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文檔簡介
1、第5章 頻譜的線性搬移電路 本章與第六章整合,參見第六章第6章 振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻6.1自測題6.1-1調(diào)制是 。6.1-2調(diào)幅過程是把調(diào)制信號的頻譜從低頻搬移到載頻的兩側(cè),即產(chǎn)
2、生了新的頻譜分量,所以必須采用 才能實現(xiàn)。6.1-3 產(chǎn)生單邊帶信號的方法有 和 。6.1-4大信號檢波器的失真可分為 、
3、; 、 和 。6.1-5大信號包絡(luò)檢波器主要用于 信號的解調(diào)。6.1-6 同步檢波器主要用于
4、160; 和 信號的解調(diào)。6.1-7混頻器的輸入信號有 和 兩種。6.1-8變頻電路功能表示方法有
5、; 和 兩種。6.1-9為了抑制不需要的頻率分量,要求輸出端的帶通濾波器的矩形系數(shù) 。6.2思考題6.2-1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(zhì)上有什么不同之處?6.2-2寫出圖6.2-2所示各信號的時域表達式,畫出這些信號的頻譜圖及形成這些信
6、號的方框圖,并分別說明它們能形成什么方式的振幅調(diào)制。圖6.2-26.2-3振幅檢波器一般有哪幾部分組成?各部分作用如何?6.2-4下列各電路能否進行振幅檢波?圖中RC為正常值,二極管為折線特性。圖6.2-46.2-5 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?變頻與檢波有何相同點與不同點?6.2-6如圖思6.2-6所示。設(shè)二極管的伏安特性均為從原點出發(fā),斜率為gd的直線,且二極管工作在受uL控制的開關(guān)狀態(tài)。能否構(gòu)成二極管平衡混頻器?求各電路輸出電壓u0的表示式。圖6.2-66.2-7.某混頻器的中頻等于465KHz,采用低中頻方案(f1=fs+fi)。說明如下情況是何種干
7、擾。(1)當(dāng)接收有用信號頻率fL=500KHz時,也收到頻率為fM=1430KHz的干擾信號。(2)當(dāng)接收有用信號頻率為fs=1400kHz時,也會收到頻率為fM=700kHz的干擾信號。(3)當(dāng)收聽到頻率為fs=930kHz的信號時,同時聽到fM1=690KHz,fM2=810kHz兩個干擾信號,一個干擾信號消失另一個也隨即消失。6.2-8 晶體三極管混頻器,其轉(zhuǎn)移特性或跨導(dǎo)特性以及靜態(tài)偏壓VQ、本振電壓uL(t)如圖思6.2-8所示,試問哪些情況能實現(xiàn)混頻?哪些不能?圖6.2-86.2-9什么是混頻器的交調(diào)干擾和互調(diào)干擾?怎樣減小它們的影響? 6.2-10已知混頻器的伏安特性為i=a0+a
8、1u+a2u2。問能否產(chǎn)生中頻干擾和鏡頻干擾?是否會產(chǎn)生交叉調(diào)制和互相調(diào)制?6.2-11.某接收機的中頻fi=500KHz,帶寬為3KHz。當(dāng)收聽頻率為1.501MHz的電臺時,問將會有幾階的組合頻率干擾,能形成頻率大約為多少kHz的干擾嘯聲。6.2-12.某接收機工作頻率為0.5525MHz,中頻fi=455kHz,本振頻率高于信號頻率。問在此頻段之內(nèi)哪幾個頻率點上存在著5階以下的組合頻率干擾,列出各頻率點的fs值和組合頻率干擾的p、q及階數(shù)n。6.2-13有一超外差接收機,中頻為465kHz,當(dāng)出現(xiàn)下列現(xiàn)象時,指出這些是什么干擾及形成原因。(1)當(dāng)調(diào)諧到580kHz時,可聽到頻率為1510
9、kHz的電臺播音;(2)當(dāng)調(diào)諧到1165kHz時,可聽到頻率為1047.5kHz的電臺播音;(3)當(dāng)調(diào)諧到930.5kHz時,約有0.5kHz的哨叫聲。6.3習(xí)題6.3-1 設(shè)某一廣播電臺的信號電壓u(t)=20(1+0.3cos6280t)cos7.33×106t(mV),問此電臺的載波頻率是多少?調(diào)制信號頻率是多少?6.3-2 有一單頻調(diào)幅波,載波功率為100W,求當(dāng)ma=1與ma=0.3時的總功率、邊頻功率和每一邊頻的功率。6.3-3在負載RL=100某發(fā)射機的輸出信號u(t)=4(1+0.5cost)cosct(V),求總功率、邊頻功率和每一邊頻的功率。6.3-4 二極環(huán)形調(diào)
