通信电路复习题2010.pdf

绪论绪论 本课程研究的对象是模拟无线通信系统中的发送设备和接收设备 重点研究它们的组成 原理 基本电路和分析方法 通信系统组成 调制与解调 第一章 基础知识 第一章 基础知识 串联谐振回路与并联谐振回路 选频特性 谐振频率fo 回路谐振电阻 电导 空 载Qo和有载品质因数QL 通频带 阻抗变换 接入系数 n 等效电阻 电导 噪声 分类 定义和计算 教材中的例题和作业题 补充 1 11 1 对于收音机的中频放大器 其中心频率f0 465 kHz B B 0 707 8kHz 回路电容C 200pF 试计算回路电感和 QL值 若电感线圈的 QO 100 问在回路上应并联多大的电阻才能满 足要求 解 0 226 0 6 22 1 2 11 2446510200 10 10 0 586 4465200 f LC L fC mH 2 由得 12 0 3 0 3 465 10 58 125 8 10 L L 0 707 f Q f Q B 0 707 由B得 9 0 0312 0 000 0 0 0 00 0 10010 171 22 2465 10200 1024652 1 58 125 1171 22237 66 10058 125 L L L L L LL Q Rk C CCQ Q R ggg R QQ RRRk QQQ 因为 所以 答 回路电感为 0 586mH 有载品质因数为 58 125 这时需要并联 236 66k 的电阻 1 21 2 图示为波段内调谐用的并联振荡回路 可变电容 C的变化范围为 12 260 pF Ct 为微调电容 要求此回路的调谐范围为 535 1605 kHz 求回路电感L和Ct的值 并要求 C的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应 题 1 2 图 12 min 12 max 11 2 2 12 10 11 2 2 260 10 t t t CCC LC LC LC LC 3 3 根据已知条件 可以得出 回路总电容为因此可以得到以下方程组 1605 10 535 10 1212 1212 1212 12 32 260 10260 10 9 12 1012 10 8260 109 12 10 260108 1019 8 1 2535 1026019 0 3175 tt tt t t CC CC C CpF L mH 12 6 1605 535 10 10 3149423435 答 电容 Ct 为 19pF 电感 L 为 0 3175mH 1 3 1 3 图示为一电容抽头的并联振荡回路 谐振频率f0 1MHz C1 400 pf C2 100 pF 求回 路电感L 若 Q0 100 RL 2k 求回路有载 QL值 题 1 3 图 解 12 40000C C F 12 2 0 6212 80 500 1 2 1 0 317 210 80 10 Cp CC L fC mH 1 1 L 12 C400 R0 8 CC500 负载接入系数为p 答 回路电感为 0 317mH 有载品质因数为 1 546 第二章 高频小信号放大器 第二章 高频小信号放大器 区分高频与低频小信号放大器 谐振放大器 宽带与窄带放大器 1 1频小信号放大器的主要要求是什么 高频小信号放大器有哪些分类 频小信号器的主要要求是 和选择性 高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器 集成放大器和选频电路组成的放 大 造成工作不稳定的王要因素是什么 它有哪些不良影响 为使放 答 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 中和法或失配法 体管 或通过电路和其他措施 达到温度的自动补偿 任 答 特性好 中心频率稳定 Q 值高 体积小 调整方便 设计时应考虑 波器的信 谐振放大器增益 带宽 谐振频率 品质因数计算 教材中的例题和作业题 补充 2 2 对高 答 对高 1 比较高的增益 2 比较好的通频带 3 噪音系数要小 4 稳定性要高 器 根据选频电路的不同 又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器 