第八章高频电路课后答案
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思考题与习题8.1 电阻热噪声有何特性?如何描述?8.2求题8.2图所示并联电路的等效噪声带宽和输出均方噪声电压值。
设电阻R =10k Ω,C =200pF, T =290K 。
题8.2图题8.3图8.3求题8.3图所示并联谐振回路的等效噪声带宽L B 和输出均方噪声电压值。
(提示:可把它看作噪声通过线性系统,噪声源为r 上的热噪声;也可把r 等效成并联电阻0R ,求在并联回路两端表现的电阻部分产生的热噪声。
)8.4 求题8.4图所示的T 型和π型电阻网络的噪声系数。
题8.4图8.5 题8.5图所示是一个有高频放大器的接收机方框图。
各级参数如图中所示。
试求接收机 的总噪声系数,并比较有高放和无高放的接收机对变频噪声系数的要求有什么不同?题8.5图答:根据多级电路总噪声系数为F N =3441113123111F F F F PH PH PH PH PH PH N N N N A A A A A A ---+++ 1 传输线的噪声系数是1F N =11PH A =10.8=1.25 2 接收机总噪声系数为F N =3441113123111F F F F PH PH PH PH PH PH N N N N A A A A A A ---+++=1.25+2171310.80.8100.8100.7----+⨯⨯⨯ =3.613 若无高放,则总噪声系数为F N =1F N +3411311F F PH PH PH N N A A A --+ =71311.250.80.80.7--++⨯ =12.32可见无高放后,接收机噪声系数比有高放要大很多。
若要降低接收民噪声系数只有降低变频器的噪声系数提高功率增益,这样对变频器的要求就很高。
因而最好是在变频器前啬高放级。
若还要进一步降低总噪声系数还可以将高放和变频和在一个制冷系统中,使其处于零下100摄氏度,这样总噪声系数又会有较大下降。
8.6某接收机的前端电路由高频放大器、晶体管混频器和中频放大器组成。
第八章 反馈控制电路8-8。
一个简单锁相环的实际电路图如题图8-8所示。
(它用于彩色电视接收机中,去掉一些次要原件和连线。
请画出它的方框图,说明各级电路原理。
题图8-8【解】:题图所示电路为彩色电视接收机中的色同步电路,(APO 方式)其作用是使本机产生基准负载波,频率和相位要与发送端负载波频率和相位有正确的关系,以便控制同步检波器,对延时解调器分离出来的色度信号分量进行同步检波,解调出对应的色差信号。
该电路可画成如下方框图。
8-9。
锁相可变倍频环路如图所示。
已知鉴相器的灵敏度。
压控振荡器的灵敏度。
环路输入端的基准信号(由晶振产生)频率为 12.5kHz ,反馈支路中的固定分频器的分频比P =8。
可变分频器的分频比为653~793。
试求输出信号的频率范围及频道间隔。
radv A cp /1.0=v s rad A c ⋅⨯=/101.17COV题图8-9【解】:环路锁定时。
有因而频道间隔8-10。
频率合成器的方框图如图所示。
图中,是高稳定晶体振荡器产生的标准频率,改变各分频器的分频比,就可输出所要求的振荡频率,且振荡频率的稳定度与标准频率的稳定度相同。
试导出振荡频率与输入振荡频率之间的关系式。
ryf MP f =MHzMPff ry )3.793.65(105.128)793653(3~~=⨯⨯⨯==kHzPf f r 100105.1283=⨯⨯+=∆r fyf rf题图8-10【解】:设压控制动器输出信号频率为由有故8-11。
锁相环路如图所示,晶体振荡器的频率为100kHz ,固定分频器I 的分频比Q =10,固定分频器II 的分频比N =10,可变分频器的分频比M =760~960。
试求压控振荡器的可控频率范围及输出的频道间隔。
题图8-11【解】:因故8-12。
如图所示的锁相环路用作解调调频信号。
设环路的输入信号为已知:,放大器的增益,有源理想积分滤波器的参数为。
