高频复习题 第5章 频谱的线性搬移电路.docx
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高频复习题第5章频谱的线性搬移电路
第5章频谱的线性搬移电路
本章与第六章整合,参见第六章
第6章振幅调制、解调与混频
6.1自测题
6.1-1调制是 。
6.1-2调幅过程是把调制信号的频谱从低频搬移到载频的两侧,即产生了新的频谱分量,所以必须采用 才能实现。
6.1-3产生单边带信号的方法有 和 。
6.1-4大信号检波器的失真可分为 、 、 和 。
6.1-5大信号包络检波器主要用于 信号的解调。
6.1-6同步检波器主要用于 和 信号的解调。
6.1-7混频器的输入信号有 和 两种。
6.1-8变频电路功能表示方法有 和 两种。
6.1-9为了抑制不需要的频率分量,要求输出端的带通滤波器的矩形系数 。
6.2思考题
6.2-1为什么调制必须利用电子器件的非线性特性才能实现?
它和小信号放大在本质上有什么不同之处?
6.2-2写出图6.2-2所示各信号的时域表达式,画出这些信号的频谱图及形成这些信号的方框图,并分别说明它们能形成什么方式的振幅调制。
图6.2-2
6.2-3振幅检波器一般有哪几部分组成?
各部分作用如何?
6.2-4下列各电路能否进行振幅检波?
图中RC为正常值,二极管为折线特性。
图6.2-4
6.2-5变频作用是怎样产生的?
为什么一定要有非线性元件才能产生变频作用?
变频与检波有何相同点与不同点?
6.2-6如图思6.2-6所示。
设二极管的伏安特性均为从原点出发,斜率为gd的直线,且二极管工作在受uL控制的开关状态。
能否构成二极管平衡混频器?
求各电路输出电压u0的表示式。
图6.2-6
6.2-7.某混频器的中频等于465KHz,采用低中频方案(f1=fs+fi)。
说明如下情况是何种干扰。
(1)当接收有用信号频率fL=500KHz时,也收到频率为fM=1430KHz的干扰信号。
(2)当接收有用信号频率为fs=1400kHz时,也会收到频率为fM=700kHz的干扰信号。
(3)当收听到频率为fs=930kHz的信号时,同时听到fM1=690KHz,fM2=810kHz两个干扰信号,一个干扰信号消失另一个也随即消失。
6.2-8晶体三极管混频器,其转移特性或跨导特性以及静态偏压VQ、本振电压uL(t)如图思6.2-8所示,试问哪些情况能实现混频?
哪些不能?
图6.2-8
6.2-9什么是混频器的交调干扰和互调干扰?
怎样减小它们的影响?
6.2-10已知混频器的伏安特性为i=a0+a1u+a2u2。
问能否产生中频干扰和镜频干扰?
是否会产生交叉调制和互相调制?
6.2-11.某接收机的中频fi=500KHz,带宽为
3KHz。
当收听频率为1.501MHz的电台时,问将会有几阶的组合频率干扰,能形成频率大约为多少kHz的干扰啸声。
6.2-12.某接收机工作频率为0.55~25MHz,中频fi=455kHz,本振频率高于信号频率。
问在此频段之内哪几个频率点上存在着5阶以下的组合频率干扰,列出各频率点的fs值和组合频率干扰的p、q及阶数n。
6.2-13有一超外差接收机,中频为465kHz,当出现下列现象时,指出这些是什么干扰及形成原因。
(1)当调谐到580kHz时,可听到频率为1510kHz的电台播音;
(2)当调谐到1165kHz时,可听到频率为1047.5kHz的电台播音;
(3)当调谐到930.5kHz时,约有0.5kHz的哨叫声。
6.3习题
6.3-1设某一广播电台的信号电压u(t)=20(1+0.3cos6280t)cos7.33×106t(mV),问此电台的载波频率是多少?
调制信号频率是多少?
