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:
话筒扬声器
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? 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。
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f0=465 kHz.B0.707=8kHz,回路电容C=200pF,试计算回路电感和 QL值。若电感线圈的 QO=100,问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。 解2-1:
由f0 11
L(2f0)C4246521062001012
106
0.586mH424652200
由B0.707QL
f0B0.707
f0QL
得:
46510358.1258103
Q0100109
因为:R0171.22k 0C2465103200101224652 C0CQ0
QL0
Rgg0gL 10RL
Q0QL58.125 所以:R(
1)RR0171.22237.66kL0QQQ10058.125L0L
答:回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66kΩ的电阻。
2-2 图示为波段内调谐用的并联振荡回路,可变电容 C的变化范围为 12~260 pF,Ct为微调电容,要求此回路的调谐范围为 535~1605 kHz,求回路电感L和Ct的值,并要求C的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。
题2-2图
根据已知条件,可以得出:
回路总电容为CCCt,因此可以得到以下方程组
3
160510
535
103
2601012Ct1605
912 5351210Ct
8Ct26010129121012
260108
Ct101219pF
8
1 L2
(2535103)(26019)10
106
0.3175mH3149423435
答:电容Ct为19pF,电感L为0.3175mH.
2-3 图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率f0=1MHz,C1=400 pf,C2=100 pF 求回
路电感L。若 Q0=100,RL=2kΩ,求回路有载 QL值。
题2-3图
解2-3
C1C240000C80pF,
C1C2500
1
L (2f0)2C
1
0.317mH (2106)2801012
C1400 负载RL接入系数为p=0.8CC50012
R2L3.125k 折合到回路两端的负载电阻为RL2
Q0100
回路固有谐振阻抗为R199k 0
2f0C6.28106801012
Q0100
1.546 有载品质因数QLR019911
3.125RL
答:回路电感为0.317mH,有载品质因数为1.546
2-4 石英晶体有何特点?为什么用它制作的振荡器的频率稳定度较高?
答2-4:
石英晶体有以下几个特点
1. 晶体的谐振频率只与晶片的材料、尺寸、切割方式、几何形状等有关,温度系数非
常小,因此受外界温度影响很小 2. 具有很高的品质因数
3. 具有非常小的接入系数,因此手外部电路的影响很小。
4. 在工作频率附近有很大的等效电感,阻抗变化率大,因此谐振阻抗很大
p0.64
5. 构成震荡器非常方便,而且由于上述特点,会使频率非常稳定。
2-5 一个5kHz的基频石英晶体谐振器, Cq=2.4X10-2pF C0=6pF,,ro=15Ω。求此谐振器
的Q值和串、并联谐振频率。 解2-5: C0Cq60.024
总电容C0.024pFCq
C0Cq60.024 f0f0
串联频率fq0.998f04.99kHz
0.024Cq
1112 2C0
11109
品质因数Q88464260 2f0Crq251030.0241012153.6
答:该晶体的串联和并联频率近似相等,为5kHz,Q值为88464260。
2-6 电阻热噪声有何特性?如何描述
答2-6:
电阻的热噪音是由于温度原因使电阻中的自由电子做不规则的热运动而带来的,因此热噪音具有起伏性质,而且它具有均匀的功率谱密度,所以也是白噪音,噪音的均方值与电阻的阻值和温度成正比。
2
噪音电压功率谱SU4kTR,噪音电压均方值En4kTRB 噪音电流功率谱S4kTG,噪音电流均方值I24kTGB
In
2-7 求如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=10kΩ,C=200
pF,T=290 K。
题2-7图 解2-7:
网络传输函数为
1R
H(j),H0R
11jCRjC
R
则等效噪音带宽为
2
|H(j)|df
1
Bn=021(CR)2dfH0
11
dfarctan(2fCR)02
输出噪音电压均方值为
12 U24kTGBH4kTBnR24kTRBnnn0
R
23432
41.3710290101251019.865(V)
答:电路的等效噪声带宽为125kHz,和输出均方噪声电压值为19.865μV2.
2-8 如图所示噪声产生电路,已知直流电压 E=10 V,R=20 kΩ,C=100 pF,求等效噪声带
宽B和输出噪声电压均方值(图中二极管V为硅管)。
题2-8图
解2-8:
此题中主要噪音来自二极管的散粒噪音,因此
流过二极管的电流为
E-VD9.3I=0.465mA, 0
R20000 26mV二极管电阻为RD56 I0 网络传输函数为 RD11H(j),H0RD 111jCRD
jCjC
R//RR DD
等效噪音带宽为:
|H(j)|2df
110
Bn=df1(CRD)21(2fCRD)2dfH02 00
111 arctan(2fCRD)02CRD4CRD4100101256
1010
224
44.64MHz
2-9 求图示的T型和П 型电阻网络的噪声系数。
题2-9图
解2-9
设两个电路的电源内阻为Rs
1. 解T型网络
(RsR1)R3
输出电阻为R0R2
RsR1R3
(1)采用额定功率法 2
R3 Es2
RRREs13 输入匹配功率Psmis,输出匹配功率Psmo
4Rs4R0
2
PsmiR0RsR1R3
噪音系数NF
PRR3 smos
(2)采用开路电压法
2
R322
UnioUno4kTBR04kTBRs, RsR1R3
2
2 UnoR0RsR1R3
NF2 UnioRsR3
(3)采用短路电流法
1 2
Ino4kTB
R0
2
RsR312
Inio4kTB
R2R3 RsR2R3
RRs1R2R3
2
RsR31
4kTB RsR2(RsR1R3)R3(RsR1)
2
R2
RR
2.解П型网络
RsR1
R2R3
RRR1RsR2RsR1R2R31 输出电阻为:R0s
RsR1(R2R3)(RsR1)RsR1
RR 23
RsR1
(1)采用额定功率法
Es2
输入匹配功率Psmi
4Rs
2
R3
EsR1
RsR12RsR1
RR 23s1RR 输出匹配功率Psmosmi0s1得噪音系数为NF R1PsmoRs
R3 RsR1
2
R0RsR1(R2R3)(RsR1)
RsR1R3
2
1R1RsR2RsR1R2
RsR0R1
(2)采用开路电压法
2 Uno4kTBR0
2
RR231 Unio4kTBRs
R1RsR1Rs
RR23R1Rs
2
RR014kTBRs
RRR1Rs1s
R2 R1Rs
2
R1 4kTBRsR02RRRRRR212s1s
2
2 UnoRRRRRR11s212s
NF2
UnioRsR0R1
(3)采用短路电流法
2 Ino4kTBG0
2
RR2 s1
Inio4kTBGs
RRRRRR 2s121s
2
R1
4kTBRs
RRRRRR2s121s
2
2 Ino1R1RsR2RsR1R2
NF2
InioRsR0R1
2-10 接收机等效噪声带宽近似为信号带宽,约 10kHz,输出信噪比为 12 dB,要求接收
机的灵敏度为 1PW,问接收机的噪声系数应为多大?
解2-10: 根据已知条件
So2
101。15.85
N0
Si
1012
12
Ni10 NF234So15.8515.851.371029010
N0
106
158832dB
15.851.3729
答:接收机的噪音系数应为32dB。
第三章 高频谐振放大器
3-1 对高频小信号放大器的主要要求是什么?高频小信号放大器有哪些分类? 答3-1:
对高频小信号器的主要要求是: 1. 比较高的增益
2. 比较好的通频带和选择性 3. 噪音系数要小
4. 稳定性要高
高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器、集成放大器和选频电路组成的放大器。根据选频电路的不同,又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器;或用集中参数滤波器构成选频电路。
3-2 一晶体管组成的单回路中频放大器,如图所示。已知fo=465kHz,晶体管经中和后的
参数为:gie=0.4mS,Cie=142pF,goe=55μS,Coe=18pF,Yie=36.8mS,Yre=0,回路等效电容C=200pF,中频变压器的接入系数p1=N1/N=0.35,p2=N2/N=0.035,回路无载品质因数Q0=80,设下级也为同一晶体管,参数相同。试计算: (1)回路有载品质因数 QL和 3 dB带宽 B0.7;(2)放大器的电压增益;(3) 中和电容值。(设Cb’c=3 pF)
题3-1图
解3-2:
根据已知条件可知,能够忽略中和电容和yre的影响。得: 回路总电容为 22CCp1Coep2Cie2000.352180.0352142202pF 固有谐振电导为 2f0C246510320210-12
7.374S g0
Q080
回路总电导为 2gp12goep2gieg0
26236
0.3555100.0350.4107.3741014.6S
2f0C246510320210-12
品质因数QL40.46
g14.610
f465
3dB带宽B0.7011.51kHz QL40.4 p1p2|yfe|0.350.03536.8103谐振增益K030.88 g14.6106
N1p10.35
答:品质因数QL为40.4,带宽为11.51kHz,谐振时的电压增益为30.88,中和电容值为1.615pF
3-3 高频谐振放大器中,造成工作不稳定的王要因素是什么?它有哪些不良影响?为使放
大器稳定工作,可以采取哪些措施?
答3-3
集电结电容是主要引起不稳定的因素,它的反馈可能会是放大器自激振荡;环境温度的改变会使晶体管参数发生变化,如Coe、Cie、gie、goe、yfe、引起频率和增益的不稳定。 负载阻抗过大,增益过高也容易引起自激振荡。 一般采取提高稳定性的措施为:
(1)采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法 (2)减小负载电阻,适当降低放大器的增益 (3)选用fT比较高的晶体管
(4)选用温度特性比较好的晶体管,或通过电路和其他措施,达到温度的自动补偿。
3-4 三级单调谐中频放大器,中心频率f0=465 kHz,若要求总的带宽 B0.7=8 kHZ,求每一
级回路的 3 dB带宽和回路有载品质因数QL值。
解3-4:
设每级带宽为B1,则:
因为总带宽为BB0.7
8
则每级带宽为
B115.7kHz
0.5098
f0
有载品质因数Q29.6 L
B1
答:每级带宽为15.7kHz,有载品质因数为29.6。
3-5 若采用三级临界耦合双回路谐振放大器作中频放大器(三个双回路),中心频率为
fo=465 kHz,当要求 3 dB带宽为 8 kHz时,每级放大器的3 dB带宽有多大?当偏离
中心频率 10 kHZ时,电压放大倍数与中心频率时相比,下降了多少分贝?
解3-5
设每级带宽为B1,则:
根据总带宽B0.7B得:
当偏离中心频率
10kHz时,根据谐振特性,有: K
1
K1 01 33
KK88 1334242 K0K01(4)f
42Q f0
88
33 42
f42 )4(241f01
88 0.027,20log0.02731.4dB3
29942
4
答:每级放大器的3 dB带宽为11.2kHz,当偏离中心频率 10 kHZ时,电压放大倍数与中心
频率时相比,下降了多少31.4dB
3-6 集中选频放大器和谐振式放大器相比,有什么优点?设计集中选频放大器时,主要任
务是什么?
答3-6 优点:
选频特性好、中心频率稳定、Q值高、体积小、调整方便。设计时应考虑: 滤波器与宽带放大器及其负载之间的匹配。另外还要考虑补偿某些集中参数滤波器的信
号衰减。
3-7 什么叫做高频功率放大器?它的功用是什么?应对它提出哪些主要要求?为什么高频
功放一般在B类、C类状态下工作?为什么通常采用谐振回路作负载?
答3-7
高频功率放大器是一种能将直流电源的能量转换为高频信号能量的放大电路,其主要功能是放大放大高频信号功率,具有比较高的输出功率和效率。对它的基本要求是有选频作用、输出功率大、自身损耗小、效率高、所以为了提高效率,一般选择在B或C类下工作,但此时的集电极电流是一个余弦脉冲,因此必须用谐振电路做负载,才能得到所需频率的正弦高频信号。
3-8 高频功放的欠压、临界、过压状态是如何区分的?各有什么特点?当EC、Eb、Ub、RL
四个外界因素只变化其中的一个时,高频功放的工作状态如何变化?
