高频电子技术朱小祥习题答案

第页第1章绪论习题解答1、一个完整的通信系统一般由哪几部分组成？解：一个完整的通信系统一般由输入变换器、发送设备、信道、接收设备以及输出变换器组成。2、接收机可分为哪两种？解：接收机分为直接放大式接收机、和超外差式接收机两种。3、人耳能听到的声音的频率约在什么范围内？解：人耳能听到的声音的频率约在20到20000Hz的范围内。4、画出无线通信收发信机的原理框图，并说出各部分的功用。解：无线通信收发信机的原理框图如下图所示：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，再经过混频器，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。5、画出超外差接收机组成框图。解：超外差接收机组成框图如下所示：6、为什么在无线电通信中要使用“载波”发射，其作用是什么?解：由于需要传送的信息转变成电信号以后，其占有的频率成分基本上是低频范围，将这些低频范围的电信号直接发射出去，有两个不可克服的缺点，一是无选择性，相互干扰，不能实现多路通信。二是电信号频率低无线天线尺寸太大，为此采用对载波进行调制的发送方式就能较好地解决这两个缺点，选用高频载波作为运载信息的信号，由于频率高，天线尺寸小。另外，不同的电台，采用不同的载波，就很容易实现多路通信。7、无线电通信中为什么要采用“调制”与“解调”?各自的作用是什么?解：“调制”是发射机的主要功能。所谓调制是将所需传送的基带信号加载到载波信号上去，以调幅波、调相波或调频波的形式通过天线辐射出去。“解调”是接收机的重要功能。所谓解调是将接收到的已调波的原调制信号取出来，例如从调幅波的振幅变化中取出原调制信号。从调相波的瞬时相位变化中取出原调制信号。从调频波的瞬时频率变化中取出原调制信号。8、无线通信为什么要用高频信号？“高频”信号指的是什么？解：高频信号指的是适合天线发射、传播和接收的射频信号。采用高频信号的原因主要是：⑴频率越高，可利用的频带宽度就越宽，信道容量就越大，而且可以减小或避免频道间的干扰；⑵高频信号更适合电线辐射和接收，因为只有天线尺寸大小可以与信号波长相比拟时，才有较高的辐射效率和接收效率，这样，可以采用较小的信号功率，传播较远的距离，也可获得较高的接收灵敏度。9、无线电信号的频段或波段是如何划分的？各个频段的传播特性和应用情况如何？解：无线电信号的频段或波段的划分和各个频段的传播特性和应用情况如下表。第2章高频小信号放大器习题解答1、对高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？解：对高频小信号器的主要要求是:⑴比较高的增益；⑵比较好的通频带和选择性；⑶噪音系数要小；⑷稳定性要高。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、通频带为什么是小信号谐振放大器的一个重要指标？通频带不够会给信号带来什么影响？为什么？解：小信号谐振放大器的基本功能是选择和放大信号，而被放大的信号一般都是已调信号，包含一定的边频，小信号谐振放大器的通频带的宽窄直接关系到信号通过放大器后是否产生失真，或产生的频率失真是否严重，因此，通频带是小信号谐振放大器的一个重要指标。通频带不够将使输入信号中处于通频带以外的分量衰减，使信号产生失真。3、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？解：石英晶体有以下几个特点：⑴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；⑵具有很高的品质因数；⑶具有非常小的接入系数，因此手外部电路的影响很小；⑷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⑸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、外接负载阻抗对小信号谐振放大器有哪些主要影响？解：外接负载电阻使LC回路总电导增大，即总电阻减小，从而使Qe下降，带宽BW0.7展宽；外接负载电容使放大器的谐振频率f0降低。因此，在实用电路中，三极管的输出端和负载阻抗都将采用部分接入的方式与LC回路相连，以减小它们的接入对回路Qe值和谐振频率的影响。5、一个5kHz的基频石英晶体谐振器，Cq=2.4×10-2pF，C0=6pF，ro=15Ω。求此谐振器的Q值和串、并联谐振频率。解：该晶体的串联和并联频率近似相等，为5kHz，Q值为88464260。6、共发射极单调谐放大器如图2-40所示，试推导出谐振电压增益、通频带及选择性（矩形系数）公式。图2-40单调谐放大器输出端等效电路解：单调谐放大器的交流通路如图所示。在谐振放大器中，由于晶体管工作在较高的频率段上，则其输出电容Co、输入电容Ci和rbb′的影响就不能忽略，但考虑到由于电子技术的飞速发展使器件性能不断提高，在实际工作中，用于调谐放大器的晶体管的特征频率fT都远远大于其工作的中心频率f0，故可采用简化混合π型等效电路。