高頻電子電路與仿真設計課件答案

1、思考題.為什么調(diào)制必須利用電子器件的非線性特性才能實現(xiàn)？它和小信號放大在本質上有 何不同？.試畫出AM、DSB、SSB信號實現(xiàn)調(diào)制的原理框圖。.振幅檢波器一般有哪幾部分組成？試說明各部分的功能。.常用的檢波器有哪幾種？它們之間有什么區(qū)別？.變頻作用是怎樣產(chǎn)生的？為什么一定要有非線性元件才能產(chǎn)生變頻作用？變頻與檢 波有何異同點？.什么是混頻器的交調(diào)干擾和互調(diào)干擾和鏡像干擾？怎樣減小它們的影響？用乘法器實現(xiàn)同步檢波時，為何要求本機同步信號與輸入載波信號同頻同相？簡述較少混頻干擾的方法。解：同步信號與輸入載波信號只有同頻才能實現(xiàn)檢波，同頻同相時，輸出幅度最大。習題，畫出這些信號的頻譜圖及形成這些信號

2、的方框1 .寫出圖6-1所示各信號的時域表達式 圖，并分別說明它們能形成什么方式的振幅調(diào)制。圖6-14 I I i 42.已知載波電壓 uc=UCsin co Ct,調(diào)制信號如圖及m=1兩種情況下所對應的 AM波波形以及6.3所示，fC1/T Q。分別畫出 m=0.5 DSB波波形。圖6-3解：它們的波形如下v。, 5)3.某發(fā)射機輸出級在負載求總的輸出功率Pav、載波功率 解：由題意知，該信號是個 所以：Rl=50 Q 上的輸出信號為 U0(t)=2(1-0.2cos Q t)cos co ct VoPc和邊頻功率P邊頻。AM 調(diào)幅信號，且 m=0.2,Pc =Uc2-2 =0.04W2Rl

3、 2_500.22一)=0.0408W 22Pav cd )=0.04(1P邊頻=Pv - Pc =0.0008WRC為正常值，二極管為折線特性。.判斷圖6-4各電路能否進行振幅檢波？圖中圖6-4解：因為振幅檢波器應該由檢波二極管，RC低通濾波器組成，所以(a)不能作為實際的檢波器，因為負載為無窮大，輸出近似為直流，不反映AM輸入信號包絡。它只能用做對等幅信號的檢波，即整流濾波。(b)不能檢波，因為沒有檢波電容，輸出為輸入信號的正半周，因此是個單向整流電路。(c)可以檢波。(d)不可以檢波，該電路是一個高通濾波器，輸出與輸入幾乎完全相同.某調(diào)幅波的表達式為(V)u = 100siim H.不產(chǎn)

4、生底部切割失真。10 4.78.二極管大信號包絡檢波器的參數(shù)為RL = 100k Q , CL=100pF,設Fmax=10kHZ,為避免出現(xiàn)惰性失真，最大調(diào)幅系數(shù)應為多少？解：由已知得RL=100k Q ,CL=100pF,Fmax=5kHz,根據(jù)不產(chǎn)生惰性失真的條件RlCl,1 一 ma2U L ,求混頻器對于及(w L-w s)M(2w L-w s)的變頻跨導。解：由已知條件知，電路符合線性時變條件。則線性時變跨導為23a3U:gm(t) =2a2uL 3a3uL =2a2ULcos Lt - cos2 Lt 1223a3U l3a3U l- - 2a2U L cos Lt- - cos

5、2 , Lt22=gm0 gmicos -t gm2 cos2 -t 2 gm1gm2 3a3U -因此:gC1 =- =a2U -gC2 :一2 二410.圖6-6為二極管平衡電路，此電路能否完成振幅調(diào)制和解調(diào)( AM、DSB、SSB)、倍頻、混頻？若能，寫出 u1、u2應加什么信號，輸出濾波器應為什么類型的濾波器，中心 頻率f0、帶寬B為多少？砌 即 rJtfcL圖6-6解：設輸出濾波器的諧振頻率為f0,調(diào)制信號最高頻率為Fmax.當滿足U2Ui的條件下，輸出電流iL=2gDK(2t) u1,因此，(1)將u1,加載波信號，u2,加調(diào)制信號，可實現(xiàn) AM調(diào)制。此時要求濾波器為帶通濾 波器，