6.3-2有一单频调幅波,载波功率为100W,求当ma=1与ma=0.3时的总功率、边频功率和每一边频的功率。
6.3-3在负载RL=100
某发射机的输出信号u(t)=4(1+0.5cos
t)cos
ct(V),求总功率、边频功率和每一边频的功率。
6.3-4二极环形调制如图6.3-4所示,设四个二极管的伏安特性完全一致,均自原点出点为gd的直线。
调制信号uΩ(t)=UΩmcosΩt,载波电压uc(t)如图所示的对称方波,重复周期为Tc=2π/ωc,并且有Ucm>Uωm,试求输出电流的频谱分量。
图6.3-4
6.3-5.画出如下调幅波的频谱,计算其带宽B和在100Ω负载上的载波功率Pc,边带功率PSB和总功率Pav。
。
(1)i=200(1+0.3cosπ×200t)cos2π×107t(mA)
(2)u=0.lcos628×103t+0.lcos634.6×l03t(V)
(3)图6.3-5所示的调幅波。
图6.3-5
6.3-6已知调幅波u1(t)和u2(t)的频谱分别如图6.3-6(a)和(b)所示。
试分别说明它们是何种调幅波,并写出其标准表达式。
图6.3-6
6.3-7.如图6.3-7是载频等于1MHz,同时传输两路信号的AM调幅信号的频谱。
(1)写出该普通调幅波的标准表示式,计算调制度、调制频率及信号带宽;
(2)画出产生这种信号的方框图;
(3)仿照此方式画出一个载频等于10MHz,能同时传送两路带宽等于5kHz的语音信号的上边带调制信号的频谱。
.
图6.3-7
6.3-8.已知调制信号如图6.3-8所示。
载波为频率等于1MHz的连续正弦波。
(1)画出最大幅度等于4V,最小幅度为0V的普通调幅波波形和信号的频谱图;
(2)画出双边带调制信号的波形和频谱图。
图6.3-8
6.3-9.某非线性器件的伏安特性的表示式为i=10+0.02u2(mA)。
当u=5sinωct+1.5sinΩt(V),ωc>>Ω时,试画出i的频谱图,并说明利用该器件可以实现什么方式的振幅调制,写出其表示式,画出输出滤波器的幅频特性。
6.3-10.图6.3-10示出了某结型场效应管调制器的电路。
场效应管的转移特性为
。
输入载波uc=1.5cosωct(V),调制信号uΩ=0.5ωΩt(V),负载为LC并联谐振回路,调谐在ωc的谐振阻抗Re=5kΩ,带宽等于2Ω。
求输出电压uo。
6.3-11.图6.3-11(a)示出了某电路的框图。
输入信号u1=2•cos200πt(V),u2如图6.3-11(b)所示。
(1)画出两信号相乘的积信号波形和它的频谱。
(2)若要获得载波为150OkHz的调幅波,试画出带通滤波器的幅频特性H〈ω〉,并写
出输出电压u。
的表示式。
图6.3-10
图6.3-11
6.3-12.在图6.3-12所示的电路中,uo=UΩmcosΩt,uc=Ucmcosωct,ωc>>Ω,Ucm>>UΩm二极管处于开关状态工作,VD1、VD2均可近似认为是理想二极管。
试写出uo的表达式,说明该电路能够实现何种振幅调制。
若uc与uo位置互换,结果又如何。
6.3-13.某晶体三极管电路如图6.3-13所示。
若三极管的转移特性ic=4
(mA),输入信号ul=(1+0.lcos2π×103t)•cos2π×106t(mV),u2=cos5π×l06t(V)。
(1)画出静态时变电流Io(t)和时变电导g(t)的波形,并写出它们的表达式。
(2)若要在负载上取得载频为6MHz的AM调幅波,对LC并联谐振回路有何要求。
输出电压uo的幅度Uom(t)等于什么?
