值为 10pF 电容器的损耗可以忽略 1 求该回路通频带的宽度 f 2 要使其通频带扩大到 4 f 可以采用什么办法 题图 2 2 2 6 解 1 200 QQP很大 并联谐振频率 10 1 8 0 srad LC P 所以 KHzHz QQ f BW P 6 791096 7 2 400 2 要使其通频带扩大到BW4 由于200 QQP 所以回路损耗电阻存在 设回路总损耗电阻为 S R 则 SS R L CR Q 0 0 1 可计算出 S R 若将其通频带扩大到BW4 只需在电感上串接一电阻RsR3 这里忽略串接一电阻对并联谐振频率的影响 0 P 例 1 串联回路如下图所示 1MHz 0 1V 1 1 LR C V Z 20 0 2 0 1 1 P v Q jV jV 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 3 信号源频率 MHzf1 0 电压振幅 VVm1 0 将 1 1 端短接 电容 C 调到 100PF 时谐振 此时 电容 C 两端的电压为 10V 如 1 1 端开路 再串接一阻抗 x Z 电阻 x R和电容 x C串联 则回路失谐 电容 C 调到 200PF 时重新谐振 此时 电容 C 两端的电压为 2 5V 试求 线圈的电感 L 回路品质因数 Q 以及未知阻抗 x Z 例1 解 例2 1 将 1 1 短接 100 m C V V Q MHz LC f1 2 1 0 3 253 2 1 10 11 22 6 H C L 9 15 2 000 Q Lf Q L R R L Q 2 将 1 1 断开 串接 x Z时 x Z为 x C与 x R串联 则回路总电容为 X CC pFCCMHz CCL f X X 100 1 2 1 0 PFCPFCpFCC xX 200200100 50 1 0 5 5 2 QVVV CCX 回路总电阻 2 00 Q Lf Q L R 9 152 2 1 xx RRRRRQQ 8 7959 15 105 9 15 1 9 jZj Cj RZ x x xx 例 2 并联回路如下图所示 例 2 图 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 4 已知 10 40 8 100 5 2121 KRKRpFCCQHLL LK 试求 无阻尼谐振频率 0 f 等效谐振电阻 o R 不接负载电阻 L R BW如何变 例 2 解 1 无阻尼 K R MHz CCLLLC f 2 25 2 1 2 1 2121 0 2 k CC C R P R R LL L 40 2 21 1 2 1 KRRRRKLLQR PKLP 8 17 3 158 210 5 0 21 2 2 LL L P 等效谐振电阻 KPRRo45 4 2 2 3 不接 L R 等效谐振电阻 o R变大 电路Q值变大 选择性变好 通频带BW变窄 2 10 请用巴特沃思逼近法涉及一个低通滤波器 要求在频率 0 4kHz 范围内衰减小于 1dB 频率高于 20kHz 的范围衰减大于 35dB 信源与负载阻抗为 600 2 10 解 dBAdBA SP 35 1 估计一个带宽比 54 20 由巴特沃思滤波器计算曲线可得 阶次 3 n 当通带内衰减为dB1时 其对应归一化频率是8 0 由此可以得出截止频率为 58 0 4KHzfc 重新计算带宽比 45 20 查表得 阶次为3 n的衰减 S A结果为dB32不满足要求 再重新估计带宽比 45 20 由巴特沃思滤波器计算曲线可得 阶次 4 n 当通带内衰减为dB1时 其对应归一化频率是85 0 由此可以得出截止频率为 7 485 0 4KHzfc 重新计算带宽比 25 47 4 20 查表得 阶次为4 n的衰减 S A结果为dB46满足要求 查表得归一化元件值为 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 5 7645 0 8478 1 0000 1 8478 1 7645 0 4 3 2 1 LC RLC S 实际元件值 mHL R LmHL R L FC R CFC R C c L c L LcLc 56 15 56 37 1043 0 1 043 0 1 44 22 33 11 所得滤波器实际电路图 2 11 请用巴特沃思逼近法涉及一个低通滤波器 要求在频率 0 3kHz 范围内衰减小于 2dB 频率高于 30kHz 的范围衰减大于 35dB 信源与负载阻抗为 600 2 11 解 dBAdBA SP 35 2 估计一个带宽比 103 30 由巴特沃思滤波器计算曲线可得 阶次 2 n 当通带内衰减为dB2时 其对应归一化频率是9 0 由此得出截止频率为 33 39 0 3KHzfc 重新计算带宽比 933 3 30 查表得 阶次为 2 n的衰减 S A结果为dB38满足要求 查表得 归一化元件值为 0000 1 4142 1 4142 1 2 1 S RLC 实际元件值 mHL R L FC R C c L Lc 6 40 1127 0 1 22 11 所得滤波器实际电路图 nHLL18 3 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 6 3 1 比较共基极和共发射极放大器的异同 