或用集中参 数滤波器构成选频电路 2 22 2 高频谐振放大器中 大器稳定工作 可以采取哪些措施 集 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 一般采取提高稳定性的措施为 1 采用外电路补偿的办法如采用 2 减小负载电阻 适当降低放大器的增益 3 选用fT比较高的晶体管 4 选用温度特性比较好的晶 2 32 3 集中选频放大器和谐振式放大器相比 有什么优点 设计集中选频放大器时 主要 务是什么 优点 选频 滤波器与宽带放大器及其负载之间的匹配 另外还要考虑补偿某些集中参数滤 号衰减 2 0 612 0 0 0 0 64 100 199 26 28 1080 10 100 1 546 199 11 3 125 L L L p Q k f C Q Q R R 2 3 125 L R Rk 0 到回路两端的负载电阻为 路固有谐振阻抗为R 因数 折合 回 有载品质 2 2 42 4 一晶体管组成的单回路中频放大器 如图所示 已知fo 465kHz 晶体管经中和后的 参数为 gie 0 4mS Cie 142pF goe 55 S Coe 18pF Yie 36 8mS Yre 0 回路 等效电容 C 200pF 中频变压器的接入系数 p1 N1 N 0 35 p2 N2 N 0 035 回路无 载品质因数 Q0 80 设下级也为同一晶体管 参数相同 试计算 1 回路有 载品质因数 QL和 3 dB 带宽 B0 7 2 放大器的电压增益 解 根据已知条件可知 能够忽略中和电容和 yre的影响 得 回路总电容为 C 2222 12 2000 35180 035142202 oeie Cp Cp CpF 固有谐振电导为 3 12 0 0 0 22465 10202 10 7 374 80 f gS Q C 回路总电导为 g 22 120 26236 0 3555 100 0350 4 107 374 1014 6 oeie p gp gg S 3 12 0 6 0 0 7 3 12 06 22465 10202 10 40 4 14 6 10 465 答 品质因数QL为 40 4 带宽为 11 51kHz 谐振时的电压增益为 30 88 第三章 高频功率放大电路 第三章 高频功率放大电路 高频功率放大器与小信号谐振放大器的异同点 高频功率放大器与低频功率放大器的异同点 谐振功放性能分析 谐振功率放大器的功率关系和效率及计算 教材中的例题和作业题 补充 311 51 40 4 0 350 03536 8 10 30 88 14 6 10 C 因数 g 带宽 增益A g L L fe f Q f dBBkHz Q p py 品质 谐振 3 3 13 1 什么叫做高频功率放大器 它的功用是什么 应对它提出哪些主要要求 为什么高频 功放一般在乙类 丙类状态下工作 为什么通常采用谐振回路作负载 答 高频功率放大器是一种能将直流电源的能量转换为高频信号能量的放大电路 其主要 功能是放大放大高频信号功率 具有比较高的输出功率和效率 对它的基本要求是有选频作 用 输出功率大 自身损耗小 效率高 所以为了提高效率 一般选择在乙类或丙类下工作 但此时的集电极电流是一个余弦脉冲 因此必须用谐振电路做负载 才能得到所需频率的正 弦高频信号 3 23 2 高频功放的欠压 临界 过压状态是如何区分的 各有什么特点 当EC Eb Ub RL四 个外界因素只变化其中的一个时 高频功放的工作状态如何变化 答 当晶体管工作在线性区时的工作状态叫欠压状态 此时集电极电流随激励而改变 电压 利用率相对较低 如果激励不变 则集电极电流基本不变 通过改变负载电阻可以改变输出 电压的大 输出功率随之改变 该状态输出功率和效率都比较低 当晶体管工作在饱和区时的工作状态叫过压状态 此时集电极电流脉冲出现平顶凹陷 输出 电压基本不发生变化 电压利用率较高 过压和欠压状态分界点 及晶体管临界饱和时 叫临界状态 此时的输出功率和效率都比较 高 当单独改变RL时 随着RL的增大 工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态 当单独改变EC时 随着EC的增大 工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态 