图6.3-12
图6.3-13
6.3-14.图6.3-14示出了用差分对放大器构成的振幅调制器电路。
图中LC并联谐振回路的谐振频率ωo=10π×106rad/s,谐振阻抗Re=2kΩ,输入电压uc=100cos10π×106t(mV),uΩ=5•cos2π×103t(V),其他参数如图所示。
求输出电压uo。
6.3-15.图6.3-15示出了一单差分放大器电路,V1、V2的集电极之间负载是LC并联振荡回路,阻抗为Ze。
(1)导出电压UAB与u1和u2的关系式。
(2)分析该电路载波信号uc和调制信号uΩ分别从u1和u2输入或倒换位置输入两种情况下UAB的频谱。
分别说明它们能获得何种振幅调制,调制质量如何。
图6.3-14
图6.3-15
6.3-16.图6.3-16示出了4个二极管调制器电路,图中uc>>uΩ句。
试说明哪个电路能实现AM调制,哪个电路能实现双边带调制,并写出输出电压uo的表示式。
图6.3-16
6.3-17某已调波信号的波形如图6.3-17所示。
已知载波频率为调制信号频率的100倍,即ωc=1000Ω。
(1)写出该已调波的表达式。
(2)画出频谱图,注明各谱线的强度,并确定其带宽。
(3)求单位电阻上的载波功率和边带功率。
图6.3-17
6.3-18已知调制信号的波形如图6.3-18所示。
试分别按比例画出最大值为5V的AM波和DSB波的波形。
要求AM波的调制度ma=0.6,并标明最小值。
图6.3-18
6.3-19二极管调制电路如图6.3-19所示。
已知
ωc》Ω,UCm》UΩm。
二极管伏安特性为从原点出发的折线,即uD>0时,导通电阻为rD,
时,iD=0。
试求各电路的输出电流t,分析其电流分量,判别哪些电路能实现DSB调制。
图6.3-19
6.3-20在图6.3-20(a)所示的二极管调制电路中,四只二极管的伏安特性完全一致,均为从原点出发的折线,即un≤0时,i=0,uD>0时,倒通电阻为rD。
调制信号uΩ=UΩmcosΩt,载波为图(b)所示的对称方波,UC>>UΩm,且Tc<试求uΩ,并画出其波形。
图6.3-20
6.3-21差分调制电路如图6.3-21所示。
并联回路对载频谐振,带宽大于调制信号带宽的两倍。
(1)若u1=uc=1.5cos2π×106tV,u2=uΩ=4cos2π×103tV,试求uo(t),并说明实现何种调制。
(2)为了实现DSB调制,则信号应如何输入,还需满足什么条件?
6.3-22三极管平衡调制器如图7.2-22所示。
两管性能相同,其转移特性为UEQ>U’B时,ic=au2BE,uBE≤U’B时,ic=0。
uc=Ucmcosωct,uΩ=UΩmf(t),UΩm≤Ucm,ωc≥Ωmax,。
Ωmax,为f(t)的最高频率分量。
(l)画出V2管的时变静态电流和时变电导的波形。
(2)写出输出电流io的表达式。
(3)为了获得载频为ωc的已调波电压,应对滤波器提出什么要求,并写出输出电压uo的表达式。
图6.3-21
图6.3-22
6.3-23在图6.3-23所示的包络检波器中,设检波二极管为理想二极管,RL>>Ro若输入电压分别为以下信号时,在满足ωc>>Ω条件下,试分别求uo1和uo。
(1)ui=2sin[ωct+ɸ(Ω)]V
(2)ui=-4[1+0.6f(t)]sinωctV
(3)ui=3cos(ωc-Ω)tV
(4)ui==3cosωct+0.5cos(ωc-Ω)t+0.5cos(ωc+Ω)tV
(5)若电阻R取值过大,会出现什么现象?
图6.3-23
6.3-24二极管检波电路如图6.3-24所示。
RL=1KΩ,输入信号电压(V)
图6.3-24二极管检波电路
试求:
(1)调幅波的调幅指数ma、调制信号频率F,并写出调幅波的数学表达式
(2)试问会不会产生惰性失真或负峰切割失真?