说明为什么前者的频带较宽 而后者较窄 3 1 解 1 共发放大器简化等效电路 LmcbebLm eb cb ebin RgCCRg C C CC 1 ebbbS ebbbS ebbbSS rrR rrCR rrRR 增益带宽积 bbSin Lm rRC Rg GBP 源电压增益的高频边界角频率 1 Sin n RC 2 共基放大器简化等效电路 1 eb e r r ebeC P CrR f 1 2 1 2 1 2 LL P CR f ebin CC 两者比较有 共基放大器的输入端电容 eb C 远小于共发放大器的输入端电容 Lmcbebin RgCCC 共基放大器的输入电阻远小于共发放大器的输入电阻 eb r 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 7 输入电容小 输入电阻小 使得共基放大器的高频截止频率远大于共发放大器 因此共基放大 器的频带比共发放大器的频带要宽 并且当共基放大器的0 L C时 cbL P CR f 2 2 1 很高 故共基放大器具有非常好的高频响应 特性 3 2 为什么晶体管在高频工作时要考虑单向化问题 而在低频工作时 则可不必考虑 3 2 解 以单管共发放大器为例 集电结电容通常约为几个 PF 低频时其容抗很大 可近似认为开路 使得电路中不存在 反馈 故不必考虑单向化问题 而在高频时 它的作用就不能忽略了 它跨接在输入输出之间 构成放大器内部反馈通路 输入对输出有影响 反过来输出对输入也有影响 故需要考虑单向化问题 3 4 一个 1000 电阻在温度 290K 和 10MHz 频带内工作 试计算它两端产生的噪声电压和 噪声电流的方均根值 3 4 解 噪声电压的方均根值 Vv 65 12 2 噪声电流的方均根值 nAi65 12 2 3 7 计算题图 3 1 中各电阻网络的噪声系数 说明各电阻与噪声系数的关系并加以解释 图中 SS RV 为外加信号源电压及其内阻 21 R R均为有噪电阻 题图 3 1 3 7 解 2 1 2 1 22 1 2 1 2 1 1 1 R RR R R R R R R Fc R R Fb R R Fa S S S n S n S n 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 8 3 9 有 A B C 三个匹配放大器 它们的特性如下 放大器 功率增益 dB 噪声系数 A 6 1 7 B 12 2 0 C 20 4 0 现将此三个放大器级联 放大一低电平信号 问此三个放大器应如何连接 才能使总 的噪声系数最小 最小值为多少 3 9 解 三个放大器应按CBA 的顺序连接 0 2 8 15 7 1 98 3 2211 npmnpm FGFG 最小噪声系数为 2 8 1598 3 3 98 3 1 7 1 min n F 3 10 当接收机线性级输出端的信号功率对噪声功率的比值超过dB40时 则接收机会输出 满意的结果 该接收机输入级的噪声系数是dB10 损耗为dB8 下一级的噪声系数 为dB3 并具有较高的增益 若输入信号功率对噪声功率的比为 5 101 问这样的 接收机构造形式是否满足要求 是否需要一个前置放大器 若前置放大器的增益 为dB10 则其噪声系数应为多少 3 10 解 由公式 1 2 1 1 pm n nn G F FF 已知 2 3 16 0 8 10 10 211 dBFdBGdBF npmn no so n si pm n nn P P P P G F FF 1 1 2 1 25 16 16 0 12 10 1 dBdBPPPP sisonisi 40 9 37 8 6153 25 16 101 101 5 5 所以不满足要求 需加一前置放大器 若要求 10 40 101 4 nsiso FdBPP 此时 2 10 16 0 8 10 10 10 3221 nnpmpmn FFdBGdBGF 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 9 10 16 0 10 12 10 11011 1 21 3 1 2 1 n pmpm n pm n nn F GG F G F FF 可解 dBFn3 9475 8 4 4 若非线性电路的输出输入特性表示为下列幂级数 3 0 0 n n in tvatv 若输入信号 105sin102sin 55 Vtttvi 问输出电压 0 tv中是否含有下述频率分量 KHzKHzKHzKHzKHzKHzKHz850 750 650 400 350 150 50 4 4 解 KHzHzfsrad10010 102 5 1 5 1 KHzHzfsrad250105 2 105 5 2 5 2 幂多项式最高次数3 n 而且是完全多项式 12 250ffKHz 12 150ffKHz 21 350ffKHz 12 2400ffKHz 2 3750fKHz 以上均符合要求 所以含有 KHzKHzKHzKHzKHz750 400 350 150 50等频率分量 因为 1221 34650ffffKHz 12 3850ffKHz 均不符合要求 所以不含有 KHzKHz850 650等频率分量 4 5 若非线性电路的输出输入特性如题图 4 3 所示折线表示 当偏置电压VVB2 激 励信号 102cos2 