通信电子线路第6章参考答案.pptVIP

1 第6章参考习题答案 6 16 26 36 46 56 66 76 86 96 106 116 126 136 146 156 166 176 186 196 206 216 226 236 246 256 266 276 286 296 30 2 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 l图 3 解6 1 各波形图如下 4 6 2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 ctV 求总的输出功率Pav 载波功率Pc和边频功率P边频 解6 2显然 该信号是个AM调幅信号 且m 0 5 因此 5 6 3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 3 SSB信号 解6 3 6 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 7 解6 4 8 9 所以 b 和 c 能实现DSB调幅而且在 b 中 包含了 c的奇次谐波与 的和频与差频分量 以及 c的偶次谐波分量 在 c 中 包含了 c的奇次谐波与 的和频与差频分量 以及 c的基频分量 10 6 5试分析图示调制器 图中 Cb对载波短路 对音频开路 uC UCcos ct u U cos t 1 设UC及U 均较小 二极管特性近似为i a0 a1u2 a2u2 求输出uo t 中含有哪些频率分量 忽略负载反作用 2 如UC U 二极管工作于开关状态 试求uo t 的表示式 要求 首先 忽略负载反作用时的情况 并将结果与 1 比较 然后 分析考虑负载反作用时的输出电压 题6 5图 11 解6 5 1 设二极管的正向导通方向为他的电压和电流的正方向 则 12 2 13 在考虑负载的反作用时 与不考虑负载的反作用时相比 出现的频率分量相同 但每个分量的振幅降低了 14 6 6调制电路如图所示 载波电压控制二极管的通断 试分析其工作原理并画出输出电压波形 说明R的作用 设T 13TC TC T 分别为载波及调制信号的周期 题6 6图 解题6 6设二极管为过原点的理想二极管 跨导为gD 变压器变比为1 1 电阻R可看作两个电阻的串联R R1 R2则 当在uc的正半周 二极管都导通 导通电阻RD和R1 R2构成一个电桥 二极管中间连点电压为零 初级线圈中有电流流过 且初级电压为u 当在uc的负半半周 二极管都截止 变压器初级下端断开 初级线圈中电流为零 下图是该电路的等效电路图 因此在uc的正半周 次级获的电压为 15 通过次级谐振回路 选出所需要的频率 输出电压的只包含 C 频率分量 16 在图中R的作用是用来调整两个二极管的一致性 以保证在二极管导通是电桥平衡 使变压器下端为地电位 17 6 7在图示桥式调制电路中 各二极管的特性一致 均为自原点出发 斜率为gD的直线 并工作在受u2控制的开关状态 若设RL RD RD 1 gD 试分析电路分别工作在振幅调制和混频时u1 u2各应为什么信号 并写出uo的表示式 解6 7当u2的正半周 二极管全部导通 电桥平衡 输出为零 当u2的负半周 二极管全部截止 输出为电阻分压 所以输出电压为 18 当做AM调制时 u1应为载波信号 u2应为调制信号 当做DSB调制时 u1应为调制信号 u2应为载波信号 当做混频器时 u1应为输入信号 u2应为本振信号 19 6 8在图 a 所示的二极管环形振幅调制电路中 调制信号u U cos t 四只二极管的伏安特性完全一致 均为从原点出发 斜率为gd的直线 载波电压幅值为UC 重复周期为TC 2 C的对称方波 且UC U 如图 b 所示 试求输出电压的波形及相应的频谱 题6 8图 20 解6 8 21 22 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 CtmV u 5 63cos104tV 试求uo t 2 此电路能否得到双边带信号 为什么 23 解6 9 1 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 24 6 10调制电路如图所示 已知u cos103tV uC 50cos107tmV 试求 1 uo t 表示式及波形 2 调制系数m 题6 10图 25 解6 10 1 26 可见 由uC引起的时变电流分量是一个AM信号 而且调制深度m 0 5 输出电压为 27 6 11图示为斩波放大器模型 试画出A B C D各点电压波形 题6 11图 28 解6 11 29 各点波形如下 