试求放大器输出的1kHz 的音频电压振幅为多大?y f '23N f N f r y ='ry f N N f 23='rr y y f NNN Nf f f )1(1231±=±'=kHzQf MNf r y10101003=⨯==kHzNf f MHzMNff r ry 100)9676(101010)960760(3==∆=⨯⨯⨯==~~)102sin 10sin()(3t t U t u r r r ⨯+=πωvs rad A rad mv A c cp ⋅⨯⨯==/10252,/2503πuFc k R k R 03.0,94.0,7.1721=Ω=Ω=ΩU题图8-12【解】:由环路相位模型,有并环传递函数式中为环路增益为滤波器传递函数代入数据,得闭环传递函数放大器A 输出已知Ss H A s T L op )()(=ccp L AA A A =SS s H 2121)(τττ+=233)105.35(104.83)(SS s T op ⨯+⨯=932331096.2104.83)105.35(104.83)(1)()(⨯+⨯+⨯+⨯=+=S SS s T s T s T op op )()(1)(S T A S S U cS θ=Ω故8-13。
\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\第一章1.1 何谓通信系统?通信系统由哪几部分组成?答:用电信号(或光信号)传输信息的系统称为通信系统。
它由输入变换器、发送设备、传输信道、接收设备、输出变换器等组成。
1.2 无线电通信为什么要采用调制技术?常用的模拟调制方式有哪些?答:采用调制技术可使低频基带信号装载在高频载波上,从而缩短天线尺寸,易于天线辐射,而且不同的发射台其载波频率不同,在接收端便于选择接收。
此外,采用调制可进行频分多路通信,实现信道的复用,提高信道利用率;还可以提高系统性能指标,提高抗干扰能力。
常用的模拟调制方式有振幅调制(AM )、频率调制(FM )和相位调制(PM )。
1.3 已知频率为 3kHz 、1000kHz 、100MHz 的电磁波,试分别求出其波长并指出所在波段名称。
解:根据λ=c /f (其中 c =3×108m/s )分别得出 100km (为超长波)、300m (为中波)和 3m (为超短波)。
1.4 画出无线广播调幅发射机组成框图,并用波形说明其发射过程。
答:参见图 1.3.1。
第二章二、选择题1. LC 串联回路谐振时阻抗最 ,且为纯电阻,失谐时阻抗变 ,当 f < f o回路呈,当 f > f o 回路呈。
A. 容性B .感性C .大D .小2. LC 组成的并联谐振回路谐振时,阻抗为 ,谐振时电压为 ;电纳为 ,回路总导纳为 。
A. 最大值B .最小值C .零D .不能确定3. 把谐振频率为 f o 的 LC 并联谐振回路串联在电路中,它的信号通过。
A. 允许频率为 f oB. 阻止频率为 f oC. 使频率低于 f oD. 使频率高于 f o4. 在自测题 1 图所示电路中, ω1 和ω2 分别为其串联谐振频率和并联谐振频率。
它们之间的大小关系为。
A. ω1 等于ω2B . ω1 大于ω2C . ω1 小于ω2D .无法判断自测题 1 图5. 强耦合时,耦合回路 η 越大,谐振曲线在谐振频率处的凹陷程度。
1.2在题图1.2所示的电路中,已知回路谐振频率f 0=465kHz , Q 0=100,N=160匝,N 1=40匝,N 2=10匝。
C =200pF ,R s =16k Ω,R L =1k Ω。
试求回路电感L 、有载Q 值和通频带BW 0.7。
解:002260000003223622236101158642 5.8410(171.2)11010()10 3.9110160401()10 3.9110(255.7)160161.361e e e L L L L s s s sL e f L uH f C LCCCQ g sR k g Q g sR g n g sg n g sR k g g g g ππωω------∑=⇒===⇒==⨯=Ω=='==⋅=⨯'==⋅⨯=⨯=Ω''∴=++=⨯由并联谐振:折合到线圈两端:5000.70(73.2)4310.8e es R k CQ g f BW kHz Q ω-∑∑=Ω==1.3在题图1.3所示的电路中,L=0.8uH ,C 1 = C 2 =20pF ,R s =10k Ω,R L =5k Ω,Q 0=100。
试求回路在有载情况下的谐振频率f 0,谐振电阻R Σ,回路有载Q 值和通频带BW 0.7。
