高频曾兴雯课后重要习题答案前七章

1 1 出无线通信收发信机的原理框图 并说出各部分的功用 答 上图是一个语音无线电广播通信系统的基本组成框图 它由发射部分 接收部分以及无 线信道三大部分组成 发射部分由话筒 音频放大器 调制器 变频器 不一定必须 功 率放大器和发射天线组成 低频音频信号经放大后 首先进行调制后变成一个高频已调波 然后可通过变频 达到 所需的发射频率 经高频功率放大后 由天线发射出去 接收设备由接收天线 高频小信号 放大器 混频器 中频放大器 解调器 音频放大器 扬声器等组成 由天线接收来的信号 经放大后 经过混频器 变成一中频已调波 然后检波 恢复出原来的信息 经低频功放 放大后 驱动扬声器 音频 放大器 调制器激励放大 输出功 率放大 载波 振荡器 天线开关 高频放大混频器 中频放大 与滤波 解调器 音频 放大器 话 筒 本地 振荡器 扬 声 器 变频器 7 15 己知某鉴频器的输入信号为 FM t 3sin ct 10sin2 103t V 鉴频跨导为 SD 5mV kHZ 线性鉴频范围大 2 fm 求输出电压的 o的表示式 解 7 15 3 33 333 33 3 10sin210 2010 cos210 10 10 cos210 Hz 10cos210 kHz 2 5 1010cos210 50 cos210 mV oD tt rad dt tt rad S dt t f ttt u tf t St t 2 1 对于收音机的中频放大器 其中心频率 f0 465 kHz B0 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 满足要求 解 2 1 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 0 22612 0 6 22 1 2 11 2446510200 10 10 0 586 4465200 f LC L fC mH 2 得 0 3 0 3 465 10 58 125 8 10 L L 0 707 f Q f Q B 0 707 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 2 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 2 2 图 答 电容 Ct 为 19pF 电感 L 为 0 3175mH 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 2 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 2 3 图 解 2 3 12 12 2 0 6212 40000 80 500 1 2 1 0 317 210 80 10 C C CpF CC L fC mH 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 2 0 612 0 0 0 2 3 125 0 64 100 199 26 28 1080 10 100 1 546 199 11 3 125 L L L L R Rk p Q k f C Q Q R R 0 折合到回路两端的负载电阻为 回路固有谐振阻抗为R 有载品质因数 3 2 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 3 中和电容值 设 Cb c 3 pF 题 3 1 图 解 3 2 根据已知条件可知 能够忽略中和电容和 yre的影响 得 2222 12 2000 35180 035142202 oeie Cp Cp CpF 回路总电容为 C 3 12 0 0 0 22465 10202 10 7 374 80 f gS Q 固有谐振电导为 C 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 中和电容值为1 615pF 22 120 26236 0 3555 100 0350 4 107 374 1014 6 oeie p gp gg S 回路总电导为 g 3 12 0 6 0 0 7 3 12 06 11 11 22465 10202 10 40 4 14 6 10 465 311 51 40 4 0 350 03536 8 10 30 88 14 6 10 0 35 31 615 10 65 L L fe nb cb c f Q f dBBkHz Q p py K Np CCCpF NNp C 品质因数 g 带宽 谐振增益 g 中和电容 3 4 三级单调谐中频放大器 中心频率 f0 465 kHz 若要求总的带宽 B0 7 8 kHZ 求每一 级回路的 3 dB 带宽和回路有载品质因数 QL值 解 3 4 设每级带宽为 B1 则 答 每级带宽为 15 7kHz 有载品质因数为 29 6 1 3 0 71 0 7 1 1 3 0 L 1 BB21 B8 B15 7kHz 0 5098 21 f Q29 6 B 因为总带宽为 则每级带宽为 有载品质因数 3 8 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 3 8 