10、制如圖6.3-4所示,設(shè)四個二極管的伏安特性完全一致,均自原點出點為gd的直線。調(diào)制信號u(t)=Umcost,載波電壓uc(t)如圖所示的對稱方波,重復(fù)周期為Tc=2/c,并且有Ucm>Um,試求輸出電流的頻譜分量。圖6.3-46.3-5.畫出如下調(diào)幅波的頻譜,計算其帶寬B和在100負載上的載波功率Pc,邊帶功率PSB和總功率Pav。(1)i=200(1+0.3cos×200t)cos2×107t(mA)(2)u=0.lcos628×103t+0.lcos634.6×l03t(V)(3) 圖6.3-5所示的調(diào)幅波。圖6.3-56.3-6已知調(diào)幅波
11、u1(t)和u2(t)的頻譜分別如圖6.3-6(a)和(b)所示。試分別說明它們是何種調(diào)幅波,并寫出其標(biāo)準(zhǔn)表達式。圖6.3-66.3-7.如圖6.3-7是載頻等于1MHz,同時傳輸兩路信號的AM調(diào)幅信號的頻譜。(1)寫出該普通調(diào)幅波的標(biāo)準(zhǔn)表示式,計算調(diào)制度、調(diào)制頻率及信號帶寬;(2)畫出產(chǎn)生這種信號的方框圖;(3)仿照此方式畫出一個載頻等于10MHz,能同時傳送兩路帶寬等于5kHz的語音信號的上邊帶調(diào)制信號的頻譜。.圖6.3-76.3-8.已知調(diào)制信號如圖6.3-8所示。載波為頻率等于1MHz的連續(xù)正弦波。(1)畫出最大幅度等于4V,最小幅度為0V的普通調(diào)幅波波形和信號的頻譜圖;(2)畫出雙邊
12、帶調(diào)制信號的波形和頻譜圖。圖6.3-86.3-9.某非線性器件的伏安特性的表示式為i=10+0.02u2(mA)。當(dāng)u=5sinc t+1.5sint(V),c>>時,試畫出i的頻譜圖,并說明利用該器件可以實現(xiàn)什么方式的振幅調(diào)制,寫出其表示式,畫出輸出濾波器的幅頻特性。6.3-10. 圖6.3-10示出了某結(jié)型場效應(yīng)管調(diào)制器的電路。場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性為。輸入載波uc=1.5cosct(V),調(diào)制信號u=0.5t(V),負載為LC并聯(lián)諧振回路,調(diào)諧在c的諧振阻抗Re=5k,帶寬等于2。求輸出電壓uo。6.3-11.圖6.3-11 (a)示出了某電路的框圖。輸入信號u1=2cos200
13、t(V),u2如圖6.3-11(b)所示。(1)畫出兩信號相乘的積信號波形和它的頻譜。(2)若要獲得載波為150OkHz的調(diào)幅波,試畫出帶通濾波器的幅頻特性H,并寫出輸出電壓u。的表示式。圖6.3-10圖6.3-116.3-12.在圖6.3-12所示的電路中,uo=Um cost,uc=Ucm cosct,c>>,Ucm>>Um二極管處于開關(guān)狀態(tài)工作,VD1、VD2均可近似認為是理想二極管。試寫出uo的表達式,說明該電路能夠?qū)崿F(xiàn)何種振幅調(diào)制。若uc與uo位置互換,結(jié)果又如何。6.3-13.某晶體三極管電路如圖6.3-13所示。若三極管的轉(zhuǎn)移特性ic=4(mA),輸入信號
14、ul=(1+0.lcos2×103t)cos2×106t(mV),u2=cos5×l06t(V)。(1)畫出靜態(tài)時變電流Io(t)和時變電導(dǎo)g(t)的波形,并寫出它們的表達式。(2)若要在負載上取得載頻為6MHz的AM調(diào)幅波,對LC并聯(lián)諧振回路有何要求。輸出電壓uo的幅度Uom(t)等于什么?圖6.3-12圖6.3-13 6.3-14. 圖6.3-14示出了用差分對放大器構(gòu)成的振幅調(diào)制器電路。圖中LC并聯(lián)諧振回路的諧振頻率o=10×106rad/s,諧振阻抗Re=2k,輸入電壓uc=100cos10×