解:22121270600000422511244004018.31: 4.16102 4.78101210() 2.210110 1.6981015.88L s e e L LL L L s ss Le e C C C pF C C C C pFC C f HzLC CCQ g sg Q g s R C g n g g s C C g s R g g g g s R k g C Q g πωωω∑∑-----∑∑∑∑∑'=+='⋅=+='+==⨯=⇒==⨯==⨯'===⨯'+=='∴=++=⨯===谐振频率由0.728.11.48ef BW MHz Q =2.2 在题图2.2所示调谐放大器中,工作频率f 0=10.7MHz ,L 1~3=4μH ,Q 0=100, N 1~3=20匝, N 2~3=5匝, N 4~5=5匝。
第八章 思考题与习题8.1 反馈控制电路中的比较器根据输入比较信号参量的不同,可分为 自动电平控制电路 、自动频率控制电路 和 自动相位控制电路 三种。
8.2 自动增益控制电路又称AGC ,比较器比较的参量是 电压 。
自动增益控制电路的核心电路是 可变增益放大器 。
8.3自动相位控制电路又称 锁相环,比较器比较的参量是 相位 。
基本的锁相环路由 鉴相器 、 环路低通滤波器和 压控振荡器 三部分组成。
锁相环再锁定时,只有剩余相位 误差,而没有剩余 频率误差。
8.4 锁相环实际上是一个 相位反馈控制系统,当环路达到锁定状态时,输出信号与输入参考信号两者的频率相等。
8.5 AGC 的作用是什么?主要的性能指标包括哪些?答: AGC 电路可用于控制接收通道的增益,它以特性增益为代价,换取输入信号动态范围的扩大使输出几乎不随输入信号的强弱变化而变化。
其性能指标有两个:动态范围和响应时间。
8.6 AFC 的组成包括哪几部分,其工作原理是什么?答:AFC 由以下几部分组成:频率比较器、可控频率电路、中频放大器、鉴频器、滤波器。
工作原理:在正常情况下,接收信号的载波为s f ,本振频率L f ,频输出的中频为I f 。
若由于某种不稳定因素使本振发生了一个偏移+L f ∆。
混频后的中频也发生同样的偏移,成为I f +L f ∆,中频输出加到鉴频器的中心频率I f ,鉴频器就产生了一个误差电压,低通滤波器去控制压控振荡器,使压控振荡器的频率降低从而使中频频率减小,达到稳定中频的目的8.7 比较AFC 和AGC 系统,指出它们之间的异同。
解:二者都属于反馈控制系统,但AFC 是采用鉴频器,将输入的两个信号的频率进行比较,它所输出的误差电压与两个比较的频率源之间的频率差成正比,所以达到最后稳定状态时,两个频率之间存在稳态频率误差。
而AGC 是将输出电压经过处理后反送到某一前端放大器控制该放大器的增益,以达到使输出电压基本不变的目的。
绪论思考题1.无线通信系统由哪几部分组成,各部分起什么作用?答:无线通信系统由发射设备、传输媒质和接收设备构成,其中发送设备包括变换器、发射机和发射天线三部分;接收设备包括接收天线、接收机和变换器三部分;传输媒质为自由空间。
信息源发出需要传送的信息,由变换器将这些要传送的声音或图像信息变换成相应的电信号,然后由发射机把这些电信号转换成高频振荡信号,发射天线再将高频振荡信号转换成无线电波,向空间发射。
无线电波经过自由空间到达接收端,接收天线将接收到的无线电波转换成高频振荡信号,接收机把高频振荡信号转换成原始电信号,再由变换器还原成原来传递的信息(声音或图像等),送给受信者,从而完成信息的传递过程。
2.无线通信中为什么要进行调制与解调?它们的作用是什么?答:在无线通信的发射部分,如果把声音或图像等低频信号直接以电磁波形式从天线辐射出去,则存在下述两个问题:①无法制造合适尺寸的天线,②无法选择所要接收的信号。
因而,要实现无线通信,首先必须让各电台发射频率不同的高频振荡信号,再把要传送的信号“装载”到这些频率不同的高频振荡信号上,经天线发射出去。
这样既缩短了天线尺寸,又避免了相互干扰。
调制的作用就是把待传送的信号“装载”到高频振荡信号上。
在无线通信接收设备中,必须把空间传来的电磁波接收下来,选出所需的已调波信号,并把它还原为原来的调制信号,以推动输出变换器,获得所需的信息。
这个过程需要解调来完成。
解调的作用就是从高频已调波中“取出”原调制信号。
3.示意画出超外差式调幅收音机的原理框图,简要叙述其工作原理。
答:工作原理:接收天线接收从空间传来的电磁波并感生出微小的高频信号,高频放大器从中选择出所需的信号并进行放大,得到高频调幅波信号u 1(t ),高频放大器通常由一级或多级具有选频特性的小信号谐振放大器组成。
本地振荡器(又称本机振荡器)产生高频等幅振荡信号u 2(t ),它比u 1(t )的载频高一个中间频率,简称中频。