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 11 设一理想化的晶体管静特性如图所示 已知 Ec 24 V Uc 21V 基极偏压为零偏 Ub 3 V 试作出它的动特性曲线 此功放工作在什么状态 并计算此功放的 P1 P0 及负载阻抗的大小 画出满足要求的基极回路 解 3 11 1 求动态负载线 题 3 11 图 0 5 1 cos cos 2421cos 3cos0 5 b C m be cecc cmbbb ce cm Ev di gS du uEUt igUtEE ut igt 根据给定静态特性 得到晶管的 并得到如下方程组 代入数值后得 可以解出 39152127333945 be u3 0 V 2 5 2 0 1 5 1 c i A ce u V A BC 0 2 求解 P1 P0 及负载阻抗的大小 ccecC cb o cecc cecCccmaxmm t i 0 uEU242135V t 0 5 i 0 cosE0 5 cos 3 0 50 5 arccos80uEU cos242120 5V 33 3 t0 uEU3V i ig 3cos00 52 5g b 1 当时 晶管截止 因此但 位于C点 2 当时 晶管临界导通且有U 因此 位于B点 当时 2 5A A 位于 点 连接A B C三点 就是它的动态特性曲线 v 3 符合要求的基极回路为 C1C1 1 o 0C0C1cmaxC C01 1 0 I U212 50 472 P12 39W 22 PIE 80 iE0 2862 52417 16W PPP17 1612 394 77W P12 39 0 722 P17 16 COS bb uUt o C Lo C11cmax 0 5 arccos80 3 U2121 R17 8 I 80 i2 50 472 3 16 改正图示线路中的错误 不得改变馈电形式 重新画出正确的线路 题 3 16 图 2 C 2 E 2 L 解 3 16 3 17 试画出一高频功率放大器的实际线路 要求 1 采用 NPN 型晶体管 发射极直接接地 2 集电极用并联馈电 与振荡回路抽头连接 3 基极用串联馈电 自偏压 与前级互 感耦合 解 3 17 根据要求出的高频功率放大器电路如下 Rb Cb v Cc C1 C Lc L Ec 18 一高频功放以抽头并联回路作负载 振荡回路用可变电容调谐 工作频率 f 5 MHZ 调谐时电容 C 200 pF 回路有载品质因数 QL 20 放大器要求的最佳负载阻抗 RLr 50 试计算回路电感 L 和接入系数 P 221212 0 Lcr0Lcr0Lcr0 L2 LL 612 3 2LC 11 L5 07 H 2 f C425 10200 10 RCRCR2 f C Q p pQQ 5025 10200 10 50 1020 125 20 因所以 解 3 18 0 221212 0 Lcr0Lcr0Lcr0 L2 LL 612 3 1 f 2LC 11 L5 07 H 2 f C425 10200 10 RCRCR2 f C Q p pQQ 5025 10200 10 50 1020 125 20 得 因所以 4 4 试检查图示的振荡器线路 有哪些错误 并加以改正 题 4 4 图 解 4 4 改正过的电路图如下 g b C Ec 1 2 C C C E 5 4 二极管平衡电路如图所示 u1及 u2的注入位置如图所示 图中 u1 U1COS 1t u2 U2COS 2t 且 U2 U1 求 u0 t 的表示式 并与图 5 7 所示电路的输出相比较 解 5 4 设变压器变比为 1 1 二极管伏安特性为通过原点的理想特性 忽略负载的影响 则 每个二极管的两端电压为 D112 D212 uuu uuu 当假设负载电阻 RL时 54 题图 oLD212D212 DL221222 DL212 22211 DL 22 uRg K t uug K t uu g RK t K t uK t K t u g RK t uu 444 costcos3tcos5t U cost 35g R U cost 这个结果和把 u1 u2换位输入的结果相比较 输出电压中少了 1的基频分量 而多了 2 的基频分量 同时其他组合频率分量的振幅提高了一倍 5 7 试推导出图 5 18 所示双差分电路单端输出时的输出电压表示式 题 5 7 图 解 5 7 Ec V2V1V4V3 V6V5 RL uo uA uB I0 i1i2i3i4 i6i5 i1 RL i2 A11 B22 55A 2 T 66A 4 T 5656A o24 T uU cost uU cost iiu itanh 222V iiu itanh 222V iiiiu i ii tanh 222V 设 因为 所以 B 560 T 560 00BA o TT 0BA coLcL TT 0L c2m 111 m 0 u iiI tanh 2V iiI IIuu i tanhtanh 222V2V Iuu Ei RER1tanhtanh 22V2V I R E x cos 2m1 t 2 24 o 而 所以 则在V 与V 集电极的输出电压 u 2m 112m 1212 m 0 n 0 x x cos 2m1 tcos 2n1 t 5 10 图示二极管平衡电路 