通信电路课后习题答案沈伟慈版.pdf

通信电路课后习题答案 1 1 在题图 1 1 所示的电路中 信号源频率f0 1MHz 回路空载Q值为100 r 是回路损耗电阻 将1 1 端短路 电容 C 调到 100pF 时回路谐振 如将 1 1 端开路后再串接一阻抗 Zx 由电阻 rx与电容 Cx串 联 则回路失谐 C 调至200pF 时重新谐振 这时回路有载Q 值为50 试求电感L 未知阻抗 Zx 解 0 0 0 0 22 0 0 11 1 253 42 1 15 9 2 2 100 200 2 15 9 1 15 9795 8 c x x x x x x xx x fLuH CfLC X Qr rf CQ pF pF X Q r X rrr Q f L rr Q Zrjj 总 总 总 总 总 总 总 总 空载时 由 谐振时 C C C 串入C后 C C C C C C C C 由 C 1 2 在题图 1 2 所示的电路中 已知回路谐振频率 f0 465kHz Q0 100 N 160 匝 N1 40 匝 N2 10 匝 C 200pF Rs 16k RL 1k 试求回路电感L 有载Q 值和通频带BW0 7 解 1 0 0 22 6 00 000 00 3 2236 2 2236 1 0 11 586 42 5 84 10 171 2 1 10 10 103 91 10 160 401 103 91 10 255 7 16016 1 36 1 ee e L L LL sss sLe fLuH f CLC CC QgsRk gQ gs R gn gs gn gsRk gggg 由 并联谐振 折合到线圈两端 5 0 0 0 7 0 73 2 43 10 8 e e sRk C Q g f BWkHz Q B B 1 3 在题图 1 3 所示的电路中 L 0 8uH C1 C2 20pF Rs 10k RL 5k Q0 100 试求回路在有 载情况下的谐振频率f0 谐振电阻R 回路有载Q值和通频带BW0 7 解 2 22 12 12 7 0 600 00 00 4 225 1 12 4 4 0 0 40 18 3 1 4 16 10 2 4 78 10 1 2 10 2 2 10 1 10 1 698 10 1 5 88 L s e e L L LLL s s sLe e CCCpF CC CCpF CC fHz LC CC Qgs gQ gs R C gn ggs CC gs R ggggs Rk g C Q g 谐振频率 由 0 0 7 28 1 1 48 e f BWMHz Q B B 1 4 设计一个 LC 选频匹配网络 使 50 负载与 20 的信号源电阻匹配 如果工作频率 20MHz 各元 件的值是多少 解 3 1121 17 0 1 22 21 02 1 95 10 2 1 195 2 XR RR X LH f R XR RR CpF fX 1 6 试求题图 1 6 所示虚线框内电阻网络的噪声系数 解 4 2 12 012 12 2 0 12 22 02 0 0112 02 112 2 1 1 2 4 44 1 1 s sAi s s s s s s s sA ss sAs PA sAiss s PAss U P R RRR RRRR RRR R UU RRR UR U P RRRRRR PR R G PRRRRR RRR NF GRR R 根据戴维南定律有 对无源网络 1 8 某卫星接收机的线性部分如题图 1 8 所示 为满足输出端信噪比为 20dB 的要求 高放 I 输入端信 噪比应为多少 解 5 1 0 32 1 123 11 0689 11 1 0788 10lg10lg 10lg 20 33 e PAPAPA Ai AiAo Ao AiAo T NF T NFNF NFNF GGG SNR NFSNRdBSNRdB SNR SNRdBNFSNRdBdB 2 1已知高频晶体管 3CG322A 当IEQ 2mA f0 30MHz 时测得Y参数如下 2 83 5 0 080 3 3627 0 22 iere feoe yjmSyjmS yjmSyjmS 试求 ieieoeoefeferere gCgCyy的值 解 00 00 2 83 5 2 8 3 518 5 0 22 0 2 210 6 0 080 3 0 311050 31 105 3627 453745 37 ieieie oeoeoe rerere fefefe yjmSgmSCpF yj mSgmSCpF