5 7 Vttvi 时 求输出电流的直流分量 0 I和频率为 MHz10 MHz20分量的振幅 若想增大频率为MHz10分量的振幅 应如何改变 B V 和激励信号的振幅 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 10 题图 4 3 4 5 解 1 VVVVVV imthB 2 5 1 2 则电流导通角为 o im Bth V VV 8 5458 0 2 5 21 cos 从题图 4 3 知 VmAg 10 mAVgI imm 22577 0 12 510cos1 查表 273 0 8 54 365 0 8 54 200 0 8 54 22 1100 o oo 直流分量的幅值为 mAII m 40 4 00 基波 频率为MHzf10 的幅值为 mAII m 03 8 11 二次谐波 频率为MHzf20 的幅值为 mAII m 01 6 22 2 基波幅值 cossin cos1 cossin 11 im mm gV III 所以 0sin2sincos1 222 imimi gVgV d dI 所以 1 I随 增大而增大 严格地讲 应认为 1 I是 的单调非减函数 所以增大 即可实现增大 1 I的目的 im Bth V VV cos 增大 cos减小 则 im Bth V VV 减小 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 11 因为 th V不变 所以 B V增大 im V增大 而 cossin 1 im gV I 所以为使 1 I增大就要 im V增大 结论 在适当范围内 适当增大 B V或适当增大激励信号的振幅就可以增大基波 本题 为频率MHzf10 的振幅 4 7 分别说明下列各种电路是线性电路 还是非线性电路 并具体说明它能否进行频率 变换 1 整流器 2 混频 变频 器 3 并联或串联谐振回路 输入信号是许多频率的正弦波 4 脉冲技术中的 RC 微分电路 RC 积分电路 5 工作在开关状态的晶体二极管 4 7 解 1 整流器 非线性电路 因为电路中有非线性的半导体二极管 可以进行频率变换 2 混频 变频 器 非线性电路 因为信号通过混频器将产生新的频率分量 即 会产生输入信号频率与控制信号频率的和频与差频 显然可以进行频率变换 3 并联或串联谐振回路 输入信号是许多频率的正弦波 线性电路 因为输入信号通过谐振回路时输出信号中仍然含有原来的各 频率分量 只是各频率分量的幅度和相位发生变化了 不能进行频率变换 谐振回路不产生新的频率分量 4 脉冲技术中的RC微分电路 RC积分电路 线性电路 信号在输入系统之后其输出信号仅是在幅值上发生变化 频率 与输入信号相同 线性电路显然不能进行频率变换 因为它不产生新的频率分量 就更谈不 上产生频率为输入信号频率的和频或差频信号了 5 工作在开关状态的晶体二极管 非线性电路 可以进行频率变换 因为输出信号 用幂级数展开的时候 其中输入信号 tvi的平方项系数不为零 4 11 谐振功率放大器为什么要用谐振回路作负载 并且要调谐在工作频率上 4 11 解 谐振功率放大器要用谐振回路作负载 并且要调谐在工作频率上 这是因为 1 谐振功率放大器是工作在非线性状态 输出信号除了有输入信号的成份 还有 输入信号的谐波成份和输入信号的组合频率成份 这时负载要起到选频滤波的作用 所以要 用谐振回路作负载 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 12 2 谐振功率放大器是放大器 因此放大器的负载阻抗应是频率的函数 当调谐在 工作频率上时 此时它呈现最大的阻抗 而对于其它角频率而言 它呈现的阻抗很低 可以 认为只有角频率为工作频率的电流分量才可以在负载上建立电压 因此起到了选频滤波的 作用 4 16 试说明谐振功率放大器与倍频器在电路形式和工作状态上的异同点 4 16 解 相同点 倍频器与谐振功率放大器的工作原理很类似 选频电路选出所需要的频率成 分 滤除其它不需要的频率成分 不同点 倍频器的输出谐振回路的谐振频率不是调谐在输入信号的频率 0 上 而是 调谐在它的高次谐波频率 0 n上 另外 倍频器中非线性器件的工作状态与谐振功率放大 器也不同 对于一个n次倍频器 为使倍频器有效地工作 总是要使集电极电流中含有的n 次谐波分量足够大 这就要按照下式确定流通角 4 17 题图 4 8 所示为谐振功率放大器的电路图 其中 电容 0 C为旁路电容 1 R为产生自 偏压的电阻 RFC为高频扼流圈 L R为负载电阻 LC回路谐振于输入信号 tvi的 频率 c f 若晶体管的转移特性如题图 4 3 所示 输入信号tfVtv cimi 2cos 已 知晶体管集电极电流余弦脉冲的峰值为mA20 流通角为 o 60 试计算自偏压 B V的 值 电阻 1 R的值 输入电压的振幅 im V和输出电压 0 tv中频率为 c f分量的振幅 假 定 KRL1 n 120 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 13 题图 4 8 题图 4 3 4 17 解 已知 2 1 60coscos 10 20 cos1 o imcm VmAgmAgVI 所以 4 60cos1 10 20 cos1 V