答3-8
当晶体管工作在线性区时的工作状态叫欠压状态,此时集电极电流随激励而改变,电压利用率相对较低。如果激励不变,则集电极电流基本不变,通过改变负载电阻可以改变输出电压的大,输出功率随之改变;该状态输出功率和效率都比较低。 当晶体管工作在饱和区时的工作状态叫过压状态,此时集电极电流脉冲出现平顶凹陷,输出电压基本不发生变化,电压利用率较高。
过压和欠压状态分界点,及晶体管临界饱和时,叫临界状态。此时的输出功率和效率都比较高。
•当单独改变RL时,随着RL的增大,工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。 •当单独改变EC时,随着EC的增大,工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。 •当单独改变Eb时,随着Eb的负向增大,工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。 •当单独改变Ub时,随着Ub的增大,工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。
3-9 已知高频功放工作在过压状态,现欲将它调整到临界状态,可以改变哪些外界因素来
实现,变化方向如何?在此过程中集电极输出功率如何变化?
答3-9
可以通过采取以下措施
1. 减小激励Ub,集电极电流Ic1和电压振幅UC基本不变,输出功率和效率基本不变。 2. 增大基极的负向偏置电压,集电极电流Ic1和电压振幅UC基本不变,输出功率和效率
基本不变。
3. 减小负载电阻RL,集电极电流Ic1增大,IC0也增大,但电压振幅UC减小不大,因此
输出功率上升。
4. 增大集电极电源电压,Ic1、IC0和UC增大,输出功率也随之增大,效率基本不变。
3-10 高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么?
答3-10
主要意义在于提高了电源的利用率,将直流功率的更多的转换为高频信号功率,减小晶体管的功率损耗,可降低对晶体管的最大允许功耗PCM的要求,提高安全可靠性。
3-11 设一理想化的晶体管静特性如图所示,已知 Ec=24 V,Uc=21V,基极偏压为零偏,Ub=3
V,试作出它的动特性曲线。此功放工作在什么状态?并计算此功放的θ、P1、P0、η及负载阻抗的大小。画出满足要求的基极回路。
解3-11
1、求动态负载线
根据给定静态特性,
0.5v, 得到晶体管的Eb
diC
g1S,并得到如下方程组m du
be
题3-11图 (1)当t时
晶体管截止,因此ic=0,但uceEcUC242135V,
位于C点
(2)当t时 0.5
晶体管临界导通i=0,且有UcosE0.5,cos,cbb 3
0.50.5
因此arccos80o。uceEcUccos242120.5V,
33
位于B点。
(3)当t0时
uceEcUC3V,ic=icmaxgm(3cos00.5)=2.5gm2.5A.
位于A点。
连接A、B、C三点,就是它的动态特性曲线。
ic/
uce/V[1**********]945
2、求解θ、P1、P0、η及负载阻抗的大小。
arccos
0.5
80o3U2121RLC17.8
IC11(80o)icmax2.50.472
212.50.472
12.39W
22
P0IC0EC1(80o)icmaxEC0.2862.52417.16WP1
IC1UC1
3
3-12 功率管的S(2整? (3
解3-12 (1) 因为IC1
所以P1
因为P
(2增加。
(3 回路阻抗为ZL 0
L
在0时,ZL1
rC
所以
ZLn1n
11jQ(n21)ZL1
1jQn
n
ZLnn2 2ZQ(n1)n23QL1
因此,输出功率下降到原来的2/3Q倍。
3-13 试回答下列问题:
(1)利用功放进行振幅调制时,当调制的音频信号加在基极 或集电 极时、应如何选择功放的工作状态?
(2)利用功放放大振幅调制信号时,应如何选择功放的工作状态?。 (3)利用功放放大等幅度的信号时,应如何选择功放的工作状态?
解3-13
(1)利用功放进行振幅调制时,当调制的音频信号加在基极或集电极时、功放应选在过压状态。
(2)利用功放放大振幅调制信号时,功放应选在欠压状态,并为乙类工作。
(3) 利用功放放大等幅度的信号时,功放应选在过压状态,此时有较大的输出功率和效率。 也可以选择在过压状态,此时输出电压幅度比较稳定。
3-14 当工作频率提高后,高频功放通常出现增益下降,最大输出功率和集电极效率降低,
这是由哪些因素引起的?
解3-14 主要原因是
1. 放大器本身参数,如β、α随频率下降。 2. 电路失谐,集电极阻抗减小。 3. 少数载流子渡越时间效应。
4. 非线性电抗效应,如CbˊC 的影响。
5. 发射极引线电感的影响,对高频反馈加深。
3-15 如图所示,设晶体管工作在小信号A类状态,晶体管的输入阻抗为Z,交流电流放大
倍数为hfe/(1+j/f/fβ),试求Le而引起的放大器输入阻抗Z`i。并以此解释晶体管发射极引线电感的影响。
题315图
解3-15 hfehfe
ZZj1LZjLeiiei ff1j1j ff
ff
jLehfe
ff1 ZiLehfeZji222
fffff
111 fff
2
f
Zi2LehfefZi2Lehfef
f
可见,Le越大,输入阻抗越大,反馈越深,电流越小,反馈越深,输出功率和效率越低。
3-16 改正图示线路中的错误,不得改变馈电形式,重新画出正确的线路。
题3-16图
解3-16:
3—17 试画出一高频功率放大器的实际线路。要求(1)采用NPN型晶体管,发射极直接接地;
解
3-18
解
3-19
并证明回路总品质因数Q=Q1+Q2。
又因为,
2
Xp2Xp2Q2
Xs1RsQ1RXs2Xs3,
因此2
11Q 212Q2
2 Xp2Q2
XsXs1Xs2R 1Q22
2
Xp2Q2 Rs
Rp2
RsQ2
Rp2
Q2(证明完毕)2 1Q2
因为Xs2Xs3,因此从图(2)可以看出,总的品质因数为
XXs2Xs1Xs3
Qs1Q1Q2(证明完毕) RsRs
3-20 上题中设RP1=20Ω,Rp2=100Ω,F=30MHz,指定Q2=5,试计算Ls、CP1、CP2和回路总品
质因数Q。
解3-20
Rp2 XsQ21Q2 2
100
527.11215
Xs27.11
11
Cp1544pF6
2fX230109.76p1
Rp2100
X20 p2
Q25
11
Cp2265pF6 2fXp22301020
Q12.05
QQ1Q252.057.05
3-21 如图示互感耦合输出回路,两回路都谐振,由天线表 IA测得的天线功率PA=10 W,已知天线回路效率 η2=0 .8。中介回路的无载品质因数 QO=100,要求有载品质因数QL=10,工作于临界状态。问晶体管输出功率P1为多少?设在工作频率ωL1=50Ω,试计算初级的反映电阻rf,和互感抗ωM。当天线开路时,放大器工作在什么状态?
题3-21 图
解3-21:设次级损耗电阻为r2,初级损耗电阻为r1,反射电阻为rf,
中介回路效率天线功率为P,次级总功率为P。则:
kA2
PRA 10.2因为A,得到r2RA5012.5 P2RAr20.8
PQ1010
P2A12.5W,k1L10.9
0.8Q1000
PL112.550
P1213.9W,r10.5 k0.9Q0100
L1L150
因为Q,所以rr0.54.5
当天线开路时,反射电阻为零,初级回路等效并联阻抗增大,放大器将从临界状态进入过压状态。
3-22 什么是D类功率放大器,为什么它的集电极效率高?什么是电流开关型和电压开关型
D类放大器?
答3-22
D类放大器是一种工作在开关状态的功率放大器,两个晶体管在输入激励控制下交替饱和导通或截止,饱和导通时,有电流流过,但饱和压降很低;截止时,流过晶体管的电流为零。所以晶体管的平均功耗很小,效率很高。
在电流开关型电路中,两管推挽工作,电源通过一个大大电感供给一个恒定电流,分别交替流过两个晶体管,两管轮流导通和截止。通过谐振电路得到正弦输出电压。
一个截止,
3-23 图3
解3-23
振,则:
UL
IC0
集电极效率
PRL L
P0(RcsRL)
集电极耗散功率 2Ec22RLEc2
PCP0PL2 (RcsRL)2(RcsRL)2
2Ec2RcsRcs
2 P0(RcsRL)RcsRLRcsRL
3-24 根据图3-37的反相功率合成器线路,说明各变压器和传输线变压器所完成的功用,
标出从晶体管输出端至负载间各处的阻抗值。设两管正常工作时,负载电阻上的功率为 100 W,若某管因性能变化,输出功率下降一半,根据合成器原理,问负载上的功率下降多少瓦? 解3-24:
那么最后流过合成器负载的电流 反相功率合成器的实际线路 100 W
设功率降低一半的晶体管原来正常输出电压为U,它贡献合成器
的电流为I,异常输出电压为U,该管的负载电阻为R0则有:
U2U2
U
R02R0 那么,流过合成器的电流为
I(I
合成后的功率为
2
2
IR
与正常相比,有 22
0.7284I4
所以,故障后的合成功率为 P=0.72810072.8W
3-25 射频摸块放大器的最基本形式是什么样的电路?它可以完成哪些功能?它有哪些王
要优点
答3-25
射频模块放大器的最基本的形式是一个采用混合电路技术的薄膜混合电路,是把固态元件和无源元件(包括分立元件和集成元件)外接在一块介质衬底上,并将有源和无源元件以及互连做成一个整体。
用这种放大器可以构成振荡器、调制器、混频器、功率合成与分配期、环行器、定向耦合器;采用多个模块可构成一个射频系统。
采用射频模块的主要优点是电路性能好、可靠性高、尺寸小、重量轻、散热好、损耗低、价格便宜等。
第四章 正弦波振荡器
4-1 什么是振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件?振荡器输出信号的振幅和频率分别是由什么条件决定? 答4-1 T(j)1振幅条件起振条件:T(j)1,即 (T)2n,n0,1,2.....相位条件.
T(j)1振幅条件平衡条件:T(j)1,即 (T)2n,n0,1,2......相位条件
4-2 试从相位条件出发,判断图示交流等效电路中,哪些可能振荡,哪些不可能振荡。能振荡的属于哪种类型振荡器?
题4-2图
答4-2
(a) 可能振荡,电感三点式反馈振荡器, (b) 不能, (c) 不能, (d) 不能,
(e) 可能振荡,振荡的条件是L1C1回路呈容性,L2C2回路呈感性,即要求f01
是一个电感反馈振荡器,
(f) 可能振荡,振荡的条件是LC3支路呈感性,即要求f03
4-3 图示是一三回路振荡器的等效电路,设有下列四种情况: (1) L1C1>L2C2>L3C3; (2)L1C1L3C3; (4)L1C1
试分析上述四种情况是否都能振荡,振荡频率f1与回路谐振频率有何关系?
题4-3图
解4-3
根据给定条件,可知
(1)fo1
而L3C3回路呈感性,构成一个电容反馈振荡器。
(2)fo1>f02>f03,因此,当满足fo1>f02>f>f03,就可能振荡,此时L1C1回路和L2C2回路呈感性,
而L3C3回路呈容性,构成一个电感反馈振荡器。
(3)fo1=f02
而L3C3回路呈感性,构成一个电容反馈振荡器。
(4)fo1>f02=f03不能振荡,因为在任何频率下,L3C3回路和L2C2回路都呈相同性质,不可能
满足相位条件。
4-4 试检查图示的振荡器线路,有哪些错误?并加以改正。
题4-4图
解4-4 改正过的电路图如下
Cb
画出实际电路。
题4-6
解4-6 (1)因为
Re=500Ω试问IEQ应满足什么要求时振荡器才能振荡? 解4-7
以回路两端为放大器的输出,则当忽略晶体管的影响后
5151 反馈系数KFC10.02487
C1C25120002051
CC102000
50pF 总电容为C12
C1C22051
固有谐振电导g62S,0
负载电导gL
111mSRL1000gmg
gm
gLg0KF
2
放大器增益K
RereRere
gm
gLg0KF2gm
环路增益T(1)KFK1时满足起振条件,即
gLg0KF2gm
gmKFgLg
0KF2gm,
1(10.062)103
gm(gLg0)43.8mS
KF(1KF)0.02487(10.02487)
IeQgmVT43.8261.14mA
4-8 在图示的电容三端式电路中,试求电路振荡频率和维持振荡所必须的最小电压增益。 解
4-8
gmKF
题4-8图
C2C130000
回路总电容C===75pF C2+C1400 振荡频率f1f0=
2.6MHz
当以uce作为放大器的输出时, C反馈系数KF=1 C2
要维持振荡,应满足KK1,即K=1C23003
F
KFC1100
4-9 图示是一电容反馈振荡器的实际电路,已知C1=50 pF,C2=100 pF,C3= 10~260pF
,要
求工作在波段范围,即f=10~1OMHz,试计算回路电感L和电容C。设回路无载Q。=100,负载电阻R=1kΩ,晶体管输入电阻Ri=500Ω.若要求起振时环路增益K。KF=3,问要求的跨gs。和静态工作电流 IcQ必须多大?