yjmSymS yjmSymS 由得 由得 由得 由得 2 2 在题图 2 2 所示调谐放大器中 工作频率 f0 10 7MHz L1 3 4 H Q0 100 N1 3 20 匝 N2 3 5 匝 N4 5 5匝 晶体管3DG39在IEQ 2mA f0 10 7MHz时测得 6 2860 18 200 ieieoe gS CpF gS 7 45 0 oefere CpFymSy 试求放大器的电压增益Au0和通频带BW0 7 解 Y 参数等效电路 1 5 Cie gie yfe Ui Coe goe geo C 2 gie Cie 3 4 7 1 0 2345 12 1313 0013 22 2 12 0 013 00 2 0 7013 1 11 44 1 37 228 25 12 3 2 1 2 20 66 Q eo oeieeo fe u e e nn nn nn guS QL gn gn ggmS n ny A g Q gL f BWfQf g LMHz 2 3 题图 2 3 是中频放大器单级电路图 已知工作频率 f0 30MHz 回路电感 L 1 5 H Q0 100 8 N1 N2 4 C1 C4均为耦合电容或旁路电容 晶体管采用 3CG322A 在工作条件下测得 Y 参数与题 2 1 相同 1 画出 Y 参数表示的放大器等效电路 2 求回路谐振电导g 3 求回路电容 C 的表达式 4 求放大器电压增益Auo 5 当要求该放大器通频带为 10MHz 时 应在回路两端并联多大的电阻RP 解 1 等效电路 N1 N2 Cie gie yfe Ui Coe goe geo C gie Cie 9 1 0 0 2 12 1 00 22 2 2 2 3 12 0 6 2 0 7 2 0 7 2 1 1 4 1 35 4 20017535 4410 4 3 4 45 10 27 4 4410 4 10 5 102 21179 52 1 eo oeieeo oeieeo fe u P N nn N guS QL gn gn gguS CCn CC n ny A g MHzBWf g L gBWf LuS Rg 1 3 gk 2 4 在三级调谐放大器中 工作频率为 465kHz 每级LC 回路的Qe 40 试问总的通频带是多少 如 果要使总的通频带为10kHz 则允许最大Qe为多少 解 10 1 3 30 1 33 1 0 1 0 1 334 1 21 21 465 10405 93 2 21 21 21 465 101023 7 e n ne n en BWfQ kHz BWfQ QfBW 由得 2 5 已知单调谐放大器谐振电压增益 Au0 10 通频带 BW0 7 4MHz 如果再用一级放大器与之级联 这时两级放大器总增益和通频带各为多少 若要求级联后总通频带仍为 4MHz 则每级放大器应总样 改动 改动后总谐振电压增益是多少 解 11 12 1 2 20 7 1 26 2 1 2 0 72 0 70 2 0 70 0 00 1 100 21 214102 57 2 4 216 22 2 u e e uu AAA BWBW MHz BWMHz BWBWMHz BWfQ BWf L R QRL LC AA 两级放大器的总增益 通频带为 要使则必须使 由 知 可采用减小回路并联谐振电阻的方法展宽通频带 3 设原单级增益为通频带展宽后的增益为 12 0 0 0 2 0 70 0 7 00 0 7 000 2 6 4 41 3 fe u u u uu uuu n ny A g gA Ag BWf Lg BW AA BW AAA 由 得 将代入上式得 两级总增益为 3 1已知谐振功率放大电路 Ucc 24V P0 5W 当 c 60 时 试计算 Pc和 Ico 若Po保持不变 c提 高到 80 则 Pc和Ico减小为多少 解 12 525 8 33 0 63 10 8 3353 33 3 25 0 35 72 2 80 6 25 1 25 0 26 oo D Dc cDo D Dcccoco cc c o D c cDo D co cc PP Pww P PPPww P PUIIAA U P Pw PPPw P IA U 1 由 由 若提高到重复上面的计算得 3 2 已知谐振功率放大电路工作在乙类状态 Ucc 24V R 53 Po 5W 试求PD c和集电极电压利 用系数 解 13 2 2 1 11 01 00 1 0 1 1 11 223 22 23 95 8 24 1 1 90 2 