考虑到一般高频管的rbb′较小，器件的工作电流也很小，故rbb′的影响可忽略，则，于是可得到下图所示的输出端等效电路，图中goe和Coe为晶体管的输出电导和输出电容，gL=1/RL为负载电导（RL为负载阻抗ZL的电阻部分），CL为负载电容（即ZL中的电容部分）。等效电路简化等效电路在抽头LC谐振回路中，有一个重要参数—接入系数P，它是回路与外电路之间的调节因子。P定义为与外电路相连的那一部分电抗与同一回路内参与分压的同性质总电抗之比。对于图（b）所示的等效电路而言，若回路线圈L的1-2间的匝数为N1-2，2-3间的匝数为N2-3，4-5间的匝数为N4-5，且N1-2+N2-3=N。不计互感时，晶体管接入回路的接入系数可以写为负载接入回路的接入系数按照自耦变压器耦合回路及变压器耦合电路的等效原理，将所有元件电压和电流折算到整个回路两端，便得到上图中的等效电路。图中式中，Ｃ∑为回路总电容，g∑为回路总电导，其中g0为电感线圈的自损耗电导。由图中可得，回路的总导纳式中，称作一般失调，它是在很小时得出的；Qe是回路的有载品质因数；而；f0为放大器谐振回路的谐振频率（中心频率）；称为相对失调。又根据放大器电压放大倍数的定义有其电压增益的模为式中，谐振时，由于，，则谐振电压增益Auo为可见，调谐放大器在谐振时的电压增益最大，且Auo和回路总电导g∑成反比，和晶体管跨导gm成正比。与此同时，不难得到相对电压增益为当时，可求得3dB带宽，即通频带BW0.7为

同理可以求出单调谐放大器的矩形系数为7、在图2-40所示的电路中，调谐回路是由中频变压器构成的，其f0=465kHZ，L=560μH，Q0=100，N12=46匝，N13=162匝，N45=13匝；三极管的goe=110μS，工作电流IE=1mA。若负载电导gL=1.0mS，试求:⑴谐振电压增益Au0；⑵通频带BW0.7。解：接入系数分别为回路的自损耗电导（1）三极管的跨导又（μS）则谐振电压（2）有载品质因数为则通频带为8、一单调谐振放大器，集电极负载为并联谐振回路，其固有谐振频率f0=6.5MHZ，回路总电容C=56pF，回路通频带BW0.7=150kHZ。求：⑴回路调谐电感、品质因数；⑵求回路频偏Δf=600kHZ时，对干扰信号的抑制比d。解：（1）已知f0=6.5MHZ，C=56pF，BW0.7=150kHZ，则（2）根据定义，抑制比，故9、中心频率都是6.5MHZ单调谐放大器和临界耦合的双调谐放大器，若Qe均为30，试问两个放大器的通频带各为多少？解：单调谐放大器的通频带为临界耦合的双调谐放大器的通频带为10、单调谐放大器如图2-41所示。已知工作频率f0=30MHz,L13=1μH,Q0=80,N13=20,N23=5,N45=4。晶体管的y参数为yie=(1.6+j4.0)ms,yre=0,yfe=(36.4-j42.4)ms,yoe=(0.072+j0.60)ms。电路中Rb1=15kΩ，Rb2=6.2kΩ，Re=1.6kΩ，C1=0.01μF，Ce=0.01μF，回路并联电阻R=4.3kΩ，负载电阻RL=620Ω。试求⑴画出高频等效电路；⑵计算回路电容C；⑶计算Au0,2Δf0.7,Kr0.1。图2-41单调谐放大电路（题意分析：此题的目的是说明负载不是晶体管而是RL时，分析等效电路要注意与晶体管为放大器负载的区别，具体计算仍然由实际等效电路来决定。）解：(1)画高频等效电路由题意已知晶体管的yre=0，可画高频等效电路如图所示。图（a）是根据实际放大器画出的yre=0的高频等效电路，输入电压加在晶体管b、e之间，偏置电阻Rb1和Rb2以并联形式加在b、e之间，而晶体管的输入电导gie和输入电容Cie也是并联在b、e之间。因为yre=0，输出电压不会影响输入电流的变化，而输入电压已在电流源yfe中反映出，所以在进一步将各元件等效到回路两端时，前一半等效电路可以不再画出，可以直接画出如图（b）所示高频等效电路。其中各参数计算如下(2)计算回路电容C因为，且所以(3)计算Au0、2Δf0.7、Kr0.111、单调谐放大器如图2-42所示。已知L14=1μH,Q0=100,N12=3,N23=3,N34=4，工作频率f0=30MHz，晶体管在工作点的y参数为gie=3.2ms，Cie=10pF，goe=0.55ms,Coe=5.8pF，yfe=53ms，φfe=-47°，yre=0。试求⑴画高频等效电路；⑵计算回路电容C；⑶计算Au0、2Δf0.7、Kr0.1。图2-42单调谐放大电路解：（1）画高频等效电路由于晶体管的yre=0，输出对输入不会产生影响，因此画高频等效电路时可将输入端的等效电路忽略而只画出输出端的高频等效电路，而输入电压在电流源yfe中已有反映。图（a）为高频等效电路，图（b）是将晶体管及后级负载等效到回路1、4两端后的等效电路。其中等效电路各元件参数的计算如下：（2）计算回路电容C因为，且所以（3）计算Au0、2Δf0.7、Kr0.112、图2-43所示是一个有高频放大器的接收机方框图。各级参数如图中所示。试求接收机的总噪声系数。并比较有高放和无高放的接收机，对变频噪声系数的要求有什么不同？图2-43接收机的方框图解：（1）传输线的噪声系数是（2）接收机的总噪声系数为（3）无高放，则总噪声系数为可见无高放后，接收机噪声系数比有高放要大很多。