g I V cm im 因为 im Bth im BBth V VV V VV arccosarccos 所以 1cosVVVV thimB 晶体管集电极中的直流分量为 36 4218 020 60 00 mAII o cm 则有 36 22910 36 4 1 3 0 110 c B Bc I V RVRI 晶体管集电极电流中基波 频率为 c f 的幅值 82 7391 020 60 11 mAII o cmc 输出电压 tvo中频率为 c f分量的振幅 82 7 1011082 7 33 1 VRIV LcmfC 注 因为负载为并联谐振回路 谐振频率为 c f 故对于频率为 c f的信号而言 负载为 一纯阻 L R 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 14 4 26 设变频管的伏安特性如题图 4 12 所示 说明当直流工作点电压为 B V 本振电压 tVtv m111 sin 的振幅 Bm VV 1 时 能否进行变频 为什么 如果本振电压幅度不变 直流工作点分别置于原点和2 B V 处 能否进行变频 哪一种情 况变频增益高 写出直流工作点为2 B V 时 其传输特性的表示式 题图 4 12 4 26 解 1 当直流工作点在 B V Bm VV 1 时 不能进行变频 因为其变频跨导为常数 2 当直流工作点位于原点或2 B V 时 将 tg按傅立叶级数展开 可以发现 tg 不为常数 可以进行变频 3 当直流工作点位于原点时 1 1 sin 2 11 2 n n tn n CC tg 当直流工作点位于2 B V 时 1 11 2cos 3 5 sin 12sin 6 12cos 12 2 3 n tn n n C tnn n CC tg 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 15 直流工作点在原点时变频增益高 4 27 若混频管的转移特性为 2 0 n n imC tvati 说明由该混频管构成的混频器可否出现 中频干扰 象频干扰 能否产生干扰电台所引起的交叉调制干扰和互调干扰 为什 么 4 27 解 2 21 2 210 2 0 tvaa tdv tid tg tvatvaatvati i i ii n n imC 可产生中频干扰 像频干扰和互调干扰 不会产生交叉调制干扰 4 33 一超外差式广播接收机 中频 i f为KHz465 在收听频率KHzfs931 的电台播音 时 发现除了正常信号外 还伴有音调约为KHz1的哨叫声 而且如果转动接收机的调谐旋 钮 此哨叫声的音调还会变化 试分析 1 此现象是如何起的 属于哪种干扰 2 在 KHz1605 535波段内 在哪些频率刻度上还会出现这种现象 3 如何减少这种干扰 4 33 解 1 已知 KHzfKHzf si 931 465 则混频器的本振频率 KHzfff si 1396 1 若由于高频放大器的非线性 产生输入信号的二次谐波 KHzfs18622 则输入信号的二次谐波与本振频率混频产生 46613961862 KHzfi 所以 发现除了正常信号外 还伴有音调约为KHz1的哨叫声 此现象属于组合副波道干扰 同理 也可认为由于混频器的非线性 输出产生输入信号的组合频率分量 466139618622 1 KHzfff si 所以 发现除了正常信号外 还伴有音调约为KHz1的哨叫声 此现象属于组合频率干扰 2 在KHz1605 535波段内 不考虑 3 阶以上的情况 则在KHz931 KHz929 KHz1394和KHz1396还会出现这种现象 3 减少这种干扰的方法是 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 16 合理选择电台的频率 避开可能产生组合副波道干扰或组合频率干扰的频率点 合理选择变频器工作状态 减小传输特性的谐波分量 限制输入信号的幅度 5 2 为什么在振荡电路中 晶体管大都用固定偏置与自偏置的混合偏置电路 5 2 解 采用固定偏置 使起振前电路的静态工作点Q位于伏安特性段的中点 在振荡最初阶段 由于振荡幅度较小 振荡器工作于甲类状态 偏置电压基本上为一与 振荡幅度增长无关的恒定值 随着振荡幅度的增加 即动态特性区域扩大 振荡将部分进入非线性区 导致基极电流 集电极电流畸变 而形成直流电流增量 并导致工作点向负偏压方向移动 集电极电流由 余弦形变为余弦脉冲形 随着振荡幅度的增加 通角 将减小 m g将减小 从而使得基波电流幅度和晶体管增 益A减小 直至1 AF 电路进入平衡状态 可见 固定偏置可以便于振荡器起振 自给偏置可以加速振荡进入平衡状态的过程 5 3 说明反馈型振荡器起振过程中晶体管工作点的变化规律 振荡器的振荡频率与振荡回 路的自然谐振频率是否一致 两者有什么关系 5 3 解 1 在振荡的最初阶段 晶体管工作Q位于伏安特性段的中点 随着振荡幅度的增加 由于自给偏置的作用 工作点向负偏压方向移动 m g将减少 从而使得基波电流幅度和晶 体管增益A减小 直至1 AF 电路进入平衡状态 2 振荡器的振荡频率与振荡回路的自然谐振频率是不一致的 这是因为 使振荡环 路总相移等于 n2的频率才是振荡器的振荡频率 它可以高于或低于回路的自然谐振频率 两者的关系是 f f f f arctgQ 0 