2 1 90 1 75 36 2 6 63 2 11 22 cm oc mcmo cm cc Dc o c mcmcm cc m o ccmcm oc mcm c Dccc o D c c U PIRUP RV R U U P III II III PIU PI U P Pw g Q 1 求 由 2 求 解法 解法 0 11 2 75 36 21 6 63 o D c P Pw 3 3 已知谐振功率放大电路的导通角 分别为 1800 900和600时都工作在临界状态 且三种情况下的 Ucc和 Icm也都相同 试计算三种情况下的效率 c的比值和输出功率Po的比值 14 解 0 000 1 111 sincos 1cos 131 180 0 5 90 0 318 60 0 218 3 sincos 1cos 23 180 0 5 90 0 5 60 0 319 32 180 90 60 180 90 60 ooo ooo ooo cccccc ooo cmcmcm UUU III Q Q 由 11 00 111 000 11 2 180 90 60 11 22 180 90 60 11 180 90 60 1 57 1 79 2 180 90 60 2 11 22 ooo cmcmcm oc mcmcmcm c Dccccmcc ooo ooo ccc ooo oc mcmcmcm UUU PIUIU PI UIU PIUIU P Q Q 又 又 111 11 180 90 60 180 90 60 1 0 78 22 oooooo ooo PP 3 4 已知晶体管输出特性中饱和临界线跨导 gcr 0 8A V 用此晶体管做成的谐振功放电路 Ucc 24V 900 Icm 2 2A 并 工 作 在 临 界 状 态 试 计 算 Po PD c和 R 已 知 01 70 0 253 70 0 436 oo 解 15 11 00 11 1 2 2 2 75 0 8 242 7521 25 11 10 9 22 13 36 76 3 22 2 Q cm ce cr cmccce oc mcmcmcm Dccccccm o c D cmc mcm cm cm I UV g UUUV PIUIUW PI UUIW P P UIRIR U R I 又 3 6 实测一谐振功放 发现 Po仅为设计值的 20 却略大于设计值 试问该功放工作在什么状态 如 何调整才能使 Po和Ico接近设计值 解 1 由图 3 2 7可知 该功放工作在欠压状态 2 由于造成功放工作在欠压状态的原因可能有以下几种情况 因此必须根据具体情况进行调整 见 P60 例3 3 a 若负载电阻R 偏小 可增大 R b 若静态工作点UBB偏低 可提高UBB c 若激励信号Ubm不足 可增大 Ubm 4 1题图所示为互感耦合反馈振荡器 画出其高频等效电路 并注明电感线圈的同名端 16 解 等效电路图如下 L1 L2 C1 a c Rb C L1 L2 C 1 2 3 Re Ce L2 b 4 2题图所示各振荡电路中 哪些能够产生振荡 哪些不能够产生振荡 为什么 17 解 a 图交流等效电路如下图所 此图不满足三点式振荡电路的振荡条件 不能起振 a Rb L1 C2 C1 b 图交流等效电路如图下所示 此电路反馈选频网络利用了串联谐振回路阻抗特性 其相频特性 为正斜率 不满足相位稳定条件 因此不能起振 c 图交流等效电路如下图所示 此电路为三点式振荡电路 若三极管 bc 极之间的支路为容性电路 将满足三点式振荡电路的振荡条件 可以起振 18 b Rb L C1 Rc c Re C 2 4 8 c Re 2 4 8 C d 图电路反馈选频网络利用了并联谐振回路阻抗特性 其相频特性为负斜率 满足相位稳定条件 并联谐振回路谐振阻抗最大 满足环路增益大 于 1 的要求 反馈环路为正反馈 因此能够 起振 e 图电路反馈选频网络利用了串联谐振回 路阻抗特性 其相频特性为正斜率 不满足相 位稳定条件 因此不能起振 4 3 在 题 图 所 示 的 电 容 三 点 式 电 路 中 C1 100pF C2 300pF L 50uH 试求电路的振 荡频率 f0 和维持振荡所必须的最小电压增益 19 Aumin 解 其交流等效电路如图所示 a Rb Rc L C1 C2 其共基极 参数等效电路如图所示 1振荡频率 0 12 12 11 2 6 2 2 fMHz LCC C L CC 2最小电压增益 Aumin 221 1212 12 1 1 1 4 CC