高頻電子線路楊霓清答案第四章頻譜搬移電路

1、.精品. 思考題與習題 4. 已知調(diào)制信號v，載波信號v，試寫出調(diào)幅波的表示式，畫出頻譜圖，求出頻 帶寬度。 解：調(diào)幅波的表示式 頻譜圖 頻帶寬度 4. 已知調(diào)幅波表示式v，試求該調(diào)幅波的載波振幅、載波頻率、調(diào)制信號頻率、調(diào)幅系數(shù)和頻帶寬度的值。 解：載波振幅 載波頻率 調(diào)制信號頻率 調(diào)幅系數(shù) 頻帶寬度 4. 已知調(diào)幅波表示式v，試求出調(diào)幅系數(shù)及頻帶寬度，畫出調(diào)幅波波形和頻譜圖。解：上式改寫為 調(diào)幅系數(shù) 精品.頻帶寬度 調(diào)幅波波形 頻譜圖4.4 調(diào)制信號如題4.4圖所示，畫出和的am波及dsb信號的波形圖。 題4.4圖解：略。 4.5 電路如題4.5圖（a）所示，試根據(jù) (b)、(c)、(d)

2、所示輸入信號頻譜，畫出相乘器輸出電壓 的頻譜。已知參考信號頻率為：（a）600khz；（b）12khz；（）60 khz； 題4.5圖 解：參考信號頻率為600khz時， 的頻譜 參考信號頻率為12khz hz時， 的頻譜精品. 參考信號頻率為60khz hz時， 的頻譜 4.6 在題4.6圖（a）所示電路模型中，是重復頻率為100khz的方波信號，如圖（b）所示。若將該電路模型作為下列功能的頻譜搬移電路，試畫出濾波器（理想）的幅頻特性曲線，并寫出電壓的表達式。（1），要求輸出載頻為300khz的dsb信號；（2）要求輸出電壓不失真的反映調(diào)制信號的變化規(guī)律；(3) ，要求輸出載波頻率為50kh

3、z的雙邊帶調(diào)制信號。題4.6圖 解：（1）當，要求輸出載頻為300khz的dsb信號時，濾波器（理想）的幅頻特性曲線為 寫出的電壓表達式為精品. （2）當，要求輸出電壓不失真的反映調(diào)制信號的變化規(guī)律時，濾波器（理想）的幅頻特性曲線為寫出的電壓表達式為(3) 當，要求輸出載波頻率為50khz的雙邊帶調(diào)制信號時，濾波器（理想）的幅頻特性曲線為寫出的電壓表達式為 4.7 有一調(diào)幅波的表達式為 （1）試求出它所包含的各分量的頻率與振幅；（2）繪出該調(diào)幅波包絡的形狀，并求出峰值與谷值幅度；解：（1）它所包含的各分量的頻率與振幅分別為載頻 振幅 25第一對邊頻 振幅0.5250.7=8.75第二對邊頻 振

4、幅0.5250.3=3.75（2）繪出的該調(diào)幅波包絡為：精品. 求出的調(diào)幅峰值與谷值幅度為 ， 4.8 當采用相移法實現(xiàn)單邊帶調(diào)制時，若要求上邊帶傳輸?shù)恼{(diào)制信號為，下邊帶傳輸?shù)恼{(diào)制信號為，試畫出其實現(xiàn)方框圖。解：方框圖如下圖所示 4.9 電視圖像傳輸系統(tǒng)如題4.9圖，設輸入的圖像信號頻譜在06mhz范圍內(nèi)是均勻的，試畫出（ah）各點的頻譜圖，證明系統(tǒng)輸出信號不失真地重現(xiàn)輸入圖像信號頻譜。精品. 題4.9圖 解：各點頻譜如下圖所示4.10 何謂過調(diào)幅？為什么雙邊帶調(diào)制信號和單邊帶調(diào)制信號均不會產(chǎn)生過調(diào)幅？ 答：調(diào)制信號振幅大于載波信號振幅的情況稱為過調(diào)幅。因為雙邊帶和單邊帶調(diào)制信號已經(jīng)將載波信號

5、抑制，故均不會產(chǎn)生過調(diào)幅。4.11 一非線性器件的伏安特性為 式中 。若 很小，滿足線性時變條件，則在、0、三種情況下，畫出波形，并求出時變增量電導的表達式，分析該器件在什么條件下能實現(xiàn)振幅調(diào)制、解調(diào)和混頻等頻譜搬移功能。解：根據(jù)伏安特性畫出增量電導隨的變化特性如下圖所示。（1）時，畫出波形如入（c）所示，圖中通角由，求得精品. ， （2）時，畫出的波形如圖（b）所示。 （3），如圖（e）所示。 可見，（1）、（2）中含有基波分量，能實現(xiàn)頻譜搬移功能，而（3）中僅有直流分量，故無法實現(xiàn)頻譜搬移功能。在實現(xiàn)頻譜搬移功能時，應遵循有用信號較弱，參考信號較強的原則，這樣可以消除一些無用有害的組合頻率

