高频电路原理与分析 第六版第6章

第6章 角度调制与解调电路6.1 已知调制信号38cos(2π10)V u t Ω=⨯，载波输出电压6o ()5cos(2π10)V u t t =⨯，3f 2π10rad/s V k =⨯，试求调频信号的调频指数f m 、最大频偏m f ∆和有效频谱带宽BW ，写出调频信号表示式[解] 3m 3m 2π108810Hz 2π2πf k U f Ω⨯⨯∆===⨯3m 33632π1088rad2π102(1)2(81)1018kHz()5cos(2π108sin 2π10)(V)f f o k U m BW m F u t t t Ω⨯⨯===Ω⨯=+=+⨯==⨯+⨯6.2 已知调频信号72()3cos[2π105sin(2π10)]V o u t t t =⨯+⨯，3f 10πrad/s V k =，试：(1) 求该调频信号的最大相位偏移f m 、最大频偏m f ∆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) 5f m =5100500Hz=2(+1)2(51)1001200Hzm f f m F BW m F ∆==⨯==+⨯=(2) 因为mf f k U m Ω=Ω，所以352π1001V π10f m fm U k ΩΩ⨯⨯===⨯，故27()cos 2π10(V)()3cos 2π10(V)O u t t u t t Ω=⨯=⨯6.3 已知载波信号m c ()cos()o u t U t ω=，调制信号()u t Ω为周期性方波，如图P6.3所示，试画出调频信号、瞬时角频率偏移()t ω∆和瞬时相位偏移()t ϕ∆的波形。

[解] FM ()u t 、()t ω∆和()t ϕ∆波形如图P6.3(s)所示。

6.4 调频信号的最大频偏为75 kHz ，当调制信号频率分别为100 Hz 和15 kHz 时，求调频信号的f m 和BW 。

[解] 当100Hz F =时，37510750100m f f m F ∆⨯===2(1)2(7501)100Hz 150kHz f BW m F =+=+⨯= 当15kHz F =时，33751051510m f f m F ∆⨯===⨯ 32(51)1510Hz 180kHz BW =+⨯⨯=6.5 已知调制信号3()6cos(4π10)V u t t Ω=⨯、载波输出电压8()2cos(2π10)V o u t t =⨯，p 2rad /V k =。

6.１ 已知某广播电台的信号电压为()620(10.3cos6280)cos5.7650410t t t υ=+⨯mV ，问此电台的频率是多少？调制信号频率是多少？解：该电台的频率是65.7650410918kHz 2c f π⨯==； 调制信号率是62801000Hz 2F π== 6.２ 已知非线性器件的伏安特性为3012i a a a υυ=++，试问它能否产生频谱搬移功能？ 解：不能产生频谱搬移功能，因为伏安特性中没有平方项。

6.3 画出下列各式的波形图和频谱图，并指出是何种调幅波的数学表达式。

（1）cos )cos 1(t Ω+t c ω （2）cos )cos 211(t Ω+t c ω （3）cos cos ⋅Ωt t c ω (假设Ω=10c ω) 解：（1）cos )cos 1(t Ω+t c ω是1a M =的普通调幅波；波形图频谱图：（2）cos )cos 211(t Ω+t c ω是12a M =的普通调幅波波形图频谱图（3）cos cos ⋅Ωt t c ω是抑制载波的双边带调幅波波形图频谱图6.4 已知调制信号()()()32cos 22103cos 2300t t t υππΩ⎡⎤=⨯⨯+⨯⎣⎦V ，载波信号()()55cos 2510c t t υπ=⨯⨯V ，1a k =，试写出调幅波的表示式，画出频谱图，求出频 带宽度BW 。

解：调幅波的表示式()()()()()()()()()5a 3535[5k ]cos 2510{52cos 22103cos 2300}cos 25105[10.4cos 22100.6cos 2300]cos 2510c t t t t t t t t t υυπππππππΩ=+⨯⨯⎡⎤=+⨯⨯+⨯⨯⨯⎣⎦=+⨯⨯+⨯⨯⨯ 频谱图频带宽度 322104kHz BW =⨯⨯=6.5 已知调幅波表示式()()()62012cos 2500cos 210AM t t t υππ=+⨯⨯⎡⎤⎣⎦V ，试求该调幅波的载波振幅cm V 、载波频率c f 、调制信号频率F 、调幅系数a M 和频带宽度BW 的值。