若要降低接收机总噪声系数，只有降低变频器的噪声系数提高功率增益，这样对变频器的要求就很高。因而最好是在变频器前加一级低噪声高放级。若还要进一步降低总噪声系数还可以将高放和变频器放在一个制冷系统中，使其处于-100°C以下，这样总噪声系统又会有大的下降。13、在小信号谐振放大器中，三极管与回路之间常采用部分接入，回路与负载之间也采用部分接入，简述其原因。解：外接负载电阻使LC回路总电导增大，即总电阻减小，从而使Qe下降，带宽BW0.7展宽；外接负载电容使放大器的谐振频率f0降低。因此，在实用电路中，三极管的输出端和负载阻抗都将采用部分接入的方式与LC回路相连，以减小它们的接入对回路Qe值和谐振频率的影响。14、解决小信号选频放大器通频带与选择性之间矛盾的方法有哪些？解:（1）增大零频增益（如增加级数），可以在选择性保证的前提下加宽通频带。（2）采用双耦合调谐放大器。（3）采用既有较好选择性又有较宽通频带的选频网络。15、画出宽频带放大器基极回路补偿原理电路，并说明其工作原理。解：基极补偿电路如图所示。补偿后低频时，CB容抗大，ZB（RB、CB并联阻抗）分压作用明显，使晶体管的实际输入减小，但此时的β值较大，输出的信号仍很大。高频时，CB减小，ZB分压减小，使晶体管的实际输入信号相对增大，抵消了β值下降而导致的输出信号的下降。第3章高频功率放大器习题解答1、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，集电极电流直流分量，电压利用系数。试计算：直流电源提供的功率，功放管的集电极损耗功率，效率以及临界负载阻抗。解：2、由高频功率晶体管组成的谐振功率放大器，其工作频率，输出功率，。（1）当时，试计算和；（2）当时，试计算和。解：当时，，,;当时，，,。3、某工作于临界状态的高频功率放大器电源电压，电压利用系数，电流通角，晶体管输出特性饱和线斜率。，。试求集电极直流电源提供的直流功率，集电极输出交流功率，集电极耗散功率以及效率。解：=0.8×（24-21.6）=1.92A4、当谐振功率放大器的输入激励信号为余弦波时，为什么集电极电流为余弦脉冲波形？但放大器为什么又能输出不失真的余弦波电压？解：因为谐振功率放大器工作在丙类状态（导通时间小于半个周期），所以集电极电流为周期性余弦脉冲波形；但其负载为调谐回路谐振在基波频率，可选出ic的基波，故在负载两端得到的电压仍与信号同频的完整正弦波。5、小信号谐振放大器与谐振功率放大器的主要区别是什么？解：不同之处：主要体现在激励信号的幅度、谐振网络的作用以及工作状态这三个方面。激励信号的幅度不同小信号谐振放大器属于小信号放大器，主要用来不失真的放大幅度微弱的高频小信号；而丙类谐振功率放大器是用来放大幅度较大的高频功率信号。谐振网络的作用不同小信号谐振放大器的谐振网络主要用于抑制各种干扰信号；而丙类谐振功率放大器的谐振网络主要是用来从失真的电流脉冲中选出基波，滤除谐波，从而得到不失真的输出信号。工作状态不同信号谐振放大器工作时主要考虑的是电压放大倍数、选择性以及通频带等性能参数，而对输出功率及效率一般不考虑，所以一般工作在甲类状态下；而丙类谐振功率放大器工作时主要考虑的是功率和效率，因而工作在丙类状态下。6、谐振功率放大器工作频率，实际负载，所要求的谐振阻抗，试求L型匹配网络的电路参数L和C的大小。解：由于RL＜RP，则应选择低阻变高阻L型匹配网络7、晶体管倍频器与高频功放有哪些相同之处和不同之处，为什么倍频器的输出功率、效率和增益比作放大器时小？解：相同之处：两者皆是工作在丙类状态下，且负载均为谐振网络。不同之处：晶体管倍频器的负载调谐在n次谐波的频率上，而高频功放的负载调谐在基波频率上。由于总小于，所以次倍频器的输出功率和效率总低于基波放大器，且越大，相应的谐波分量幅度越小，输出功率和效率降低就越多。即同一个晶体管在输出相同功率时，作为倍频器工作其集电极损耗要比作为放大器工作时大。8、试设计一高频功率放大器的实际线路，要求：⑴采用NPN型晶体管，发射极直接接地；⑵集电极用并联馈电，与振荡回路部分接入；⑶基极用串联馈电、自偏压、与前级互感耦合。解：正弦波振荡器习题解答1、试画出图4-41各电路的交流等效电路，并用振荡器的相位条件，判断哪些可能产生正弦波振荡，那些不能产生正弦波振荡？并说明理由。图4-41习题4.1图解:交流等效电路如下图示。在画这些图时，为了简化起见，偏置电阻RB1、RB2射极电阻RE，集电极电阻RC都没有画出。图(a)b、e间为L2,ce为C1,抗性质不同，不能振荡。图(c)c、e间为L2,b、c间为L1，抗性质相同，不管b、e间呈容抗或感抗，电路都不能起振。图（d）电路是具有级间反馈的放大器，它通过RF1产生级间负反馈，通过LC1串联谐振回路产生级间正反馈。当正反馈量大于负反馈量时，电路就可能产生自激振荡。由于，LC谐振回路在ωOSC上呈现的阻抗最小，正反馈最强。因此，当有ωOSC的扰动分量存在时，就能满足起振的相位条件，产生振荡频率为ωOSC的正弦波振荡。2、图4-42是三个谐振回路振荡器的交流等效电路。如果电路参数之间的关系式为⑴L1C1>L2C2>L3C3；⑵L1C1=L2C2<L3C3。试问电路能否起振？若能起振，则属于哪种类型的振荡电路？其振荡频率与各回路的固有谐振频率之间有什么关系？