当单独改变Eb时 随着Eb的负向增大 工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态 当单独改变Ub时 随着Ub的增大 工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态 3 3 3 3 已知高频功放工作在过压状态 现欲将它调整到临界状态 可以改变哪些外界因素来 实现 变化方向如何 在此过程中集电极输出功率如何变化 答 可以通过采取以下措施 1 减小激励Ub 集电极电流Ic1和电压振幅UC基本不变 输出功率和效率基本不变 2 增大基极的负向偏置电压 集电极电流Ic1和电压振幅UC基本不变 输出功率和效率 基本不变 3 减小负载电阻RL 集电极电流Ic1增大 IC0也增大 但电压振幅UC减小不大 因此输出 功率上升 4 增大集电极电源电压 Ic1 IC0和UC增大 输出功率也随之增大 效率基本不变 3 43 4 高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么 答 主要意义在于提高了电源的利用率 将直流功率的更多的转换为高频信号功率 减小晶 体管的功率损耗 可降低对晶体管的最大允许功耗PCM的要求 提高安全可靠性 3 53 5 试回答下列问题 1 利用功放进行振幅调制时 当调制的音频信号加在基极 或集电极时 应如何选择功放的 工作状态 2 利用功放放大振幅调制信号时 应如何选择功放的工作状态 3 利用功放放大等幅度的信号时 应如何选择功放的工作状态 解 1 利用功放进行振幅调制时 当调制的音频信号加在基极或集电极时 功放应选在过压状 态 2 利用功放放大振幅调制信号时 功放应选在欠压状态 并为乙类工作 3 利用功放放大等幅度的信号时 功放应选在过压状态 此时有较大的输出功率和效率 也可以选择在过压状态 此时输出电压幅度比较稳定 4 3 63 6 某高频谐振功率放大器工作于临界状态 输出功率 集电极电源 24V 集 电极电流直流分量 电压利用系数 W6P1 Ec mA300I 0c 95 0 试计算 直流电源提供的功率 功放管的集电极损耗功率及效率 0 P Pc 临界负载电阻 R 解解 WIEP ccD 2 73 024 0 WPPP ODc 2 162 7 3 83 2 7 6 D O P P 75 1 95 0 833 022 g mA52575 1300II 0c1c 5 43 525 0 622 22 1c O I P R 第四章 正弦波振荡器 第四章 正弦波振荡器 振荡电路起振 平衡 稳定条件 LC 振荡电路交流通路及振荡频率计算 晶体振荡电路类型 晶振的作用 教材中作业题 补充 4 1 4 1 石英晶体有何特点 为什么用它制作的振荡器的频率稳定度较高 答 石英晶体有以下几个特点 2 晶体的谐振频率只与晶片的材料 尺寸 切割方式 几何形状等有关 温度系数非 常小 因此受外界温度影响很小 3 具有很高的品质因数 4 具有非常小的接入系数 因此手外部电路的影响很小 5 在工作频率附近有很大的等效电感 阻抗变化率大 因此谐振阻抗很大 6 构成震荡器非常方便 而且由于上述特点 会使频率非常稳定 4 24 2 什么是振荡器的起振条件 平衡条件和稳定条件 振荡器输出信号的振幅和频率分别 是由什么条件决定 答 1 1 1 2 0 1 2 1 1 2 0 1 2 0 0 UU iiAi L T j T j Tnn T j T j Tnn T U 振幅条件 起振条件 即 相位条件 振幅条件 平衡条件 即 相位条件 振幅稳定条件 稳定条件 相位稳定条件 5 4 34 3 试判断下图所示交流通路中 哪些可能产生振荡 哪些不能产生振荡 若能产生 振荡 则说明属于哪种振荡电路 解 a 不振 同名端接反 不满足正反馈 b 能振 变压器耦合反馈振荡器 c 不振 不满足三点式振荡电路的组成法则 d 能振 但L2C2回路呈感性 osc 1 组成电感三点式 振荡电路 e 能振 计入结电容Cb e 组成电容三点式振荡电路 f 能振 但L1C1回路呈容性 osc 1 L2C2回路呈感性 osc 2 组成电容三点式 振荡电路 4 44 4 在图示的电容三端式电路中 