6、分量，使輸出有用信號的質(zhì)量提高。調(diào)制時：（載波），（調(diào)制信號。）解調(diào)時：（參考信號），（調(diào)幅信號）。混頻時：（本振信號），（調(diào)幅信號）。精品.4.12 在題4.12圖所示的差分對管調(diào)制電路中，已知 mv，mv, ,，晶體三極管很大，可忽略。試用開關函數(shù)求值。 精品. 題4.12圖 解：，其中，又則 所以4.13 一雙差分對平衡調(diào)制器如題4.13圖所示，其單端輸出電流 試分析為實現(xiàn)下列功能（不失真），兩輸入端各自應加什么信號電壓？輸出端電流包含哪些頻率分量，輸出濾波器的要求是什么？（1）混頻（?。唬?）雙邊帶調(diào)制；(3)雙邊帶調(diào)制波解調(diào)。題4.13圖解：（1）混頻：，當，工作在開關狀態(tài)時，產(chǎn)生

7、的組合頻率分量有，精品.，。輸出采用中心頻率為的帶通濾波器。（2）雙邊帶調(diào)制：，。工作在開關狀態(tài)時，產(chǎn)生的組合頻率分量有，。輸出采用中心頻率為，的帶通濾波器。 （3）雙邊帶調(diào)制波解調(diào)：，。開關工作時組合頻率分量有，。輸出采用低通濾波器，4.14 分析題4.14圖所示電路的功能，求出輸出電壓。 題4.14圖 解：a點的輸出為 b點的輸出為 經(jīng)頻率特性為的帶通濾波器后， c點的輸出為 d 點的輸出為 e點的輸出為 精品.f 點的輸出為 輸出電壓為 電路完成了單邊帶調(diào)制，得到的ssb信號的載波角頻率為。4.15 二極管平衡電路如題4.15圖所示。現(xiàn)有以下幾種可能的輸入信號； ； ； ； 題4.15圖

8、問：該電路能否得到下列輸出信號？若能，此時電路中的及為哪種輸入信號？ 應采用什么濾波器，其中心頻率以及各為多少？（不需要推導計算，直接給出結(jié)論）（1）； （2）；（3）； （4）；（5）； （6）；（7）。解：電路中二極管若受控制，輸出負載電流為 精品.電路中二極管若受控制，輸出負載電流為 （1）若得到， ； ；應采用帶通濾波器，其中心頻率，帶寬。（2）若得到 ， 應采用帶通濾波器，其中心頻率，帶寬。（3）若得到 ； ， 應采用帶通濾波器，其中心頻率，帶寬（上邊帶濾波器）。（4）若得到 應采用低通濾波器，帶寬（5）若得到 應采用中頻通濾波器，其中心頻率，帶寬精品. （6）若得到 ； 應采用中頻

9、通濾波器，其中心頻率，帶寬。（7）若得到 。 應采用中頻通濾波器，其中心頻率，帶寬。4.16 題4.16圖所示為單邊帶（上邊帶）發(fā)射機的方框圖。調(diào)制信號為3003000hz的音頻信號，其頻譜分布如圖所示。試畫出圖中方框圖中各點輸出信號的頻譜圖。題4.16圖解：4.17 二極管平衡調(diào)幅電路如題4.17圖所示。如圖及的注入位置如圖中所示，其中載波信號，調(diào)制信號，足夠大使二極管工作于開關狀態(tài)，求的表達式（輸出調(diào)諧回路中心頻率為通頻帶為）。精品.題4.17圖解：由于為大信號，的開關函數(shù)為，而的開關函數(shù)為。由下圖所示電流流向，可得 其中，表示次級等效電阻反射到初級的等效負載電阻。對于次級回路電流來說（不

10、考慮濾波作用），則 經(jīng)次級帶通濾波器（中心頻率、帶通寬度為），取出輸出電壓此時中含有、，為普通調(diào)幅波，即此電路不能實現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅。4.18 題4.18圖所示電路中，調(diào)制信號 ，載波信號，并且，二極管特性相同，均從原點出發(fā)，斜率為的直線，試問圖中電路能否實現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅？為什么？ 精品.題4.18圖解： 對于圖(a)來說，在大信號作用下、的開關函數(shù)均為。其電流流向如圖解（a）中所示，則 次級回路電流 可見i中含有、。因不含項，故不能實現(xiàn)調(diào)幅。 對于圖（b）來說，在大信號的作用下，和的開關函數(shù)均為。其電流流向如圖解（b）中所示，則 次級回路電流 ，即 精品. i中含有、等項。若采用中心頻率為，帶寬為