6—1 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？它们之间各有何异同之处? 分析 非线性器件可以产生新的频率分量，而调幅,检波和混频都为了产生新的频率分量.调幅、检波和混频不同点是输入的信号不同，输出的滤波器不同.解 由于调幅、检波和混频均属于频率变换，即输出信号中产生了新的频率分量，而线性器件不可能产生新的频率分量，只有利用非线性器件才能完成频率变换的功能。

调幅、检波和混频三者相同之处是都属于线性频率变换，即实现频谱搬移,它们实现的原理框图都可用下图表示。

非线性器件都可采用乘法器.调幅、检波和混频不同点是输入的信号不同，输出的滤波器不同。

调幅输入的是调制信号()v t Ω和载波()o v t ,即1v =()v t Ω，2v =()o v t ，滤波器是中心频率为载波频率ω0的带通滤波器。

检波输入的是已调制的中频信号()i v t 和本地振荡信号()o v t ,即1v = ()i v t ，2v =()o v t ，滤波器是RC 低通滤波器。

混频输入的是已调制信号vs(t ）和本地振荡信号()o v t ，即1v =()s v t ,2v =()o v t ，滤波器是中心频率为中频频率ωi 的带通滤波器。

6-2 为什么调幅系数m a 不能大于1？ 分析 调幅系数大于1，会产生过量调制。

解 若调幅系数ma>1,调幅波产生过量调制。

如下图所示，该信号传送到接收端经包络检波后使解调出的调制信号产生严重的失真。

6-3 试画下列调幅信号的频谱图，确定信号带宽，并计算在单位电阻上产生的信号功率. (1) )V )(t (102cos )t 32002cos 1.0t 4002cos 2.01(20)t (6⨯π⨯π+⨯π+=v (2） )V (t 102cos t 6280cos 4)t (6⨯π=v分析 根据信号带宽公式和信号功率即可求得.解(1）6()20(10.2cos24000.1cos23200)cos210()()t t t t V υπππ=+⨯+⨯⨯的信号频谱图如下图所示。

高频电子技术第六章 高频功率放大器§6.1 概述为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。

如发射机中，振荡器产生的高频振荡功率往往很小，因此在后面要经过一系列放大——缓冲级、中间放大级、末级功率放大器，才能获得足够的高频功率，然后从天线将信号发送出去。

高频功率放大器的工作频率很高，且工作时要求其频带很窄，如调幅广播电台（535~1605kHz 频段范围），每个台的频带宽度为10kHz ，与1000kHz 左右的工作频率相比，仅相当于百分之一。

因此，高频功率放大器的负载一般都是选频网络（选择有用信号，滤除干扰）。

§6.2 谐振功率放大器的工作原理晶体管的工作频率范围分为三部分：低频区：βf f 0.5<（βf 截止频率，放大倍数下降为低频值的2/1） 中频区：T f f f 2.00.5<<β（T f 特征频率，放大倍数下降为1时的频率） 高频区：T T f f f <<2.0中频区需要考虑晶体管结电容的作用，高频需进一步考虑电极引线电感的作用，分析和计算都非常困难。

因此，从低频区入手来进行分析。

6.2.1 获得高效率所需要的条件(P206)率直流电源提供的直流功==P交流输出信号功率=o P 集电极本身耗散功率=c P 则c o P P P +== 定义集电极效率co oo c P P P P P +===η 可见，如果能降低集电极耗散功率c P ，则集电极效率c η就会提高，给定直流电源提供功率=P 时，晶体管的交流输出功率o P 就会增加。

由c cco P P )1(ηη-=可知 如果%20=c η（甲类功放），则c o P P 41)(1=，如果%75=c η（丙类功放）则得到c o P P 3)(2=，可见，c η从20%提高到75%，输出功率则提高12倍。

