高频电路习题课件.pptx

第一章绪论 1 无线通信为什么要进行调制 如何进行调制 因为调制信号都是频率比较低的信号 而天线应与信号波长处于同一数量级 所以为了达到较高的发射效率和接收效率 减小天线的尺寸 可以通过调制 把调制信号的频谱搬移到高频载波附近 另外 由于调制后的信号是高频信号 所以也提高了信道利用率 实现了信道复用 调制方式有模拟调调制和数字调制 在模拟调制中 调幅AM 调频 FM 和调相 PM 在数字调制中 一般有频率键控 FSK 幅度键控 ASK 相位键控 PSK 等调制方法 2 中波广播波段的波长范围为187 560m 为避免邻台干扰 两个相邻电台的载频至少要相差10kHz 问此波段中最多容纳多少电台同时广播 中波广播波段的频宽为C 187 C 560 1071kHz 其中电波传播速度为C 30 104km s 因此该波段最多容纳107个电台同时广播 3 请画出调幅发射机原理图 第二章基础知识 1 给定串联谐振回路的f0 1 5MHz C0 100pF 谐振时电阻R 5 试求Q0和L0 答 Q0 1 Rw0C0 1 5 2 1 5 106 100 10 12 212L0 1 w0C0 1 2 1 5 106 100 10 12 113 H 2 如图所示 已知L 1 H Q0 100 C1 C2 20pF Ci 5pF Ri 10k CL 4pF R0 5k 试计算回路谐振频率 谐振阻抗 不计Ri和R0 有载品质因数QL的值和通频带BW0 7 解 由题意可知 3 在图示所示电路中 f0 30MHz C 20pF Q0 60 外接电阻R1 10k Rs 2 5k RL 830 Cs 9pF CL 12pF p1 0 4 p2 0 23 求 1 回路电感L和通频带BW0 7 2 若将带宽扩展到3MHz 应该外接多大的电阻 解 1 因为 2 若使 4 已知调谐回路如图所示 回路的谐振频率为100KHZ 试求 1 电感L的值 2 L无损耗时回路的通频带 3 当Q0 100时 L有损耗时回路的通频带 5 若中频为465kHz 信号频率为1000kHz 则镜像频率应为多少 此时本振频率为多少 镜像频率 1000 2 465 1930kHz本振频率 1000 465 1465kHz 第三章高频小信号放大器 1 三级单调谐中频放大器 中心频率f0 465kHz 若要求总的带宽2 f0 7 8kHZ 求每一级回路的3dB带宽和回路有载品质因数QL值 设每级带宽为B1 则 总带宽2 f0 7 B1 8kHZ 则每级带宽B1 15 7kHZ 有载品质因数QL f0 B1 29 6 答 每级带宽为15 7kHz 有载品质因数为29 6 2 一高频放大器由三级相同的单调谐放大器组成 如果每级放大器的增益为8dB 每级带宽为600kHz 则总增益 总带宽 总的矩形系数各为多少 总增益为 Av0 3 8 24dB 总带宽为 BW0 7 矩形系数 3 若现有三级相同的单调谐放大器级联 中心频率为f0 1570kHz 若要求总的通频带 2 f0 7 3 8kHz 试求每一级通频带2 f0 7与回路有载品质因数QL 并计算出总的矩形系数和单级矩形系数 4 对高频小信号放大器的主要要求是什么 对高频小信号器的主要要求是 1 比较高的增益2 比较好的通频带和选择性3 噪音系数要小4 稳定性要高 5 高频谐振放大器中 造成工作不稳定的王要因素是什么 集电结电容是主要引起不稳定的因素 它的反馈可能会是放大器自激振荡 环境温度的改变会使晶体管参数发生变化 如Coe Cie gie goe yfe 引起频率和增益的不稳定 负载阻抗过大 增益过高也容易引起自激振荡 第四章高频功率放大器 1 为什么低频功率放大器不能让那个工作于丙类 而高频功率放大器则可工作于丙类 谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号 其工作状态通常选为丙类工作状态 电流为余弦脉冲 为了不失真的放大信号 它的负载必须是谐振回路 而低频功率功率放大器的负载为无调谐负载 如电阻 变压器等 