图4-42三个谐振回路振荡器的交流等效电路解:该电路作为三点式振荡电路，它可能振荡的相位平衡条件是b-e,c-e间的电抗性质相同，b-c间为另一种性质的电抗。由题意可知，三个并联谐振回路的谐振频率分别为（1）L1C1>L2C2>L3C3时，ω1<ω2<ω3。三个回路的电抗曲线和合成曲线如图3所示。可以满足x=x1+x2+x3=0的角频率为ωI和ωII两个。其中唯有ωII满足相位平衡条件，因而电路可振荡在ωII上，此时c-e和b-e间呈容抗，b-c间呈感抗，电路属于电容三点式振荡器。（2）L1C1=L2C2<L3C3时，ω1=ω2>ω3。三个回路的电抗曲线和合成曲线如图4所示。可以看到，满足x=x1+x2+x3=0的角频率为ω0,且在角频率上满足相位平衡条件，因而电路可能振荡在ω0上。此时，c-e,b-e间呈现感抗，b-e间呈现容抗，是电感三点式振荡电路。3、图4-43（a）、（b）分别为10MHz和25MHz的晶体振荡器。试画出交流等效电路，证明晶体的作用，并计算反馈系数。图4-43晶体振荡器解:对于图（a）所示的10MHz晶体振荡器，忽略偏置电阻的影响，它的等效电路如图（c）示。按照相位平衡条件，晶体应等效为感抗，应满足ωs<ωosc<ωp,属于并联型晶体振荡器中的皮尔斯振荡电路。其反馈系数为对于图（b）所示的25MHz晶体振荡器，忽略偏置电阻的影响，它的等效电路如图（d）示。按照相位平衡条件，晶体相当于一个具有高选择性的短路元件，应满足ωs＝ωosc。故属于串联型晶体振荡电路。其反馈系数为4、试用相位平衡条件判断图4-44所示电路是否可能产生正弦波振荡，并简述理由。图4-44习题4.6图解:图（a）反相放大器和两节RC超前型移相网络组成，不满足相位平衡条件，不能振荡。图（b）T1基极同T2集电极组成同相放大器和三节RC超前网络组成，每节移相60°，为负反馈，不满足相位平衡条件，不振。图（c）A为反相器，三节RC超前型移相网络产生相移180°，满足相位平衡条件，可以振荡。图（d）T1和T2组成同相放大器，和一节RC串并联移相网络组成，但反馈到T1射极，为负反馈，不满足相位平衡条件，不振荡。5、图4-45所示互感耦合振荡电路，用瞬时极性法分析判断电路有否可能振荡?图4-45互感耦合振荡电路（分析：瞬时极性法是分析判断振荡电路是否满足正反馈的基本方法。对分析判断互感耦合振荡器、振荡器较为方便，而对于三点式振荡器较多的是利用三点式振荡器相位平衡条件的判断准则来分析判断。在应用瞬时极性法时，首先要识别清楚放大器的组态形式，也就是放大器是共射还是共基或共集。因为共射放大器的输入是基极，输出是集电极，参考点(或接地点)是发射极，它是反相放大器，输出电压与输入信号电压是反相位的。共基放大器的输入是发射极，输出是集电极，参考点(或接地点)是基极，它是同相放大器，输出电压与输入信号电压是同相位的。共集放大器的输入是基极，输出是发射极，参考点(或接地点)是集电极，它是同相放大器，输出电压与输入信号电压是同相位的。在分清了放大器的类型后，根据放大器组态的形式确定输入端和输出端。然后假设某一瞬时，输入端对参考点的电位为，然后根据放大器的组态确定输出端对参考点的相位，同相放大为，反相放大为。再通过互感耦合的同名端决定反馈电压对参考点的相位。若反馈到输入端仍为，表示为正反馈，可能振荡，若反馈到输入端为，则为负反馈，不能振荡。）解：图（a）由于为高频旁路电容，发射极交流接地，放大器为共射放大，输入为对地，输出为对地，且为反相放大器。设某一瞬时基地对地输入为，经反相放大，集电极对地输出为，由于电源相当于交流地电位，则电感两端的电位关系是上正下负。通过互感耦合及同名端确定反馈电压在反馈线圈上是上下，正好反馈到输入端为，是正反馈，可能振荡。图（b）由于为高频旁路电容，发射极交流接地，放大器为共射放大器，输入为基极对地，输出为集电极对地，且为反相放大器。设某一瞬时，基极对地输入为，经反相放大，集电极对地输出为，由于电源相当于交流地电位，则集电极电感两端的电位关系是上下。通过互感耦合及同名端确定回路两端的电位关系是上下。因为回路的上端通过高频旁路为地电位，所以反馈到基极对地的电位关系为，是负反馈，不能振荡。图（c）由于为高频旁路电容，基极交流接地，放大器为共基放大器，输入为发射极对地，输出为集电极对地，且为同相放大器。设某一瞬时，发射极对地输入为，经同相放大，集电极对地输出为，由于电源相当于交流地电位，则集电极电感两端的电位关系是上下。通过互感耦合及同名端确定回路两端的电位关系是上下。因为是耦合电容，通过回路的的中点对地反馈到发射极为，是正反馈，可能振荡。6、试从相位条件出发，判断图4-46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？图4-46交流等效电路解:（a）可能振荡，电感三点式反馈振荡器,（b）不能,（c）不能,（d）不能,（e）可能振荡，振荡的条件是L1C1回路呈容性，L2C2回路呈感性，即要求f01<f<f02,这时是一个电感反馈振荡器,（f）可能振荡，振荡的条件是LC3支路呈感性，即满足f03<f，这时是一个电容反馈振荡器。