************************************************************************************** 甲类功放：通角180°，晶体管完全工作在线性区，交流大信号完全通过晶体管传递到下一级； 乙类功放：通角90°，晶体管部分工作在线性区，部分工作在截止区，交流大信号半波通过晶体管；丙类功放：通角小于90°，晶体管小部分工作在线性区，大部分工作在截止区，交流大信号半波的一部分通过晶体管；丁类功放：固定通角为90°，且工作于开关状态：导通时，进入饱和区，内阻接近于0；截止时，电流为0，内阻接近无穷大。

高频电路原理与分析第六版课程设计一、课程设计概述本次课程设计任务是设计一款高频电路。

首先，将简单介绍高频电路的基本原理和设计要点，然后通过实例演示，进一步深入探讨高频电路的设计与优化。

本次课程设计内容比较复杂，需要完成实验、数据处理、报告撰写等任务。

希望同学们认真学习课程内容，利用课程理论与实践相结合的方式，完成一款高效可靠的高频电路。

二、实验原理本次课程设计实验通过BSIM4模型进行高频电路的IP3、S11参数测量。

BSIM4是CMOS原理中的一个SPICE模型，在数电布图的仿真中被广泛使用。

该模型的特点在于可以精确描述MOS管的工作状态，包括包括低、中、高度限制等多种模式。

因此，我们可以通过该模型对高频电路参数进行精确的测量与分析。

三、实验设备1.计算机：Intel Core i5及以上。

2.软件：ADS等高频电路设计软件。

3.其他：高频电子元器件、测试设备等。

四、实验流程步骤一：电路仿真1.设计电路几何参数。

2.利用ADS软件建立电路模型，使用BSIM4模型进行电路仿真。

3.优化电路参数，获得最佳设计方案。

步骤二：电路制作1.设计PCB电路板。

2.制作PCB电路板。

3.安装元器件。

步骤三：电路测试1.连接测试设备。

2.对电路进行测试。

3.记录实验数据。

步骤四：数据处理1.对实验数据进行处理。

2.利用Matlab或其他数据处理软件进行数据分析。

3.给出结论及分析。

步骤五：报告撰写1.撰写实验报告。

2.包括电路设计思路、仿真结果、实验数据、分析过程及结论等内容。

3.报告要求清晰明了，遵循学术规范。

五、实验注意事项1.在电路仿真过程中要注意选择合适的元器件。

2.制作电路板前需要进行充分的准备和安全措施。

3.在测试电路的时候需要注意测试设备的安全操作。

4.实验报告要求简洁明了、规范严谨，注意遵循学术规范。

六、实验结论通过本次课程设计，我们对高频电路的设计与优化有了更加深入的了解。

通过使用BSIM4模型进行电路仿真，我们可以对高频电路参数进行精确的测量与分析。

绪论1－1 画出无线通信收发信机的原理框图，并说出各部分的功用。

答：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。

1－2 无线通信为什么要用高频信号？“高频”信号指的是什么？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：（1）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；（2）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。

1－3 无线通信为什么要进行凋制？如何进行调制？答：因为基带调制信号都是频率比较低的信号，为了达到较高的发射效率和接收效率，减小天线的尺寸，可以通过调制，把调制信号的频谱搬移到高频载波附近；另外，由于调制后的信号是高频信号，所以也提高了信道利用率，实现了信道复用。

调制方式有模拟调调制和数字调制。

在模拟调制中，用调制信号去控制高频载波的某个参数。

在调幅方式中，AM普通调幅、抑制载波的双边带调幅（DSB）、单边带调幅（SSB）、残留单边带调幅（VSSB）；在调频方式中，有调频（FM）和调相（PM）。

在数字调制中，一般有频率键控（FSK）、幅度键控（ASK）、相位键控（PSK）等调制方法。

1－4 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？答: 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二章 高频电路基础2－1对于收音机的中频放大器，其中心频率f 0=465 kHz．B 0.707=8kHz，回路电容C=200pF，试计算回路电感和 Q L 值。