0 0 式中 0 为谐振电压与谐振电流之间的相移角 Q为回路品质因数 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 17 5 4 画出题图 5 1 各互感反馈振荡器的高频等效电路 要使电路能产生振荡 请注明互感 线圈同各端的位置 题图 5 1 5 4 解 a b 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 18 c 5 5 题图 5 2 表示三回路振荡器交流等效电路 假定有以下各种情况 即 题图 5 2 1 332211 CLCLCL 2 332211 CLCLCL 3 332211 CLCLCL 4 332211 CLCLCL 5 332211 CLCLCL 6 113322 CLCLCL 试问哪几种情况可能振荡 等效为哪种类型的振荡电路 其振荡频率与各回路的固有 谐振频率之间有什么关系 5 5 解 1 332211 CLCLCL 332211 CLCLCL 332211 CLCLCL 电路可能振荡 2 332211 CLCLCL 电容反馈型振荡电路 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 19 此时 ce X be X均为容抗 cb X为感抗 010203 332211 CLCLCL 电感反馈型振荡电路 此时 ce X be X均为感抗 cb X为容抗 030201 332211 CLCLCL 电容反馈型振荡电路 此时 ce X be X均为容抗 cb X为感抗 010203 5 6 利用相位平衡条件的判断准则 判断题图 5 3 所示三点式振荡器交流等效电路 哪个 是错误的 不可能振荡 哪个是正确的 有可能振荡 属于哪种类型的振荡电路 有 些电路应说明在什么条件下才能振荡 5 6 解 题图 5 3 a 正确 有可能振荡 属于Hartley振荡器 ce X与 be X均为感抗 cb X为容抗 b 错误 不可能振荡 be X为容抗 ce X为感抗 二者电抗性质反了 c 错误 不可能振荡 gs X为容抗 ds X为感抗 二者电抗性质反了 d 错误 不可能振荡 be X为容抗 ce X为感抗 e 正确 有可能振荡 属于Colpitts振荡器 be X为容抗 ce X为容抗 cb X为的L感抗 和 3 C的容抗的串联 当L与 3 C的总电抗呈现感性时 即 cb X呈现感性时 则有可能振荡 f 正确 有可能振荡 属于Hartley振荡器 ce X为感抗 be X为 2 C的容抗与 2 L的感抗 的并联 cb X为 3 C的容抗与 3 L的感抗的并联 当 be X呈现感性 cb X呈现容性时 电路有 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 20 可能振荡 条件为 3322 CLCL g 正确 有可能振荡 属于Colpitts振荡器 be X为容抗 主要由晶体管的输入电容引起 ce X为容抗 cb X为感抗 所以电路可能产生振荡 h 正确 有可能振荡 属于Colpitts振荡器 gs X ds X均为容抗 gd X为L的感抗与 3 C 容抗并联 当 gd X呈现感性时 电路有可能振荡 5 11 画出题图 5 8 中各振荡器的高频等效电路 说明它们属于哪种类型的振荡器 计算其 振荡频率值 从电路构成形式上看 三种电路各有什么特点 图 5 8 5 11 解 a 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 21 属于Colpitts振荡器 谐振回路总电容 pF CCC CC855 4 111 1 432 1 则振荡频率 MHz LC f57 9 2 1 电路特点 高频时集电极接地 b 属于Colpitts振荡器 谐振回路总电容 312 1 1 1 1 CCC C pFC86 59 min 对应MHz LC f90 2 2 1 min max pFC100 max 对应MHz LC f25 2 2 1 max min 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 22 电路特点 高频时发射极接地 c 属于Colpitts振荡器 谐振回路总电容 pFC6 11 则振荡频率 MHz LC f10 66 2 1 电路特点 高频时基极接地 5 13 题图 5 10 所示振荡电路 其元件参数已注于图中 1 画出高频等效电路 要使振 荡频率KHzf500 0 求回路电感L应为多少 2 计算反馈系数F 若把F值减小到 FF 2 1 应如何修改电路元件参数 3 C R的作用是什么 能否用扼流圈代替 如不 能 请说明原因 如可以 请比较两者的优缺点 4 若输出线圈的匝数比1 12 NN 用数字频率计从 2 2 端测得频率值为KHz500 从 1 端到地端测得频率值为KHz490 解 释为什么两个结果不一样 哪一种测量结果更合理 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 23 题图 5 10 5 13 解 1 画出高频等效电路 总电容pF CC CC C414 21 21 mHLKHz LC f47 24500 2 1 0 2 反馈系数232 0 2 1 