高频电子线路课本习题答案(第四版)五章
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(pF)).(L C H)(.QR则L Ω取R Δf f Q (kHz)Δf MHz解:f..159101*********11591014321010010100101010121010990101211362620603670036700=⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯====⨯⨯===⨯-⨯==--ωμω时,产生并联谐振。
C L 或ωC L )当(时,产生串联谐振。
C L 或ωC L )当(时,产生并联谐振。
C L 或ωC L )当解:(22021101220211012202110111311211123======-ωωωR R C L R )LC ωL(j ωR )LC ωLR(j ωC L R C j ωR L j ωR )C j ωL)(R j ω(R 证明:Z =+=-+-++=+++++=-2112111133220020020000)()()()()())()()()())318010404501053514321121535100160512405354501605151431223202222μH .C C L 故采用后一个不合理舍去pF -得C C C 由pF得C C C 由解:=⨯+⨯⨯⨯⨯='+==+=⨯+=+=⨯+--ω。
()()()()mV V Q V V mA .R V I μH ..C L ..R C 解:Q-Sm Com Lom -om om --21210121220510111210100105114321121251010010511432115330312260200126000=⨯⨯====⨯===⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-ωω()()()()()()Ωj ..j .C jR Z Ω.....Q LQ L R pF C pF .L C C C C .V V Q μH .C 解:L X X X X X X X S C 796747102001014321747174710010253101432152102531014322001001025310143211100101025310100101432116312606666000626200122620-=⨯⨯⨯⨯-=-==⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-==→=⨯⨯⨯⨯==+⋅====⨯⨯⨯⨯==------ωωωωω()()()。
高频电子线路(胡宴如 耿苏燕 主编)习题解答目 录第2章 小信号选频放大器 1 第3章 谐振功率放大器 4 第4章 正弦波振荡器10 第5章 振幅调制、振幅解调与混频电路 22 第6章 角度调制与解调电路 38 第7章 反馈控制电路49第2章 小信号选频放大器2.1 已知并联谐振回路的1μH,20pF,100,L C Q ===求该并联回路的谐振频率0f 、谐振电阻p R 及通频带0.7BW 。
[解] 90-6120.035610Hz 35.6MHz 2π2π102010f LCH F-===⨯=⨯⨯6312640.71010022.4k 22.361022.36k 201035.610Hz35.610Hz 356kH z100p HR Q Ff BW Q ρρ--===Ω=⨯Ω=Ω⨯⨯===⨯=2.2 并联谐振回路如图P2.2所示,已知:300pF,390μH,100,C L Q ===信号源内阻s 100k ,R =Ω负载电阻L 200k ,R =Ω求该回路的谐振频率、谐振电阻、通频带。
[解] 0465kHz 2π2π390μH 300PFf LC≈==⨯0.70390μH100114k Ω300PF////100k Ω//114.k Ω//200k Ω=42k Ω42k Ω371.14k Ω390μH/300 PF/465kHz/37=12.6kHzp e s p Lee e R Q R R R R R Q BWf Q ρρ===========2.3 已知并联谐振回路的00.710MHz,C=50pF,150kHz,f BW ==求回路的L 和Q 以及600kHz f ∆=时电压衰减倍数。
如将通频带加宽为300 kHz ,应在回路两端并接一个多大的电阻?[解] 6262120115105μH (2π)(2π1010)5010L H f C --===⨯=⨯⨯⨯⨯ 6030.7101066.715010f Q BW ⨯===⨯2236022*********.78.11010p oU f Q f U ••⎛⎫⎛⎫∆⨯⨯=+=+= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ 当0.7300kHz BW =时6030.746120101033.33001033.31.061010.6k 2π2π10105010e e e ef Q BW Q R Q f C ρ-⨯===⨯====⨯Ω=Ω⨯⨯⨯⨯g而471266.7 2.131021.2k 2π105010p R Q ρ-===⨯Ω=Ω⨯⨯⨯g由于,p e pRR R R R =+所以可得10.6k 21.2k 21.2k 21.2k 10.6k e p p eR R R R R Ω⨯Ω===Ω-Ω-Ω2.4 并联回路如图P2.4所示,已知:360pF,C =1280μH,L ==100,Q 250μH,L =12=/10,n N N =L 1k R =Ω。