题4-9图
解4-9
C1C2
回路总电容CC0C333.33C0C3
CC 12
Cmin33.3310C043.33C0
Cmax33.33260C0293.33C0 因此得到方程组如下 6
2010f max
代入数值后得
f10106
min
解之得
C40pF,L0.76H
C1501
反馈系数KF
C1C21503
gm
放大器增益K
121g0KF
RRi
gmgm
因此,KKF3,即9
112121g0KF 3g0KFRRiRRi
11 2121gm9g0KF9KFRRRR ii 111
12.88103 910009500
ICQgmVT12.8826335A
f02max2.731MHz
因此,要电路振荡,振荡频率应该满足f1maxf02max,f1min
f02min
当LC串联支路的电容取68pF时,在回路电抗为0时振荡,即:
111 1501060129
1681010911 1106
14710
整理后得到:
42
15981031153.732101511.0680
2
1
(53.73247)1016
3151012(或21
1012)
3196
11
所以f2.826MHz,1max1 22 1或者f1max0.73MHzf02max,
2
因此在频率0.73MHz下不满足相位条件,不能振荡。
当LC串联支路的电容取125pF时,
1116
50100112 111251011099
110
147106将上式整理得:
212061012(或151012)
1
因此f1min12.285MHz,
2
1 或者f1min10.616MHzf02min,2
故在0.616MHz不满足相位条件,也不能振荡。
答:该电路的振荡频率可在2.285MHz到2.826MHz范围内调节。
1
109111 KF9(1091)1101471061
19
101 471061
111
111152152
47104710(2f1)1853.61015f12 1KFmin10.932
1853.61032.8262
1
KFmin10.897
1853.61032.2852
因此,该电路的的反馈系数随着振荡频率的调节也发生改变,近似值为0.9。
4-11 克拉泼和西勒振荡线路是怎样改进了电容反馈振荡器性能的? 答4-11
由于克拉波振荡器在回路中串行接入了一个小电容,使的晶体管的接入系数很小,耦合变弱,因此,晶体管本身的参数对回路的影响大幅度减小了,故使频率稳定度提高,但使的频率的调整范围变小,所以,西勒振荡器是在克拉波振荡器的基础上,在回路两端在并联一个可调电容,来增大频率调节范围。由于存在外接负载,当接入系数变小时,会带来增益的下降。
4-12 振荡器的频率稳定度用什么来衡量?什么是长期、短期和瞬时稳定度?引起振荡器频率变化的外界因素有哪些? 答4-12
振荡器的稳定度是用在一定的时间间隔内,振荡频率的相对变化量大小来衡量的。 长期稳定度:一般是指一天以上时间内的稳定度。
短期稳定度:一天或小于一天时间内,如小时、分、或秒 计时间隔的频率稳定度
瞬时稳定度:秒或毫秒时间间隔内的频率的相对变化。
4-13 在题4-8图所示的电容反馈振荡器中,设晶体管极间电容的变化量为ΔCce=ΔCbe=1pF,试计算因极间电容产生的频率相对变化Δω1/ω1 解4-13
C1C230000
C75pF
CC400 12
1
9
16.33Mrad/S
当考虑晶体管的电容的变化量时
(C1Cce)(C2Cbe)101302
CC750.687pF (C1Cce)(C2Cbe)101302
CCLCC1
CLCC
C0.687
9.16103
1C75
4-14 泛音晶体振荡器和基频晶体振荡器有什么区别?在什么场合下应选用泛音晶体振荡器?为什么? 答4-14
所谓泛音,就是石英晶体振动的机械谐波,位于基频的奇数倍附近,且两者不能同时存在。在振荡器电路中,如果要振荡在某个泛音频率上,那么就必须设法抑制基频和其他泛音频率。而因为石英晶体的带宽很窄,所以在基频振荡时,肯定会抑制泛音频率。 当需要获得较高的工作频率时,如果不想使用倍频电路,则可采用泛音振荡器直接产生较高的频率信号。
4-15 图示是两个实用的晶体振荡器线路,试画出它们的交流等效电路,并指出是哪一种振
4-16 试画出一符合下列各项要求的晶体振荡器实际线路; (1)采用NPN高频三极管;
(2)采用泛音晶体的皮尔斯振荡电路;
第五章 频谱的线性搬移电路
5-l 一非线性器件的伏安特性为: ia0a1ua2u2a3u3
式中:uu1u2u3U1cos1tU2cos2tU3cos3t
试写出电流i中组合频率分量的频率通式,说明它们是由哪些乘积项产生的,并求出其中的ω1、2ω1+ω2、ω1+ω2-ω3频率分量的振幅。 解5-1 ia0a1(u1u2u3)a2(u1u2u3)2a3(u1u2u3)3
aa(uuu)a(u2u2u22uu2uu2uu)
[**************]
22
a3(u1u22u32u1u22u1u32u2u3)(u1u2u3)
222
a0a1(u1u23)a2(u1u2u3)2a2(u1u2u1u3u2u3)
333
a3(u1u2u3)6a3u1u2u3
222222
3a3(u1u2u1u3u1u2u2u3u1u3u2u3)那么,频率分量的频率通式可表示为 q1p2r3
将uU1cos1t,u2U2cos2t,u3U3cos3t代入后可求出i中的 1
常数项为:
22
U2U1U2
a0a(3)2
222
基频分量为: 3
U2U23U13U12U1
a3a3a1U1a3cos1t
224
23
U2U1U23U23U2 a1U2a3a3a3cos2t
224
223
U1U3U2U33U3
a1U3a3a3a3cos3t
224
2次频率分量和组合系数为2的频率分量为:
22
U1U2U2a2cos21tcos22t3cos23t
222
a2U1U2cos(12)tU1U2cos(12)ta2U1U3cos(13)tU1U3cos(13)ta2U3U2cos(32)tU3U2cos(32)t
3次频率分量和组合系数为3的频率分量
3
1
32
33
UUUa3cos31tcos32tcos33t
444
22
U1U2U1U2
3a3cos(212)tcos(212)t
44
U22U1
4
cos(221)t
U22U1
4
cos(221)t
22
U1U3U1U33a3cos(213)tcos(213)t 44
2 U2U3U13U1
cos(231)tcos(231)t 44
2U2U3 U22U3
cos(223)tcos(223)t
4 4
2
U2U3U2 3U2
cos(232)tcos(232)t
4 4
3a3U1U2U3cos(213)tcos(213)t
2 cos(213)tcos(213)t
从上面可以看出:
直流分量是由i的表达式中的常数项和2次项产生
各频率的基频分量是由i的表达式中的1次和3次项产生
各频率的3次谐波分量和组合系数之和等于3的组合频率分量是由i的表达式中的3次项产生
3
U2U23U13U12U11分量的振幅为:a1U1a3a3a3
224
2
3a3U1U2
2124
3aUUU 2133123
2
2
5-2 若非线性器件的伏安特性幂级数表示i=a0+a1u+a2u ,式中a0、a1、+a2是不为零的常数,信号u是频率为150 kHz和200 kHz的两个正弦波,问电流中能否出现 50 kHz和 350 kHz的频率成分?为什么? 答5-2
能出现50 kHz和 350 kHz的频率成分,因为在u2项中将会出现以下2次谐波和组合频率分量。
200 kHz-150 kHz=50 kHz 200 kHz+150 kHz=350 kHz 2x200 kHz=400 kHz 2x150 kHz=300 kHz
5-3 一非线性器件的伏安特性为 u0gDu
i u00
式中,u=EQ+ul+u2=EQ+U1COSω1t+U2COSω2t。若U1很小,满足线性时变条件,则在EQ=-U2/2时,求出时变电导gm(t)的表示式。 解5-3,根据已知条件,
112 U2
由U2cos2t0得:cos2t,2tarccos(),所以
2223
22 gu2nt2n2D33
i
2402n2t2n
33
设一个开关函数
1
K(w2t)
0
2n
2
2t2n322n2t2n
3
2343
将
K(2t)进行展开为富式级数为
222n2 K(2t)sincosn2t2t
3n331
22t42t52t......
所以 U2iK(t)guK(t)g(U1cos1tU2cos2t)2D2D 2
U
K(2t)gD(2U2cos2t)K(2t)gDU1cos1t
2
时变跨导
2 2t22t3 g(t)K(2t)gDgD42t52t......
5-4 二极管平衡电路如图所示,u1及u2的注入位置如图所示,图中, u1=U1COSω1t,u2=U2COSω2t且U2>>U1.求u0(t)的表示式,并与图5-7所示电路的输出相比较。
题
54图
解5-4
设变压器变比为1:1,二极管伏安特性为通过原点的理想特性,忽略负载的影响,则每个二极管的两端电压为:
当假设负载电阻RL时
uRgK(t)uugK(t)uu12D12oLD22
K(2t)K(2t)u1K(2t)K(2t)u2
gDRL
gRK(t)uu
D
L
uD1u1u2
uD2u1u2
212
444
costcos3tcos5t........Ucost12221
35gDRL
U2cos2t
这个结果和把u1、u2换位输入的结果相比较,输出电压中少了ω1的基频分量,而多了ω2的基频分量,同时其他组合频率分量的振幅提高了一倍。
5-5 图示为二极管平衡电路,u1=U1COSω1t,u2=U2COSω2t, 且U2>>U1。试分析RL上的电压或流过RL的电流频谱分量,并与图5-7所示电路的输出相比较。
题55图
解5-5
设变压器变比为1:1,二极管伏安特性为通过原点的理想特性,忽略负载的影响,则每个二极管的两端电压为: uD1u1u2iD1gDK(2t)(u1u2)
,
u(uu)D212iD2gDK(2t)(u1u2) 则负载电流为: iLiD1iD2gDK(2t)K(2t)(u1u2)gDK(2t)(u1u2) 展开后为:
444
iLgDcos2t3cos32t5cos52t......
UcostUcost.....
1122
11
cos(21)tcos(21)t
gD2U11cos(321)t1cos(321)t......
33
1cos(5)t1cos(5)t
2121 55
2211
gD2U2cos22tcos42tcos62t.....