15、;106t(mV),u=5cos2×103t(V),其他參數(shù)如圖所示。求輸出電壓uo。6.3-15. 圖6.3-15示出了一單差分放大器電路,V1、V2的集電極之間負載是LC并聯(lián)振蕩回路,阻抗為Ze。(1)導(dǎo)出電壓UAB與u1和u2的關(guān)系式。(2)分析該電路載波信號uc和調(diào)制信號u分別從u1和u2輸入或倒換位置輸入兩種情況下UAB的頻譜。分別說明它們能獲得何種振幅調(diào)制,調(diào)制質(zhì)量如何。圖6.3-14圖6.3-156.3-16. 圖6.3-16示出了4個二極管調(diào)制器電路,圖中uc>>u句。試說明哪個電路能實現(xiàn)AM調(diào)制,哪個電路能實現(xiàn)雙邊帶調(diào)制,并寫出輸出電壓uo的表示式。圖6
16、.3-166.3-17某已調(diào)波信號的波形如圖6.3-17所示。已知載波頻率為調(diào)制信號頻率的100倍,即 c=1000。(1)寫出該已調(diào)波的表達式。(2)畫出頻譜圖,注明各譜線的強度,并確定其帶寬。(3)求單位電阻上的載波功率和邊帶功率。圖6.3-176.3-18已知調(diào)制信號的波形如圖6.3-18所示。試分別按比例畫出最大值為5V的AM波和DSB波的波形。要求AM波的調(diào)制度ma=0.6,并標(biāo)明最小值。圖6.3-186.3-19二極管調(diào)制電路如圖6.3-19所示。已知,c,UCmUm。二極管伏安特性為從原點出發(fā)的折線,即uD>0時,導(dǎo)通電阻為rD,時,iD=0。試求各電路的輸出電流t,分析其
17、電流分量,判別哪些電路能實現(xiàn)DSB調(diào)制。圖6.3-196.3-20 在圖6.3-20(a)所示的二極管調(diào)制電路中,四只二極管的伏安特性完全一致, 均為從原點出發(fā)的折線,即un0時,i=0,uD>0時,倒通電阻為rD。調(diào)制信號u=Umcost,載波為圖(b)所示的對稱方波,UC>>Um,且Tc<<T。試求u,并畫出其波形。 圖6.3-206.3-21差分調(diào)制電路如圖6.3-21所示。并聯(lián)回路對載頻諧振,帶寬大于調(diào)制信號帶寬的兩倍。(1)若u1=uc=1.5cos2×106t V,u2=u=4cos2×103t V,試求uo(t),并說明
18、實現(xiàn)何種調(diào)制。(2)為了實現(xiàn)DSB調(diào)制,則信號應(yīng)如何輸入,還需滿足什么條件? 6.3-22三極管平衡調(diào)制器如圖7.2-22所示。兩管性能相同,其轉(zhuǎn)移特性為UEQ>UB時,ic=a u2BE,uBEUB時,ic=0。uc=Ucmcosct,u=Umf(t),UmUcm,cmax,。max,為f(t)的最高頻率分量。(l)畫出V2管的時變靜態(tài)電流和時變電導(dǎo)的波形。(2)寫出輸出電流io的表達式。(3)為了獲得載頻為c的已調(diào)波電壓,應(yīng)對濾波器提出什么要求,并寫出輸出電壓uo的表達式。圖6.3-21圖6.3-226.3-23在圖6.3-23所示的包絡(luò)檢波器中,設(shè)檢波二極管為理想二極管,
19、RL>>Ro若輸入電壓分別為以下信號時,在滿足c>>條件下,試分別求uo1和uo。(1)ui=2sinct+()V(2)ui=-41+0.6f(t)sinct V(3)ui=3cos(c-)tV(4)ui=3cosct+0.5cos(c-)t+0.5cos(c+)t V(5)若電阻R取值過大,會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?圖6.3-236.3-24 二極管檢波電路如圖6.3-24所示。RL=1K,輸入信號電壓(V)圖6.3-24 二極管檢波電路試求:(1)調(diào)幅波的調(diào)幅指數(shù)ma、調(diào)制信號頻率F,并寫出調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式(2)試問會不會產(chǎn)生惰性失真或負峰切割失真?(3)uA=?,uB=?