C C F 若保持 0 f不变 而使F减到一半 则总电容应保持不变 且156 0 2 1 C C pFCCpFC CC CC 462116 0 3983414 116 0 116 0 212 22 22 3 Rc的作用一是提供晶体管静态工作电流 c I 二是高频时防止集电极接地 从高 频时防止集电极接地而言 可以用扼流圈代替 但会影响晶体管的静态工作点 4 从 2 2 端测得频率值为KHz500更合理 这是因为数字频率计有输入电容 接在 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 24 1 1 端等效地在电感L两侧并联上一个电容 使得谐振回路总电容变大 所以测得的振荡频 率变小 而数字频率计接在 2 2 端 由于1 12 NN 其等效到电感L两侧的并联电容比 较小 故其测得的频率更接近于振荡频率 所以测值KHz500更合理 5 15 某广播发射机的主振器实际电路图如题图 5 12 所示 试画出该电路的交流等效电路 并分析该电路采用了那几种稳频措施 题图 5 12 5 15 解 1 画出高频等效电路 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 25 2 采用的稳频措施 采用并联型晶体振荡电路 在石英谐振器支路串入可变电容 即可隔离外部电路与石英谐振器的耦合 同时 也可使石英晶体的负载电容更接近最佳负载 采用温度隔离法 将石英谐振器支路至于恒温槽中 减少外界温度变化对其影响 采用稳压管构成稳定的静态偏置 振荡器接有高输入阻抗的发射极跟随器 减小负载对振荡器的影响 5 16 某通信接收机的本振电路如题图 5 13 所示 试画出其交流等效电路 并说明是什么 形式的电路 题图 5 13 5 16 解 1 画出高频等效电路 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 26 2 属于并联型晶振电路中 Pirce 振荡器 晶体谐振器呈感性 5 17 题图 5 14 所示三次泛音晶体振荡器的输出频率为 5MHz 要求 1 画出高频等效电路 2 说明 LC 回路的作用 3 为什么振荡信号要由 T2 输出 而不是由 T1 直接输出 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 27 题图 5 14 5 17 解 1 画出高频等效电路 2 LC回路作为放大器 1 T管的选择性负载 即泛音选择电路 该电路使其仅在所限 定的泛音振荡频率上符合振荡的相位平衡条件或振幅平衡条件 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 28 MHz LC f04 4 2 1 1 三次泛音晶体振荡器的输出频率为MHz5大于MHz04 4 所以LC回路等效为电容 3 2 T是发射极跟随器 有很高的输入阻抗 振荡信号由 2 T输出 而不是由 1 T直接 输出 可以减小负载对振荡器的影响 从而提高振荡器频率稳定度 6 1 两信号的数学表示式分别为 20sin 2sin2 2 1 VFttv VFttv 1 写出两者相乘后的数学表示式 画出其波形图和频谱图 2 写出两者相加后的数学表示式 画出其波形图和频谱图 6 1 解 设 HzF100 20sin 2sin2 2 1 VFttv VFttv 1 20sin 2sin5 01 220sin 2sin2 21 VtvFtFtFtFttvtv SAM 2 20sin 2sin2 21 VFtFttvtvtvADD 用 MATLAB 画图 运行 MATLAB6p5 work ex6 1 1 m ex6 1 2 m 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 29 6 3 调幅波的数学表示式为 cos cos3 01 10 Vtttv cAM 加于阻值为 k1负载电阻上 求 1 载波分量占有的功率为多少 2 旁频分量占有的功率为多少 3 最大瞬时功率值为多少 6 3 解 cos cos3 01 10 Vtttv cAM 其中VVcm10 3 0 A m 1 载波分量占有的功率 mW R V P cm c 50 10 10 2 1 2 1 3 2 2 2 旁频分量占有的功率 mWP m P c A s 25 250 2 3 0 2 2 2 3 瞬时最大电压 VV13 3 01 10 max 最大瞬时功率 mW R V P169 10 13 3 2 2 max max 6 4 用题图 6 1 所示框图实现调幅 其中载波 tvc为对称方波 幅值为 1V 1V 周期为 c T 调制信号 tvf为余弦波 振幅为 2V 周期为 c T5 试画出当放大器的增益 v A 分别为 1 2 3 时的输出信号 tvo波形图 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 30 题图 6 1 6 4 解 1 1 Vtvtv A AAtvtvtvtv cf v vvccfo 其中 5 2 cos2 Vt T tv c f tvc为对称方波 周期为 c T 用 MATLAB 画图 运行 MATLAB6p5 work ex6 4 m 6 5 某调幅波的数学表示式为 cos