6、中心頻率為載波頻率，f0=fC,帶寬為2倍的調(diào)制信號最高頻率，B0.7=2Fmax,即輸入信號的帶寬。(2)將u1,加調(diào)制信號，u2,加載波信號，可實現(xiàn) DSB或SSB調(diào)制。濾波器為帶通濾 波器 DSB 調(diào)制時，f0=fC, B0.7=2Fmax.。SSB 調(diào)制時，B0.7=Fmax.-Fmin. = Fmax,中心頻率 f0=fC+0.5( Fmax+ Fmin)。(3)將u1,加調(diào)幅信號，u2,加插入載波信號，可實現(xiàn)振幅解調(diào)。此時要求濾波器為 低通濾波器，濾波器的高頻截止頻率儲 Fmax.。(4)將u1,加正弦信號信號，u2不加信號，可實現(xiàn)倍頻。此時要求濾波器為窄帶濾波 器，中心頻率為所需

7、倍頻的頻率。(5)將u1,加調(diào)幅信號，u2,加本振信號，可實現(xiàn)混頻。此時要求濾波器為帶通濾波器， 中心頻率為中頻頻率，f0=f尸fL-fj帶寬為2倍的調(diào)制信號最高頻率,B0.7=2Fmax.,即輸入信 號的帶寬11.二極管構成的電路如圖6-8所示，圖中兩二極管的特性一致，已知u1 =U1m cos(% t),u2 =U2mcos( t)比為小信號，Um U U 2m ,并使二極管工作在受Ui控制的開關狀態(tài)，試分析其輸出電流中的頻譜成分，說明電路是否具有相乘功能?圖6-8解：(a)由于 ii =g(ui +u2)S(6i t) , 12 =g(u? Ui)S(t 一 力式中 g=1/(D +Rl

8、), 所以i - i1 -i2=g(3 +u2)S|(mit) (U2 Ui)S(mit u)= guiS( it) 6( it-切 guzSJiD-SJit-O. .44 c 一=gUim cos，1t gU2mcos 2t 一 cos一1tcos31t3冗輸出電流中含有 以、妣土勵、3：1切2等頻率成分。由于有 82垃1成份，故該電 路具有相乘功能。(b)由于ii =i2 =9d(Ui +u2)(Oit),所以ii -i2 =0 ,故電路不具有相乘功能。12圖6-9為MC1496相乘器電路，在此圖中，已知 &=6.8ka, R=3.9kQ,RY =1 kQ, VEE =8 V , VCC

9、=12 V , UBE(on) =0.7 V。當 u1 =360cos(2 兀m106 t) mV ,u2 =200cos(2兀父1031) mV時，試求輸出電壓 u0(t),并畫出其波形。圖6-9IR解：uo(t)=二 Cu2S2( 1 t)R3U2 s2()2 3,9 103-1 10333=7.8 父200 M10-cos2 兀父10 tS2 (Qi t)二1,56cos(2 兀 103t)S2( i t) V輸出電壓波形如圖 P5.19(s)所示。.理想模擬相乘器中，Am =0.1 V,，若Ux =2cosQct),Uy =1 +0,5cos(Qt) +0,4cos(at)cos(ct

10、)試寫出輸出電壓表示式，說明實現(xiàn)了什么功能?解：uO(t)=AMuxuy =0.1 2cos2 ct(1 0.5cosL %t 0.4cos. 1t)0.2”“、，c、=一 (1 cos22 ct)(1 0.5cos.y 0.4cos(. t) 2= (0.1 0.05cosi/t 0.04cosi12t) (0.1 0.05cosiJ1t 0.04cosc 2t)cos2，ct 低通濾波器取出式中右邊第一項即可實現(xiàn)乘積型同步檢波功能。.圖6-10電路為三極管射極包絡檢波電路，試分析該電路的檢波工作原理。圖 6-10解：三極管發(fā)射極包絡檢波是利用三極管發(fā)射結的單向導電性實現(xiàn)包絡檢波的，其檢波工