高频电子线路习题集第一章 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。
话筒扬声器1-2 无线通信为什么要用高频信号?“高频”信号指的是什么?答: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。
第5章 振幅调制、振幅解调与混频电路5.1 已知调制信号()2cos(2π500)V,u t t Ω=⨯载波信号5()4cos(2π10)V,c u t t =⨯令比例常数1a k =,试写出调幅波表示式,求出调幅系数及频带宽度,画出调幅波波形及频谱图。
[解] 5()(42cos 2π500)cos(2π10)AM u t t t =+⨯⨯54(10.5cos 2π500)cos(2π10)V t t =+⨯⨯20.5,25001000Hz 4a m BW ===⨯= 调幅波波形和频谱图分别如图P5.1(s)(a)、(b)所示。
5.2 已知调幅波信号5[1cos(2π100)]cos(2π10)V o u t t =+⨯⨯,试画出它的波形和频谱图,求出频带宽度BW 。
[解] 2100200Hz BW =⨯=调幅波波形和频谱图如图P5.2(s)(a)、(b)所示。
5.3已知调制信号3[2cos(2π210)3cos(2π300)]Vu t t Ω=⨯⨯+⨯,载波信号55cos(2π510)V,1c a u t k =⨯⨯=,试写出调辐波的表示式,画出频谱图,求出频带宽度BW 。
[解] 35()(52cos2π2103cos2π300)cos2π510c u t t t t =+⨯⨯+⨯⨯⨯3555353555(10.4cos2π2100.6cos2π300)cos2π5105cos2π510cos2π(510210)cos2π(510210)1.5cos2π(510300) 1.5cos2π(510300)(V)t t tt t t t t t =+⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯⨯+⨯+⨯+⨯-⨯+⨯++⨯- 3max 222104kHz BW F =⨯=⨯⨯=频谱图如图P5.3(s)所示。
5.4 已知调幅波表示式6()[2012cos(2π500)]cos(2π10)V u t t t =+⨯⨯,试求该调幅波的载波振幅cm U 、调频信号频率F 、调幅系数a m 和带宽BW 的值。
第5章解:(1)66625cos(2π10)17.5cos(2π10)cos(2π5000)7.5cos(2π10000)cos(2π10)u t t t t t =⨯+⨯⨯-⨯⨯66625cos(2π10)8.75cos(2π 1.00510)8.75cos(2π0.99510)t t t =⨯+⨯⨯+⨯⨯663.75cos(2π 1.0110) 3.75cos(2π0.9910)t t -⨯⨯-⨯⨯此调幅波所含的频率分量与振幅为频率(MHz )1 1.0050.995 1.010.99振幅(V )258.758.753.753.75(2)此调幅波的包络为:m ()25(10.7cos 2π50000.3cos 2π10000)25(10.7cos 0.3cos 2)U t t t =+-=+-θθ令即2m ()25(10.7cos 0.3cos 2)25(1.30.7cos 0.6cos )U t =+-=+-θθθθ(cos 1)θ≤22713736115cos cos 15cos 6612144⎡⎤⎛⎫⎛⎫=---=---⎢⎥⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦θθθ因此,当cos 1θ=-即180θ︒=时,包络的谷值为0V ;当cos 712θ=即54.3θ︒=时,包络的峰值约为37.6V 。
5.2解:设调幅波载波功率为c P ,则边频功率为2u l a c 14P P m P ==。
(1)a 1m =时,u l 110025(W)4P P ==⨯=(2)a 0.3m =时,2u l 10.3100 2.25(W)4P P ==⨯⨯=5.3解:设调幅波载波功率为c P ,则边频功率为2u l a c 14P P m P ==。