coscos1 2211 VttmtmVtv cAMAM 且 12 2 当此调幅波分别通过具有题图 6 2 所示频率特性的滤波器后 1 分别写出它们输出信号的数学表示式 2 分别说明它们属于哪种调制形式 3 若 1 c 分别说明对它们可以采用何种解调方式 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 31 题图 6 2 6 5 解 ttmtmVtv cAMAM cos coscos1 2211 cos 2 cos 2 cos 2 cos 2 cos 2 2 2 2 1 1 1 1 t m t m t m t m tV c ccccAM 1 经过图 a ttmtmAVtAvtv cAMAMo cos coscos1 2211 属于标准幅度调制 SAM 若 1 c 可采用包络检波解调方式 2 经过图 b tV Am tV Am tAVtv cAMcAMcAMo cos 2 cos 2 cos1 0 2 2 1 1 属于单边带幅度调制 SSBAM 只能采用同步解调节方式 3 经过图 c t m AVt m AV tAVt m AVtv cAMcAM cAMcAMo cos 2 cos 2 8 0 cos5 0 cos 2 2 0 2 2 1 1 1 1 属于残留边带调幅 VSBAM 可采用同步解调的方式 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 32 6 6 假定同步解调器中的相乘器具有理想相乘特性 输入调幅信号为 tttvAM 9cos cos5 01 输入本地载波信号 9cos ttvc 试分别 画出 ooo 90 45 0 时 相乘器输出信号 0 tvtKvtv cAM 的波形 1 K 6 6 解 输入调幅信号为 tttvAM 9cos cos5 01 本地载波信号为 9cos ttvc 相乘器输出信号为 18cos cos5 01 2 1 cos cos5 01 2 1 9cos 9cos cos5 01 1 ttt ttt KtvtKvtv cAMo 1 18cos1 cos5 01 2 1 0tttvo 时 2 4 18cos 2 2 cos5 01 2 1 45 tttvo 时 3 18sin cos5 01 2 1 90tttvo 时 用 MATLAB 画图 运行 MATLAB6p5 work ex6 6 m 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 33 6 9 为什么幅度解调器必须由非线性元件和低通滤波器组成 6 9 解 幅度解调属于非线性过程 所以必须用非线性元件 在解调过程中 除产生所需的调制信号外 还会产生不需要的高频分量 所以需要低通 滤波器 6 14 题图 6 6 a b c 和 d 所示为四种不同形式的调制信号 分别画出它们对 载波tVtv ccmc cos 进行频率调制后调频波的示意图 瞬时频率和瞬时相位随时间 t 的变化曲线并计算 3 T t 瞬间调频波的全相角 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 34 题图 6 6 6 14 解 用MATLAB画图 运行MATLAB6p5 work ex6 14 1 m ex6 14 2 m ex6 14 3 m ex6 14 4 m 注意 1 假设 A 1 T 0 1 kf 50 fc 200Hz 2 瞬时频率的变化规律很简便 与调制信号的变化规律相同 所以未画出 但是画出了调频波的波形 3 由于相位参考线 wct 变化范围太大 所以也未画出 AK T T T FcF 33 1 3 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 35 AK T T T FcF 123 1 3 AK T T T FcF 93 1 3 AK T T T FcF 4 3 3 1 3 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 36 6 15 调制信号 4002cos Vttvf 对载波 10252cos 4 6 Vttvc 进行 角度调制 若最大频偏为kHzf15 1 写出已调波为调频波时的数学表示式 2 写出已调波为调相波时的数学表示式 6 15 解 已知 调制信号为 VVsradHzF m 1 4002 400 载波信号为 VVsradHzf cmcc 4 10252 1025 66 最大频偏为 kHzf15 1 若已调波为调频波 5 37 400 15000 F f mF 调频波数学表达式为 4002sin 5 3710252cos 4 6 VtttvFM 2 若已调波为调相波 定义 4002cos 10252 6 tKt tttvKtt P PcfPcP 4002sin 400210252 6 tK t dt tdv K dt td t P Pc f Pc P P 10152 4002sin 4002 3 srad tKt PP 5 37 400 1015 3 mPPP VKmsradK 调相波数学表达式 4002cos 5 3710252cos 4 6 VtttvPM 