振幅调制 解调与混频电路.docx

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振幅调制解调与混频电路

1．混频电路又称变频电路，在变频过程中以下正确叙述是（C）

A．信号的频谱结构发生变化B．信号的调制类型发生变化

C．信号的载频发生变化

2．二极管峰值包络检波器，原电路正常工作。

若加大调制频率Ω，会引起（A）

A．惰性失真B．底部切割失真C．惰性失真和底部切割失真

3．双边带（DSB）信号的振幅正比于（C）

A．UΩB．uΩ（t）C．|uΩ（t）|

4属于频谱的线性搬移过程的有（A）

A．振幅调制B．频率调制C．相位调制D．角度解调

5同步检波器要求接收端载波与发端载波（C）

A．频率相同、幅度相同B．相位相同、幅度相同

C．频率相同、相位相同D．频率相同、相位相同、幅度相同

6AGC电路的作用是（C）

A．维持工作频率稳定B．消除频率误差

C．使输出信号幅度保持恒定或仅在很小的范围内变化

7．二极管峰值包络检波器，原电路正常工作。

若加大调制频率Ω，会引起（A）

A．惰性失真B．底部切割失真C．惰性失真和底部切割失真

8．混频电路又称变频电路，在变频过程中以下正确叙述是（C）

A．信号的频谱结构发生变化B．信号的调制类型发生变化

C．信号的载频发生变化

9．若载波uC（t）=UCcosωCt,调制信号uΩ（t）=UΩcosΩt，则普通调幅波的表达式为（C）

A．uAM（t）=UCcos（ωCt＋masinΩt）B．uAM（t）=UCcos（ωCt＋macosΩt）

C．uAM（t）=UC（1＋macosΩt）cosωCtD．uAM（t）=kUΩUCcosωCtcosΩt

10．一同步检波器，输入信号为uS=UScos（ωC＋Ω）t，恢复载波ur=Urcos（ωC＋Δω）t,输出信号将产生（B）

A．振幅失真B．频率失真C．相位失真

11．调幅波的信息包含在它的（B）

A．频率变化之中B．幅度变化之中C．相位变化之中

12．惰性失真和负峰切割失真是下列哪种检波器特有的失真（B）

A．小信号平方律检波器B．大信号包络检波器C．同步检波器

13．调制的描述（C）

A．用载波信号去控制调制信号的某一个参数，使该参数按特定的规律发生变化。

B．用调制信号去控制载波信号的某一个参数，使该参数按特定的规律发生变化。

C．用调制信号去控制载波信号的某一个参数，使该参数随调制信号的规律发生变化。

14．混频器与变频器的区别（B）

A．混频器包括了本振电路B．变频器包括了本振电路

C．两个都包括了本振电路D．两个均不包括本振电路

15．一同步检波器，输入信号为uS=UScos（ωC＋Ω）t，恢复载波ur=Urcos（ωCt＋φ）,输出信号将产生（C）

A．振幅失真B．频率失真C．相位失真

16单频调制时，调频波的最大频偏Δfm正比于（A）

A．UΩB．uΩ（t）C．Ω

17．下图所示框图能实现何种功能？

（B）

其中us（t）=UscosωctcosΩt，ur（t）=Urcosωct

A．振幅调制

B．检波

C．混频

D．鉴频

18．为了有效地实现集电极调幅，调制器必须工作在哪种工作状态（C）

A．临界B．欠压C．过压

19．调幅收音机中频信号频率为（A）

A．465kHzB．10.7MHzC．38MHzD．不能确定

20．一同步检波器，输入信号为uS=UScosωCtcosΩt，恢复载波ur=Urcos（ωC＋Δω）t,输出信号将产生（B）

A．振幅失真B．频率失真C．相位失真

21．用双踪示波器观察到下图所示的波形，此波形是哪种类型的调幅波（D）

A．VSBB．SSB

C．DSBD．AM

22、调幅波的信息寄载于____B_______；调频波的信息寄载于______A_____;调相波的信息寄载于______C__。

（A）频率变化之中（B）幅度变化之中（C）相位变化之中

二、填空题

1、调幅波的几种调制方式是普通调幅、双边带调幅、单边带调幅和

残留单边带调幅。

2．为了有效地实现基极调幅，调制器必须工作在欠压状态，

为了有效地实现集电极调幅，调制器必须工作在过压状态。

3．大信号包络检波器是利用二极管的单向导电性和RC网络的充放电特性工作的。

4．通常将携带有信息的电信号称为调制信号，未调制的高频振荡信号称为载波，

通过调制后的高频振荡信号称为已调波。

5．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。

6．解调是调制的逆过程。

振幅调制信号的解调电路称为振幅检波电路，它的作用是从调幅信号中不失真地捡出调制信号。

7．常用的混频电路有二极管混频、三极管混频和场效应管混频等。

8．在大信号检波中，产生对角线失真原因是RLCL选得太大，放电太慢，跟不上输入信号包络线的变化。

产生负峰切割失真的原因是检波器交、直流负载电阻不等造成的。

9．模拟乘法器的应用很广泛，主要可用来实现　调幅　、　　同步检波　　

和　混频　等频谱搬移电路中。

10．混频器按所用非线性器件的不同，可分为二极管混频器、三极管混频器和

场效应管混频器等。

11、根据干扰产生的原因，混频器的干扰主要有组合频率干扰_、交调干扰_、互调干扰和_副波道干扰。

12、在大信号包络检波器中，若电路参数选择不当会产生两种失真，一种是_对角线失真，另一种是底部失真，两种失真产生的原因分别是___电容冲放电时间过长跟不上包络的变化和交直负载相差过大