(3)uA=?
uB=?
。
(4)画出A、B点的瞬时电压波形图。
6.3-25二极管包络检波电路如图6.3-35所示。
已知:
fc=465Hz,单频调制指数ma=0.3,R2=5.1kΩ,为不产生负峰切割失真,R2的滑动点应放在什么位置?
6.3-26某二极管峰值包络检波器如图6.3-26所示。
图中检波二极管为理想二极管,R=10KΩ。
输入为AM调幅波,载波频率fc=465kHz,最高调制频率Fmax=4.5kHz,最低调制频率fmin=40Hz,调制度ma≤0.3。
求检波电容C和检波器的输入电阻Ri。
若检波器输入为图6.3-26(b)所示的AM调幅波,求检波电容C。
图6.3-26.二极管峰值包络检波器
6.3-27某二极管峰值包络检波器电路如图6.3-27所示。
信号输入回路的谐振频率fo=106Hz,回路的无载谐振阻抗Reo=10kΩ,检波器的电阻R=l0kΩ,Cl=0•01μF,检波二极管内阻RD=100Ω。
(1)若is=0.5cos2π×106t(mA),求检波器的输入电压us(t)和输出电压uo(t)。
(2)若is=0.5(1+0.5cos2π×103t)cos2π×106t(mA),求输出电压uo(t)。
6.3-28试分析图6.3-28检波电路的工作原理。
当us为AM调幅波时,试画出us、uc、u1和uo的波形。
说明其功能。
图6.3-28.二极管峰值包络检波器
图6.3-28.二极管峰值包络检波器
6.3-29图6.3-29示出了某电器的方框图。
试写出图中A、B、C、D各点的电压表示式并画出它们的时域波形。
图6.3-29某电器的方框图
6.3-30.分析图6.3-30电路的功能。
图6.3-30某电器的方框图
6.3-31已知兼容立体声信号形成电路的框图如图6.3-31(a)所示。
左、右声道分别用sL(t)和sR(t)表示,其频谱如图6.3-31(b)所示。
写出A、B、C各点的函数关系式,画出输出信号uo频谱图,说明信号传输的原理。
图6.3-31某电器的方框图
6.3-32.根据题6.3-31的结论,试画出兼容立体声信号解调电路的框图。
6.3-33二极管平衡检波电路如图6.3-33所示,设二极管均为理想的。
若us和ul分别为如下信号时,试求输出电压uo1、uo2和uo。
(1)us=3(1-0.5cosΩt)sinωctV,ul==0
(2)us=(1+0.6sinΩt)cosωctV,u1=2cosωctV
(3)us=0.5f(t)coωctV,ul=3cosωctV
(4)us=0.3cos(ωc-2π×103)tV,u1=-3cosωctV
图6.3-33二极管平衡检波电路
6.3-34检波电路如图6.3-34所示,二极管的rd=1000,Ubz=0(V),输入电压
试计算输出电压uA和uB,并判断能否产生负峰切割失真和惰性失真。
图6.3-34
6.3-35二极管检波电路如图6.3-35所示。
已知输入电压
(V),检波器负载电阻R=5kΩ,二极管导通电阻rd=80Ω,Ubz=0,试求:
(1)检波器电压传输系数Kd;
(2)检波器输出电压uA;(3)保证输出波形不产生惰性失真时的最大负载电容C。
图6.3-13二极管检波电路
6.3-36二极管检波器如图6.3-36所示。
已知R=5kΩ,RL=10kΩC=0.01μF,Cc=20μF,输入调幅波的载波为465kHz,最高调制频率为5kHz,调幅波振幅的最大值为20V,最小值为5V,二极管导通电阻rd=60Ω,Ubz=0试求
(1)uA、uB;
(2)能否产生惰性失真和负峰切割失真。
图6.3-36
6.3-37同步检波电路如图6.3-37所示,乘法器的乘积因子为K,本地载频信号电压
。
若输入信号电压ui为:
(1)双边带调幅波
(2)单边带调幅波
试分别写出两种情况下输出电压ui(t)的表示式。
并说明有否失真。
假设:
图6.3-37
6.3-38设乘积同步检波器中,
而
并且
试画出检波器输出电压频谱。
在这种情况下能否实现不失真解调?