155 3
和把这个结果与u1、u2换位输入的结果相比较,输出电压中少了ω1的基频分量,而多了直流分量和ω2的偶次谐波分量。
5-6 试推导出图5-17(下图)所示单差分对电路单端输出时的输出电压表示式(从V2集电极输出)。
u A
题5-6图
解5-6 设:
uUcostuEeube3A11则:I0(t)ie3B ReuBU2cos2t
uEeEeuB
B1
RREeee
uAI0(t)uAI0(t)I0(t)
tanh iC2(1tanh222V22VTT
EeU2U1
1cost1(x)cos(2n1)t,式中
x 22n112ReEeVTn1
当谐振回路对ω1谐振时,设谐振阻抗为RL,且ω1>>ω2,则:
EeU2
i1cost c221(x)cos1t
2ReEe
Ee1(x)U2
uEiRE1costoCc2LC2cos1t
2ReEe
5-7 试推导出图5-18所示双差分电路单端输出时的输出电压表示式。
题5-7图
解5-7 设:
uUcostA11 uUcost,B22
uAi5i5
itanh2
222VT
因为 uAi6i6
itanh422 2VT
所以
i= (i i)i5i6i5i6tanhuA
o24
22V2T
u i5i6I0tanhB而2VT
i5i6I0
Iuu I
所以io=00tanhBtanhA
2 22VT2VT
则在V2与V4集电极的输出电压 uBuAI0uEiRER1tanhtanhcoLcL o
22V2VTT
I0RL
Ec2m1(x1)cos(2m1)1t]
2m0
2m1(x1)2m1(x2)cos(2m1)1tcos(2n1)2t
m0n0
ube
5-8 在图示电路中,晶体三极管的转移特性为
VT
iaIe0s
题5-8图
若回路的谐振阻抗为R。试写出下列三种情况下输出电压u。的表示式。 (1)u1=U1COSω1t ,输出回路谐振在2ω1上;
(2)u=UCCOSωCt+UΩCOSωΩt,UΩ很小,满足线性时变条 件,输出回路谐振在ωC上; (3)u=U1COSω1t+ U2COSω2t,且ω2>>ω1,U1很小,满足线性时变条件,输出回路谐振在
(ω2-ω1)上。 解5-8 (1)ube=u+EbU1cos1tEb,先将晶体管特性在静态工作 点展开为泰勒级数
E
静态电流I0a0IseV
dnicI0
bn(n0,1,2,3.......)nn
uEn!dun!V bebbeT
icb0b1ub2u2b3u3........bnun IIII0
I00u02u203u3........un
n
VT2VT6VTn!VT I02I0I0U1222
因为uU1cos1t(cos21t1) 2VT22VT24VT2
E
I0U12R0a0IsU12R0V
所以uocos21tecos21t
4VT24VT2
bT
bT
(2)ube=u+EbucuEbUccosctUcostEb 因为Uc>>U满足线性时变条件,所以 iI(t)g(t)ucC0m
显然只有时变静态电流IC0(t)才能产生c分量,因此将其展开为级数得 Ebucuc
IC0(t)a0IseVTI0eVTI0I0ucI0uc2I0uc3......I0ucn
23n
V2V3Vn!VTTTT
取一次和三次项,包含c分量的如
I03I0I0Uc313 I0ucuUcostcos3tcosctcccc333VTVT3VT44 VT
Eb
UcUc3Uc3VT1
因此,uoR0I0V4V3cosctR0a0IseVUc4V3cosct
TTTT
(3)ubeu1u2EbU1cos1tU2cos2tEb
因为U2>>U1满足线性时变条件,所以
Ebu2Ebu2
1
icIC0(t)gm(t)u1a0IseVTa0IseVTu1
VT Ebu2
其中线性时变静态电流IC0(t)a0IseVT
Ebu2
1
时变跨导gm(t)a0IseVT VT
将g(t)展开为级数得
m
Eb
11111VT23n gm(t)a0Ise1u2u2u2......u223nVV2V6Vn!V TTTTT
Eb 3
U21VTU2
取一次和三次项,包含2分量的为a0Isecos2t3VTVT4VT
Eb3 U21VTU2
而且aIecos2tU1cos1t0s 3VTVT4VT
Eb3
a0IsU1VTU2U2
ecos(21)tcos(21)t3 2VTV4VTT Eb3
aIURUUV0s1022T 所以uecos(21)to32VT VT4VT
5-9 场效应管的静态转移特性如图所示
iDIDSS(1
uGSVp
)2
题5-9图
式中,uGS=EGS+U1COSω1t+U2COSω2t;若U1很小,满足线性时变条件。 (1)当U2≤|VP-EGS|,EGS=VP/2时,求时变跨导gm(t)以及gm1; (2)当U2=|VP-EGS|,EGS=VP/2时,证明gm1为静态工作点跨导。 解5-9 2IEu22IDSSEGSu2diDgm(t)DSS1GS1 duGSVPVPVP|VP| EGSU2
g1gcos2t, m0m0
VVPP
V
当U2|VPEGS|,EGSP时
2
11VP
cos2t gm(t)gm01
2VP2
gg
m0m0cos2tgmQgm1cos2t
22
gg
gmQm0,gm1m0
22
显然,在这种条件下,gm1gmQ
5-10 图示二极管平衡电路,输入信号u1=U1COSω1t,u2=U2COSω2t, 且ω2>>ω1,U2>>U1。输出回路对ω2谐振,谐振阻抗为R0,带宽B=2F1(F1=ω1/2π)。 (1)不考虑输出电压的反作用,求输出电压u。的表示式;
(2)考虑输出电压的反作用,求输出电压u。的表示式,并与(1)的结果相比较。
题5-10图
解5-10 (1)
设变压器变比n为1:1,二极管为理想二极管,则开关函数 1222
K(2t)cos2tcos32tcos52t.... 235 根据题意,只取2分量,则
4R0gDU12
uo2R0gDcos2tu1cos2tcos1t
2R0gDU12R0gDU1cos(21)tcos(21)t
(2)当考虑输出的反作用的时候反射电阻为Rf=n2R0R0因此,此时的跨导为
g=uo
11
rDRfrDR04R0gU1
cos2tcos1t
2R0gU12R0gU1cos(21)tcos(21)t
信号各分量的振幅降低了
第六章 振幅调制、解调及混频
6-1 已知载波电压uc=UCsinωCt,调制信号如图所示,fC>>1/TΩ。分别画出m=0.5及m=1两种情况下所对应的AM波波形以及DSB波波形。
题6-1图
解6-1,各波形图如下
6-2 某发射机输出级在负载RL=100Ω上的输出信号为u0(t)=4(1-0.5cosΩt)cosωct 总的输出功率Pav、载波功率Pc和边频功率P边频。 解6-2
显然,该信号是个AM调幅信号,且m=0.5,因此
R2
2LUC4 PC221000.08W m20.0810.52 PavPC1
20.09W
2P边频PavPC0.090.080.01W
V。求
6-3 试用相乘器、相加器、滤波器组成产生下列信号的框图(1)AM波;(2) DSB信号;
(3)SSB信号。 解6-3
常数(直流)
uDSB
6-4 在图示的各电路中,调制信号uΩ(t)=UΩ cosΩt,载波电压uC=UCcosωct,且ωc>>Ω,UC>>UΩ,二极管VD1和VD2的伏安特性相同,均为从原点出发,斜率为gD的直线。(1)试问哪些电路能实现双边带调制?(2)在能够实现双边带调制的电路中,试分析其输出电流的频率分量。
题6-4图
解6-4
iLai1i20
iLbi1i2gDK(ct)(ucu)gDK(ct)(ucu) gK(t)(uu)
Dcc
44
gDcosctcos3ct......UccosctUcost 3 cos(c)tcos(c)t
2gDU 11cos(3)tcos(3)t.....cc
33
2gDUc21
cos22tcos42t......
33
iLci1i2gDK(ct)(uuc)gDK(ct)(uuc)gDK(ct)K(ct)ugDK(ct)K(ct)ucgDK(ct)ugDuc
44
gDcosctcos3ct......UcostgDUccosct
3cos(c)tcos(c)t
2gDUgUcost
11Dcccos(3)tcos(3)t.....cc33
iiigDK(ct)(ucu)gDK(ct)(ucu)
Ld12 2gDK(ct)uc
212
2gDcosctcos3ct.....Uccosct
32
所以,(b)和(c)能实现DSB调幅
而且在(b)中,包含了ωc的奇次谐波与Ω的和频与差频分量,以及ωc的偶次谐波分量。 在(c)中,包含了ωc的奇次谐波与Ω的和频与差频分量,以及ωc的基频分量。
6-5试分析图示调制器。图中,Cb对载波短路,对音频开路; uC=UCcosωct, uΩ=UΩcosΩt
(1)设UC及UΩ均较小,二极管特性近似为i=a0+a1u2+a2u2.求 输出uo(t)中含有哪些频率分量(忽略负载反作用)? (2)如UC>>UΩ,二极管工作于开关状态,试求uo(t)的表示式。
(要求:首先,忽略负载反作用时的情况,并将结果与(1)比较;然后,分析考虑负载反作用时的输出电压。
)
题6-5图
解6-5
(1)设二极管的正向导通方向为他的电压和电流的正方向,则:
ucuuD12
,
uucuD22
2
ucuc
ua2ui1a0a122
2ucuci2a0a12ua22u
i
1
uo(t)i1i2RL2RLa1Ucost2RLa2UUCcosctcost
uuuu
i2a0a1cua2cua0a1cua2cu
2222
2a1u2a2ucu2a1Ucost2a2UUCcosctcost
22
c 因此,输出信号中包含了的基频分量和c、
频率分量。(2) ucuc
uu,uuD1D2
22
在忽略负载的反作用时,
uc igK(t)ugK(t)u1DcD1Dc2
uc
i2gDK(ct)ugK(t)uD2Dc
2
uoi1i2RL2RLgDK(ct)u 2212
2RLgDUcosctcos3ctcos5ct.....cost 352
因此,与(1)相比,输出信号也中包含了的基频分量和、
c
频率分量,但多了c的奇次谐波与的组合频率 c( 2n+1)c分量在考虑负载的反作用时
11uc
iK(t)uK(t)u1cD1c
rDRRLrDRRL2
11uciK(t)uK(t)ucD2c2rRRrDRRL2DL
uo(t)i1i2RL
2212
costcos3tcos5t.....costccc
rDRRL2352RLU
与不考虑负载的反作用时相比,出现的频率分量相同,但每个分量的振幅降低了。
6-6 调制电路如图所示。载波电压控制二极管的通断。试分析其工作原理并画出输出电压波形;说明R的作用(设TΩ=13TC, TC 、TΩ分别为载波及调制信号的周期)。
题6-6图
设二极管为过原点的理想二极管,跨导为gD,,变压器变比为1:1.。电阻R可看作两个电阻的串联R=R1+R2则:当在uc的正半周,二极管都导通,导通电阻RD和R1、R2构成一个电桥,二极管中间连点电压为零,初级线圈中有电流流过,且初级电压为uΩ。当在uc的负半半周,二极管都截止,变压器初级下端断开,初级线圈中电流为零。下图是该电路的等效电路图。因此在uc的正半周,次级获的电压为:
uuo
0
uc0uc0
K(ct)u或写成uo
通过次级谐振回路,选出所需要的频率。输出电压的只包含ωC±Ω频率分量 K(c)u uo 2212
Ucosctcos3ctcos5ct.....cost 352 2Uucosctcost,o
因此,该电路是一个DSB调制电路。其输出波形如下:
在图中R的作用是用来调整两个二极管的一致性,以保证在二极管导通是电桥平衡,使变压器下端为地电位。
6-7 在图示桥式调制电路中,各二极管的特性一致,均为自原点出发、斜率为gD的直线,并工作在受u2控制的开关状态。若设RL>>RD(RD=1/gD),试分析电路分别工作在振幅调制和混频时u1、u2各应为什么信号,并写出uo的表示式。
当u2的正半周,二极管全部导通,电桥平衡,输出为零。 当u2的负半周,二极管全部截止,,输出为电阻分压。 所以输出电压为:
RL
uoK(2t)u1
R0RL
RL12cost2cos3t.....u
122
R0RL23
当做AM调制时,u1应为载波信号,u2应为调制信号. 当做DSB调制时,u1应为调制信号,u2应为载波信号. 当做混频器时,u1应为输入信号,u2应为本振信号
6-8 在图(a)所示的二极管环形振幅调制电路中,调制信号uΩ=UΩcosΩt,四只二极管的伏安特性完全一致,均为从原点出发,斜率为gd的直线,载波电压幅值为UC,重复周期为TC=2π/ωC的对称方波,且UC>>UΩ,如图(b)所示。试求输出电压的波形及相应的频谱。
题6-8图
解6-8
i1gDK(ct)uD1gDK(ct)uuC uD1uuC
uD2uCi2gDK(ct)uD2gDK(ct)uC uuCD3i3gDK(ct)uD3gDK(ct)uC uuu
CD4i4gDK(ct)uD2gDK(ct)(uCu)
ii1i2i3i4
K(ct)K(ct)uC gD K(t)K(t)uK(t)K(t)uccccC
gDK(ct)K(ct)ugDK(ct)u
4g4g4g
DcosctDcos3ctDcos5ct.....Ucost
35
uiLRL o
4gD4gD4g
RLDcosctcos3ctcos5ct.....Ucost 35
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:
话筒扬声器
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? 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。
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f0=465 kHz.B0.707=8kHz,回路电容C=200pF,试计算回路电感和 QL值。若电感线圈的 QO=100,问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。 解2-1:
由f0 11
L(2f0)C4246521062001012
106
0.586mH424652200
由B0.707QL
f0B0.707
f0QL
得:
46510358.1258103
Q0100109
因为:R0171.22k 0C2465103200101224652 C0CQ0
QL0
Rgg0gL 10RL
Q0QL58.125 所以:R(
1)RR0171.22237.66kL0QQQ10058.125L0L
答:回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66kΩ的电阻。
2-2 图示为波段内调谐用的并联振荡回路,可变电容 C的变化范围为 12~260 pF,Ct为微调电容,要求此回路的调谐范围为 535~1605 kHz,求回路电感L和Ct的值,并要求C的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。
题2-2图
根据已知条件,可以得出:
回路总电容为CCCt,因此可以得到以下方程组
3
160510
535
103
2601012Ct1605
912 5351210Ct
8Ct26010129121012
260108
Ct101219pF
8
1 L2
(2535103)(26019)10
106
0.3175mH3149423435
答:电容Ct为19pF,电感L为0.3175mH.