1、小信号谐振放大器的主要特点是以 谐振回路 作为放大器的交流负载,具有 选频 和 放大 滤波 功能。
2、通信系统由输入变换器、 发送设备 、 接收设备 、 信道 以及输出变换器组成。
3、一般采用 包络 检波器解调普通调幅波信号,而采用 同步 检波器解调抑制载波的双边带或单边带信号。
4、丙类功放按晶体管集电极电流脉冲形状可分为__ 过压 、_ 欠压 、_临界_ 三种工作状态,它一般工作在___临界 状态。
5、谐振功率放大电路中, LC 谐振回路既起到 阻抗匹配 又起到 选频滤波 作用。
6、.调幅的就是用(调制)信号去控制 高频载波 使载波的 振幅 随 调制信号 大小变化而变化。
7、高频小信号谐振放大器常采用的稳定措施有 中和法 和 失配法 。
8、谐振回路的品质因数Q 越大,通频带越 窄 ,选择性越 好 。
9、调幅波的几种调制方式是 普通条幅 、 双边带条幅 、 残留单边带条幅 和 单边带条幅 。
10、大信号包络检波器可能产生 负风切割失真 失真和 惰性 失真。
11、为了有效地实现基极调幅,调制器必须工作在 久压 状态,为了有效地实现集电极调幅,调制器必须工作在 过压 状态。
12、检波器按解调方法可分为 包络检波 和 同步检波 。
13、自动增益控制课简称为 AGC 。
14、根据干扰产生的原因,混频器的干扰主要有 组合频率干扰 、 副波道干扰 、交调干扰 和 互调干扰 _ 四种。
15、混频器的本振频率 f L =f C +f I ,若有干扰信号频率 f n = f L +f I ,则可能产生的干扰称为 镜像干扰 。
16、某PM 信号的表达式为V,则载波频率为 Hz ,调制信号频率为 Hz ,调相指数M p 为 rad ,最大频偏Δf m 为 Hz ,带宽BW 为 Hz 。
6()10cos(2*102cos 2000)u t t t ππ=+17、实现频率调制就是使载波频率与调制信号呈线性规律变化,实现这个功能的方法很多,通常可分为_ 直接调频 _ 和__ 间接调频 _两大类。
习题八答案1. 试比较多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的工作特点,并说明每种电路的主要用途。
答:多谐振荡器是一种自激振荡电路,不需要外加输入信号,它没有稳定状态,只有两个暂稳态。
暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。
改变外接R 、C 定时元件数值的大小,可调节振荡频率。
施密特触发器具有回差特性,它有两个稳定状态,有两个不同的触发电平。
施密特触发器可将任意波形变换成矩形脉冲,输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。
单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。
输入信号起到触发电路进入暂稳态的作用,其输出脉冲的宽度取决于电路本身 R 、C 定时元件的数值。
改变 R 、C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。
多谐振荡器是常用的矩形脉冲产生电路。
施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路。
施密特触发器可用来进行整形、幅度鉴别、构成多谐振荡器等。
单稳态触发器常用于脉冲的延时、定时和整形等。
2.在图8.2所示555集成定时器中,输出电压uo 为高电平UOH、低电平UOL及保持原来状态不变的输入信号条件各是什么?假定UCO端已通过0.01μF 接地,u D 端悬空。
答:当1=R 时, TR U <3V CC ,则C 2输出低电平, 1=Q ,OH o U u =。
当1=R 时, TH U >32V CC ,TR U >3V CC ,则C 1输出低电平、C 2输出高电平,1=Q 、0=Q ,OL o U u =。
当1=R 时, TH U <32V CC,TR U >3V CC ,则C 1C 2输出均为高电平,基本RS 触发器保持原来状态不变,因此o u 保持原来状态不变。
3.在图8.3所示多谐振荡器中,欲降低电路振荡频率,试说明下面列举的各种方法中,哪些是正确的,为什么?1) 加大R 1的阻值; 2) 加大R 2的阻值; 3) 减小C 的容量。
答:根据式(8-2)()ln221121C R R T f +==可知,1)2)两种方法是正确的。