7、图4-47是一三回路振荡器的等效电路，设有下列四种情况：⑴L1C1>L2C2>L3C3；⑵L1C1<L2C2<L3C3；⑶L1C1=L2C2>L3C3；⑷L1C1<L2C2=L3C3。试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率f1与回路谐振频率有何关系？图4-47三回路振荡器的等效电路解:根据给定条件，可知（1）f01<f02<f03,因此，当满足f01<f02<f<f03,就可能振荡，此时L1C1回路和L2C2回路呈容性，而L3C3回路呈感性，构成一个电容反馈振荡器。（2）f01>f02>f03,因此，当满足f01>f02>f>f03,就可能振荡，此时L1C1回路和L2C2回路呈感性，而L3C3回路呈容性，构成一个电感反馈振荡器。（3）f01=f02<f03,因此，当满足f01=f02<f<f03,就可能振荡，此时L1C1回路和L2C2回路呈容性，而L3C3回路呈感性，构成一个电容反馈振荡器。（4）f01>f02=f03不能振荡，因为在任何频率下，L3C3回路和L2C2回路都呈相同性质，不可能满足相位条件。8、在图4-48所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。图4-48电容三端式电路解：9、图4-49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？图4-49晶体振荡器线路解：交流等效电路如图所示。图2（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2（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。10、图4-50所示是实用晶体振荡线路，试画出它的高频等效电路，并指出它是哪一种振荡器。图中的4.7μH电感在电路中起什么作用?图4-50晶体振荡电路解：晶体振荡电路的高频等效电路如图所示。图中的4.7μH与电容330pF并联组成一个电抗电路，其谐振频率为。对于5MHz的晶体，由于是组成并联型晶体振荡器，在晶体工作于基波频率5MHz时，4.7μH与330pF并联等效为容抗，满足三点式振荡器的相位平衡条件，即电路振荡于晶体的基频5MHz。若4.7μΗ电感改为0.6μH，则0.6μH与330pF并联谐振频率为。此并联回路对晶体的基频5MHz等效为电感，不满足、同电抗性质的要求，不能在5MHz振荡。然而对三次谐波15MHz来说，并联回路等效为电容，满足、同为电容，故振荡于三次谐波15MHz,称为三次泛音晶体振荡器。需要说明的是，并联型晶体振荡器的振荡频率，其中是晶体的串联谐振频率，是晶体的动态电容，是晶体的静态电容，是晶体的负载电容。是由200pF电容和330pF电容与4.7uH电感并联的等效电容以及由20pF电容与3/10pF微调电容并联的电容三者串联组成。由于，，故比略大一点，但差值很小。若=5MHz，对于300pF与4.7uH并联的振荡电路，振荡频率比5MHz稍大一点。对于300pF与0.6uH并联的振荡电路，振荡频率比15MHz稍大一点。微调电容的改变可微调振荡频率。11、分析图4-51所示电路，标明次级数圈的同名端，使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。图4-51习题11图解：（a）同名端标于二次侧线圈的下端（b）同名端标于二次侧线的圈下端（c）同名端标于二次侧线圈的下端12、根据振荡的相位平衡条件，判断图4-52所示电路能否产生振荡？在能产生振荡的电路中，求出振荡频率的大小。图4-52习题12图解：(a)能；(b)不能；(c)能；13、分析图4-53所示各振荡电路，画出交流通路，说明电路的特点，并计算振荡频率。图4-53振荡电路解：交流通路如下图所示。（a）图为电容三点振荡电路，采用电容分压器输出，可减小负载的影响。(b)图为改进型电容三点式振荡电路(西勒电路)，频率稳定度高。采用电容分压器输出，可减小负载的影响。14、若石英晶片的参数为，，，，试求⑴串联谐振频率；⑵并联谐振频率与相差多少？⑶晶体的品质因数Q和等效并联谐振电阻为多大？解：(1)(2)(3)15、晶体振荡电路如图4-54所示，试画出该电路的交流通路；若f1为L1C1的谐振频率，f2为L2C2的谐振频率，试分析电路能否产生自激振荡。若能振荡，指出振荡频率与f1、f2之间的关系。图4-54晶体振荡电路解：该电路的简化交流通路如下图所示，电路可以构成并联型晶体振荡器。若要产生振荡，要求晶体呈感性，和呈容性。所以。晶体振荡电路简化交流通路16、已知RC振荡电路如图4-55所示。⑴说明R1应具有怎样的温度系数和如何选择其冷态电阻；⑵求振荡频频率f0。图4-55RC振荡电路解：(1)应具有正温度系数，冷态电阻(2)17、RC振荡电路如图4-56所示，已知R1=10kΩ，VCC=VEE=12V，试分析R2的阻值分别为下列情况时，输出电压波形的形状。(1)R2=10kΩ；(2)R2=100kΩ；(3)R2为负温度系数热敏电阻，冷态电阻大于20kΩ；(4)R2为正温度系数热敏电阻，冷态电阻值大于20kΩ。图4-56RC振荡电路解：(1)因为停振，；(2)因为，输出电压为方波；(3)可为正弦波；(4)由于，却随增大越大于3，故输出电压为方波。第5章