30 6 12振幅检波器必须有哪几个组成部分 各部分作用如何 下列各图 见图所示 能否检波 图中R C为正常值 二极管为折线特性 题6 12图 解6 12振幅检波器应该由检波二极管 RC低通滤波器组成 RC电路的作用是作为检波器的负载 在其两端产生调制电压信号 滤掉高频分量 二极管的作用是利用它的单向导电性 保证在输入信号的峰值附近导通 使输出跟随输入包络的变化 31 a 不能作为实际的检波器 因为负载为无穷大 输出近似为直流 不反映AM输入信号包络 它只能用做对等幅信号的检波 即整流滤波 b 不能检波 因为没有检波电容 输出为输入信号的正半周 因此是个单向整流电路 c 可以检波 d 不可以检波 该电路是一个高通滤波器 输出与输入几乎完全相同 32 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 13图 解6 13各点波形如右图 33 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 34 35 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 106tmA 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 106tmA 求uo t 的表示式 36 解6 15 1 2 37 6 16并联检波器如图所示 输入信号为调幅波 已知C1 C2 0 01 F R1 1k R2 5k 调制频率F 1kHz 载频fC 1MHz 二极管工作在大信号状态 1 画出AD及BD两端的电压波形 2 其它参数不变 将C2增大至2 F BD两端电压波形如何变化 题6 16图 38 解6 16 1 此时低通网络的截止频率为 因为F fH fC 所以电路是正常检波 各点波形如下 39 2 当C2增大到2 F时 因为fH F 所以 BD端输出信号已不在是调制信号 而是直流 其大小约为输入AM信号中载波信号分量的振幅 40 6 17图示为一平衡同步检波器电路 us Uscos C t ur Urcos rt Ur Us 求输出电压表达式 并证明二次谐波的失真系数为零 题6 17图 解6 17设二极管为过零点的理想折线特性 检波效率为Kd 41 42 同样求锝 43 另外从上式可见 由于 二次谐波都是由co t的偶次方项产生的 但平衡输出后 n为偶次方项被彻底抵消掉了 所以输出只有调制信号的基频和奇次谐波分量 偶次谐波分量为0 而二次失真系数定义为 的二次谐波振幅与基频分量振幅之比 所以二次失真系数为0 因此 当忽略高次项后 得到 44 6 18图 a 为调制与解调方框图 调制信号及载波信号如图 b 所示 试写出u1 u2 u3 u4的表示式 并分别画出它们的波形与频谱图 设 C 题6 18图 45 解6 18 46 当带通滤波器的中心频率为载波频率 且带宽为2 时 得 经过低通滤波器后 47 各点波形如下 48 6 19已知混频器晶体三极管转移特性为 iC a0 a2u2 a3u3 式中 u UScos St ULcos Lt UL US 求混频器对于及 L S 及 2 L S 的变频跨导 解6 19根据已知条件 电路符合线性时变条件 则线性时变跨导为 49 6 20设一非线性器件的静态伏安特性如图所示 其中斜率为a 设本振电压的振幅UL E0 求当本振电压在下列四种情况下的变频跨导gC 1 偏压为E0 2 偏压为E0 2 3 偏压为零 4 偏压为 E0 2 题6 20图 解6 20设偏压为EQ 输入信号为uS UScos St 且UL US 即满足线性时变条件 根据已知条件 则电流可表示为 50 51 52 53 6 21图示为场效应管混频器 已知场效应管静态转移特性为iD IDSS 1 uGS VP 2 式中 IDSS 3mA VP 3V 输出回路谐振于465kHz 回路空载品质因数Q0 100 RL 1k 回路电容C 600pF 接入系数n 1 7 电容C1 C2 C3对高频均可视为短路 现调整本振电压和自给偏置电阻Rs 保证场效应管工作在平方律特性区内 试求 1 为获得最大变频跨导所需的UL 2 最大变频跨导gC和相应的混频电压增益 题6 21图 54 1 为获得最大的不失真的变频跨导 应该调整自给偏压电阻 使场效应管的静态偏置工作点位于平方律特性的中点上 55 输出回路在谐振时 它两端的总电导为 56 6 22N沟道结型场效应管混频器如图所示 已知场效应管参数IDSS 4mA Vp 4V 本振电压振幅UL 1 8V 源极电阻Re 2k 试求 1 静态工作点的gmQ及变频跨导gC 2 输入正弦信号幅度为lmV时 