试求电路振荡频率和维持振荡所必须的最小电压增益 解 21 21 10 612 1 2 2 1 C C30000 C 75pF C C400 1 ff 2 1 2 6 250 1075 10 C C C1300 13 C100 回路总电容 振荡频率 当以作为放大器的输出时 反馈系数F 要维持振荡 应满足AF 即A ce LC MHz u F 例 4 6例 4 6 一晶体振荡器的实际线路如图 4 6 所示 1 该电路属于何种类型的晶体振荡 器 晶体在电路中的作用是什么 2 画出该电路交流等效电路 3 若将 5MHz 的晶体换 成 2MHz 的晶体 该电路是否能正常工作 为什么 6 图 4 6 例 4 6 图 解 由于电感L与电容C1构成的回路 其谐振频率为 MHz LC f4 10330107 414 3 2 1 2 1 126 1 01 而晶体的标称频率为 5MHz 电感L与电容C1构成的回路在 5MHz时呈现容性 振荡器可以在 5MHz工作 由此可见 这是一个并联型泛音晶振电路 晶体起等效电感的作用 该电路的交 流等效电路如图 a 所示 如果晶体换成 2MHz 则 2MHz时电感L与电容C1构成的回路呈现感性 不满足三端式振荡器的 组成原则 故电路不能正常工作 4 7 4 7 图示是两个实用的晶体振荡器线路 试画出它们的交流等效电路 并指出是哪一种振 荡器 晶体在电路中的作用分别是什么 题 4 7 图 解 4 7 交流等效电路如下 7 图 a 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 图 B 电路是一个串联晶体振荡器 晶体在电路中在晶体串联频率处等效一个低阻通道 使放大器形成正反馈 满足相位条件 形成振荡 第六章 振幅调制 解调及混频 第六章 振幅调制 解调及混频 调幅波表达式 波形 调制指数 带宽及功率计算 包络检波原理及计算 调幅 检波 混频电路框图 频谱 波形区别 混频的概念及混频干扰判断 教材中的例题和作业题 补充 a b 200pF 300pF 4 7 H 5MHz 20pF 3 10pF 12pF 36pF 10pF 47MHz 470 0 45 0 55 H 例 6 1 已知已调幅信号的频谱图如图所示 1 写出已调信号电压的数学表达式 2 计算在单位电阻上消耗的边带功率和总功率以及已调波的频带宽度 解 1 根据频谱图知 2V 0 3V 0 3V 1031000 1 f kHz 999 9 3 0 2 3 0 2 1 a o oa m VV VVm 因此 102cos 102cos3 01 22cos 2cos1 62 00 VtttfFtmVt aAM v 2 载波功率 22 2 1 2 1 2 2 W R V P o C 双边带功率 W 09 023 0 2 1 Pm 2 1 P 2 oT 2 aDSB 8 总功率 09 2 09 0 2WPPP DSBCAM 已调波的频带宽度 2002HZFBWAM 例 6 2 有两个已调波电压 其表示式分别为 Vt110cos1 0t90cos1 0t100cos2 t 1 v Vt110cos1 0t90cos1 0 t 2 v 各为何种已调波 分别计算消耗在单位电阻上的边频功率 平均功率及频 谱宽度 t 1 v t 2 v 解 式可变换为 即为普通调幅波 t 1 vt100cos t10cos1 01 2 t 1 v 其消耗在单位电阻上的边频功率为 W01 01 0 2 1 2m 2 1 2P 22 aDSB 载波功率 WVPC22 2 1 2 1 22 0 的平均总功率为P P t 1 v DSB PC 0 01 2 2 01W 频谱宽度B 2F 2 10 2 10Hz 同 样对所给的 可写为 可看出是抑制载波的双边带 调幅波 t 2 vt100cost10cos2 0 t 2 v t 2 v Hz52 10F 其边频功率为 Hz502 100f0 W01 01 0 2 1 2P 2 DSB 总功率 P 等于边频功率 频谱宽度 DSB PHz10F2BW 6 36 3 试画出下列三种已调信号的波形和频谱图 已知 c 1 v t 5cos tcos ct V 2 v t 5cos c t 3 v t 5 3cos t cos ct 解 1 双边带调制信号 a 