11、作過程與二極管檢波過程類似，若輸入信號Us,為一普通調(diào)幅波，則輸出電壓Uo的波形及其平均值如圖所示。.圖6-11電路為倍壓檢波電路，R為負載，C2為濾波電容，檢波輸出電壓 Uo(t)近似等于輸入電壓振幅的兩倍。說明電路的工作原理。圖 6-11解：當Us為正半周時，二極管 V1導通、V2截止，Us對C1充電并使C1兩端電壓UC1接近輸入高頻電壓的振幅；當Us為負半周時，二極管V1截止，V2導通，Us與UC1相疊加后通過V2 對C2充電，由于R取值比較大，故C2兩端電壓即檢波輸出電壓 Uo可達輸入高頻電壓振幅的 兩倍。.某調(diào)幅收音機的混頻電路如圖6-12所示。圖中輸入信號是載頻為 700kHz的普

12、通調(diào)幅波。本電路屬于何種類型的混頻器？本地振蕩屬于何種類型的振蕩器？試說明LiCi、L4c4、L3c3三個并聯(lián)回路的諧振頻率。定性畫出A、B和C三點對地的電壓波形。圖 6-12解：(1)本電路是基極注入調(diào)幅輸入信號，射極注入本地振蕩信號的他激式混頻器。本振電路是共基、調(diào)射型變壓器耦合振蕩器。L1C1回路的中心頻率為700kHz, L4c4回路的中心頻率為(700+465) kHz, L3c3回路的中心頻率為 465kH z。A、B和C各點波形如圖10.30所示。Ua的載頻為700kHz, Uc的載頻為465kHz。 17.混頻器中晶體三極管在靜態(tài)工作點上展開的轉移特性由下列級數(shù)表示：口=/0

13、+嗎)必+加；電已知混頻器的本振頻率fL=23MH z ,中頻頻率 fi=fL-fc=3MH z。若在混頻器輸入端同時存在 fN1=19.8MH z和fN2=19.6MH z的干擾信號。試問在 混頻器輸出端是否會有中頻信號輸出？它是通過轉移特性的幾次方項產(chǎn)生的？解：由于fL-(2 fN1- fN2)=23- (2X19.8-19.6) =3= fi,因此混頻器中會有中頻信號輸出， 它是由轉移特性的四次方項(p+q+r=4)產(chǎn)生的.混頻器輸入端的有用信號fc =20 MHz外，同時還有頻率分別為fN1 =19.6MHz ,fN2 =19.8MHz的兩個干擾信號，已知混頻器的中頻G =1一 fc

14、=3MHz，試問這兩個干擾電壓會不會產(chǎn)生干擾？解：由于19.8父219.6 =20 MHz ,故兩干擾信號可產(chǎn)生互調(diào)干擾。.超外差廣播收音機的接收頻率范圍(525-1605) kHz,中頻fi =fL-fc=465kHz。(1)當收到fc =600 kHz電臺播音時，除了調(diào)諧在600 kHz頻率刻度上能收聽到該電臺信號外，還能在接收頻段內(nèi)哪些刻度上收聽到該電臺信號(寫出最強的兩個)？(2)當收到頻率fc =600 kHz的電臺信號時，還能同時收聽到哪些頻率的電臺信號(寫出最強的兩個）？解：（1）對于其他電臺，600 kHz實際是干擾頻率，是副波道干擾，則工二必-8皿 P當 p=1、q=2 時，

15、fc=1200 kHz；當 p=1、q=3 時，fc=870kHz。即在 fc 為 1200kHz 和 870kHz 兩個電臺，能聽到 600 kHz電臺的播音。（2）已知fc =600 kHz,則干擾信號頻率為九以+8皿 g當 p=1、q=1 時，fN1 =1530 kH z （鏡頻），當 p=1、q=2 時，fN2 =765 kHz。即在收到頻率fc =600 kHz的電臺信號時，還能同時收聽到頻率為1530kHz和765kHz兩個電臺信號。22.某超外差接收機中頻 fI= 500 kHz，本振頻率fLfs.解：（1）從給定的題可以看出，7.5MHz信號最強，說明發(fā)射頻率就是7.5MHz。而調(diào)諧到在6.5 MHz和7.25 MHz時聽到的信號是 7.5MHz信號對其形成的干擾（2）在調(diào)諧到6.5 MHz時此時，fS=6.5 MHz ,本振頻