问漏极电流中频率为 s L I的分量各为多少 3 当工作点不超出平方律范围时 能否说实现了理想混频而不存在各种干抚 题6 22图 57 解6 2 1 58 2 因此可以看出 3 当工作点不超过平方律范围时 仍然会出现其他频率分量 如 L S 2 S 2 L L S 所以仍有失真 59 6 23一双差分对模拟乘法器如图所示 其单端输出电流 试分析为实现下列功能 要求不失真 1 双边带凋制 2 振幅已调波解调 3 混频 各输入端口应加什么信号电压 输出端电流包含哪些频率分量 对输出滤波器的要求是什么 60 题6 23图 61 解6 23 1 要实现双边带调幅 u1应为载波信号 u2应为调制信号 此时单端输出电流为 62 2 要实现对AM信号的解调 u1应为插入载波信号 u2应为AM信号 此时单端输出电流为 63 3 要实现混频 u1应为本振信号 u2应为输入信号 此时单端输出电流为 64 6 24图示为二极管平衡电路 用此电路能否完成振幅调制 AM DSB SSB 振幅解调 倍频 混频功能 若能 写出u1 u2应加什么信号 输出滤波器应为什么类型的滤波器 中心频率f0 带宽B如何计算 题6 24图 解6 24设输出滤波器的谐振频率为f0 调制信号最高频率为Fmax 当满足U2 U1的条件下 输出电流iL 2gDK 2t u1 因此 65 1 将u1 加载波信号 u2 加调制信号 可实现AM调制 此时要求滤波器为带通滤波器 中心频率为载波频率 f0 fC 带宽为2倍的调制信号最高频率 B0 7 2Fmax 即输入信号的带宽 2 将u1 加调制信号 u2 加载波信号 可实现DSB或SSB调制 滤波器为带通滤波器DSB调制时 f0 fC B0 7 2Fmax SSB调制时 B0 7 Fmax Fmin Fmax 中心频率f0 fC 0 5 Fmax Fmin 3 将u1 加调幅信号 u2 加插入载波信号 可实现振幅解调 此时要求滤波器为低通滤波器 滤波器的高频截止频率fH Fmax 66 4 将u1 加正弦信号信号 u2不加信号 可实现倍频 此时要求滤波器为窄带滤波器 中心频率为所需倍频的频率 5 将u1 加调幅信号 u2 加本振信号 可实现混频 此时要求滤波器为带通滤波器 中心频率为中频频率 f0 fI fL fC 带宽为2倍的调制信号最高频率 B0 7 2Fmax 即输入信号的带宽 67 6 25图示为单边带 上边带 发射机方框图 调制信号为300 3000HZ的音频信号 其频谱分布如图中所示 试画出图中各方框输出端的频谱图 题6 25图 68 解6 25各点频谱如下 69 6 26某超外差接收机中频fI 500kHz 本振频率fL fs 在收听人fs 1 501MHz的信号时 听到哨叫声 其原因是什么 试进行具体分析 设此时无其它外来千扰 解6 26由于混频电路的非线性作用 有用输入信号和本振信号所产生的某些组合频率分量接近中频频率 对有用中频形成干扰 经检波后差拍出音频频率 即干扰哨声 根据已知条件 得 本振频率fL fs fI 1501 500 1001kHz根据 70 可以找出 p 2 q 1时产生3阶干扰 2fL fS 2002 1501 501kHzp 4 q 3时产生7阶干扰 3fS 4fL 4503 4004 503kHzp 5 q 3时产生8阶干扰 5fL 3fS 5005 4503 502kHzp 7 q 5时产生12阶干扰 5fS 7fL 7505 7007 498kHz等等 尤其是3阶干扰最为严重 71 6 27试分析与解释下列现象 1 在某地 收音机接收到1090kHz信号时 可以收到1323kHz的信号 2 收音机接收1080kHz信号时 可以听到540kHz信号 3 收音机接收930kHz信号时 可同时收到690kHz和810kHz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1090kHz信号时 同时可以收到1323kHz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 72 2 接收到1080kHz信号时 同时可以收到540kHz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 73 6 28某超外差接收机工作频段为0 55 25MHz 中频fI 455kHZ 本振fL fs 试问波段内哪些频率上可能出现较大的组合干扰 6阶以下 解6 28可以看出 因为没有其他副波道干扰信号 所以可能出现的干扰只能是干扰哨声 根据 74 上述结果说明 一旦接收信号频率和中频确定后 那么形成干扰哨声的点也就确定了 而且最严重