(1)∵22u l a c 110.750.6125(kW)44P P m P ===⨯⨯=∴u l 20.6125 1.225(kW)P P P =+=⨯=边频(2)集电极调幅时:o cD D50%P P P P ===η∴cD 510(kW)0.5P P ===η(3)基极调幅时:oD50%P P ==η,而o c u l 5 1.225 6.225(kW)P P P P =++=+=∴oD 6.22512.45(kW)0.5P P ===η5.4解:设载波功率为c P ,则有c 1000WP =边频功率为2u l a c14P P m P ==总功率为2a c u l c 12m P P P P P ⎛⎫=++=+ ⎪⎝⎭,因此am uP lP P1250W 250W 1500W 0.7122.5W122.5W1245W5.6解:(1)根据频谱可知已调波有四个边频分量,且每个边频分量是一个AM 信号。
说明所有习题都是我们上课布置的作业题,所有解答都是本人自己完成,其中难免有错误之处,还望大家海涵。
第2章 小信号选频放大器已知并联谐振回路的1μH,20pF,100,L C Q ===求该并联回路的谐振频率0f 、谐振电阻p R 及通频带0.7BW 。
[解] 90-6120.035610Hz 35.6MHz 2π2π102010f LCH F-===⨯=⨯⨯6312640.71010022.4k 22.361022.36k 201035.610Hz35.610Hz 356kH z100p HR Q Ff BW Q ρρ--===Ω=⨯Ω=Ω⨯⨯===⨯=并联谐振回路如图所示,已知:300pF,390μH,100,C L Q ===信号源内阻s 100k ,R =Ω负载电阻L 200k ,R =Ω求该回路的谐振频率、谐振电阻、通频带。
[解] 0465kHz 2π2π390μH 300PFf LC≈==⨯0.70390μH100114k Ω300PF////100k Ω//114.k Ω//200kΩ=42k Ω42k Ω371.14k Ω390μH/300 PF/465kHz/37=12.6kHzp e s p Lee e R Q R R R R R Q BWf Q ρρ===========已知并联谐振回路的00.710MHz,C=50pF,150kHz,f BW ==求回路的L 和Q 以及600kHz f ∆=时电压衰减倍数。
如将通频带加宽为300 kHz ,应在回路两端并接一个多大的电阻? [解] 6262120115105μH (2π)(2π1010)5010L H f C --===⨯=⨯⨯⨯⨯ 6030.7101066.715010f Q BW ⨯===⨯2236022*********.78.11010p oU f Q f U ••⎛⎫⎛⎫∆⨯⨯=+=+= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ 当0.7300kHz BW =时6030.746120101033.33001033.31.061010.6k 2π2π10105010e e e ef Q BW Q R Q f C ρ-⨯===⨯====⨯Ω=Ω⨯⨯⨯⨯g而471266.72.131021.2k 2π105010p R Q ρ-===⨯Ω=Ω⨯⨯⨯g 由于,p e pRR R R R =+所以可得10.6k 21.2k 21.2k 21.2k 10.6k e p p eR R R R R Ω⨯Ω===Ω-Ω-Ω并联回路如图所示,已知:360pF,C =1280μH,L ==100,Q 250μH,L = 12=/10,n N N =L 1k R =Ω。
第5章 振幅调制、振幅解调与混频电路5.1填空题(1) 模拟乘法器是完成两个模拟信号 相乘 功能的电路,它是 非线性 器件,可用来构成 频谱 搬移电路。
(2) 用低频调制信号去改变高频信号振幅的过程,称为 调幅 ;从高频已调信号中取出原调制信号的过程,称为 解调 ;将已调信号的载频变换成另一载频的过程,称为 混频 。
(3) 在低功率级完成的调幅称 低电平 调幅,它通常用来产生 DSB 、SSB 调幅信号;在高功率级完成的调幅称为 高电平 调幅,用于产生 AM 调幅信号。
(4)包络检波器,由 非线性器件 和 低通滤波器 组成,适用于解调 AM 信号。
(5) 取差值的混频器输入信号为36()0.1[10.3cos(210)](cos210)V s u t t t ππ=+⨯⨯,本振信号为6()cos(2 1.510)V L u t t π=⨯⨯,则混频器输出信号的载频为 0.5M Hz ,调幅系数m a 为 0.3 ,频带宽度为 2k Hz 。
(6) 超外差式调幅广播收音机的中频频率为465kHz ,当接收信号频率为600kHz 时,其本振频率为 1065 kHz ,中频干扰信号频率为 465 kHz ,镜像干扰信号频率为 1530 kHz 。
5.2 理想模拟相乘器的增益系数1M 0.1V A -=,若X u 、Y u 分别输入下列各信号,试写出输出电压表示式并说明输出电压的特点。
(1) 6X Y 3cos(2π10)V u u t ==⨯;(2) 6X 2cos(2π10)V u t =⨯,6Y cos(2π 1.46510)V u t =⨯⨯; (3) 6X 3cos(2π10)V u t =⨯,3Y 2cos(2π10)V u t =⨯; (4) 6X 3cos(2π10)V u t =⨯,3Y [42cos(2π10)]V u t =+⨯[解] (1) 22660.13cos 2π100.45(1cos4π10)V O M x y u A u u t t ==⨯⨯=+⨯ 为直流电压和两倍频电压之和。