输入信号 u1 U1COS 1t u2 U2COS 2t 且 2 1 U2 U1 输出回路对 2谐振 谐振阻抗为 R0 带宽 B 2F1 F1 1 2 1 不考虑输出电压的反作用 求输出电压 u 的表示式 2 考虑输出电压的反作用 求输出电压 u 的表示式 并与 1 的结果相比较 题 5 10 图 解 5 10 01 21 0101 2121 4 coscos 22 cos cos 2 f00 DfD0 o R n RR 11 g rRrR R gU utt R gUR gU tt 2 当考虑输出的反作用的时候 反射电阻为 因此 此时的跨导为 信号各分量的振幅降低了 2222 2 01 02121 0101 2121 1 1222 coscos3cos5 235 42 2coscoscos 22 cos cos D oD DD Ktttt R g U uR gt utt R g UR g U tt 设变压器变比n为1 1 二极管为理想二极管 则开关函数 根据题意 只取分量 则 gg 6 4 在图示的各电路中 调制信号 u t U cos t 载波电压 uC UCcos ct 且 c UC U 二极管 VD1和 VD2的伏安特性相同 均为从原点出发 斜率为 gD的直线 1 试问哪些电路能实现双边带调制 2 在能够实现双边带调制的电路中 试分析其输出电 流的频率分量 题 6 4 图 解 6 4 12 12 0 44 coscos3 coscos 3 cos cos 2 11 cos 3 cos 3 33 La LbDccDcc Dcc Dcccc cc D cc iii iiig Kt uug Ktuu g Kt uu gttUtUt tt g U tt 22 221 cos2cos4 33 Dc g U tt 6 1 已知载波电压 uc UCsin Ct 调制信号如图所示 fC 1 T 分别画出 m 0 5 及 m 1 两种情况下所对应的 AM 波波形以及 DSB 波波形 题 6 1 图 解 6 1 各波形图如下 6 9 差分对调制器电路如图所示 设 1 若 C 107rad S 并联谐振回路对 C谐振 谐振电阻 RL 5k Ee Ec 10V Re 5k uC 156cos Ct mV u 5 63cos104t V 试求 uo t 2 此电路能否得到双边带信号 为什么 题 6 9 图 解 6 9 1 0 2 e e 7 4 e 1tanh11 222R 444 1cos1coscos3cos5 2R35 2 1coscos1 3 10 563cos10cos10 R Ce Cc Te e ccc e e oc e ItuEu iKt VE EU tttt E EU ittt E 经过谐振电路选频后 47 106 5 10 563cos10cos10 oCoL t u tEi Rtt V 2 该电路不能产生 DSB 信号 因为调制信号加在了线性通道 无法抑制载波分量 要想产 生 DSB 信号 调制信号应该加在非线性通道 且信号幅度比较小 小于 26Mv 6 13 检波电路如图所示 uS为已调波 大信号 根据图示极性 画出 RC 两端 Cg两端 Rg两端 二极管两端的电压波形 题 6 13 图 解 6 13 各点波形如右图 6 14 检波电路如图所示 其中 us 0 8 1 0 5cos t cos CtV F 5kHz fC 465kHz rD 125 试计算输入电阻 Ri 传输系数 Kd 并检验有无惰性失真及底部切削失真 题 6 14 图 解 6 14 33 3 104 7 3 2 4 710 1 6 2 33 125 36 4 710 i o D Rk R Rk r R 根据已知条件 得 因此 输入阻抗为 电流通角 366 22 6 3 cos360 81 3 2 100 01 1032 10 110 50 75 48 10 25 100 515700 10 0 680 5 104 7 o d K R CS m R C m m 检波效率 因为 故不产生惰性失真 又因为 所以也不产生底边切割失真 6 15 在图示的检波电路中 输入信号回路为并联谐振电路 其谐振频率 f0 106Hz 回路 本身谐振电阻 R0 20k 检波负载为 10k C1 0 01 F rD 100 1 若 is 0 5cos2 106t mA 求检波器输入电压 us t 及检波器输出电压 uo t 的表示式 2 若 is 0 5 1 0 5cos2 103t cos2 106t mA 求 uo t 的表示式 题 6 15 图 解 6 15 1 2 rad V V 0 33 3 3636 10 5 22 520 4 520 33100 0 45526 10 10 cos0 9 4 100 5cos210102cos210 0 921 8 i pi o D d ssp ods R Rk RRRk r R K u ti Rtt u tK U 输入电阻 回路阻抗 电流通角 检波效率 V V 3363 36 3 4 100 5 10 5cos210 cos21010 2 10 5cos210 cos210 1 8 10 5cos210 sp ods u tR itt tt u tK U tt 6 29 某发射机发出某一频率的信号 现打接收机在全波段寻找 设无任何其它信号 发现在接收机度盘的三个频率 