2-3 图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率f0=1MHz,C1=400 pf,C2=100 pF 求回
路电感L。若 Q0=100,RL=2kΩ,求回路有载 QL值。
题2-3图
解2-3
C1C240000C80pF,
C1C2500
1
L (2f0)2C
1
0.317mH (2106)2801012
C1400 负载RL接入系数为p=0.8CC50012
R2L3.125k 折合到回路两端的负载电阻为RL2
Q0100
回路固有谐振阻抗为R199k 0
2f0C6.28106801012
Q0100
1.546 有载品质因数QLR019911
3.125RL
答:回路电感为0.317mH,有载品质因数为1.546
2-4 石英晶体有何特点?为什么用它制作的振荡器的频率稳定度较高?
答2-4:
石英晶体有以下几个特点
1. 晶体的谐振频率只与晶片的材料、尺寸、切割方式、几何形状等有关,温度系数非
常小,因此受外界温度影响很小 2. 具有很高的品质因数
3. 具有非常小的接入系数,因此手外部电路的影响很小。
4. 在工作频率附近有很大的等效电感,阻抗变化率大,因此谐振阻抗很大
p0.64
5. 构成震荡器非常方便,而且由于上述特点,会使频率非常稳定。
2-5 一个5kHz的基频石英晶体谐振器, Cq=2.4X10-2pF C0=6pF,,ro=15Ω。求此谐振器
的Q值和串、并联谐振频率。 解2-5: C0Cq60.024
总电容C0.024pFCq
C0Cq60.024 f0f0
串联频率fq0.998f04.99kHz
0.024Cq
1112 2C0
11109
品质因数Q88464260 2f0Crq251030.0241012153.6
答:该晶体的串联和并联频率近似相等,为5kHz,Q值为88464260。
2-6 电阻热噪声有何特性?如何描述
答2-6:
电阻的热噪音是由于温度原因使电阻中的自由电子做不规则的热运动而带来的,因此热噪音具有起伏性质,而且它具有均匀的功率谱密度,所以也是白噪音,噪音的均方值与电阻的阻值和温度成正比。
2
噪音电压功率谱SU4kTR,噪音电压均方值En4kTRB 噪音电流功率谱S4kTG,噪音电流均方值I24kTGB
In
2-7 求如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=10kΩ,C=200
pF,T=290 K。
题2-7图 解2-7:
网络传输函数为
1R
H(j),H0R
11jCRjC
R
则等效噪音带宽为
2
|H(j)|df
1
Bn=021(CR)2dfH0
11
dfarctan(2fCR)02
输出噪音电压均方值为
12 U24kTGBH4kTBnR24kTRBnnn0
R
23432
41.3710290101251019.865(V)
答:电路的等效噪声带宽为125kHz,和输出均方噪声电压值为19.865μV2.
2-8 如图所示噪声产生电路,已知直流电压 E=10 V,R=20 kΩ,C=100 pF,求等效噪声带
宽B和输出噪声电压均方值(图中二极管V为硅管)。
题2-8图
解2-8:
此题中主要噪音来自二极管的散粒噪音,因此
流过二极管的电流为
E-VD9.3I=0.465mA, 0
R20000 26mV二极管电阻为RD56 I0 网络传输函数为 RD11H(j),H0RD 111jCRD
jCjC
R//RR DD
等效噪音带宽为:
|H(j)|2df
110
Bn=df1(CRD)21(2fCRD)2dfH02 00
111 arctan(2fCRD)02CRD4CRD4100101256
1010
224
44.64MHz
2-9 求图示的T型和П 型电阻网络的噪声系数。
题2-9图
解2-9
设两个电路的电源内阻为Rs
1. 解T型网络
(RsR1)R3
输出电阻为R0R2
RsR1R3
(1)采用额定功率法 2
R3 Es2
RRREs13 输入匹配功率Psmis,输出匹配功率Psmo
4Rs4R0
2
PsmiR0RsR1R3
噪音系数NF
PRR3 smos
(2)采用开路电压法
2
R322
UnioUno4kTBR04kTBRs, RsR1R3
2
2 UnoR0RsR1R3
NF2 UnioRsR3
(3)采用短路电流法
1 2
Ino4kTB
R0
2
RsR312
Inio4kTB
R2R3 RsR2R3
RRs1R2R3
2
RsR31
4kTB RsR2(RsR1R3)R3(RsR1)
2
R2
RR
2.解П型网络
RsR1
R2R3
RRR1RsR2RsR1R2R31 输出电阻为:R0s
RsR1(R2R3)(RsR1)RsR1
RR 23
RsR1
(1)采用额定功率法
Es2
输入匹配功率Psmi
4Rs
2
R3
EsR1
RsR12RsR1
RR 23s1RR 输出匹配功率Psmosmi0s1得噪音系数为NF R1PsmoRs
R3 RsR1
2
R0RsR1(R2R3)(RsR1)
RsR1R3
2
1R1RsR2RsR1R2
RsR0R1
(2)采用开路电压法
2 Uno4kTBR0
2
RR231 Unio4kTBRs
R1RsR1Rs
RR23R1Rs
2
RR014kTBRs
RRR1Rs1s
R2 R1Rs
2
R1 4kTBRsR02RRRRRR212s1s
2
2 UnoRRRRRR11s212s
NF2
UnioRsR0R1
(3)采用短路电流法
2 Ino4kTBG0
2
RR2 s1
Inio4kTBGs
RRRRRR 2s121s
2
R1
4kTBRs
RRRRRR2s121s
2
2 Ino1R1RsR2RsR1R2
NF2
InioRsR0R1
2-10 接收机等效噪声带宽近似为信号带宽,约 10kHz,输出信噪比为 12 dB,要求接收
机的灵敏度为 1PW,问接收机的噪声系数应为多大?
解2-10: 根据已知条件
So2
101。15.85
N0
Si
1012
12
Ni10 NF234So15.8515.851.371029010
N0
106
158832dB
15.851.3729
答:接收机的噪音系数应为32dB。
第三章 高频谐振放大器
3-1 对高频小信号放大器的主要要求是什么?高频小信号放大器有哪些分类? 答3-1:
对高频小信号器的主要要求是: 1. 比较高的增益
2. 比较好的通频带和选择性 3. 噪音系数要小
4. 稳定性要高
高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器、集成放大器和选频电路组成的放大器。根据选频电路的不同,又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器;或用集中参数滤波器构成选频电路。
3-2 一晶体管组成的单回路中频放大器,如图所示。已知fo=465kHz,晶体管经中和后的
参数为:gie=0.4mS,Cie=142pF,goe=55μS,Coe=18pF,Yie=36.8mS,Yre=0,回路等效电容C=200pF,中频变压器的接入系数p1=N1/N=0.35,p2=N2/N=0.035,回路无载品质因数Q0=80,设下级也为同一晶体管,参数相同。试计算: (1)回路有载品质因数 QL和 3 dB带宽 B0.7;(2)放大器的电压增益;(3) 中和电容值。(设Cb’c=3 pF)
题3-1图
解3-2:
根据已知条件可知,能够忽略中和电容和yre的影响。得: 回路总电容为 22CCp1Coep2Cie2000.352180.0352142202pF 固有谐振电导为 2f0C246510320210-12
7.374S g0
Q080
回路总电导为 2gp12goep2gieg0
26236
0.3555100.0350.4107.3741014.6S
2f0C246510320210-12
品质因数QL40.46
g14.610
f465
3dB带宽B0.7011.51kHz QL40.4 p1p2|yfe|0.350.03536.8103谐振增益K030.88 g14.6106
N1p10.35
答:品质因数QL为40.4,带宽为11.51kHz,谐振时的电压增益为30.88,中和电容值为1.615pF
3-3 高频谐振放大器中,造成工作不稳定的王要因素是什么?它有哪些不良影响?为使放
大器稳定工作,可以采取哪些措施?
答3-3
集电结电容是主要引起不稳定的因素,它的反馈可能会是放大器自激振荡;环境温度的改变会使晶体管参数发生变化,如Coe、Cie、gie、goe、yfe、引起频率和增益的不稳定。 负载阻抗过大,增益过高也容易引起自激振荡。 一般采取提高稳定性的措施为:
(1)采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法 (2)减小负载电阻,适当降低放大器的增益 (3)选用fT比较高的晶体管
(4)选用温度特性比较好的晶体管,或通过电路和其他措施,达到温度的自动补偿。
3-4 三级单调谐中频放大器,中心频率f0=465 kHz,若要求总的带宽 B0.7=8 kHZ,求每一
级回路的 3 dB带宽和回路有载品质因数QL值。
解3-4:
设每级带宽为B1,则:
因为总带宽为BB0.7
8
则每级带宽为
B115.7kHz
0.5098
f0
有载品质因数Q29.6 L
B1
答:每级带宽为15.7kHz,有载品质因数为29.6。
3-5 若采用三级临界耦合双回路谐振放大器作中频放大器(三个双回路),中心频率为
fo=465 kHz,当要求 3 dB带宽为 8 kHz时,每级放大器的3 dB带宽有多大?当偏离
中心频率 10 kHZ时,电压放大倍数与中心频率时相比,下降了多少分贝?
解3-5
设每级带宽为B1,则:
根据总带宽B0.7B得:
当偏离中心频率
10kHz时,根据谐振特性,有: K
1
K1 01 33
KK88 1334242 K0K01(4)f
42Q f0
88
33 42
f42 )4(241f01
88 0.027,20log0.02731.4dB3
29942
4
答:每级放大器的3 dB带宽为11.2kHz,当偏离中心频率 10 kHZ时,电压放大倍数与中心
频率时相比,下降了多少31.4dB
3-6 集中选频放大器和谐振式放大器相比,有什么优点?设计集中选频放大器时,主要任
务是什么?
答3-6 优点:
选频特性好、中心频率稳定、Q值高、体积小、调整方便。设计时应考虑: 滤波器与宽带放大器及其负载之间的匹配。另外还要考虑补偿某些集中参数滤波器的信
号衰减。
3-7 什么叫做高频功率放大器?它的功用是什么?应对它提出哪些主要要求?为什么高频
功放一般在B类、C类状态下工作?为什么通常采用谐振回路作负载?
答3-7
高频功率放大器是一种能将直流电源的能量转换为高频信号能量的放大电路,其主要功能是放大放大高频信号功率,具有比较高的输出功率和效率。对它的基本要求是有选频作用、输出功率大、自身损耗小、效率高、所以为了提高效率,一般选择在B或C类下工作,但此时的集电极电流是一个余弦脉冲,因此必须用谐振电路做负载,才能得到所需频率的正弦高频信号。
3-8 高频功放的欠压、临界、过压状态是如何区分的?各有什么特点?当EC、Eb、Ub、RL
四个外界因素只变化其中的一个时,高频功放的工作状态如何变化?