振幅调制、解调及混频习题解答1、试分析标准调幅波、单边带调幅波、双边带调幅波在波形和示波器屏幕上的异同？解：标准调幅波波形及频谱图单边带调幅波波形及频谱图双边带调幅波波形及频谱图2、画出下列已调波的波形和频谱图（设ωc=5Ω），确定各波形的信号带宽，并说明它们是哪种调幅波。⑴u(t)=(1+sinΩt)sinωct（V）；⑵u(t)=(1+0.25cosΩt)cosωct（V）；⑶u(t)=3cosΩtcosωct（V）。解：（1）为ma=1的普通调幅波，其波形与频谱图如图（a）、（b）所示；（2）为ma=0.25的普通调幅波，其波形与频谱图如图（c）、（d）所示；（3）为双边带调幅波，其波形与频谱图如图（e）、（f）所示。3、为什么调幅系数ma不能大于1？解：如果>1，则调幅波的外包络线形状与调制信号不同，产生过调失真。>1时，波形如图所示。在实际应用中，要求。4、已知某调幅波的最大振幅为10V，最小振幅为4V，求其调幅系数。解：5、有一调幅波的频谱图如图5-48所示，试写出它的电压表达式，并计算它在1欧姆负载上的平均功率。图5-48习题5图解：波形为单音调制的普通调幅波，调幅波的数学表达式为（W）6、某调制信号和载波信号的波形如图5-49所示，画出标准调幅波的波形示意图。图5-49习题6图解:根据普通调幅波的包络线形状与调制信号相似这一特点，示意画出的普通调幅波的波形如下图所示。7、简述集电极调幅和基极调幅的工作原理解：（1）集电极调幅当丙类谐振功放工作在过压状态时，集电极电流的基波分量的振幅Icm1与集电极偏置电压成线性关系。集电极调幅是利用三极管的非线性特性，将调制信号u（t）经低频变压器加在丙类谐振功放的集电极，与直流电压Vcc叠加后构成晶体管的集电极电源Vcc（t），即集电极等效电源随着调制信号的规律变化，经LC选频回路的作用，输出电压的振幅也随调制信号的规律变化，从而实现调幅。（2）基极调幅基极调幅也是利用三极管的非线性特性，用调制信号改变丙类谐振功放的基极偏压来实现调幅。当谐振功率放大器工作在欠压状态时，集电极电流的基波分量振幅随基极偏压成线性变化，即按调制信号的规律变化，经LC选频回路的作用，输出电压的振幅也随调制信号的规律变化。8、某非线性器件的伏安特性为i=b1u+b3u3，试问它能否实现调幅？为什么？如不能，非线性器件的伏安特性应具有什么形式才能实现调幅？解：不能实现调幅。因为非线性器件的伏安特性中只有包含二次方项，这样才能实现两个信号的相乘，即实现频率变换（频率的加减），进而实现调幅。9、简述二极管检波时产生惰性失真和负峰切割失真的原因，以及如何避免失真的发生。解：（1）惰性失真惰性失真是检波器的RC取值过大，使二极管在截止期间C的放电速度太慢，以致跟不上调幅波包络的下降速度，出现惰性失真现象。如果调制信号角频率Ω越高，调幅系数ma越大，包络下降速度就越快，惰性失真就越严重。要克服这种失真，必须适当减小RC的数值，使电容器的放电速度加快。避免惰性是真一般RC的选取应满足下述条件：（2）负峰切割失真当检波电路输入单频调制的调幅信号时，在调幅系数比较大时，有可能使输入调幅波的包络在负半周的某段时间内电容Cc上直流电压的而截至，即输出电压不能随输入包络的变化而产生失真。由于这种失真发生在输出低频电压的负半周，其底部（负峰值）附近被削平，因此将这种失真称为负峰切割失真。根据分析，为避免产生负峰切割失真，与满足下面关系：10、二极管大信号包络检波器的RL=100kΩ，CL=100pF，设Fmax=6kHZ，为避免出现惰性失真，最大调幅系数应为多少？解：已知RL=100kΩ，CL=100pF，Fmax=6kHZ，根据不产生惰性失真的条件变化后可得11、用乘法器进行同步检波时，为什么要求本机同步信号与输入载波信号同频同相？解：同步信号与输入载波信号只有同频才能实现检波，同频同相时，输出幅度最大。12、电视接收机某频带的图像载频为57.75MHz，伴音载频为64.25MHz，伴音和图像信号同时加入到混频器中。如果要得到38M的图像中频，试问这时电视机的本振频率为多少？伴音中频为多少？解：电视机的本振频率为fL=fI（图像中频）+fc（图像载频）=38+57.75=95.75MHz伴音中频为fI（伴音中频）=fL－fc（伴音载频）=95.75－64.25=31.5MHz13、简要叙述减小混频干扰的措施。解：减小混频干扰的措施有（1）混频器的干扰程度与干扰信号的大小有关，因此提高混频器前端电路的选择性（如天线回路、高放级的选择性），可有效地减小干扰的有害影响。（2）将中频选在接收频段以外，可以避免产生最强的干扰哨声，同时，也可以有效地发挥混频前各级电路的滤波作用，将最强的干扰信号滤除。如采用高中频，可基本上抑制镜像频率干扰、中频干扰和某些副波道干扰。（3）合理选择混频管的工作点，使其主要工作在器件特性的二次方区域，或者选择具有平方律特性的场效应管作为混频器件，可减少输出的组合频率数目，进而减小混频干扰。但这种办法对于减小中频干扰和镜像频率干扰是无效的。（4）采用模拟乘法器、平衡混频器、环形混频器，可大大减少组合频率分量，也就减小了混频干扰。