6.3-39设乘积同步检波器中,
既ui为单边带信号,而
试问当
为常数时能否实现不失真解调?
8-3设乘积同步检波器中,ui(t)=Uimcos
tcos
it,而u0=Uomcos(
i+△
)t,并且△
<
,试画出检波器输出电压频谱。
在这种情况下能否实现不失真解调?
6.3-40设乘积同步检波器中,ui=Uimcos(
i+
)t,即ui为单边带信号,而u0=Uomcos(
it+
),试问当
为常数时能否实现不失真解调?
6.3-41某组合器件的转移特性为i=g|u|,若用它构成混频器,本振电压UL=ULMcosωLt,输入信号Us=Usm[1+maf(t)]cosωstj,Usm<试分别画出下面两种情况下的时变跨导波形,并求混频跨导gc。
(1)EQ≥ULm;
(2)EQ=0。
6.3-42某时变混频电路的时变跨导g(t〉=8+6cosωLt-2cos3ωLtrnS,输出中频回路调谐在fI=fL-fs,带宽大于输入信号的带宽,谐振阻抗RL=5KΩ。
在下列输入信号下试求输出电压uo(t)。
(1)Us=0.1[1+0.6f(t)]cosωstV
(2)Us=0.2cos(ωs-Ω)tV
(3)Us=0.5sinkωst+mcosΩt+ɸ)V
如果输出回路调谐在fI=3fL+fs,则以上输出电压有何变化?
6.3-43三极管混频电路及三极管的转移特性如图6.3-43所示。
已知uL=0.2cos2π×106tV,
Us=30cos2π×103t•cos∏×106tmV,集电极回路调谐在fI=1.5MHL
(1)画出时变跨导的波形,并写出表达式。
(2)求混频跨导gc和输出电压uo。
图6.3-43
6.3-44场效应管混频器及其转移特性如图6.3-44所示。
已知u1=cos2π×1.2×106tV,回路的谐振电阻RL=l0KΩ,ul>>u2。
(1)画出时变跨导gm(t)的波形,并写出表示式。
(2)若u2=0.2(1+0.5sin2π×103t)cos2π×735×103tV,输出回路的谐振频率fo=465KHz。
试求混频跨导gc和输出电压uo。
图6.3-44
6.3-45差动混频电路如图6.3-45所示,已知本振信号uL=2cos8π×106tV,输入信号us=(1+0.4sin3π×103t)cos7π×106tV。
图6.3-45
(1)导出ic2与uL和Us的关系式。
(2)画出ic2的频谱图。
(3)当LC回路调谐在fo=500KHz,带宽B=20kHz时,求混频跨导gc和uo。
6.3-46.已知某非线性器件的伏安特性如图6.3-46所示。
若用它构成混频器,本振电压u1=U1mcosω1t,信号电压us=Usmo(l+macosΩt)•cosωst,外加静态偏置电压EB。
试分析混频跨导gc与EB大小的关系,并画出它们之间的关系曲线。
图6.3-46
图6.3-47
6.3-47.图6.3-47为一场效应管混频器。
场效应管的静态转移特性为iD=IDSS(1-uGS/Up)2,其中,IDSS=3mA,Up=-3V。
输出回路调谐于465kHz,回路空载品质因数Qo=100,RL=1kΩ,回路电容C=600pF,接入系数n=l/7,c1、C2、C3对高频呈现的阻抗可近似为零。
若场效应管处于平方律区内工作,试分析混频跨导gc与本振电压幅度U1m的关系,求最大混频跨导gc和混频器的电压增益kVc。
6.3-48.某三极管平衡混频器如图6.3-48所示。
图中Cl、C2、C3、C4为隔直流电容,us=[1+mf(t)]cosωst(mV),u1=cosω1t(V)。