答3-8
当晶体管工作在线性区时的工作状态叫欠压状态,此时集电极电流随激励而改变,电压利用率相对较低。如果激励不变,则集电极电流基本不变,通过改变负载电阻可以改变输出电压的大,输出功率随之改变;该状态输出功率和效率都比较低。 当晶体管工作在饱和区时的工作状态叫过压状态,此时集电极电流脉冲出现平顶凹陷,输出电压基本不发生变化,电压利用率较高。
过压和欠压状态分界点,及晶体管临界饱和时,叫临界状态。此时的输出功率和效率都比较高。
•当单独改变RL时,随着RL的增大,工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。 •当单独改变EC时,随着EC的增大,工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。 •当单独改变Eb时,随着Eb的负向增大,工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。 •当单独改变Ub时,随着Ub的增大,工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。
3-9 已知高频功放工作在过压状态,现欲将它调整到临界状态,可以改变哪些外界因素来
实现,变化方向如何?在此过程中集电极输出功率如何变化?
答3-9
可以通过采取以下措施
1. 减小激励Ub,集电极电流Ic1和电压振幅UC基本不变,输出功率和效率基本不变。 2. 增大基极的负向偏置电压,集电极电流Ic1和电压振幅UC基本不变,输出功率和效率
基本不变。
3. 减小负载电阻RL,集电极电流Ic1增大,IC0也增大,但电压振幅UC减小不大,因此
输出功率上升。
4. 增大集电极电源电压,Ic1、IC0和UC增大,输出功率也随之增大,效率基本不变。
3-10 高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么?
答3-10
主要意义在于提高了电源的利用率,将直流功率的更多的转换为高频信号功率,减小晶体管的功率损耗,可降低对晶体管的最大允许功耗PCM的要求,提高安全可靠性。
3-11 设一理想化的晶体管静特性如图所示,已知 Ec=24 V,Uc=21V,基极偏压为零偏,Ub=3
V,试作出它的动特性曲线。此功放工作在什么状态?并计算此功放的θ、P1、P0、η及负载阻抗的大小。画出满足要求的基极回路。
解3-11
1、求动态负载线
根据给定静态特性,
0.5v, 得到晶体管的Eb
diC
g1S,并得到如下方程组m du
be
题3-11图 (1)当t时
晶体管截止,因此ic=0,但uceEcUC242135V,
位于C点
(2)当t时 0.5
晶体管临界导通i=0,且有UcosE0.5,cos,cbb 3
0.50.5
因此arccos80o。uceEcUccos242120.5V,
33
位于B点。
(3)当t0时
uceEcUC3V,ic=icmaxgm(3cos00.5)=2.5gm2.5A.
位于A点。
连接A、B、C三点,就是它的动态特性曲线。
ic/
uce/V[1**********]945
2、求解θ、P1、P0、η及负载阻抗的大小。
arccos
0.5
80o3U2121RLC17.8
IC11(80o)icmax2.50.472
212.50.472
12.39W
22
P0IC0EC1(80o)icmaxEC0.2862.52417.16WP1
IC1UC1
3
3-12 功率管的S(2整? (3
解3-12 (1) 因为IC1
所以P1
因为P
(2增加。
(3 回路阻抗为ZL 0
L
在0时,ZL1
rC
所以
ZLn1n
11jQ(n21)ZL1
1jQn
n
ZLnn2 2ZQ(n1)n23QL1
因此,输出功率下降到原来的2/3Q倍。
3-13 试回答下列问题:
(1)利用功放进行振幅调制时,当调制的音频信号加在基极 或集电 极时、应如何选择功放的工作状态?
(2)利用功放放大振幅调制信号时,应如何选择功放的工作状态?。 (3)利用功放放大等幅度的信号时,应如何选择功放的工作状态?
解3-13
(1)利用功放进行振幅调制时,当调制的音频信号加在基极或集电极时、功放应选在过压状态。
(2)利用功放放大振幅调制信号时,功放应选在欠压状态,并为乙类工作。
(3) 利用功放放大等幅度的信号时,功放应选在过压状态,此时有较大的输出功率和效率。 也可以选择在过压状态,此时输出电压幅度比较稳定。
3-14 当工作频率提高后,高频功放通常出现增益下降,最大输出功率和集电极效率降低,
这是由哪些因素引起的?
解3-14 主要原因是
1. 放大器本身参数,如β、α随频率下降。 2. 电路失谐,集电极阻抗减小。 3. 少数载流子渡越时间效应。
4. 非线性电抗效应,如CbˊC 的影响。
5. 发射极引线电感的影响,对高频反馈加深。
3-15 如图所示,设晶体管工作在小信号A类状态,晶体管的输入阻抗为Z,交流电流放大
倍数为hfe/(1+j/f/fβ),试求Le而引起的放大器输入阻抗Z`i。并以此解释晶体管发射极引线电感的影响。
题315图
解3-15 hfehfe
ZZj1LZjLeiiei ff1j1j ff
ff
jLehfe
ff1 ZiLehfeZji222
fffff
111 fff
2
f
Zi2LehfefZi2Lehfef
f
可见,Le越大,输入阻抗越大,反馈越深,电流越小,反馈越深,输出功率和效率越低。
3-16 改正图示线路中的错误,不得改变馈电形式,重新画出正确的线路。
题3-16图
解3-16:
3—17 试画出一高频功率放大器的实际线路。要求(1)采用NPN型晶体管,发射极直接接地;
解
3-18
解
3-19
并证明回路总品质因数Q=Q1+Q2。
又因为,
2
Xp2Xp2Q2
Xs1RsQ1RXs2Xs3,
因此2
11Q 212Q2
2 Xp2Q2
XsXs1Xs2R 1Q22
2
Xp2Q2 Rs
Rp2
RsQ2
Rp2
Q2(证明完毕)2 1Q2
因为Xs2Xs3,因此从图(2)可以看出,总的品质因数为
XXs2Xs1Xs3
Qs1Q1Q2(证明完毕) RsRs
3-20 上题中设RP1=20Ω,Rp2=100Ω,F=30MHz,指定Q2=5,试计算Ls、CP1、CP2和回路总品
质因数Q。
解3-20
Rp2 XsQ21Q2 2
100
527.11215
Xs27.11
11
Cp1544pF6
2fX230109.76p1
Rp2100
X20 p2
Q25
11
Cp2265pF6 2fXp22301020
Q12.05
QQ1Q252.057.05
3-21 如图示互感耦合输出回路,两回路都谐振,由天线表 IA测得的天线功率PA=10 W,已知天线回路效率 η2=0 .8。中介回路的无载品质因数 QO=100,要求有载品质因数QL=10,工作于临界状态。问晶体管输出功率P1为多少?设在工作频率ωL1=50Ω,试计算初级的反映电阻rf,和互感抗ωM。当天线开路时,放大器工作在什么状态?
题3-21 图
解3-21:设次级损耗电阻为r2,初级损耗电阻为r1,反射电阻为rf,
中介回路效率天线功率为P,次级总功率为P。则:
kA2
PRA 10.2因为A,得到r2RA5012.5 P2RAr20.8
PQ1010
P2A12.5W,k1L10.9
0.8Q1000
PL112.550
P1213.9W,r10.5 k0.9Q0100
L1L150
因为Q,所以rr0.54.5
当天线开路时,反射电阻为零,初级回路等效并联阻抗增大,放大器将从临界状态进入过压状态。
3-22 什么是D类功率放大器,为什么它的集电极效率高?什么是电流开关型和电压开关型
D类放大器?
答3-22
D类放大器是一种工作在开关状态的功率放大器,两个晶体管在输入激励控制下交替饱和导通或截止,饱和导通时,有电流流过,但饱和压降很低;截止时,流过晶体管的电流为零。所以晶体管的平均功耗很小,效率很高。
在电流开关型电路中,两管推挽工作,电源通过一个大大电感供给一个恒定电流,分别交替流过两个晶体管,两管轮流导通和截止。通过谐振电路得到正弦输出电压。
一个截止,
3-23 图3
解3-23
振,则:
UL
IC0
集电极效率
PRL L
P0(RcsRL)
集电极耗散功率 2Ec22RLEc2
PCP0PL2 (RcsRL)2(RcsRL)2
2Ec2RcsRcs
2 P0(RcsRL)RcsRLRcsRL
3-24 根据图3-37的反相功率合成器线路,说明各变压器和传输线变压器所完成的功用,
标出从晶体管输出端至负载间各处的阻抗值。设两管正常工作时,负载电阻上的功率为 100 W,若某管因性能变化,输出功率下降一半,根据合成器原理,问负载上的功率下降多少瓦? 解3-24:
那么最后流过合成器负载的电流 反相功率合成器的实际线路 100 W
设功率降低一半的晶体管原来正常输出电压为U,它贡献合成器
的电流为I,异常输出电压为U,该管的负载电阻为R0则有:
U2U2
U
R02R0 那么,流过合成器的电流为
I(I
合成后的功率为
2
2
IR
与正常相比,有 22
0.7284I4
所以,故障后的合成功率为 P=0.72810072.8W
3-25 射频摸块放大器的最基本形式是什么样的电路?它可以完成哪些功能?它有哪些王
要优点
答3-25
射频模块放大器的最基本的形式是一个采用混合电路技术的薄膜混合电路,是把固态元件和无源元件(包括分立元件和集成元件)外接在一块介质衬底上,并将有源和无源元件以及互连做成一个整体。
用这种放大器可以构成振荡器、调制器、混频器、功率合成与分配期、环行器、定向耦合器;采用多个模块可构成一个射频系统。
采用射频模块的主要优点是电路性能好、可靠性高、尺寸小、重量轻、散热好、损耗低、价格便宜等。
第四章 正弦波振荡器
4-1 什么是振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件?振荡器输出信号的振幅和频率分别是由什么条件决定? 答4-1 T(j)1振幅条件起振条件:T(j)1,即 (T)2n,n0,1,2.....相位条件.
T(j)1振幅条件平衡条件:T(j)1,即 (T)2n,n0,1,2......相位条件
4-2 试从相位条件出发,判断图示交流等效电路中,哪些可能振荡,哪些不可能振荡。能振荡的属于哪种类型振荡器?
题4-2图
答4-2
(a) 可能振荡,电感三点式反馈振荡器, (b) 不能, (c) 不能, (d) 不能,
(e) 可能振荡,振荡的条件是L1C1回路呈容性,L2C2回路呈感性,即要求f01
是一个电感反馈振荡器,
(f) 可能振荡,振荡的条件是LC3支路呈感性,即要求f03
4-3 图示是一三回路振荡器的等效电路,设有下列四种情况: (1) L1C1>L2C2>L3C3; (2)L1C1L3C3; (4)L1C1
试分析上述四种情况是否都能振荡,振荡频率f1与回路谐振频率有何关系?
题4-3图
解4-3
根据给定条件,可知
(1)fo1
而L3C3回路呈感性,构成一个电容反馈振荡器。
(2)fo1>f02>f03,因此,当满足fo1>f02>f>f03,就可能振荡,此时L1C1回路和L2C2回路呈感性,
而L3C3回路呈容性,构成一个电感反馈振荡器。
(3)fo1=f02
而L3C3回路呈感性,构成一个电容反馈振荡器。
(4)fo1>f02=f03不能振荡,因为在任何频率下,L3C3回路和L2C2回路都呈相同性质,不可能
满足相位条件。
4-4 试检查图示的振荡器线路,有哪些错误?并加以改正。
题4-4图
解4-4 改正过的电路图如下
Cb
画出实际电路。
题4-6
解4-6 (1)因为
Re=500Ω试问IEQ应满足什么要求时振荡器才能振荡? 解4-7
以回路两端为放大器的输出,则当忽略晶体管的影响后
5151 反馈系数KFC10.02487
C1C25120002051
CC102000
50pF 总电容为C12
C1C22051
固有谐振电导g62S,0
负载电导gL
111mSRL1000gmg
gm
gLg0KF
2
放大器增益K
RereRere
gm
gLg0KF2gm
环路增益T(1)KFK1时满足起振条件,即
gLg0KF2gm
gmKFgLg
0KF2gm,
1(10.062)103
gm(gLg0)43.8mS
KF(1KF)0.02487(10.02487)
IeQgmVT43.8261.14mA
4-8 在图示的电容三端式电路中,试求电路振荡频率和维持振荡所必须的最小电压增益。 解
4-8
gmKF
题4-8图
C2C130000
回路总电容C===75pF C2+C1400 振荡频率f1f0=
2.6MHz
当以uce作为放大器的输出时, C反馈系数KF=1 C2
要维持振荡,应满足KK1,即K=1C23003
F
KFC1100
4-9 图示是一电容反馈振荡器的实际电路,已知C1=50 pF,C2=100 pF,C3= 10~260pF
,要
求工作在波段范围,即f=10~1OMHz,试计算回路电感L和电容C。设回路无载Q。=100,负载电阻R=1kΩ,晶体管输入电阻Ri=500Ω.若要求起振时环路增益K。KF=3,问要求的跨gs。和静态工作电流 IcQ必须多大?