(2) 66O 0.12cos2π10cos2π 1.46510M x y u A u u t t ==⨯⨯⨯⨯⨯ 66660.1[cos 2π(1.465+1)10cos 2π(1.4651)10](0.1cos 2π 2.465100.1cos 2π0.46510)V t t t t =⨯+-⨯=⨯⨯+⨯⨯为和频与差频混频电压。
(3) 630.13cos2π102cos2π10O M x y u A u u t t ==⨯⨯⨯⨯6363[0.3cos2π(1010)0.3cos2π(10-10)]V t t =++ 为双边带调幅信号(4) 630.13cos2π10(42cos2π10)O M x y u A u u t t ==⨯⨯⨯+⨯ 361.2(10.5cos2π10)cos(2π10)V t t =+⨯⨯ 为普通调幅信号。
5.3 图P5.3所示电路模型中,已知-16M c 0.1V ,()cos(2π10)V A u t t ==⨯,3()cos(2π10)V u t t Ω=⨯,Q 2V U =,试写出输出电压表示式,求出调幅系数a m ,画出输出电压波形及频谱图。
[解] ()()[()]O M c Q u t A u t U u t Ω=+图P5.32363360.1cos(2π10)[2cos(2π10)]0.2[10.5cos2π10]cos(2π10)t t t t V =⨯+⨯=+⨯⨯0.5a m =输出电压波形与频谱如图P5.3(s)(a)、(b)所示。
5.4 已知调幅波表示式66363()5cos(2π10)cos[2π(10510)]cos[2π(10510)]V u t t t t =⨯++⨯+-⨯, 试求出调幅系数及频带宽度,画出调幅波波形和频谱图。
[解] 由a cm 11V 2m U =,可得a cm 2/2/50.4m U ===32510Hz=10kHz BW =⨯⨯调幅波波形和频谱图分别如图P5.4(s)(a)、(b )所示。
5.5 已知调幅波表示式4()[2cos(2π100)]cos(2π10)V u t t t =+⨯⨯,试画出它的波形和频谱图,求出频带宽度。
若已知L 1R =Ω,试求载波功率、边频功率、调幅波在调制信号一周期内平均总功率。
[解] 调幅波波形和频谱图分别如图P5.5(s)(a)、(b)所示。
2200Hz BW F ==,a 0.5m =cm 22O L 1122W 221U P R =⋅=⋅=22a cm SSBL 110.52()11220.125W 221m U P R ⎛⎫⨯⨯ ⎪⎝⎭=⋅=⋅=DSB 0.1251250.25P W =+= AV c DSB 20.25 2.25P P P W =+=+=图P5.3(s)图P5.4(s)u (t )24421010+421010-c(a ) (b )图P5.5(S)5.6 已知调幅波的频谱图和波形如图P5.6(a)、(b)所示,试分别写出它们的表示式。
[解]3330()()10cos2π100102cos2π101102cos2π9910a u t t t t =⨯⨯+⨯⨯+⨯3333333335 +3cos2π102103cos 2π981010cos 2π100104cos 2π10010cos 2π10 +6cos2π10010cos 2π21010(10.4cos 2π100.6cos 2π210)cos(2π10)Vt tt t t t tt t t ⨯⨯+⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+⨯+⨯⨯⨯47047()()(52cos2π10)cos2π105(10.4cos2π10)cos(2π10)Vb u t t tt t =+⨯⨯=+⨯⨯5.7 普通调幅波电路组成模型如图P5.7所示,试写出0()u t 表示式、说明调幅的基本原理。
[解]()cos ()cos [1()]cos O M cm c cm c cm M c u t A U tu t U t U A u t t ωωωΩΩ=+=+5.8 试分别画出下列电压表示式的波形和频谱图,并说明它们各为何种信号。
(令c 9Ωω=)(1)c ()[1cos(Ω)]cos()u t t t V ω=+; (2)c ()cos(Ω)cos()u t t t V ω=; (3)c ()cos[(+Ω)]u t t V ω=;图P5.6 图P5.725(4)c ()[cos(Ω)cos()]u t t t V ω=+[解] (1)普通调幅信号,a 1m =,波形和频谱如图P5.8(s)-1所示。
(2)抑载频双边带调辐信号,波形和频谱如图P5.8(s)-2所示。
(3)单频调制的单边带调幅信号,波形和频谱如图P5.8(s)-3所示。
(4)低频信号与高频信号相叠加,波形和频谱如图P5.8(s)-4所示。
5.9 已知调幅信号3()3cos(2π 3.410) 1.5cos(2π300)u t t t V Ω=⨯⨯+⨯,载波信号c 6()6cos(2π510)u t t V =⨯⨯,相乘器的增益系数-1M 0.1V A =,试画出输出调幅波的频谱图。