20、。(4)畫出A、B點的瞬時電壓波形圖。6.3-25 二極管包絡(luò)檢波電路如圖6.3-35所示。已知:fc=465Hz,單頻調(diào)制指數(shù)ma =0.3,R2=5.1k,為不產(chǎn)生負峰切割失真,R2的滑動點應(yīng)放在什么位置?6.3-26某二極管峰值包絡(luò)檢波器如圖6.3-26所示。圖中檢波二極管為理想二極管,R=10K。輸入為AM調(diào)幅波,載波頻率fc=465kHz,最高調(diào)制頻率Fmax=4.5kHz,最低調(diào)制頻率fmin=40Hz,調(diào)制度ma0.3。求檢波電容C和檢波器的輸入電阻Ri。若檢波器輸入為圖6.3-26 (b)所示的AM調(diào)幅波,求檢波電容C。圖6.3-26. 二極管峰值包絡(luò)檢波器6.3-27 某二極
21、管峰值包絡(luò)檢波器電路如圖6.3-27所示。信號輸入回路的諧振頻率fo=106Hz,回路的無載諧振阻抗Reo=10k,檢波器的電阻R=l0k,Cl=001F,檢波二極管內(nèi)阻RD=100。(1)若is=0.5cos2×106t(mA),求檢波器的輸入電壓us(t)和輸出電壓uo(t)。(2)若is=0.5(1+0.5cos2×103t) cos2×106t(mA),求輸出電壓uo(t)。6.3-28試分析圖6.3-28檢波電路的工作原理。當(dāng)us為AM調(diào)幅波時,試畫出us、uc、u1和uo的波形。說明其功能。圖6.3-28. 二極管峰值包絡(luò)檢波器圖6.3-28. 二極管
22、峰值包絡(luò)檢波器6.3-29圖6.3-29示出了某電器的方框圖。試寫出圖中A、B、C、D各點的電壓表示式并畫出它們的時域波形。圖6.3-29 某電器的方框圖6.3-30.分析圖6.3-30電路的功能。圖6.3-30 某電器的方框圖 6.3-31 已知兼容立體聲信號形成電路的框圖如圖6.3-31 (a)所示。左、右聲道分別用sL(t)和sR(t)表示,其頻譜如圖6.3-31(b)所示。寫出A、B、C各點的函數(shù)關(guān)系式,畫出輸出信號uo頻譜圖,說明信號傳輸?shù)脑?。圖6.3-31 某電器的方框圖6.3-32.根據(jù)題6.3-31的結(jié)論,試畫出兼容立體聲信號解調(diào)電路的框圖。6.3-33二極管平衡檢波電路如圖
23、6.3-33所示,設(shè)二極管均為理想的。若us和ul分別為如下信號時,試求輸出電壓uo1、uo2和uo。(1)us=3(1-0.5cost)sinct V,ul=0(2)us=( 1+0.6sint) cosct V,u1=2cosctV(3)us=0.5f(t)coct V,ul=3cosctV(4)us=0.3cos(c-2×103)t V,u1=-3 cosct V 圖6.3-33二極管平衡檢波電路6.3-34檢波電路如圖6.3-34所示,二極管的rd=1000,Ubz=0 (V),輸入電壓試計算輸出電壓uA和uB,并判斷能否產(chǎn)生負峰切割失真和惰性失真。圖6.3-346