题4-9图
解4-9
C1C2
回路总电容CC0C333.33C0C3
CC 12
Cmin33.3310C043.33C0
Cmax33.33260C0293.33C0 因此得到方程组如下 6
2010f max
代入数值后得
f10106
min
解之得
C40pF,L0.76H
C1501
反馈系数KF
C1C21503
gm
放大器增益K
121g0KF
RRi
gmgm
因此,KKF3,即9
112121g0KF 3g0KFRRiRRi
11 2121gm9g0KF9KFRRRR ii 111
12.88103 910009500
ICQgmVT12.8826335A
f02max2.731MHz
因此,要电路振荡,振荡频率应该满足f1maxf02max,f1min
f02min
当LC串联支路的电容取68pF时,在回路电抗为0时振荡,即:
111 1501060129
1681010911 1106
14710
整理后得到:
42
15981031153.732101511.0680
2
1
(53.73247)1016
3151012(或21
1012)
3196
11
所以f2.826MHz,1max1 22 1或者f1max0.73MHzf02max,
2
因此在频率0.73MHz下不满足相位条件,不能振荡。
当LC串联支路的电容取125pF时,
1116
50100112 111251011099
110
147106将上式整理得:
212061012(或151012)
1
因此f1min12.285MHz,
2
1 或者f1min10.616MHzf02min,2
故在0.616MHz不满足相位条件,也不能振荡。
答:该电路的振荡频率可在2.285MHz到2.826MHz范围内调节。
1
109111 KF9(1091)1101471061
19
101 471061
111
111152152
47104710(2f1)1853.61015f12 1KFmin10.932
1853.61032.8262
1
KFmin10.897
1853.61032.2852
因此,该电路的的反馈系数随着振荡频率的调节也发生改变,近似值为0.9。
4-11 克拉泼和西勒振荡线路是怎样改进了电容反馈振荡器性能的? 答4-11
由于克拉波振荡器在回路中串行接入了一个小电容,使的晶体管的接入系数很小,耦合变弱,因此,晶体管本身的参数对回路的影响大幅度减小了,故使频率稳定度提高,但使的频率的调整范围变小,所以,西勒振荡器是在克拉波振荡器的基础上,在回路两端在并联一个可调电容,来增大频率调节范围。由于存在外接负载,当接入系数变小时,会带来增益的下降。
4-12 振荡器的频率稳定度用什么来衡量?什么是长期、短期和瞬时稳定度?引起振荡器频率变化的外界因素有哪些? 答4-12
振荡器的稳定度是用在一定的时间间隔内,振荡频率的相对变化量大小来衡量的。 长期稳定度:一般是指一天以上时间内的稳定度。
短期稳定度:一天或小于一天时间内,如小时、分、或秒 计时间隔的频率稳定度
瞬时稳定度:秒或毫秒时间间隔内的频率的相对变化。
4-13 在题4-8图所示的电容反馈振荡器中,设晶体管极间电容的变化量为ΔCce=ΔCbe=1pF,试计算因极间电容产生的频率相对变化Δω1/ω1 解4-13
C1C230000
C75pF
CC400 12
1
9
16.33Mrad/S
当考虑晶体管的电容的变化量时
(C1Cce)(C2Cbe)101302
CC750.687pF (C1Cce)(C2Cbe)101302
CCLCC1
CLCC
C0.687
9.16103
1C75
4-14 泛音晶体振荡器和基频晶体振荡器有什么区别?在什么场合下应选用泛音晶体振荡器?为什么? 答4-14
所谓泛音,就是石英晶体振动的机械谐波,位于基频的奇数倍附近,且两者不能同时存在。在振荡器电路中,如果要振荡在某个泛音频率上,那么就必须设法抑制基频和其他泛音频率。而因为石英晶体的带宽很窄,所以在基频振荡时,肯定会抑制泛音频率。 当需要获得较高的工作频率时,如果不想使用倍频电路,则可采用泛音振荡器直接产生较高的频率信号。
4-15 图示是两个实用的晶体振荡器线路,试画出它们的交流等效电路,并指出是哪一种振
4-16 试画出一符合下列各项要求的晶体振荡器实际线路; (1)采用NPN高频三极管;
(2)采用泛音晶体的皮尔斯振荡电路;
第五章 频谱的线性搬移电路
5-l 一非线性器件的伏安特性为: ia0a1ua2u2a3u3
式中:uu1u2u3U1cos1tU2cos2tU3cos3t
试写出电流i中组合频率分量的频率通式,说明它们是由哪些乘积项产生的,并求出其中的ω1、2ω1+ω2、ω1+ω2-ω3频率分量的振幅。 解5-1 ia0a1(u1u2u3)a2(u1u2u3)2a3(u1u2u3)3
aa(uuu)a(u2u2u22uu2uu2uu)
[**************]
22
a3(u1u22u32u1u22u1u32u2u3)(u1u2u3)
222
a0a1(u1u23)a2(u1u2u3)2a2(u1u2u1u3u2u3)
333
a3(u1u2u3)6a3u1u2u3
222222
3a3(u1u2u1u3u1u2u2u3u1u3u2u3)那么,频率分量的频率通式可表示为 q1p2r3
将uU1cos1t,u2U2cos2t,u3U3cos3t代入后可求出i中的 1
常数项为:
22
U2U1U2
a0a(3)2
222
基频分量为: 3
U2U23U13U12U1
a3a3a1U1a3cos1t
224
23
U2U1U23U23U2 a1U2a3a3a3cos2t
224
223
U1U3U2U33U3
a1U3a3a3a3cos3t
224
2次频率分量和组合系数为2的频率分量为:
22
U1U2U2a2cos21tcos22t3cos23t
222
a2U1U2cos(12)tU1U2cos(12)ta2U1U3cos(13)tU1U3cos(13)ta2U3U2cos(32)tU3U2cos(32)t
3次频率分量和组合系数为3的频率分量
3
1
32
33
UUUa3cos31tcos32tcos33t
444
22
U1U2U1U2
3a3cos(212)tcos(212)t
44
U22U1
4
cos(221)t
U22U1
4
cos(221)t
22
U1U3U1U33a3cos(213)tcos(213)t 44
2 U2U3U13U1
cos(231)tcos(231)t 44
2U2U3 U22U3
cos(223)tcos(223)t
4 4
2
U2U3U2 3U2
cos(232)tcos(232)t
4 4
3a3U1U2U3cos(213)tcos(213)t
2 cos(213)tcos(213)t
从上面可以看出:
直流分量是由i的表达式中的常数项和2次项产生
各频率的基频分量是由i的表达式中的1次和3次项产生
各频率的3次谐波分量和组合系数之和等于3的组合频率分量是由i的表达式中的3次项产生
3
U2U23U13U12U11分量的振幅为:a1U1a3a3a3
224
2
3a3U1U2
2124
3aUUU 2133123
2
2
5-2 若非线性器件的伏安特性幂级数表示i=a0+a1u+a2u ,式中a0、a1、+a2是不为零的常数,信号u是频率为150 kHz和200 kHz的两个正弦波,问电流中能否出现 50 kHz和 350 kHz的频率成分?为什么? 答5-2
能出现50 kHz和 350 kHz的频率成分,因为在u2项中将会出现以下2次谐波和组合频率分量。
200 kHz-150 kHz=50 kHz 200 kHz+150 kHz=350 kHz 2x200 kHz=400 kHz 2x150 kHz=300 kHz
5-3 一非线性器件的伏安特性为 u0gDu
i u00
式中,u=EQ+ul+u2=EQ+U1COSω1t+U2COSω2t。若U1很小,满足线性时变条件,则在EQ=-U2/2时,求出时变电导gm(t)的表示式。 解5-3,根据已知条件,
112 U2
由U2cos2t0得:cos2t,2tarccos(),所以
2223
22 gu2nt2n2D33
i
2402n2t2n
33
设一个开关函数
1
K(w2t)
0
2n
2
2t2n322n2t2n
3
2343
将
K(2t)进行展开为富式级数为
222n2 K(2t)sincosn2t2t
3n331
22t42t52t......
所以 U2iK(t)guK(t)g(U1cos1tU2cos2t)2D2D 2
U
K(2t)gD(2U2cos2t)K(2t)gDU1cos1t
2
时变跨导
2 2t22t3 g(t)K(2t)gDgD42t52t......
5-4 二极管平衡电路如图所示,u1及u2的注入位置如图所示,图中, u1=U1COSω1t,u2=U2COSω2t且U2>>U1.求u0(t)的表示式,并与图5-7所示电路的输出相比较。
题
54图
解5-4
设变压器变比为1:1,二极管伏安特性为通过原点的理想特性,忽略负载的影响,则每个二极管的两端电压为:
当假设负载电阻RL时
uRgK(t)uugK(t)uu12D12oLD22
K(2t)K(2t)u1K(2t)K(2t)u2
gDRL
gRK(t)uu
D
L
uD1u1u2
uD2u1u2
212
444
costcos3tcos5t........Ucost12221
35gDRL
U2cos2t
这个结果和把u1、u2换位输入的结果相比较,输出电压中少了ω1的基频分量,而多了ω2的基频分量,同时其他组合频率分量的振幅提高了一倍。
5-5 图示为二极管平衡电路,u1=U1COSω1t,u2=U2COSω2t, 且U2>>U1。试分析RL上的电压或流过RL的电流频谱分量,并与图5-7所示电路的输出相比较。
题55图
解5-5
设变压器变比为1:1,二极管伏安特性为通过原点的理想特性,忽略负载的影响,则每个二极管的两端电压为: uD1u1u2iD1gDK(2t)(u1u2)
,
u(uu)D212iD2gDK(2t)(u1u2) 则负载电流为: iLiD1iD2gDK(2t)K(2t)(u1u2)gDK(2t)(u1u2) 展开后为:
444
iLgDcos2t3cos32t5cos52t......
UcostUcost.....
1122
11
cos(21)tcos(21)t
gD2U11cos(321)t1cos(321)t......
33
1cos(5)t1cos(5)t
2121 55
2211
gD2U2cos22tcos42tcos62t.....