通常为甲类或乙类工作状态 因此 低频功率放大器不能工作于丙类 而高频功率放大器则可工作于丙类 2 调谐功率放大器原来工作于临界状态 若负载回路旁并一电阻 放大器的工作状态会发生怎样的变化 根据负载特性曲线可知 调谐功率放大器原来正常工作于临界状态 若负载回路旁并一电阻 相当于集电极负载Rp减小 功率放大器将由临界状态进入欠压状态 3 由于某种原因 调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态 试问用什么方法可以使放大器的工作状态调回原来的临界状态 可分别从调谐功率放大器的负载特性和各级电压Vcc Vbb Vbm对工作状态的影响入手 将放大器的工作状态调回到原来的临界状态 可采取以下调节措施 1 调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态 相当于集电极负载Rp减小 因此应提高Rp 2 调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态 相当于Vcc变大 因此减小Vcc 3 调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态 相当于Vbm减小 因此提高Vbm 4 调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态 相当于Vbb变大 因此减小Vbb 4 某一晶体管谐振功率放大器 设已知Vcc 24V Ic0 250mA P0 5W 电压利用系数 1 试求PD Rp Icm1 PD VccIc0 6W PC PD PO 6 5 1W P0 P 83 3 Rp Vcm2 P0 Vcc 2 P0 57 6 Icm1 Vcm Rp 417mA 5 晶体管放大器工作于临界状态 Rp 200 Vcc 30V Ic0 90mA 900 试求P0与 g 900 1 57 PD VccIc0 30 0 09 W 2 7WIcm1 Ic0g 900 90mA 1 57 141 3mAP0 1 2Icm2Rp 1 2 141 3 10 3 2 200W 1 997W 2W P0 P 1 997 2 7 0 739 73 9 第五章正弦波振荡器 1 对于图示的克拉波振荡电路 C1 C2 1000pF L3 50 H C3为68 125pF的可变电容 回路Q值为100 试求振荡器的波段范围 解 回路电容最小值 回路电容最大值 2 图示考毕兹振荡器 C1 100pF C2 300pF L 50 H 求该电路的振荡频率和维持振荡所必需的最小放大倍数 解 振荡频率为 平衡条件AF 1 因此 所以 3 已知振荡器电路如图所示 Lc是高频扼流圈 设L 1 5 H 振荡频率为49 5MHz试 1 画出交流等效电路 2 计算C4的大小 解 1 交流等效电路 4 图示振荡器的振荡频率为f0 50MHz 画出交流等效电路 并求出回路电感L 解 5 振荡器如图所示 试画出交流等效通路 并判断电路在什么情况下起振 属于何种振荡电路 1 等效通路如图所示 2 因为Xbe为容性 所以由相位判断准则可知Xce也应为容性 同时Xbc应为感性 根据并联谐振回路相频特性 当频率f0 f1 L1C1的固有频率 时 L1C1呈容性 而L3C3应成感性 故振荡条件为L1C1 L3C3 该电路为电容三端式振荡器 6 试从相位条件出发 判断图示交流等效电路中 哪些可能振荡 哪些不可能振荡 能振荡的属于哪种类型振荡器 a 不能 b 可能振荡 振荡的条件是LC3支路呈感性 即要求f03 f 这时是一个电容反馈振荡器 a b 7 图示是个实用的晶体振荡器线路 试画出它的交流等效电路 并指出是哪一种振荡器 晶体在电路中的作用分别是什么 交流等效电路如下该电路是一个并联晶体振荡器 晶体在电路中相当于一等效的大电感 使电路构成电容反馈振荡器 第六章调幅与解调 1 为什么调制必须利用电子器件的非线性特性才能实现 它和放大在本质上有什么不同 答 由于调制是产生了新的频率 