[解] ()()()o M c u t A u t u t Ω=633660.16cos(2π510)(3cos2π 3.410 1.5cos2π300)1.8cos2π 3.410cos2π5100.9cos2π510cos2π300)t t t t t t t V=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯因此调幅波的频谱如图P5.9(s)所示。
图P5.8(s)-1图P5.8(s)-2 图P5.8(s)-3 图P5.8(s)-4 图P5.9(s)265.10 已知调幅波电压35()[103cos(2π100)5cos(2π10)]cos(2π10)u t t t t V =+⨯+⨯⨯,试画出该调幅波的频谱图,求出其频带宽度。
[解] 调幅波的频谱如图P5.10(s)所示。
32210H z =2k H z n B W F ==⨯5.11 理想模拟相乘器中,1M 0.1V A -=,若X c 2cos()u t ω=,Y 12c [10.5cos()0.4cos()]cos()u t t t ω=+Ω+Ω试写出输出电压表示式,说明实现了什么功能?[解] 2c 12()0.12cos (10.5cos 0.4cos )O M x y u t A u u t t t ω==⨯+Ω+Ωc 121212c 0.2(1cos22)(10.5cos 0.4cos )2(0.10.05cos 0.04cos )(0.10.05cos 0.04cos )cos2t t t t t t t t ωω=++Ω+Ω=+Ω+Ω++Ω+Ω 用低通滤波器取出式中右边第一项即可实现乘积型同步检波动能。
5.12 理想模拟相乘器中1M 0.1V A -=,若6X 2cos(2π 1.510)V u t =⨯⨯,6Y [cos(2π100) 1.5cos(2π1000)0.5cos(2π2000)]cos(2π10)V u t t t t =⨯+⨯+⨯⨯,试画出Y u 及输出电压的频谱图。
[解] (1)由Y u 表示式可知它为多音频调幅信号,1100Hz F =,21000Hz F =,32000Hz F =,而载频610Hz c f =,因此可作出频谱如图P5.12(s)-1所示。
(2) Y u 与X u 相乘,Y u 的频谱线性搬移到X u 频率(1.5MHz)两边,因此可作出频谱如图P5.12(s)-2所示。
5.13 图P5.13所示电路中,已知c1100kHz f =,c22MHz f = 326MHz C f =,调制信号()u t Ω的频率范围为0.1~3 kHz ,试画图说明其频谱搬移过程。
图P5.10(s) 图P5.12(s)-1 图P5.12(s)-227[解]频谱搬迁过程如图P5.13(s)所示。
5.14 已知非线性器件的伏安特性为i =a 1u +a 3u ³,试问它能否产生调幅作用?为什么? [解]式中没有平方项,即不能产生两信号的相乘作用,所以该器件不能产生调幅作用。
5.15 二极管环形相乘器接线如图P5.15所示,L 端口接大信号11m 1cos()u U t ω=,使四只二极管工作在开关状态,R 端口接小信号,22m 2cos()u U t ω=,且,试写出流过负载L R 中电流i 的表示式。
[解] 11211()()i g u u S t ω=-,22111()(π)i g u u S t ω=-- 31211()(π)i g u u S t ω=-+-,41211()()i g u u S t ω=+14232112112111122112121221212()()2()2(π)2[()(π)]442cos cos cos3π3π44[cos()cos()][cos(3)cos(3)]π3πm m m i i i i i gu S t gu S t gu S t S t gU t t t gU t t gU t t ωωωωωωωωωωωωωωω=-+-=-+-=---⎡⎤=--+⎢⎥⎣⎦=-++-+++-图P5.13图P5.13(s)28 式中1/()D L g r R =+5.16 二极管构成的电路如图P5.16所示,图中两二极管的特性一致,已知11m 1cos()u U t ω=,22m 2cos()u U t ω=,2u 为小信号,,并使二极管工作在受1u 控制的开关状态,试分析其输出电流中的频谱成分,说明电路是否具有相乘功能?[解] (a)由于11211()()i g u u S t ω=+,22111()(π)i g u u S t ω=--式中1/()D L g r R =+,所以12121121111111121111112211()()()(π)[()(π)][()(π)]44cos cos cos cos3π3πm m i i i g u u S t u u S t gu S t S t gu S t S t gU t gU t t t ωωωωωωωωωω=-=+---=+-+--⎛⎫=+-+ ⎪⎝⎭输出电流中含有1ω、21ωω±、123ωω±等频率成分。