155 3
和把这个结果与u1、u2换位输入的结果相比较,输出电压中少了ω1的基频分量,而多了直流分量和ω2的偶次谐波分量。
5-6 试推导出图5-17(下图)所示单差分对电路单端输出时的输出电压表示式(从V2集电极输出)。
u A
题5-6图
解5-6 设:
uUcostuEeube3A11则:I0(t)ie3B ReuBU2cos2t
uEeEeuB
B1
RREeee
uAI0(t)uAI0(t)I0(t)
tanh iC2(1tanh222V22VTT
EeU2U1
1cost1(x)cos(2n1)t,式中
x 22n112ReEeVTn1
当谐振回路对ω1谐振时,设谐振阻抗为RL,且ω1>>ω2,则:
EeU2
i1cost c221(x)cos1t
2ReEe
Ee1(x)U2
uEiRE1costoCc2LC2cos1t
2ReEe
5-7 试推导出图5-18所示双差分电路单端输出时的输出电压表示式。
题5-7图
解5-7 设:
uUcostA11 uUcost,B22
uAi5i5
itanh2
222VT
因为 uAi6i6
itanh422 2VT
所以
i= (i i)i5i6i5i6tanhuA
o24
22V2T
u i5i6I0tanhB而2VT
i5i6I0
Iuu I
所以io=00tanhBtanhA
2 22VT2VT
则在V2与V4集电极的输出电压 uBuAI0uEiRER1tanhtanhcoLcL o
22V2VTT
I0RL
Ec2m1(x1)cos(2m1)1t]
2m0
2m1(x1)2m1(x2)cos(2m1)1tcos(2n1)2t
m0n0
ube
5-8 在图示电路中,晶体三极管的转移特性为
VT
iaIe0s
题5-8图
若回路的谐振阻抗为R。试写出下列三种情况下输出电压u。的表示式。 (1)u1=U1COSω1t ,输出回路谐振在2ω1上;
(2)u=UCCOSωCt+UΩCOSωΩt,UΩ很小,满足线性时变条 件,输出回路谐振在ωC上; (3)u=U1COSω1t+ U2COSω2t,且ω2>>ω1,U1很小,满足线性时变条件,输出回路谐振在
(ω2-ω1)上。 解5-8 (1)ube=u+EbU1cos1tEb,先将晶体管特性在静态工作 点展开为泰勒级数
E
静态电流I0a0IseV
dnicI0
bn(n0,1,2,3.......)nn
uEn!dun!V bebbeT
icb0b1ub2u2b3u3........bnun IIII0
I00u02u203u3........un
n
VT2VT6VTn!VT I02I0I0U1222
因为uU1cos1t(cos21t1) 2VT22VT24VT2
E
I0U12R0a0IsU12R0V
所以uocos21tecos21t
4VT24VT2
bT
bT
(2)ube=u+EbucuEbUccosctUcostEb 因为Uc>>U满足线性时变条件,所以 iI(t)g(t)ucC0m
显然只有时变静态电流IC0(t)才能产生c分量,因此将其展开为级数得 Ebucuc
IC0(t)a0IseVTI0eVTI0I0ucI0uc2I0uc3......I0ucn
23n
V2V3Vn!VTTTT
取一次和三次项,包含c分量的如
I03I0I0Uc313 I0ucuUcostcos3tcosctcccc333VTVT3VT44 VT
Eb
UcUc3Uc3VT1
因此,uoR0I0V4V3cosctR0a0IseVUc4V3cosct
TTTT
(3)ubeu1u2EbU1cos1tU2cos2tEb
因为U2>>U1满足线性时变条件,所以
Ebu2Ebu2
1
icIC0(t)gm(t)u1a0IseVTa0IseVTu1
VT Ebu2
其中线性时变静态电流IC0(t)a0IseVT
Ebu2
1
时变跨导gm(t)a0IseVT VT
将g(t)展开为级数得
m
Eb
11111VT23n gm(t)a0Ise1u2u2u2......u223nVV2V6Vn!V TTTTT
Eb 3
U21VTU2
取一次和三次项,包含2分量的为a0Isecos2t3VTVT4VT
Eb3 U21VTU2
而且aIecos2tU1cos1t0s 3VTVT4VT
Eb3
a0IsU1VTU2U2
ecos(21)tcos(21)t3 2VTV4VTT Eb3
aIURUUV0s1022T 所以uecos(21)to32VT VT4VT
5-9 场效应管的静态转移特性如图所示
iDIDSS(1
uGSVp
)2
题5-9图
式中,uGS=EGS+U1COSω1t+U2COSω2t;若U1很小,满足线性时变条件。 (1)当U2≤|VP-EGS|,EGS=VP/2时,求时变跨导gm(t)以及gm1; (2)当U2=|VP-EGS|,EGS=VP/2时,证明gm1为静态工作点跨导。 解5-9 2IEu22IDSSEGSu2diDgm(t)DSS1GS1 duGSVPVPVP|VP| EGSU2
g1gcos2t, m0m0
VVPP
V
当U2|VPEGS|,EGSP时
2
11VP
cos2t gm(t)gm01
2VP2
gg
m0m0cos2tgmQgm1cos2t
22
gg
gmQm0,gm1m0
22
显然,在这种条件下,gm1gmQ
5-10 图示二极管平衡电路,输入信号u1=U1COSω1t,u2=U2COSω2t, 且ω2>>ω1,U2>>U1。输出回路对ω2谐振,谐振阻抗为R0,带宽B=2F1(F1=ω1/2π)。 (1)不考虑输出电压的反作用,求输出电压u。的表示式;
(2)考虑输出电压的反作用,求输出电压u。的表示式,并与(1)的结果相比较。
题5-10图
解5-10 (1)
设变压器变比n为1:1,二极管为理想二极管,则开关函数 1222
K(2t)cos2tcos32tcos52t.... 235 根据题意,只取2分量,则
4R0gDU12
uo2R0gDcos2tu1cos2tcos1t
2R0gDU12R0gDU1cos(21)tcos(21)t
(2)当考虑输出的反作用的时候反射电阻为Rf=n2R0R0因此,此时的跨导为
g=uo
11
rDRfrDR04R0gU1
cos2tcos1t
2R0gU12R0gU1cos(21)tcos(21)t
信号各分量的振幅降低了
第六章 振幅调制、解调及混频
6-1 已知载波电压uc=UCsinωCt,调制信号如图所示,fC>>1/TΩ。分别画出m=0.5及m=1两种情况下所对应的AM波波形以及DSB波波形。
题6-1图
解6-1,各波形图如下
6-2 某发射机输出级在负载RL=100Ω上的输出信号为u0(t)=4(1-0.5cosΩt)cosωct 总的输出功率Pav、载波功率Pc和边频功率P边频。 解6-2
显然,该信号是个AM调幅信号,且m=0.5,因此
R2
2LUC4 PC221000.08W m20.0810.52 PavPC1
20.09W
2P边频PavPC0.090.080.01W
V。求
6-3 试用相乘器、相加器、滤波器组成产生下列信号的框图(1)AM波;(2) DSB信号;
(3)SSB信号。 解6-3
常数(直流)
uDSB
6-4 在图示的各电路中,调制信号uΩ(t)=UΩ cosΩt,载波电压uC=UCcosωct,且ωc>>Ω,UC>>UΩ,二极管VD1和VD2的伏安特性相同,均为从原点出发,斜率为gD的直线。(1)试问哪些电路能实现双边带调制?(2)在能够实现双边带调制的电路中,试分析其输出电流的频率分量。
题6-4图
解6-4
iLai1i20
iLbi1i2gDK(ct)(ucu)gDK(ct)(ucu) gK(t)(uu)
Dcc
44
gDcosctcos3ct......UccosctUcost 3 cos(c)tcos(c)t
2gDU 11cos(3)tcos(3)t.....cc
33
2gDUc21
cos22tcos42t......
33
iLci1i2gDK(ct)(uuc)gDK(ct)(uuc)gDK(ct)K(ct)ugDK(ct)K(ct)ucgDK(ct)ugDuc
44
gDcosctcos3ct......UcostgDUccosct
3cos(c)tcos(c)t
2gDUgUcost
11Dcccos(3)tcos(3)t.....cc33
iiigDK(ct)(ucu)gDK(ct)(ucu)
Ld12 2gDK(ct)uc
212
2gDcosctcos3ct.....Uccosct
32
所以,(b)和(c)能实现DSB调幅
而且在(b)中,包含了ωc的奇次谐波与Ω的和频与差频分量,以及ωc的偶次谐波分量。 在(c)中,包含了ωc的奇次谐波与Ω的和频与差频分量,以及ωc的基频分量。
6-5试分析图示调制器。图中,Cb对载波短路,对音频开路; uC=UCcosωct, uΩ=UΩcosΩt
(1)设UC及UΩ均较小,二极管特性近似为i=a0+a1u2+a2u2.求 输出uo(t)中含有哪些频率分量(忽略负载反作用)? (2)如UC>>UΩ,二极管工作于开关状态,试求uo(t)的表示式。
(要求:首先,忽略负载反作用时的情况,并将结果与(1)比较;然后,分析考虑负载反作用时的输出电压。
)
题6-5图
解6-5
(1)设二极管的正向导通方向为他的电压和电流的正方向,则:
ucuuD12
,
uucuD22
2
ucuc
ua2ui1a0a122
2ucuci2a0a12ua22u
i
1
uo(t)i1i2RL2RLa1Ucost2RLa2UUCcosctcost
uuuu
i2a0a1cua2cua0a1cua2cu
2222
2a1u2a2ucu2a1Ucost2a2UUCcosctcost
22
c 因此,输出信号中包含了的基频分量和c、
频率分量。(2) ucuc
uu,uuD1D2
22
在忽略负载的反作用时,
uc igK(t)ugK(t)u1DcD1Dc2
uc
i2gDK(ct)ugK(t)uD2Dc
2
uoi1i2RL2RLgDK(ct)u 2212
2RLgDUcosctcos3ctcos5ct.....cost 352
因此,与(1)相比,输出信号也中包含了的基频分量和、
c
频率分量,但多了c的奇次谐波与的组合频率 c( 2n+1)c分量在考虑负载的反作用时
11uc
iK(t)uK(t)u1cD1c
rDRRLrDRRL2
11uciK(t)uK(t)ucD2c2rRRrDRRL2DL
uo(t)i1i2RL
2212
costcos3tcos5t.....costccc
rDRRL2352RLU
与不考虑负载的反作用时相比,出现的频率分量相同,但每个分量的振幅降低了。
6-6 调制电路如图所示。载波电压控制二极管的通断。试分析其工作原理并画出输出电压波形;说明R的作用(设TΩ=13TC, TC 、TΩ分别为载波及调制信号的周期)。
题6-6图
设二极管为过原点的理想二极管,跨导为gD,,变压器变比为1:1.。电阻R可看作两个电阻的串联R=R1+R2则:当在uc的正半周,二极管都导通,导通电阻RD和R1、R2构成一个电桥,二极管中间连点电压为零,初级线圈中有电流流过,且初级电压为uΩ。当在uc的负半半周,二极管都截止,变压器初级下端断开,初级线圈中电流为零。下图是该电路的等效电路图。因此在uc的正半周,次级获的电压为:
uuo
0
uc0uc0
K(ct)u或写成uo
通过次级谐振回路,选出所需要的频率。输出电压的只包含ωC±Ω频率分量 K(c)u uo 2212
Ucosctcos3ctcos5ct.....cost 352 2Uucosctcost,o
因此,该电路是一个DSB调制电路。其输出波形如下:
在图中R的作用是用来调整两个二极管的一致性,以保证在二极管导通是电桥平衡,使变压器下端为地电位。
6-7 在图示桥式调制电路中,各二极管的特性一致,均为自原点出发、斜率为gD的直线,并工作在受u2控制的开关状态。若设RL>>RD(RD=1/gD),试分析电路分别工作在振幅调制和混频时u1、u2各应为什么信号,并写出uo的表示式。
当u2的正半周,二极管全部导通,电桥平衡,输出为零。 当u2的负半周,二极管全部截止,,输出为电阻分压。 所以输出电压为:
RL
uoK(2t)u1
R0RL
RL12cost2cos3t.....u
122
R0RL23
当做AM调制时,u1应为载波信号,u2应为调制信号. 当做DSB调制时,u1应为调制信号,u2应为载波信号. 当做混频器时,u1应为输入信号,u2应为本振信号
6-8 在图(a)所示的二极管环形振幅调制电路中,调制信号uΩ=UΩcosΩt,四只二极管的伏安特性完全一致,均为从原点出发,斜率为gd的直线,载波电压幅值为UC,重复周期为TC=2π/ωC的对称方波,且UC>>UΩ,如图(b)所示。试求输出电压的波形及相应的频谱。
题6-8图
解6-8
i1gDK(ct)uD1gDK(ct)uuC uD1uuC
uD2uCi2gDK(ct)uD2gDK(ct)uC uuCD3i3gDK(ct)uD3gDK(ct)uC uuu
CD4i4gDK(ct)uD2gDK(ct)(uCu)
ii1i2i3i4
K(ct)K(ct)uC gD K(t)K(t)uK(t)K(t)uccccC
gDK(ct)K(ct)ugDK(ct)u
4g4g4g
DcosctDcos3ctDcos5ct.....Ucost
35
uiLRL o
4gD4gD4g
RLDcosctcos3ctcos5ct.....Ucost 35