或者说使原来的频谱产生了位移 因而必须利用电子器件的非线性特性才能实现 放大则仅是对信号不失真的放大 不产生新频率 因此不但不需要电子器件的非线性特性 而且还应尽力避免 以免产生信号失真 2 为什么调幅 检波和混频都必须利用电子器件的非线性特性才能实现 它们之间各有何异同之处 失真 答 由于调幅 检波和混频均属于频率变换 即输出信号中产生了新的频率分量 而线性器件不可能产生新的频率分量 只有利于用非线性器件才能完成频率变换的功能 调幅 检波和混频三者相同之处是都属于线性频率变换 即实现频谱搬移 3 某发射机输出级在负载RL 100 上的输出信号为us t 4 1 0 5cos t cos Ct V 请问 1 该输出信号是什么已调信号 该信号的调制度m 2 总的输出功率Pav 3 画出该已调信号的波形 频谱图并求频带宽度BW0 7 解 1 该输出信号是调幅信号 该信号的调制度m 0 5 2 总的输出功率Pav 1 0 5m2a Pc 1 0 5m2a U2cm 2RL 0 09W 3 BW 2 2 4 已知单频普通调幅信号的最大振幅为12V 最小振幅为4V 试求其中载波振幅和边频振幅各是多少 调幅指数Ma又是多少 解 载波振幅为8V两个边频振幅相当各是2V调幅指数为Ma 4 8 0 55 已知普通调幅信号表达式为 1 试写出此调频信号所包含的频率分量及其振幅 2 画出此调幅信号的频谱图 写出带宽的大小 解 1 包含载波分量 频率为1000kHz 幅度为10V上边频分量 频率为1003kHz 幅度为1 5V上边频分量 频率为1000 3kHz 幅度为3V下边频分量 频率为997kHz 幅度为1 5V下边频分量 频率为999 7kHz 幅度为1 5 2 带宽BW 2 3 6kHz 6 某调幅波表达式为uAM t 5 3cos2 4 103t cos2 465 103t v 1 画出此调幅波的波形 2 画出此调幅波的频谱图 并求带宽 3 若负载电阻RL 100 求调幅波的总功率解 2 BW 2 4kHz 8kHz 3 Ucm 5ma 0 6Pc U2cm 2RL 125mWP 1 m2a 2 Pc 147 5mW 7 有一调幅波方程式为v 25 1 0 7cos2 5000t0 3cos2 10000t sin2 106t 1 试求它所包含的各分量的频率与振幅 2 试求峰值与谷值调幅度 解 载波频率为106HZ 载波振幅为25V第一边频频率为2 106 5000 rad s第一边频振幅为0 5m1V0 0 5 0 7 25 8 75V第二边频频率为2 106 10000 rad s第二边频振幅为0 5m2V0 0 5 0 3 25 3 75V峰值调幅度m上 Vmax V0 V0 0 6谷值调幅度m下 V0 Vmin V0 1 8 为了提高单边带发送的载波频率 用四个平衡调幅器级联 在每一个平衡调幅器的输出端都接有只取出相应的上边频的滤波器 设调制频率为5KHZ 平衡调制器的载频依次为 f1 20KHZ f2 200KHZ f3 1780KHZ f4 8000KHZ 试求最后的输出边频频率 解 第一平衡调幅器输出上边频为 20 5 25KHZ第二平衡调幅器输出上边频为 200 25 225KHZ第三平衡调幅器输出上边频为 1780 225 2005KHZ第四平衡调幅器输出上边频为 8000 2005 10005KHZ 9 图是载频为1000kHz的调幅波频谱图 写出它的电压表示式 并计算它在负载R 1 时的平均功率和有效频带宽度 根据频谱图可知载波振幅V0 10V 载波频率f0 106Hz 调制信号频率F 106 103 106 103Hz 1 2maV0 2V所以调制系数ma 0 4 因此该调幅波的电压表示式为 V t 10 1 0 4cos2 103t cos2 106t载波功率 1 2V02 R 50W所以平均功率 50 1 0 5 0 42 54W有效频带宽度为2 1000 2000Hz 第七章调角与解调 1 频率为100MHz的载波被频率被5kHz的正弦信号调制 最大频偏为50kHz 求此时FM波的带宽 