14、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？三者间有什么不同？省略15、有一中波段（535kHZ~1605kHZ）调幅超外差收音机，中频fI=fL-fc=465kHZ，试分析下列现象属于何种干扰，又是如何形成的？⑴当收听到fc=570kHZ的电台时，听到频率为1500kHZ的强电台播音；⑵当收听fc=929kHZ的电台时，伴有频率为1kHZ的哨叫声；⑶当收听fc=1500kHZ的电台播音时，听到频率为750KHZ的强电台播音。解：（1）为镜像频率干扰（p=1、q=1），这是因为570+465=1500-465。或（kHZ）（2）为组合频率干扰（p=1、q=2）。当fc=929kHZ时，fL=fI+fc=465+929=1394kHZ，而2fc-fL=2×929-1394=464kHZ，此组合频率分量在检波器中将与465kHZ的中频信号进行差拍检波，从而产生1kHZ的干扰哨声。（3）为副波道干扰（p=1、q=2）。这是因为（kHZ）角度调制与解调习题解答1、已知调制信号，载波输出电压，，试求调频信号的调频指数mf、最大频偏Δfm和有效频谱带宽BW，写出调频信号表示式。解:2、已知调频信号，，试：(1)求该调频信号的最大相位偏移mf、最大频偏Δfm和有效频谱带宽BW；(2)写出调制信号和载波输出电压表示式。解：(1)(2)因为，所以，故3、已知载波信号，调制信号为周期性方波，如图6-39所示，试画出调频信号、瞬时角频率偏移和瞬时相位偏移的波形。图6-39周期性方波解：、和波形如下图所示。4、调频信号的最大频偏为75kHz，当调制信号频率分别为100Hz和15kHz时，求调频信号的mf和BW。解：当时，当时，5、已知调制信号、载波输出电压，。试求调相信号的调相指数mp、最大频偏Δfm和有效频谱带宽BW，并写出调相信号的表示式。解：6、设载波为余弦信号，频率、振幅Um=4V，调制信号为单频正弦波、频率F=400Hz，若最大频偏Δfm=10kHz，试分别写出调频和调相信号表示式。解：波：波：7、已知载波电压，现用低频信号对其进行调频和调相，当、时，调频和调相指数均为10rad，求此时调频和调相信号的Δfm、BW；若调制信号不变，分别变为100Hz和10kHz时，求调频、调相信号的Δfm和BW。解：时，由于，所以调频和调相信号的和均相同，其值为当时，由于与成反比，当减小10倍，增大10倍，即，所以调频信号的对于调相信号，与无关，所以，则得，当时，对于调频信号，，则得对于调相信号，，则8、直接调频电路的振荡回路如图6-40所示。变容二极管的参数为UB=0.6V，γ=2，Cj0=15pF。已知L=20uH，UQ=6V，，试求调频信号的中心频率fc、最大频偏Δfm和调频灵敏度SF。图6-40调频振荡回路解：9、调频振荡回路如图6-40所示，已知L=2uH，变容二极管参数为：Cj0=225pF、γ=0.5、UB=0.6V、UQ=6V，调制电压为。试求调频波的：⑴载频；⑵由调制信号引起的载频漂移；⑶最大频偏；⑷调频灵敏度；解：(1)求载频，由于所以(2)求中心频率的漂移值，由于所以(3)求最大频偏(4)求调频灵敏度10某调频设备组成如图6-41所示，直接调频器输出调频信号的中心频率为10MHz，调制信号频率为1kHz，最大频偏为1.5kHz。试求：⑴该设备输出信号u0(t)的中心频率与最大频偏；⑵放大器1和2的中心频率和通频带。图6-41某调频设备组成解：(1)(2)11、图6-42所示互感耦合回路相位鉴频器中，如电路发生下列一种情况，试分析其鉴频特性的变化。⑴V2、V3极性都接反；⑵V2极性接反；⑶V3开路；⑷次级线圈L2的两端对调；⑸次级线圈中心抽头不对称。图6-42互感耦合回路相位鉴频器解：(1)、

极性接反，输出电压极性反相；(2)极性接反，输出电压为、相叠加，鉴频特性近似为一直线，不能实现鉴频；(3)开路，成为单失谐回路斜率鉴频器，鉴频线性度变差，鉴频灵敏度变小。只输出负半周电压；(4)鉴频特性反相；(5)鉴频特性不对称。12、晶体鉴频器原理电路如图6-43所示。试分析该电路的鉴频原理并定性画出其鉴频特性。图中R1=R2，C1=C2，V1与V2特性相同。调频信号的中心频率fc处于石英晶体串联谐频fs和并联谐频fp中间，在fc频率上，C0与石英晶体的等效电感产生串联谐振，u1=u2，故鉴频器输出电压u0=0。图6-43晶体鉴频器原理电路图解：在频率上，故，；当时，故，；当时，故，。所以鉴频特性如下图所示。13、图6-44所示两个电路中，哪个能实现包络检波，哪个能实现鉴频，相应的回路参数应如何配置？图6-44题6.13图解：(a)图可实现鉴频，要求、均失调于调频波的中心频率，且对称于，即(或)，这个差值必须大于调频信号的最大频偏，以免鉴频失真。该图为双失谐回路斜率鉴频器。(b)图可用于实现包络检波，要求(载频)，其输出电压为上、下两个检波器解调电压的叠加。14、调角波，试计算说明：⑴调角波的载波频率；⑵调角波的调制信号频率F；⑶最大频偏；⑷最大相移；⑸信号频谱宽度；⑹在单位电阻上信号的损耗功率；⑺能否确定是调频波还是调相波?解：(1)载波频率；(2)调制信号频率；(3)最大频偏；(4)最大相移；(5)信号频谱宽度；(6)单位电阻上信号的损耗功率因为是等幅波，振幅为10V，所以(7)由于不知道调制信号的类型，不能确定是调频波还是调相波。