LCC umin UIXC F UI XXCC CC FC 由A F得 A 4 4 已知题图中所示振荡器中晶体管在工作条件下的 Y 参数为 gie 2mS goe 20uS yfe 20 20 6mS L C1和C2组成的并联回路 Q0 100 1 画振荡器的共射交流等效电路 2 估算振荡频率和反馈系数 3 根据振幅起振条件判断该电路是否起振 解 1 振荡器的共射交流等效电路 a L Rb C2 C1 2 振荡频率和反馈系数 0 12 12 11 10 2 2 fMHz LCC C L CC 221 112 1 5 CC cC UIXC F UIXC 3 该电路起振条件判断 y 参数等效电路 21 2 22 12 2 12 2 2 12 20 1 eoeoeo eoeo o C gn gg CC CC gg C CC CQL 2 1 2 12 1 2 2 2 12 ieie ieie ieie C gg CC C gg C C gg CC 21 f eif e f CC iiii F yU gF yU UFU T UUUUg 23 21 233 121 sincos 33 coscos 21 sincos 33 QmQm k cDmm DD D UUUUti t TT k Ktkt k i g Kt UtUt ggk g tg Ktkt k 当时 只有时才有电流 即 cos 由 开关函数 又由式 5 3 6 式知 1 112 0 1 2 k c ikkk 中的组合频率分量有 直流 6 1已知普通调幅信号表达式为 6 20 10 6cos220000 4cos25000 0 3cos27000 cos210 AM uttt ttV 1 写出此调幅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 3 求出此调幅信号的总功率 边带功率 载波功率及功率利用率 设负载为 1 欧 解 1 29 666 66 66 20cos2106 cos2 102000 cos2 102000 4 cos2 105000 cos2 105000 3 cos2 107000 cos2 107000 AM utttt tt tt 2 带宽 100799314BWkHzkHzkHz 993kHz 995kHz 998kHz1MHz1002kHz 1005kHz 1007kHz 3V 4V 6V 20V 6V 4V 3V 4 载波功率 2 2 1 20200 22 cm c U PW R 边带功率 2 1 2 2 2 3 1 6236 2 1 4216 2 1 329 2 PW PW PW 总功率 123 261 c PPPPPW 总 功率利用率 123 123 61 100 23 4 261 SB c PPP PPPP 6 2 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 调幅指数又是多少 解 maxmin maxmin maxmax 124 0 5 124 8 1 4 1 2 2 a cm acm cma m amacm cm m UU M UU UUU MUV UM U MUMUV U UUV 边 又 又 6 3 在图 6 3 1 所示集电极调幅电路中 载波输出功率为 50W 平均调幅指数为 0 4 集电极平均效 率为 50 求直流电源提供的平均功率 PD 调幅信号产生的交流功率 P 和总输出平均功率 Pav 30 解 2 2 2 2 2 2 8 2 54 100 a a m amacm cm cm ccmc m c avc avav cD Dc U MUMU U U PURP R U M PW R PMPW PPP PW PP Q 出 入 又 调制信号功率 P 1 总输出功率 1 2 由 P P 6 4 题图所示为推挽二极管检波电路 设二极管伏安特性是从原点出发的直线 若输入 cos smc uUt 流 经 二 极 管 的 周 期 性 窄 脉 冲 电 流 i 可 用 傅 氏 级 数 展 开 为 12cos2cos2 AVcc iItt RLC 是理想低通滤波器 试求 1 电压传输系数 dAVm UU 2 输入电阻Ri Um Ilm 其中Ilm是流经二极管电流i中的基波分量振幅 CUav u s Um Uim Ri V1 V2 解 1 理想状态下 1 2 0 5 AVimm dAVm UUU UU 2 输入电阻 31 2 2 22 2 2 4 2 m in i m AVm out LLL