V1、V2晶体管特性相同,转移特性斜率Sc=0.8mA/V,每管的直流偏置电压为0.2V。
(1)画出该混频器交流等效电路;
(2)画出该混频器的时变电导g(t)的波形;
(3)若集电极回路调谐于和频,回路带宽高于f(t)最高频率的两倍,求其混频跨导gc及混频电压增益KVc。
图6.3-48
6.3-49.某推挽式场效应管混频器如图6.3-49所示。
两只场效应管特性完全相同,静态偏置电压EG=Up,场效应管转移特性
。
输入电压us=Usmcosωst,u1=U1mcosω1t,U1m>>Usm。
试导出时变电导g(t)的表示式,求该混频器的混频跨导gc和混频器的功率增益(回路的自身损耗认为是零)。
图6.3-49
6.3-50.某接收机工作频率范围内fs=2~30MHz,中频fi=1.3MHz,f1=fs+fi。
现有一频率等于fM=7MHz的干扰串入接收机,问当接收机在信号频率范围内调整时,会在哪几个频率点上收听到该干扰信号(至少举出4个)。
6.3-51.某单边带发射机(上边带)的框图如图6.3-51所示。
调制信号为300~3000Hz的音频,其频谱如图所示。
试画出圈中各方框输出端的频谱图。
图6.3-51
6.3-52外差式调幅广播接收机的组成框图如图6.3-52所示。
采用低中频,中频频率fI=465kHz
(1)填出方框1和2的名称,并简述其功能。
(2)若接收台的频率为810kHz,则本振频率fL=?
已知语音信号的带宽为300~3400Hz,试分别画出A、B和C点处的频谱示意图。
图6.3-52
6.3-53混频器的本振电压
试分别写出下列情况的混频器输入及输出中频信号表示式
(1)AM;
(2)DSB; (3)SSB;. (4)FM; (5)PM。
6.3-54设某非线性器件的伏安特性为
如果
并且
试求这个器件的时变跨导g(t)、变频跨导gc以及中频电流的幅值。
6.3-55设某非线性器件的转移特性为
。
若
且本振
试求变频跨导gc。
6.3-56乘积型混频器的方框图如图6.3-56所示,相乘器的特性为
若
=0.1mA/V2,
(V)
(V) 。
(1)试求乘积型混频器的变频跨导;
(2)为了保证信号传输,带通滤波器的中心频率(中频取差频)和带宽应分别为何值?
图6.3-56
6.3-57已知混频器件的伏安特性为
。
问能否产生中频干扰和镜频干扰?
是否会产生交叉调制和互相调制?
6.3-58某接收机中频fI=465kHz, fL>fs,当接收fs=931kHz的信号时,除听到正常的声音外,还同时听到音调为1kHz的干扰声,当改变接收机的调谐旋钮时,干扰音调也发生变化。
试分析原因,并指出减小干扰的途径。
6.3-59有一超外差接收机,中频fI=fL-fs=465kHz试分析说明下列两种情况是何种干扰?
(1)当接收fs1=550kHz的信号时,也听到fm1=1480kHz的强电台干扰声音;
(2)当接收fs2=1400kHz的信号时,也会听到700kHz的强电台干扰声音。
6.3-60设混频器输入端除了作用有用信号fs=20MHz外,还同时作用有两个干扰电压,它们的频率分别为fm1=19.2MHz,fm2=19.6MHz已知混频器中频为fI=3MHz,本振频率为fL=23MHz,试问是否有这两个干扰组成的组合频率分量能通过中频放大器?
如何减小这种干扰?
6.3-61什么是混频器的交调干扰和互调干扰?
怎样减小它们的影响?
6.3-62二极管平衡混频器如图6.3-62所示。
L1C1、L2C2、L3C3