24、.3-35二極管檢波電路如圖6.3-35所示。已知輸入電壓(V),檢波器負載電阻R=5k,二極管導(dǎo)通電阻rd=80,Ubz=0,試求:(1)檢波器電壓傳輸系數(shù)Kd;(2)檢波器輸出電壓uA;(3)保證輸出波形不產(chǎn)生惰性失真時的最大負載電容C。圖6.3-13 二極管檢波電路6.3-36二極管檢波器如圖6.3-36所示。已知R=5k,RL=10k C=0.01F,Cc=20F,輸入調(diào)幅波的載波為465kHz,最高調(diào)制頻率為5kHz,調(diào)幅波振幅的最大值為20V,最小值為5V,二極管導(dǎo)通電阻rd=60,Ubz=0試求(1)uA 、 uB;(2)能否產(chǎn)生惰性失真和負峰切割失真。 圖6.3-36
25、; 6.3-37同步檢波電路如圖6.3-37所示,乘法器的乘積因子為K,本地載頻信號電壓。若輸入信號電壓ui為:(1)雙邊帶調(diào)幅波(2)單邊帶調(diào)幅波試分別寫出兩種情況下輸出電壓ui(t)的表示式。并說明有否失真。假設(shè):,圖6.3-376.3-38設(shè)乘積同步檢波器中,而,并且,試畫出檢波器輸出電壓頻譜。在這種情況下能否實現(xiàn)不失真解調(diào)?6.3-39設(shè)乘積同步檢波器中,既ui為單邊帶信號,而,試問當(dāng)為常數(shù)時能否實現(xiàn)不失真解調(diào)? 8-3 設(shè)乘積同步檢波器中,ui(t)=Uimcostcosit,而u0=Uomcos(i+)t,并且,試畫出檢波器輸出電壓頻譜。在這種情況下能否實現(xiàn)不失真解調(diào)?
26、6.3-40 設(shè)乘積同步檢波器中,ui=Uimcos(i+)t,即ui為單邊帶信號,而u0=Uomcos(it+),試問當(dāng)為常數(shù)時能否實現(xiàn)不失真解調(diào)?6.3-41某組合器件的轉(zhuǎn)移特性為i=g|u|,若用它構(gòu)成混頻器,本振電壓UL=ULMcosLt,輸入信號Us =Usm1+maf(t)cosstj,Usm<<ULm,直流偏壓為EQ。試分別畫出下面兩種情況下的時變跨導(dǎo)波形,并求混頻跨導(dǎo)gc。(1)EQULm;(2)EQ=0。6.3-42某時變混頻電路的時變跨導(dǎo)g(t=8+6cosLt-2cos3Lt rnS,輸出中頻回路調(diào)諧在fI=fL-fs,帶寬大于輸入信號的帶寬,諧振阻抗RL=5
27、K。在下列輸入信號下試求輸出電壓uo(t)。(1)Us =0.11+0.6f(t)cosst V(2)Us =0.2cos(s-)tV(3)Us =0.5sinkst+m cost+) V如果輸出回路調(diào)諧在fI=3fL+fs,則以上輸出電壓有何變化?6.3-43三極管混頻電路及三極管的轉(zhuǎn)移特性如圖6.3-43所示。已知uL=0.2cos2×106tV,Us =30cos2×103tcos×106t mV,集電極回路調(diào)諧在fI=1.5MHL(1)畫出時變跨導(dǎo)的波形,并寫出表達式。(2)求混頻跨導(dǎo)gc和輸出電壓uo。圖6.3-436.3-44場效應(yīng)管混頻器及其轉(zhuǎn)移特性
28、如圖6.3-44所示。已知u1=cos2×1.2×106t V,回路的諧振電阻RL=l0K,ul>>u2。(1)畫出時變跨導(dǎo)gm(t)的波形,并寫出表示式。(2)若u2=0.2(1+0.5sin2×103t)cos2×735×103t V,輸出回路的諧振頻率fo=465KHz。試求混頻跨導(dǎo)gc和輸出電壓uo。圖6.3-446.3-45 差動混頻電路如圖6.3-45所示,已知本振信號uL=2cos8×106t V,輸入信號us=(1+0.4sin3×103t)cos7×106t V。圖6.3-45(1)導(dǎo)