11、的帶通濾波器，則可取出雙邊帶調(diào)幅波，實現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅。4.19 采用雙平衡混頻組件作為振幅調(diào)制器，如題4.19圖所示。圖中，。各二極管正向?qū)娮铻?，且工作在受控制的開關狀態(tài)。設，試求輸出電壓表達式。 題4.19圖 題4.20圖解：， 4.20 二極管檢波器如題4.20圖所示。已知二極管的導通電阻60，5k，10k，0.01f，20f，輸入調(diào)幅波的載波頻率為465khz，調(diào)制信號頻率為5khz，調(diào)幅波振幅的最大值為20v，最小值為5v，試求：（1）、；.（2）能否產(chǎn)生惰性失真和負峰切割失真。解：根據(jù)題意，則 精品. 可得輸入信號電壓 （1）求、 =0.484rad （2）不產(chǎn)生惰性失真的條件是

12、產(chǎn)生惰性失真。 不產(chǎn)生負峰切割失真的條件是 ， 不產(chǎn)生負峰切割失真。4.21 二極管檢波電路仍如題4.20圖所示。電路參數(shù)與題4.20相同，只是改為5k，輸入信號電壓v試求：（1）調(diào)幅指數(shù)，調(diào)制信號頻率f，調(diào)幅波的數(shù)學表達式；（2）試問能否產(chǎn)生惰性失真和負峰切割失真？（3）?？畫a、b點的瞬時電壓波形圖。 解：（1）因為精品. 所以 =1.2v，=0.6，f=3khz，=465khz 數(shù)學表達式 (2) 不產(chǎn)生惰性失真的條件是 不產(chǎn)生惰性失真。 不產(chǎn)生負峰切割失真的條件是 =0.6， = 產(chǎn)生負峰切割失真 （3） =0.484rad 、波形圖如下圖所示。精品. （a） （b）4.22 題4.2

13、2圖所示為并聯(lián)型包絡檢波電路。圖中，ma，?；芈罚嚠嫵霾ㄐ?。題4.22圖解：并聯(lián)型檢波電路與串聯(lián)型電路有相同的工作過程，通過二極管導通時向充電， 二極管截止時通過放電的反復過程，在上得到解調(diào)電壓（忽略疊加其上的鋸齒波）。但是他們有兩點不同：（1）并聯(lián)檢波器的輸入電阻，因此輸入并聯(lián)諧振回路的有載諧振阻抗，在回路上產(chǎn)生的電壓 （2）并聯(lián)檢波器的輸出電壓。若設檢波電壓傳輸系數(shù)近似等于1，則其中電容上電壓。據(jù)此畫出的波形如下圖所示。它是在上疊加輸入調(diào)幅波，即精品.4.23包絡檢波電路如題4.23圖所示，二極管正向電阻，f=（1005000）hz。圖（a）中，0.8；圖（b）中0.3。試求圖（a）中電

14、路不產(chǎn)生負峰切割失真和惰性失真的c和值。圖（b）中當可變電阻的接觸點在中心位置時，是否會產(chǎn)生負峰切割失真？ 題4.23圖解：（a）電路中，已知，根據(jù)不產(chǎn)生惰性失真條件，得 根據(jù)不產(chǎn)生負峰切割失真條件得 因為， ,（b）電路中，當接觸點在中間位置時，已知精品. ，所以 故不產(chǎn)生負峰切割失真。4.24 題4.24圖所示兩個電路中，已知，兩檢波器均工作在大信號檢波狀態(tài)。試指出哪個電路能實現(xiàn)同步檢波。 題4.24圖解：圖（a）電路可實現(xiàn)同步檢波。因為 所以 又因為 ,得圖（b）電路不能實現(xiàn)同步檢波。因為 所以 4.25 題4.25圖所示為一乘積型同步檢波器電路模型。相乘器的特性為，其中為相乘系數(shù)，。試

15、求在下列兩種情況下輸出電壓的表達式，并說明是否有失真？假設精品.0，.(1) ； （2）。題4.25圖 解：（1）當 時， 無失真 （2） 時， 有失真4.26 上題中，若，當為下列信號時（1）； （2）。試求輸出電壓的表達式，判斷上述情況可否實現(xiàn)無失真解調(diào)，為什么？解：（1） 時， 無失真（2） 時， 有失真4.27 在圖4.2.14中，求出當模擬乘法器的兩個輸入電壓分別為下列情況時的輸出電壓表達式，并分析其頻率含量。設，；（1）當、時； 精品.（2）當、時；（3）當、時；解：圖4.2.14模擬乘法器的輸出差值電壓為 （1）當、時； 包含的頻率分量為，（2）當、時； 包含的頻率分量為，（3）