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 37 6 17 调频波的调制信号为tA cos 载波信号为tVtv cmc 6 102cos 已知调频器 调制特性为线性 求 1 当VA3 srad 102 3 时 频偏为srad 104 3 求该调频 信号的有效带宽为多少 2 当VA3 srad 104 3 和VA6 srad 104 3 时 有效带 宽又为多少 频偏各为多少 6 17 解 1 已知 srad 102 3 KHzF1 srad 104 3 2 102 104 3 3 F m 该调制信号的有效带宽 61032 1 2 3 1 0 KHzFmBW F 2 调频器调频特性为线性 F K不变 m V 已知 当VA3 srad 104 3 时 KHzF2 不变 1 104 104 3 3 F m 该调制信号的有效带宽 810222 1 2 3 1 0 KHzFmBW F 该调制信号的频偏为 srad 104 3 已知 当VA6 srad 104 3 时 KHzF2 srad 108 3 2 104 108 3 3 F m 该调制信号的有效带宽 1210232 1 2 3 1 0 KHzFmBW F 该调制信号的频偏为 srad 108 3 6 23 题图 6 8 a和 b所示为利用变容管的直接调频晶体振荡器 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 38 1 画出振荡器的高频等效电路 2 说明电感 4321 LLLL的作用 a b 题图 6 8 6 23 解 1 图 a的高频等效电路 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 39 电感的作用 1 L是作为三点式振荡电路的振荡电感 且提供直流通路 2 L的作用是去除石英晶体并联电容 0 C的不良影响 使振荡频率的稳定性得到进 一步提高 即提高中心频率的稳定度 43 L L均为高频扼流圈 对高频振荡信号呈高阻抗 可视为开路 但可以使低频 调制信号和直流偏置信号顺利加入变容管 而防止高频信号进入低频和直流回路 2 图 b的高频等效电路 电感的作用 1 L是作为三点式振荡电路的振荡电感 且提供直流通路 32 L L均为高频扼流圈 对高频振荡信号呈高阻抗 可视为开路 但可以使低频 调制信号和直流偏置信号顺利加入变容管 而防止高频信号进入低频和直流回路 4 L是起电源滤波的作用 6 24 由相乘器和延时电路构成的鉴频器电路如图 6 3 27 所示 试画出晶体管 4 T集电极电 压 4 tvT波形的示意图 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 40 图 6 3 27 6 24 解 设调制波为 tmtVtv FccmFM sincos 延时为 0 t ttmttmtV ttmtV ttmtttmtV ttvtvtv FcFccm Fccm FcFccm FMFMT cossin2cos 2 1 coscos 2 1 sin cos sincos 00 2 00 2 00 2 04 则 当 2 0 t c 并假定2 0 0 tmF 则上式可近似为 ttmttmtV ttmVtv FcFccm FcmT cossin2cos 2 1 cos 2 1 000 2 0 2 4 经 28C R滤波后输出信号为 ttmVtv FcmD cos 2 1 0 2 用MATLAB画 晶 体 管 4 T集 电 极 电 压 波 形 4 tvT的 示 意 图 运 行 MATLAB6p5 work ex6 24 m 注意 假设晶体管 4 T集电极直流电压为 4V 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 41 举例 下图 a所示为中频放大器和相位鉴频器的汲联电路 耦合线圈同名端如图所示 b 1 输入电压 10sin5 0102cos3 37 Vtttvi 耦合电路初次级调谐正 确后 S 曲线如图 b所示 请写出鉴频器输出电压表示式 2 若次级线圈的同名端由上变为下 S 曲线如何变化 通信电路原理作业答案 北航 2005 整理者 33022310 张锦 42 3 若耦合电路初次级调谐不正确 即初次级失谐 S 曲线如何变化 举例 解 解 1 由 tttvi 37 10sin5 0102cos3 5 0 F f m mm F HzfHzF m 33 1025 0 105 0 由图 b可得在线性范围内 1 0VVom 所以 可得输出电压 10cos1 0 3 Vtvo 2 若次级线圈的同名端由上变为下 则鉴频器输出电压与原来反相 S 曲线也反相 3 若耦合电路初次级调谐不正确 若初级调谐不正确 使得 S 曲线发生上下变化 若次级调谐不正确 S 曲线过零点发生变化 7 1 求题图 7 1 所示低通滤波器的复频域传递函数 题图 7 1 7 1 解 CRjR R jH 21 2 1 1 7 2 PLL的频率特性为什么不等于环路滤波器的频率特性 在PLL中低通滤波器的作用 是什么 7 2 解 PLL的频率特性是输出信号相位与输入信号相位之间的关系 而环路滤波器频率特性 是输出信号电压与输入信号电压之间的关系 所以不相同 在PLL中低通滤波器的作用 1 滤除误差信号中的高频分量 2 为锁相环路