通信電子線路-習題5-7

第5章習題五解答5-1一調(diào)幅波為（V）畫出調(diào)幅波的波形，標出峰與谷值；畫出調(diào)幅波的頻譜圖，并表明參數(shù)；計算該信號占的帶寬；計算該信號在單位電阻上消耗的邊帶功率與總平均功率的比值。解：（1）波峰值7.4V，波谷值-7.4V。（2）調(diào)幅波的頻譜圖：（3）Hz（4）WW5-2若調(diào)制信號為（V），載波信號（V）寫出抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的表達式，畫出時域波形和頻譜圖，該信號的帶寬為多少？寫出單邊帶（上邊帶）調(diào)幅波的表達式，畫出時域波形和頻譜圖，該信號的帶寬為多少？解：（1）（V）KHz（2）（V）5-3若調(diào)幅波的最大振幅值為10V，最小振幅值為2V，設載波頻率為，調(diào)制信號頻率為。此時調(diào)幅系數(shù)為多少？載波振幅為多少？寫出該調(diào)幅波的表達式。解：（1）（2）（V）（3）（V）5-4已知調(diào)幅波頻譜圖如圖E5-1所示。畫出調(diào)幅波的表達式；該調(diào)幅波的帶寬為多少？在單位電阻上消耗的功率為多少？解：（1）（2）KHz（3）W圖E5-1題5-4圖5-5若非線性元件伏安特性冪級數(shù)表達式為，式中，試問電流中能否得到調(diào)幅波，式中和與冪級數(shù)各項系數(shù)的關系怎樣？解：5-6已知單差分對調(diào)制電路如圖E5-2所示，給定兩種信號和，現(xiàn)欲得到下列n中輸出，問，各應接在何處？此時調(diào)諧回路的中心頻率及通頻帶應如何選擇？（1）（2）（3）解：（1），調(diào)諧回路，rad/s（2），同上（3），調(diào)諧回路，rad/s解：能產(chǎn)生DSB波圖E5-4題5-9圖5-10圖E5-5是橋式調(diào)制器，試分析其工作原理，并寫出輸出電壓的表達式。解：當為正半周時，全部二極管導通輸出電壓當為負半周時，全部二極管截止，輸出。故圖E5-5題5-10圖5-11如圖E5-6所示電路中，為理想運算放大器，為倒相器；為模擬開關，其邏輯功能是：當控制端C為高電平時，開關接通，輸出端O的電位等于輸入端I的電位，當C端為低電平時，開關斷開。調(diào)制信號，用重復頻率為1MHz的方波作載波。假定帶通濾波器為中心頻率1MHz，帶寬大于2KHz，傳遞函數(shù)等于1的理性濾波器。假定，試畫出的波形，寫出的表達式；如果V，重復（1）的問題。解：（1）放大器輸出為，經(jīng)，放大的輸出為，給開關在載波負半周控制開開關在載波負半周控制開則開關的輸出為則開關的輸出為則經(jīng)帶通濾波器后若，V放大器的輸出分別為再重復以上的過程輸出（V）圖E5-6題5-11圖5-12對圖E5-7所示的均值包絡檢波器，給定K，K，K，pF，運算放大器為理想運放，（V），求輸出電壓表達式？解：當正半周時，不導通，，導通，放大器輸出為正半周。當負半周時，導通，不導通，放大器輸出為負半周。 第2級放大器，（V）圖E5-7題5-12圖5-13圖E5-8所示電路叫做“平均包絡檢波器”。設為AM信號（1）說明其工作原理，畫出的波形。（2）與“峰值包絡檢波器”比較，那個輸出的幅度大？（3）當調(diào)制信號頻率與載波頻率差不多時，此電路與“峰值包絡檢波器”相比有何優(yōu)點？圖E5-8題5-13圖解：5-14二極管包絡檢波電路如圖E5-9所示，設，求下列情況下輸出電壓，并定性畫出其波形。（1）（V）（2）（V）（3）（V）（4）（V）圖E-5-9題5-14圖解：（1）包絡為-1，如下圖：（2）包絡為橫軸以下的部分，如下圖：（3）包絡為橫軸以下的部分，如下圖：（4）包絡為橫軸以下的部分，如下圖：5-15當輸入信號為（V）作用于上題圖的二極管包絡檢波電路中時，定性畫出二極管D兩端電壓波形。解：波形圖如上圖（3）輸出電壓波形圖如下：二極管D兩端電壓，波形如下：5-16如圖E5-10所示大信號二極管包絡檢波器，二極管導通時電阻，K，，求開關斷開時檢波器的輸入阻抗和檢波效率輸出后的表達式為了不產(chǎn)生惰性失真，電容C的最大值和上開關后，為了不產(chǎn)生負峰切割失真，至少應為多少值？解：（1）Krad（2）（3）KK圖E5-10題5-16圖5-17二極管峰值包絡檢波電路如圖E5-11所示，要求不產(chǎn)生負峰切割失真的最大為多少？