inout iL U P R U UU P RRR PP RR Q 6 6 在图示二极管检波电路中 已知二极管导通电阻 Rd 100 R1 1K R2 4K 输入调幅信号载频 fc 4 7MHz 调制信号的频率范围为 100 5kHz Mmax 0 8 若希望电路不产生惰性失真和底部切 割失真 则对电容C 和负载 RL的取值有何要求 解 1 对滤波电容C 的要求 12 12 12 36 12 5 10 5 105 10 5 10 6 810 51024 710 c XR RR RR F RR C C C 1 即 C 取 C 即 C 2 避免惰性失真 由式 6 45 得 129 22 6 3 66 9 3 5 10 6 8 10 4 77 110 8 23 88 10 0 8 25 10 23 88 1023 710 88 10 4 77710 5 10 a a 12 FC M RC M R R R C R F F 求混频跨导 解 由 P111 5 3 1 式 0 0 cos BEBBLmL cQLQLs s c QLs BE uUUt if UUfUUu Itg t u i g tfUUu u 其中 又因为 g t 为非正弦周期波 可用傅立叶级数展开 0 1 cos 1 cos nL n nLL g tggt gg tntdt 其中 由图 6 5 6 知 其输出项中只有 uI 即 L S 所以只需求出g1项 即 0 0 0 0 1 1 cos cos 1 1 cos 1 1 cos 1 1 cos 1 cos BE T BEBBLmL BEBBLmL BB T LmL T BB T LmL T LL u U ces BEBE uUUt uUUt U U Ut U es T U U Ut U es LL T gg ttdt iI e g t uu I e e U I e getdt U 33 0 0 0 2 1 1 cos 1 1 23 34 2 23 1 3 2 3 1 2 1 cos coscos coscos 2 3 1cos2 3 4 BB T LmL T BB T LmLm TT BB T Lm T n x U U Ut U es LL T U U esLmLL LLL TT U U esLmL TT xx ex n I e getdt U UU I eUtt ttdt UUUU U I eUt d UUU Q 0 2 22 1 8 BB T Lm TT L U U esLm t U I Ue UU 0 1 00 2 2 1 001 1 2 cos 1 coscos 2 c 1 cos 2 1 2 os 8 1 2 BB T Lm TT I csLs ssLsLs ss sLs U U esLm s s iItg ugt u Itg ug Utt uUt igUt U I U g e UUU I c 其中 经选频回路后 混频跨导为 g I 6 11 在题图所示混频器中 1 如果将输入信号us与本振uL互换位置 则混频器能否正常工作 为什么 2 如果将二极管V1 或 V2 的正负极倒置 则混频器能否正常工作 为什么 解 设 34 11 21 121 cos cos 2 LLmL ssms DSLL DSLL DSL uUt uUt iguuKt iguuKt iiig u Kt 则 从上面表达式可看出此调制为平衡调幅 DSB 1 当将输入信号 us与本振uL互换位置后有 11 21 121111 2 DSLL DSLL DSLLDLLL DSLDL iguuKt iguuKt iiig uKtKtg uKtKt g u Ktg u 从上面 表达式可看出此调制为普通调幅 AM 2 若将 V2正负极对调后 11 21 121111 2 DSLL DSLL DSLLDLLL DLLDS iguuKt iguuKt iiig uKtKtg uKtKt g u Ktg u 从 35 上面表达式可看出此电路不能产生调制信号 3 若将 1 中V2正负极对调后 11 21 121 2 DSLL DSLL DLL iguuKt iguuKt iiig u Kt 从上面表达式可看出此电路不能产生调制信号 7 1 已知调制信号 u 由 1kHz 和 2kHz 两个频率组成 振幅分别是 1 5V 和 0 5V 若载波信号 8 5cos210 c utV 且单位调制电压产生的频偏和相偏分别为 4kHz V 和 0 2rad V 试分别 写出调频信号和调相信号的表达式 解 33 1122 0 1122 