16、當、時； 包含的頻率分量為，題4.28圖4.28 某器件的伏安特性如4.28圖所示，利用該器件構(gòu)成混頻時，輸入信號，設濾波器為帶通濾波器，中心頻率，帶寬 ，；等效負載阻抗。分別寫出下列兩種情況輸出電壓的表達式： （1） （2） 解： 由于 所以 精品. 由圖4.28知， ，代入上式得 將代入得： （1）當 時， 由于，則中頻輸出電流為 （ma）中頻輸出電壓為 （2）當 時， 由于，則中頻輸出電流為 （ma）中頻輸出電壓為 4.29 二極管平衡混頻器如題4.29圖所示。、三個回路各自調(diào)諧在、上，試問在下列三種情況下，電路是否仍能實現(xiàn)混頻？（1）將輸入信號與本振信號互換；（2）將二極管的正、負極性

17、反接；（3）將二極管、的正負極性同時反接。精品. 題4.29圖解：（1）將與互換可以分兩種情況說明。 若的諧振回路和的諧振回路同時跟隨和同時互換，則和能加到混頻器上，它是能混頻的。 若諧振回路不變，僅是、互換，這兩個信號由于失諧，信號加不到混頻器上，是不能實現(xiàn)混頻的。 （2）若將二極管的正負極性反接，不能實現(xiàn)混頻。 （3）若、的正負極性同時反接是可以實現(xiàn)混頻的。4.30 二極管平衡混頻器如題4.30圖所示。設二極管的伏安特性均為從原點出發(fā)，斜率為的直線，且二極管工作在受控制的開關狀態(tài)。試求各電路的輸出電壓的表示式。若要取出中的中頻電壓應采用什么樣的濾波器？ 題4.30圖解：圖（a）的等效電路

18、在的正半周，時，二極管導通，若忽略二極管內(nèi)阻的影響，由上圖列方程道得：精品. 由上式可求得：在的負半周，時，二極管截止，流過二極管的電流為0，輸出電壓在的整個周期內(nèi)，輸出電壓可以表示為： 引入單向開關函數(shù)，上式可以表示為 若要取出中的中頻電壓應采用中心頻率為，帶寬等于輸入信號帶寬的帶通濾波器。圖（b）的等效電路 在的正半周，時，二極管導通，由上圖列方程道得： 由上式可求得：在的負半周，時，二極管截止，流過二極管的電流為 在的整個周期內(nèi)，輸出電壓可以表示為：精品. 引入單向開關函數(shù)，上式可以表示為 輸出電壓 通常，（二極管）上的壓降忽略不計，則： 若要取出中的中頻電壓應采用中心頻率為，帶寬等于輸

19、入信號帶寬的帶通濾波器。圖（c）的等效電路 在的正半周，時，二極管導通，截止，由上圖列方程道得： 由上式可求得： 在的負半周，時，二極管截止，導通，由上圖列方程道得： 由上式可求得： 在的整個周期內(nèi)，輸出電壓可望以表示為精品. 引入單向開關函數(shù)，上式可以表示為 通常，（二極管）上的壓降忽略不計，則： 若要取出中的中頻電壓應采用中心頻率為，帶寬等于輸入信號帶寬的帶通濾波器。4.31 已知混頻電路的輸入信號電壓，本振電壓，靜態(tài)偏置電壓v，在滿足線性時變條件下，試分別求出具有題4.31圖所示兩種伏安特性的混頻管的混頻跨導。 （a） （b）題4.31圖解：（1）根據(jù)（a）所示伏安特性，畫出跨導特性。在

20、作用下，畫出波形，如下圖（a）所示，其中基波分量振幅為 精品.（2）同樣根據(jù)圖（b）所示伏安特性，畫出的跨導特性和在作用下得到的波形，如下圖（b）所示，其中基波分量振幅為 所以 （a） （b）4.32在圖4.5.12所示的場效應管混頻器電路中，若已知負載電阻，場效應管的，在時場效應管的跨導。試計算混頻器的最大混頻增益。 解：電路如圖所示精品. 由第二節(jié)的分析知：場效應管混頻電路的時變跨導可以表示為：， 式中 于是得到 混頻跨導： 當時，混頻跨導最大，且為所以，混頻器的最大混頻增益 （倍）4.33 在一超外差式廣播收音機中，中頻頻率465khz。試分析下列現(xiàn)象屬于何種干擾，又是如何形成的。（1）當收到頻率931khz的電臺時，伴有頻率為1khz的哨叫聲；（2）當收聽頻率550khz的電臺時，聽到頻率為1480khz的強電臺播音；（3）當收聽頻率1480khz的電臺播音時，聽到頻率為740khz的強電臺播音。解：（1）為干擾哨聲。引起干擾哨聲的頻率為