若輸入信號（V）定性畫出A、B、C三點的電壓波形若檢波效率，則輸出音頻信號電壓幅值為多少？圖E5-11題5-17圖解：（1）（2）5-18試說明圖E5-12所示超外差接收機中，自動增益控制（AGC）電路的作用。5-19檢波器電路如圖E5-13所示，已知諧振回路，主載品質(zhì)因數(shù)，負載品質(zhì)因數(shù)pF若輸入信號（mA）檢波效率，試求：負載阻抗為多少？得各為多少？給出其波形圖E5-13題5-19圖解：（1）（2）由于（V）（V）波形圖略。5-20圖E5-14所示為一乘積檢波器，設載波，頻率為，同步信號，與載波信號不同頻率不同相。試求：在下列兩種情況下輸出電壓表達式，并說明是否有失真。設乘法器和低通濾波器的增益均為1。（1）；（2）。圖E5-14題5-20圖解：（1）經(jīng)過低通濾波器（2）經(jīng)過低通濾波器5-21圖E5-15所示的二極管平衡電路用于同步檢波，若同步載波，在輸入信號分別為：（1），求輸出電壓；（2）時，求輸出電壓；圖E5-15題5-21圖解：（1）（2）同理，5-22根據(jù)圖E5-16所示的調(diào)制解調(diào)方框圖，試畫出A、B、C、D各點的波形。5-23已知某ASK系統(tǒng)的碼元傳輸速率為1000baud，所用的載波信號為設所傳輸?shù)臄?shù)字信息為011001，試畫出相應的信號波形示意圖；求信號的帶寬。解：5-24對于圖5-62所示的16QAM調(diào)制器，將變?yōu)椋數(shù)扔?000、1111、1001、0110時，確定輸出的振幅和相位。5-2516QAM調(diào)制器的輸入比特率為20Mb/s，載波頻率為100Mb/s，確定最小雙邊帶尼奎斯特帶寬，并畫出輸出頻譜。5-26用MATLAB程序或Flash編程，實現(xiàn)AM調(diào)制，并動態(tài)輸出AM信號與之間的關系。5-27設計用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)8QAM或16QAM調(diào)制。習題六解答有一調(diào)頻波的表達式為，則其調(diào)頻指數(shù)mf為10，最大頻偏fm為10kHz，有效帶寬BWFM為22kHz；若僅調(diào)制信號的頻率加大一倍，則mf變?yōu)?，fm變?yōu)?0kHz；若僅調(diào)制信號的振幅加大一倍，則mf變?yōu)?0，fm變?yōu)?0kHz。上題表達式若為調(diào)相波，則調(diào)制信號的表達式（設=1）為10sint；若僅調(diào)制信號的頻率加大一倍，則變?yōu)?0rad，最大頻偏fm變?yōu)?0kHz，有效帶寬BWPM變?yōu)?4kHz；若僅調(diào)制信號的振幅加大一倍，則mp變?yōu)?0rad，最大頻偏fm變?yōu)?0kHz，BWPM變?yōu)?2kHz。已知調(diào)角波，試確定：（1）最大頻偏；（2）最大相偏；（3）信號帶寬；（4）此信號在單位電阻上的功率；（5）能否確定這是FM還是PM波？解：已知m=10，F(xiàn)=103Hz則fm=mF=10kHz最大相偏即為調(diào)制指數(shù)m=10信號帶寬BW=2(m+1)F=22kHz在單位電阻上消耗的功率為不能確定是FM還是PM波。已知調(diào)制信號。試分別畫出用u調(diào)制的調(diào)頻波、調(diào)相波的(t)、(t)的波形圖；若=1V，，=0.1MHz/V，=10rad/V，分別求出以上FM、PM的最大頻偏、調(diào)制指數(shù)及有效帶寬。解：已知(1)FMPM(2)FM：PM：題圖E6.1所示為變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路，其中心頻率為360MHz，變?nèi)莨艿膮?shù)為：=3，=0.6V，(V)。圖中RFC為高頻扼流圈，C3為隔直電容，C4和C5為高頻旁路電路。分析電路工作原理和各元件的作用；調(diào)整R2，使加到變?nèi)莨苌系姆聪蚱秒娙?6V時，它所呈現(xiàn)的電容=20pF，試求振蕩回路的電感量L；試求最大頻偏fm和調(diào)制靈敏度。解：為晶體管提供直流偏置和直流通路；與晶體管構成電容三點式振蕩器；為變?nèi)荻O管提供反向直流偏置和直流通路，為高頻軛流圈，對高頻呈現(xiàn)開路，對低頻直流短路；為隔直電容，對直流開路，對低頻短路；均為高頻旁路電容。