若U 加倍 频率不变 带宽是多少 若U 不变 频率增大一倍 带宽如何 若U 和频率都增大一倍 带宽又如何 2 角调波u t 10cos 2 106t 10cos2000 t V 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波还是PM波 解 3 调制信号u 2cos2 103t 3cos3 103t 调频灵敏度kf 3kHz V 载波信号为uc 5cos2 107t V 试写出此FM信号表达式 解 4 已知载波频率为fc 25KHz 载波振幅为Vcm 4V 调制信号为单频余弦波 频率为F 400Hz 最大频偏为 fm 10KHz 写出调频波和调相波的数学表达式 解 5 设载频fc 12MHz 载波振幅Ucm 5V 调制信号u t 1 5cos2 103t 调频灵敏度kf 25kHz V 试求 1 调频表达式2 调制信号频率和调频波中心频率 3 最大频偏 调频系数和最大相偏 4 调制信号频率减半时的最大频偏和相偏 5 调制信号振幅加倍时的最大频偏和相偏 解 1 调频系数mf fm F 37 5rad调频波表达式uFM t UCcos Ct mfsin t 5cos 2 12 106t 37 5sin2 103t 2 调制信号频率为1kHz 调频波中心频率为12MHz3 最大频偏 fm kfU m 25 1 5 37 5kHz调频系数mf fm F 37 5rad最大相偏 mf 37 5rad4 最大频偏 fm kfU m 25 1 5 37 5kHz最大相偏 mf 75rad5 最大频偏 fm kfU m 25 3 75kHz最大相偏 mf 75rad 单元测试题 1 有一调幅波 载波功率为100W 试求当ma 1和ma 0 3时每一边频的功率 每一边频功率为P 0 1 4 ma2POTma 1 P 0 1 4 100 25Wma 0 3 P 0 1 4 0 3 100 2 25W2 已知某一已调波的电压表达式为v t 8cos2000 t cos2200 t cos1800 t 说明它是何种已调波 画出它的频谱图 并计算它在负载R 1 时的平均功率及有效频带宽度 将电压表示式改写为v t 8 1 0 25cos200 t cos2000 t 由此看出它是普通调幅波 频带宽度为BAM 2Fmax 200Hz在R 1 时的平均功率为Poav POT 1 ma2 2 33W 3 已知一调幅信号 v t 20 1 0 2cos2 400t 0 1 cos2 3200t cos2 106t V 画出调幅信号的频谱图 确定信号的带宽 计算电阻上产生的信号功率 带宽BAM 2Fmax 2 3200Hz 6400Hz信号功率PAM POT 1 1 2m12 1 m22 而PoT 1 2V02 R 1 2 400W 200W所以PAM 200 1 1 2 0 22 1 2 0 12 W 205W 4 试用相乘器 相加器 滤波器组成产生下列信号的框图 1 AM波 2 DSB信号 乘法器 加法器 滤波器 v t 低频调制信号v0 t 高频载波信号 滤波器 5 已知变容二极管调频电路如图所示 画出交流等效电路 分析各元件的作用 答 1 交流等效电路如图所示 2 该电路中C1 C2 L2和变容二极管是参加振荡的回路元件 Cj随调制信号的变化从而改变振荡频率获得调频波 L1 L3为高频扼流圈 阻止高频信号进入电源和调制源 1000pF和0 01 F的电容为高频旁路电容 电阻均为偏置 1 有一个AM和FM波 载频均为1MHz 调制信号均为 t 0 1sin 2 103t V FM灵敏度为kf 1kHz V 动态范围大于20V 1 求AM波和FM波的信号带宽 2 若 t 20sin 2 103t V 重新计算AM波和FM波的带宽 3 由此 1 2 可得出什么结论 根据已知条件 调制信号频率F 1000HzAM调幅时 信号带宽为B 2F 2 1000 2000Hz FM调制时 fm 0 1kf 100Hz 则调频信号带宽为BS 2 fm F 2 100 1000 2200