0 12 12 12 83 1 5cos2100 5cos22 10coscos cos cos coscos cossincos 3 5cos 210cos210 t FMcmcf t cmcf ff cmc uttUtUt uUtkut dt UtkUtUt dt k Uk U Uttt tVt 3 1122 833 1 cos410 2 cos cos coscos 5cos 2100 3cos2100 1cos210 PMcmcp cmcp t uUtk ut dt UtkUtUt dt tVtt 7 2已知调角信号 83 10cos 210cos410 u ttt V 1 若是调频信号 试写出载波频率fc 调制频率 F 调频指数Mf和最大频偏 fm 2 若是调相信号 试写出载波频率fc 调制频率 F 调相指数Mp和最大频偏 fm 解 8 8 3 3 3 cossin 210 10 22 1 410 210 22 210 fm FMcmc c fm f mf k U uUtt fHz k U M FHz fM FHz 1 由 得 36 8 8 3 3 3 cossin 210 10 22 1 410 2 10 22 2 10 PMcmcpm c ppm mp uUtk Ut fHz Mk U FHz fM FHz 2 由 得 7 3 对于单频调频信号 若其调制信号振幅不变 频率 F 增大 1 倍 试问 uFM t 的最大频偏 fm和带 宽 BW 有何变化 若调制信号频率不变 振幅增大 1 倍 试问 uFM t 的最大频偏 fm和带宽 BW 有何变 化 若同时将调制信号频率和振幅增大1 倍 试问uFM t 的最大频偏 fm和带宽BW 有何变化 解 mfm fm fm k U k U BW 2 M 1 F2 1 2 由 及 可知 1 调制信号振幅不变 频率F 增大1倍 则 fm不变 带宽BW 增加 2 调制信号频率不变 振幅增大1倍 则 fm增加1倍 带宽BW 增加 3 同时将调制信号频率和振幅增大1倍 则 fm增加1倍 带宽BW 增加1 倍 7 4若调制信号振幅不变而频率改变 试比较相应的调幅信号 调频信号和调相信号的频谱和带宽如 何变化 解 设调制信号为单频正弦波 cos m utUt 载波为 cos ccmc u tUt 1 调幅信号 AM 频谱中只有 c 和 c 带宽为2BW 当频率 增加 1 倍 频谱成份没有变化 边带功率不变 2 2 11 48 m avac U PM P R 带宽增加2倍 2 调频信号 频谱成份为 c n 带宽为 mfm BW2 2 k U 当频率 增加 1 倍 由 fm f k U M 知 Mf减小 根据贝塞尔函数的性质知边频成份减少 边频功率减小 带宽增加 3 调相信号 频谱成份为 c n 带宽为 mpm BW2 2 k U 当 频 率 增 加 1 倍 由 pfm Mk U 知Mp不变 根据贝塞尔函数的性质知边频成份不变 边频功率不变 带 37 宽增加2 倍 7 5 已知调频信号 uFM t 和调相信号 upM t 所对应的单频调制信号的频率均为 0 5kHz Mf和Mp分别为 3rad 1 试求uFM t 和 uFM t 的最大频偏和带宽 2 若调制系数 kf kp 不变 调制信号振幅不变 频率改为 1kHz 试求这两种调角信号的 fm和 BW 3 若调制系数 kf kp 不变 调制信号频率不变 仍为 0 5kHz 而振幅降为原来的 1 2 试求这两种调 角信号的 fm和 BW 解 1 FM 3 3 0 5101 5 4 mf f fM FHzkHz BW 2 M 1 FkHz PM 3 3 0 5101 5 4 mp p fM FHzkHz BW 2 M 1 FkHz 2 对 1kHz 的 FM 信号 0 5 1 5 1 ffm ff ffm kHzMk U MM kHzMk U 3 1 5 1 101 5 5 mf f fM FHzkHz BW 2 M 1 FkHz 对 1kHz 的 PM 信号 3 ppmp Mk UMrad 3 3 1 103 8 mp p fM FHzkHz BW 2 M 1 FkHz 3 0 5kHz 1 2U m的FM信号 2 1 1 5 2 fmfm ff k Uk U MMrad 3 1 5 0 5 100 75 2 5 mf f fM FHzkHz BW 2 M 1 FkHz 0 5kHz 1 2U m的PM信号 2 21 5 ppmpmp Mk Uk UMrad 3 1 50 5100 75 2 5