高頻交流通路（為克拉波振蕩器）C=串C1串C2=20pF串1pF串0.5pF=pF，其中fm=1.34MHz，=1.34MHz/V。如圖E6.2所示為變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路，試分別畫出高頻通路、變?nèi)莨艿闹绷魍泛鸵纛l通路，并指出電感L1，L2，L3的各自作用和晶體的作用。解：高頻通路（并聯(lián)型晶振，JT相當于電感）音頻通路直流通路電感L1高頻扼流圈，提供直流通路；電感L2高頻扼流圈，提供音頻、直流通路；電感L3同L2一樣。一變?nèi)莨苤绷髡{(diào)頻電路如題圖E6.3所示。已知，變?nèi)莨芙Y電容，調(diào)頻指數(shù)mf=5，=0時的振蕩頻率fc=MHz。畫出三極管的電流偏置電路、高頻通路和變?nèi)荻O管的直流通路、音頻通路；解釋圖中兩只變?nèi)莨艿穆?lián)接方式有何優(yōu)勢？試求變?nèi)莨芩柚绷髌秒妷?；試求最大頻偏fm和調(diào)制信號振幅。解：(1)直流偏置高頻通路變?nèi)莨苤绷魍芬纛l通路(2)變?nèi)莨艿南鄬?，這就免除了高頻電壓對調(diào)頻效果的干擾。(3)→=21.69pF又=，得=0.85(V)(4)fm=mfF=5Hz=50kHz，又fm=Mfc→M==0.005而M=得=0.0043(V)=4.3(mV)解：在平衡條件下，\u2QL→t從t可以看出瞬時頻率隨u線性變化，因此為直接調(diào)頻。解：積分器積分器調(diào)相器晶振f1(t)……fc1第一部分為間接調(diào)頻電路實現(xiàn)的輸出最大頻偏\由已知條件\再解：且這時有鑒頻特性：輸出若，輸出：=0，不能鑒頻。解如圖則有推導：而鑒頻特性，因此輸出失真。由于SD,當QL↑時，→SD↑由于Bpp,當QL↑時，→Bpp↓解電容C2兩端的電壓為：u2=其中：=arctg,Qf<fcf=fcf>fc解：參考相位為0；0：=0；1：=π解如圖框圖為解因為載波中有一個載波與碼元傳輸速率相同，如果用相干調(diào)制，將只有直流分量；又因為載頻和碼元傳輸速率比較接近，采用包絡檢波失真較大。所以本題最好的解調(diào)法是采用過零檢測法。習題七設非線性器件的轉(zhuǎn)移特性為i=a0+a2v2+a3v3，若利用此器件構成混頻器，求下列兩種情況下混頻器的時變跨導gm(t)、混頻跨導gc和中頻電流成分。取ILc。v=2cosLt+0.2cosctv=0.4+2cosLt+0.2cosct解：i=a0+a2v2+a3v3則gm(t)==2a2v+3a3v當v=2cosLt+0.2cosct時，gm(t)===4a2cosLt+12a3cos=6a3+4a2cosLt+6a3cos其中gm1=4a2∴gc==2a2IIm=gcVsm=2a20.2=0.4aIIm=IImcos(L-cosc)t=0.4a2cosIgm(t)==2a2(0.4+2cosLt)cosLt+3a3cosct(0.4+2cosLt=0.8a2+6.48a3+(4a2+4.8a3)cosLt+6a其中gm1=4a2+4.8a∴gc==2a2+2.4aIIm=gcVsm=0.4a2+0.48IIm=(0.4a2+0.48a3)cos(L-cosc用理想模擬乘法器做混頻器，如圖E7.1所示。如果(1)本振為正弦波；(2)本振為同幅度的方波。試問哪種混頻器有較高的混頻增益？哪種混頻器對濾波器的要求高？帶通濾波器帶通濾波器vLvSvIFK圖E7.1習題7-2圖解：(1)本振為正弦波時混頻增益高(2)本振為方波時對濾波器的要求高差分對電路如圖E7.2所示。雙端輸出電路為vo1=(a0+a1vB)th(),已知可能的輸入信號有：v1=V1mcos2107t(V)v2=V2mcos2104t(V)v3=V3m(1+0.3cos2103t)cos29106t(V)v4=V4m(cos2104t)cos2107t(V)E7.2習題7-3圖問能否得到如下的輸出信號：vo2=Vom(1+mcos2104t)cos2107t(V)vo2=Vom(1+0.3cos2103t)cos2106t(V)vo2=Vomcos4107t(V)若能得到，那么輸入vA、vB應加什么信號，H(j)的中心頻率和帶況如何？