29、出ic2與uL和Us的關(guān)系式。(2)畫出ic2的頻譜圖。(3)當(dāng)LC回路調(diào)諧在fo=500KHz,帶寬B=20 kHz時,求混頻跨導(dǎo)gc和uo。6.3-46.已知某非線性器件的伏安特性如圖6.3-46所示。若用它構(gòu)成混頻器,本振電壓u1=U1m cos1t,信號電壓us=Usmo(l+ma cost)cosst,外加靜態(tài)偏置電壓EB。試分析混頻跨導(dǎo)gc與EB大小的關(guān)系,并畫出它們之間的關(guān)系曲線。圖6.3-46圖6.3-476.3-47. 圖6.3-47為一場效應(yīng)管混頻器。場效應(yīng)管的靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性為iD=IDSS(1-uGS/Up)2,其中,IDSS =3mA,Up=-3V。輸出回路調(diào)諧于465k
30、Hz,回路空載品質(zhì)因數(shù)Qo=100,RL=1k,回路電容C=600pF,接入系數(shù)n=l/7,c1、C2、C3對高頻呈現(xiàn)的阻抗可近似為零。若場效應(yīng)管處于平方律區(qū)內(nèi)工作,試分析混頻跨導(dǎo)gc與本振電壓幅度U1m的關(guān)系,求最大混頻跨導(dǎo)gc和混頻器的電壓增益kVc。6.3-48.某三極管平衡混頻器如圖6.3-48所示。圖中Cl、C2、C3、C4為隔直流電容,us=1+mf(t)cosst(mV),u1=cos1t(V)。V1、V2晶體管特性相同,轉(zhuǎn)移特性斜率Sc=0.8mA/V,每管的直流偏置電壓為0.2V。(1)畫出該混頻器交流等效電路;(2)畫出該混頻器的時變電導(dǎo)g(t)的波形;(3)若集電極回路調(diào)
31、諧于和頻,回路帶寬高于f(t)最高頻率的兩倍,求其混頻跨導(dǎo)gc及混頻電壓增益KVc。圖6.3-486.3-49.某推挽式場效應(yīng)管混頻器如圖6.3-49所示。兩只場效應(yīng)管特性完全相同,靜態(tài)偏置電壓EG=Up,場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性。輸入電壓us=Usm cosst,u1=U1m cos1t,U1m>>Usm。試導(dǎo)出時變電導(dǎo)g(t)的表示式,求該混頻器的混頻跨導(dǎo)gc和混頻器的功率增益(回路的自身損耗認為是零)。圖6.3-496.3-50.某接收機工作頻率范圍內(nèi)fs=230MHz,中頻fi=1.3MHz,f1=fs+fi?,F(xiàn)有一頻率等于fM=7MHz的干擾串入接收機,問當(dāng)接收機在信號頻率范圍內(nèi)調(diào)整時,會在哪幾個頻率點上收聽到該干擾信號(至少舉出4個)。6.3-51.某單邊帶發(fā)射機(上邊帶)的框圖如圖6.3-51所示。調(diào)制信號為3003000Hz的音頻,其頻譜如圖所示。試畫出圈中各方框輸出端的頻譜圖。圖6.3-516.3-52外差式調(diào)幅廣播接收機的組成框圖如圖6.3-52所示。采用低中頻,中頻頻率fI=465kHz(1)填出方框1和2的名稱,并簡述其功能。(2)若接收臺的頻率為810
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