如果调制信号为正弦波，则为调频波。如果调制信号为余弦波，则为调相波。15、已知某调频电路单位调制电压产生频偏为1kHz，电路的输出载波电压，调制信号电压。试求：⑴调频指数；⑵最大频偏；⑶有效频带宽度；⑷调频波的数学表示式。解：(1)调频指数(2)最大频偏(3)有效频带宽度(4)调频波的数学表示式16、已知某调频电路的调制灵敏度，电路输出载波信号电压，调制信号电压。试写出输出调频波的数学表示式。解：因为，对调制信号对调制信号则调频波数学表示式为17、已知某调频电路要求最大频偏，电路输出载波信号电压，调制信号，试写出调频波的数学表示式。解：因为所以对于调制信号对于调制信号调频波的数学表示式18、已知调制信号,，求：⑴对应的调频波与调相波的有效频谱宽度。⑵若不变，F增大一倍，两种已调波的有效频谱宽度如何变化?⑶若F不变，增大一倍，两种已调波的有效频谱宽度又如何变化?⑷若和F都增大一倍，两种已调波的有效频谱宽度又如何变化?解：(1)=5（V）,F=1（kHz）,调频波调相波(2),调频波,不变调相波,不变(3),调频波,不变调相波,不变(4),调频波调相波19、某调频电路的调制灵敏度，调制信号电压，电路载波输出电压，试求：⑴调频电路输出调频波的数学表示式，最大频偏、载波频率和调制信号频率；⑵输出调频波经过12倍频后，其最大频偏、载波频率、调制信号频率和数学表示式怎样变化?(设12倍频器的电压传输系数为A)。解：(1)最大频偏调频指数数学式载波频率调制信号频率(2)，经12倍频，调频波的瞬时频率为载波由5MHz变为60MHz，倍频12倍；最大频偏由10kHz变为120kHz，倍频12倍；调制信号频率F不变。调频指数数学表示式为20、已知调频信号uFM（t）=100cos（2π×108t＋20sin2π×103t）(mv)求：⑴载波频率fc，调制信号频率F和调频指数mf；⑵最大频偏Δfm；⑶调频波有效带宽BW。解：（1）载波频率fc＝1MHz；调制信号频率F＝1kHz；调频指数mf＝20rad。（2）最大频偏Δfm＝mfF＝20kHz。（3）调频波有效带宽BW＝2（Δfm＋F）＝42kHz。21、给定调频波的中心频率fc＝50MHz，最大频偏Δfm＝75kHz，求：⑴当调制信号频率F＝300Hz时，调频指数mf及调频波有效带宽BW；⑵当调制信号频率F＝15kHz时，调频指数mf及调频波有效带宽BW。解：（1）调频指数mf=Δfm/F=250radBW=2(Δfm+F)=150.6kHz（2）调频指数mf=Δfm/F=5radBW=2(Δfm+F)=180kHz22、载波uC=5cos2π×108t(V),调制信号uΩ(t)=cos2π×103t(V)最大频偏Δfm＝20kHz。求：⑴调频波表达式；⑵调频系数mf和有效带宽BW；⑶若调制信号uΩ(t)=3cos2π×103t(V)，则mf＝？BW＝？解：（1）调频系数mf=Δfm/F=20rad调频波表达式uFM(t)=UCcos（ωCt＋mfsinΩt）=5cos（2π×108t＋20sin2π×103t）V（2）调频系数mf=Δfm/F=20rad有效带宽BW=2(mf+1)F=42kHz（3）mf＝Δf`m/F=60radBW＝2(mf+1)F=122kHz23、已知载波uC=10cos2π×50×106t(V),调制信号uΩ(t)=5cos2π×103t(V)调频灵敏度Sf＝10kHz/V，求：⑴调频波表达式；⑵最大频偏Δfm；⑶调频系数mf和有效带宽BW。解：（1）调频系数mf=Δfm/F=SfUm/F=50rad调频波表达式uFM(t)=10cos（2π×50×106t＋50sin2π×103t）（2）最大频偏Δfm=SfUm=50kHz（3）调频系数mf=Δfm/F=SfUm/F=50rad有效带宽BW=2(mf+1)F=102kHz24、频率为100MHz的载波被频率为5kHz的正弦信号调频，最大频偏Δfm＝50kHz，求：⑴调频指数mf及调频波有效带宽BW；⑵如果调制信号的振幅加倍，频率不变时，调频指数mf及调频波有效带宽BW；⑶如果调制信号的振幅和频率均加倍时，调频指数mf及调频波有效带宽BW。解：（1）调频系数mf=Δfm/F=10rad有效带宽BW=2(mf+1)F=110kHz（2）调频系数mf=Δfm/F=20rad有效带宽BW=2(mf+1)F=210kHz（3）调频系数mf=Δfm/F=10rad有效带宽BW=2(mf+1)F=220kHz25、已知调频波表达式为u(t)=10cos（2π×50×106t＋5sin2π×103t）(V)；调频灵敏度Sf=10kHz/V，求：⑴该调频波的最大相位偏移mf、最大频偏Δf和有效带宽BW；⑵写出载波和调制信号的表达式。解：（1）调频系数mf=5rad，又因为mf=Δfm/F所以最大频偏Δfm=mfF=5kHz，有效带宽BW=2(mf+1)F=12kHz（2）载波表达式uc(t)=UCcosωCt=10cos（2π×50×106t）V调制信号的表达式u(t)=0.5cos2π×103tV26、设载频fc＝12MHz，载波振幅Ucm＝5V，调制信号uΩ(t)=