6 5 MHz 7 25 MHz 7 5 MHZ 上均能听到对方的信号 其中以 7 5 MHZ 的信号最强 问接收机是如何收到的 设接收机人 fI 0 5 MHZ fL fs 解 6 29 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 6 27 试分析与解释下列现象 1 在某地 收音机接收到 1090 kHz 信号时 可以收到 1323 kHz 的信号 2 收音机接收 1080 kHz 信号时 可以听到 540 kHz 信号 3 收音机接收 930 kHz 信号时 可同时收到 690 kHz 和 810 kHz 信号 但不能单独收到 其中的一个台 例如另一电台停播 解 6 27 1 接收到 1090 kHz 信号时 同时可以收到 1323 kHz 的信号 证明 1323kHz 是副波道干扰 信 号 它 与 本 振 信 号 混 频 产 生 了 接 近 中 频 的 干 扰 信 号 此 时 本 振 频 率 为 fL 1090 465 1555kHz 根据 pfL qfJ fI的判断条件 当 p 2 q 2 时 2fL 2fJ 3110 2646 464 fI 因此断定这是 4 阶副波道干扰 2 接收到 1080 kHz 信号时 同时可以收到 540 kHz 的信号 证明也是副波道干扰信号 此时本振频率为 fL 1080 465 1545kHz 当 p 1 q 2 时 fL 2fJ 1545 1080 465 fI 因此断定 这是 3 阶副波道干扰 3 当接收有用台信号时 同时又接收到两个另外台的信号 但又不能单独收到一个干扰台 而且这两个电台信号频率都接近有用信号并小于有用信号频率 根据 fS fJ1 fJ1 fJ2的判断条 件 930 810 810 690 120kHZ 因此可证明这可是互调干扰 且在混频器中由 4 次方项产生 在放大器中由 3 次方项产生 是 3 阶互调干扰 7 8 调频振荡器回路由电感 L 和变容二极管组成 L 2uH 变容二极管参数为 Cj0 225 pF 0 5 0 6V EQ 6V 调制电压为 t 3cos 104t V 求输出调频波的 1 载 频 2 由调制信号引起的载频漂移 3 最大频偏 4 调频系数 5 二阶失真系数 解 7 8 000 4 1 4 2 63cos10 1 1 1 0 6 68 7 pF 1cos 10 5cos10 jjj j Q jQ CCC C t tEut u u u C mt t 1 4 22 22 612 0 5 0 5 68 7 1 1cos 2 13 1coscos 432 313 1coscos2 64464 11 113 6MHz 2 22 1068 710 jQ C j C C C jQ mCpF f tfmt LC fmtmt fmmtmt f LC 可以看出 因此得到 7 14 在图示的两个电路中 那个能实现包络检波 哪个能实现鉴频 相应的回路参数如何 配置 题 7 14 图 解 7 14 b 电路可以实现包络检波 这时要求两个回路的参数应该相等 首先电感抽头应位于中 点 而且要f01 f02 fc 回路带宽要大于等于输入 AM 信号中调制信号的最高频率分量的 2 倍 a 电路可以实现鉴频 即用做一个平衡斜率鉴频器 利用两个回路对输入信号失谐而实 现鉴频的 为了减小失真 要合理的选择两个回路的谐振频率 当输入信号的最大频偏为 fm时 可选择 01 02 2 4 2 4 Cm Cm fff fff 22 22 2 2 2 33 20 513 60 159MHz 6464 11 30 5 13 61 7MHz 44 1 7 40 57 MHz V 3 33 50 513 60 159MHz 6464 0 159 0 094 1 7 CC mC m f mC m f m fm f fmf f k U fm f f k f 解 7 11 1 从图中可以得到 振荡频率为 2 3 2 11 12 000 1111 1cos 2 2 1cos QQQ jjj j QQ Q jQ Q jjQ R EEEE RR CCC C EuE uu uuuEu C U m Eu mt CC C mt 其中 回路总电容为 22 22 22 11 1cos1cos 2 2 2 1cos1cos 242 11cos1cos2 82282 c jQ c c f tmtfmt LCC L fmtmt fmmtmt 2 mc fmf 22 2 2 2 12 8216 1 2 8 mcc m f m fm fm f f km f 7 11 变容管调频器的部分电路如图所示 其中 两个变容管的特性完全相同 均为 Cj Cj0 1 uu ZL 1及 ZL2为高频扼流圈 C1对振荡频率短路 试推导 1 振荡频率表示式 2 基波最大频偏 3 二次谐波失真系数 4 10 对于图示的各振荡电路 1 画出交流等效电路 说明振荡器类型 2 估算振荡频 率和反馈系数 题 4 10 图 解 4 10 1 交流等效图如下 a 是一个西勒振荡器 当忽略 15pF 的电容后 是一个电容三点式反馈振荡器 b 是一个 电容三点式反馈振荡器 2 对于 b 电路 57 H 3 3pF 15pF 8 2pF 2 2pF 510 5 1k 15k 47 H 50 H 1000pF 1000pF 32k