2 单边带调制信号 b 3 普通调幅信号 c 9 6 4 何谓过调幅 为何双边带调制信号和单边带调制信号均不会产生过调幅 答 调制信号振幅大于载波信号振幅的情况称为过调幅 因为双边带和单边带调制信号 已经将载波信号抑制 故均不会产生过调幅 6 5 6 5 某发射机输出级在负载RL 100 上的输出信号为u0 t 4 1 0 5cos t cos ct V 求总 的输出功率Pav 载波功率Pc和边频功率P边频 解 显然 该信号是个 AM 调幅信号 且 m 0 5 因此 22 LC C 22 avC avC R U4 P 0 08W 22 100 m0 5 P10 08 10 09W 22 PP0 090 080 01W 边频 P P 6 66 6 某超外差接收机中频fI 500 kHz 本振频率fLfs 解 1 从给定的题可以看出 7 5MHz 信号最强 说明发射频率就是 7 5MHz 而调谐到在 6 5 MHz 和 7 25 MHz 时听到的信号是 7 5MHz 信号对其形成的干扰 2 在调谐到 6 5 MHz 时 此 时 fS 6 5 MHz 本 振 频 率 fL fS fI 6 5 0 5 7MHz 干扰 信 号 频率 fJ 7 5MHz 且 fJ fL 7 5 7 0 5 MHz fI 所以 7 5MHz信号正好是 6 5 MHz信号的镜像干扰信号 3 在调谐到 7 25 MHz 时 此时 fS 7 25 MHz 本振频率fL fS fI 7 25 0 5 7 75MHz 干扰信号频率fJ 7 5MHz 且有 2fL 2fJ 15 5 15 0 5 MHz fI 显然 这是干扰信号与本振信号的组合频率产生的 4 阶副波道干 扰 第七章 角度调制与解调 第七章 角度调制与解调 调频调相表达式 波形 调制指数 带宽区分及其计算 调频调相的调制与解调原理 教材中的例题 11 补充 7 1 7 1 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 7 2 7 2 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 由题意可知 7 3 7 3 频率为 100 MHz的载波被频率被 5 kHz的正弦信号调制 最大频偏为 50 kHz 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 解 4 44 3 2000 1000 Hz 10cos2000 10cos2000 1 2 10sin2000 2 10 10 Hz 2 10 3 2 2 101 1022kHz 4 m mm mP Sm rad SFtt dtdt t dtdt rad sf mrad BfF 给定条件 可以看出 最大频偏 最大相偏 信号带宽 因为调角波的功率就等 根据 2 22 10 50 W 22 C L U R 于载波功率 所以P 因为题中没给出调制信号的形式 因此无法判定它是FM还是PM信号 5 33 3333 0 3333 0 33 7 223 102cos2103cos310 12 10cos21018 10cos310 12 10cos21018 10cos310 6sin2106sin310 5cos 210 5cos 2 f t t FM tk ut tt tt dt tt tt 3t dt tt 733 106sin2106sin310V ttt 1 2 2 505 110kHz 2 2 1005 210kHz 当加倍时 因为正比于 所以也加倍 增大一倍 Cm sm mm f sm Ff BfF UfUf m BfF ut 根据题意 已知 100MHz 5kHz 50kHz 2 调频指数 12 3 2 2 5010 120kHz 7 4 7 4 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 20 V 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 解 1 根据已知条件 调制信号频率 F 1000Hz AM 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