解：vA=v1，vB=v2，這時得到AM波：vo1=(a0+a1v2)th()產(chǎn)生的頻譜有：1，12，31，312，…經(jīng)H(j)濾波，取0=1=2107rad/sBW2=4107rad/s輸出vo2=K(a0+a1v2)cos2107t=K(a0+a1V2mcos2104t)cos2107t復數(shù)K為的增益與展開的基波分量的乘積。vA=v1，vB=v3，這時可完成混頻功能vo1=(a0+a1v3)th()頻譜成分有：107Hz，3107Hz，5107Hz，…(1079106)F，(31079106)F，，，經(jīng)H(j)濾波，取0=I=2107-29106=2106rad/sBW2F=2103Hz輸出vo2=Ka1V3m(1+0.3cos2103t)cos2106t(V)復數(shù)K同上。vA=v1，vB=v1，這時可完成倍頻器功能vo1=(a0+a1v1)th()頻譜成分有：1，21，31，…經(jīng)H(j)濾波，取0=21，0<BW<1輸出vo2=Vomcos4107t(V)設一非線性器件的靜態(tài)伏安特性如圖E7.3所示。其斜率為a，設本振電壓的振幅VLm=VBB。求當本振電壓在下列四種情況下的混頻跨導：偏壓為VBB偏壓為偏壓為0偏壓為E7.3習題7-4圖解：用圖解法求gcgm(t)=a，gm1=0∴gc=0gm1===∴gc==gm1==∴gc=gm1==∴gc=圖E7.4所示為一場效應管混頻器。已知場效應管特性為iD=6(mA)，輸出回路調(diào)諧于465kHz，回路空載品質(zhì)因數(shù)Q0=100，C=600pF，RL=1k，接入系數(shù)p=，C1，C2，C3為高頻旁路電容。vS=0.15costcosct(V)。當VGS=3(V)時，vL=2cosLt(V)時，計算時變跨導跨導gm(t)、混頻跨導gc和輸出中頻電壓vI；選擇RS和本振振幅VLm使輸出電流iD中組合頻率數(shù)最少而混頻跨導gc最大，這是對應的gm(t)、gc和vI各位多少？圖E7.4習題7-5圖解：gm(v)==26(1+)=4(1+)gm1==∴gc==(ms)RP===57k=RP//=57k//36k=22kAo=pgc=22=2.45vI=AovS=0.368costcosIt(V)調(diào)節(jié)RS，使VGS==，使VLm==gm(t)=2(1+cosLt)gm1=2gc=1(ms)∴vI=0.55costcosIt(V)如圖E7.5所示框圖為調(diào)頻發(fā)射機的部分單元。設輸入調(diào)頻信號的參數(shù)為：中心頻率fci=100kHz，頻偏fmi=180Hz，調(diào)制信號頻率F=2kHz。求輸出調(diào)頻信號的參數(shù)：中心頻率fco、最大頻偏fmo、調(diào)頻指數(shù)mfo和信號帶寬BW。25倍頻25倍頻10倍頻混頻器(一)本振fL=13.2MHzvFMivFHo圖E7.5習題7-6圖解：輸出信號vFMo：fco=(fL25fci)10=107MHzfmo=25fmi10=45kHzmfo===22.5BW=2(mfo+1)=94kHz三極管混頻器電路如圖E7.6所示。已知三極管轉(zhuǎn)移特性為vbe>0，ic=0.9；當vbe<0時，ic=0。圖中本振電壓vL=cosLt(V)，信號電壓vS=10cos(c+)t(mV)，VBB=1(V)。輸出濾波器諧振頻率：0=ILc，諧振阻抗為10k。試求：時變跨導gm(t)；混頻跨導gc；輸出電壓vo(t)；若fc=1MHz，fI=465kHz，試計算副波道干擾的頻率(p+q3以內(nèi))。圖E7.6習題7-6圖解：gm(t)=1.8(1+cosLt)gm1=1.8∴gc==0.9(ms)vo(t)=gcvSRL=0.91010cos(I)t=90cos(I)t(mV)其中ILc副波道干擾頻率fn=fI+fc中頻干擾(p=0，q=1)：fn=fI=465kHz鏡頻干擾(p=1，q=1)：fn=2fI+fc=1.93MHz三階干擾(p=2，q=1)：fn=3fI+2fc=3.395MHz(p=1，q=2)：fn=fI+fc=965kHz第二種解法：ic=0.9S(Lt)=0.9(1+0.01cos(c+)t+cosLt)2S(Lt)=……？某超外差接收機中頻fI=500kHz，本振頻率fL<fc，在收聽fc=1.501MHz的信號時，聽到嘯叫聲，其原因是什么？試進行具體