13、在双踪示波器中观察到如下图所示的调幅波，根据所给的数值，它的调幅度

应为____0.5______。

二、简答题

1、画出混频器的组成框图及混频前后的波形图，并简述混频器的工作原理。

（10分）

解：

混频器的工作原理：

两个不同频率的高频电压作用于非线性器件时，经非线性变换，电流中包含直流分量、基波、谐波、和频、差频分量等。

其中差频分量fLo-fs就是混频所需要的中频成分，通过中频带通滤波器把其它不需要的频率分量滤掉，取出差频分量完成混频。

2高频已调波信号和本机振荡信号经过混频后，信号中包含哪些成分？

如何取出需要的成分？

答：

高频已调波信号和本机振荡信号经过混频后，信号中包含直流分量、基波分量、谐波、和频、差频分量，通过LC并联谐振回路这一带通滤波器取出差频分量，完成混频。

3．某非线性器件的伏安特性为i=b1u+b3u3，试问它能否实现调幅？

为什么？

如不能，非线性器件的伏安特性应具有什么形式才能实现调幅？

解：

不能实现调幅。

因为非线性器件的伏安特性中只有包含二次方项，这样才能实现两个信号的相乘，即实现频率变换（频率的加减），进而实现调幅。

4．用乘法器实现同步检波时，为什么要求本机同步信号与输入载波信号同频同相？

解：

同步信号与输入载波信号只有同频才能实现检波，同频同相时，输出幅度最大。

5．简要叙述减小混频干扰的措施。

解：

减小混频干扰的措施有

（1）混频器的干扰程度与干扰信号的大小有关，因此提高混频器前端电路的选择性（如天线回路、高放级的选择性），可有效地减小干扰的有害影响。

（2）将中频选在接收频段以外，可以避免产生最强的干扰哨声，同时，也可以有效地发挥混频前各级电路的滤波作用，将最强的干扰信号滤除。

如采用高中频，可基本上抑制镜像频率干扰、中频干扰和某些副波道干扰。

（3）合理选择混频管的工作点，使其主要工作在器件特性的二次方区域，或者选择具有平方律特性的场效应管作为混频器件，可减少输出的组合频率数目，进而减小混频干扰。

但这种办法对于减小中频干扰和镜像频率干扰是无效的。

（4）采用模拟乘法器、平衡混频器、环形混频器，可大大减少组合频率分量，也就减小了混频干扰。

一、计算题

1、下图所示二极管峰值包络检波电路中，已知RL1＝1.2kΩ，RL2=6.8kΩ，Cg＝20μF，调幅波的载频fc＝10.7MHz，调制信号频率F＝（300～5000）Hz，最大调幅系数mamax＝0.8，若要求电路不产生惰性失真和底部切割失真，求检波电容C和电阻Rg的值。

（15分）

解：

为了不产生惰性失真，

解得11.16pF≤CL≤0.003uF

为了不产生底部切割失真,

解得Rg≥22kΩ

2、某发射机输出级在负载RL=100Ω上的输出信号为

us（t）=4（1＋0.5cosΩt）cosωCtV，请问：

（1）．该输出信号是什么已调信号？

该信号的调制度m＝？

（2）．总的输出功率Pav＝？

（3）．画出该已调信号的波形、频谱图并求频带宽度BW（15分）

解：

（1）．该输出信号是调幅信号。

该信号的调制度m＝0.5

（2）．总的输出功率Pav＝（1＋0.5m2a）Pc

＝（1＋0.5m2a）U2cm/2RL＝0.09W

（3）．

BW＝2×Ω/2=Ω/

3、已知：

调幅波表达式为

uAM（t）=10（1+0.6cos2π×3×102t+0.3cos2π×3×103t）cos2π×106t（v）

求：

1、调幅波中包含的频率分量与各分量的振幅值。

2、画出该调幅波的频谱图并求出其频带宽度BW。

（12分）

解：

1.包含载波分量：

频率为1000kHz，幅度为10V

上边频分量：

频率为1003kHz，幅度为1.5V

上边频分量：

频率为1000.3kHz，幅度为3V

下边频分量：

频率为997kHz，幅度为1.5V

下边频分量：

频率为999.7kHz，幅度为1.5V

2.

带宽BW＝2×3＝6kHz

4、如图所示为某晶体管收音机检波电路，问：

1．电阻RL1、RL2是什么电阻？

为什么要采用这种连接方式？

2．电路中的元件R、C是什么滤波器，其输出的UAGC电压有何作用？

3．若检波二极管VD开路，对收音机将会产生什么样的结果，为什么？

（10分）

解：

1.电阻RL1、RL2是检波器得直流负载电阻，采用这种连接方式目的是减小检波器交、直流负载电阻值得差别，避免产生负峰切割失真。

2．R、C构成低通滤波器，其输出的UAGC电压送到收音机前级控制调谐放大器的增益，实现自动增益控制。

3．若检波二极管VD开路，则收音机收不到任何电台。

5、已知载波电压uC（t）=5cos2π×106t，调制信号电压uΩ（t）=2cos2π×103t，令常数ka＝1。

试：

1．写出调幅表达式；

2．求调幅系数及频带宽度；

3．画出调幅波的波形和频谱图。

（12分）

解：

1.ma=kaUΩm/Ucm=0.4

uAM（t）=UCm（1＋macosΩt）cosωCt=5（1+0.4cos2π×103t）cos2π×106t

2.ma=kaUΩm/Ucm=0.4BW=2F=2kHz

3.图（略）

6、在大信号包络检波电路中，

已知：

uAM（t）=10（1+0.6cos2π×103t）cos2π×106t（v）,图中

RL=4.7kΩ,CL=0.01μF,检波效率ηd=ηa=0.85

求:

1.检波器输入电阻Ri

2.检波后在负载电阻RL上得到的直流电压UD和低频电压振幅值UΩm

3.当接上低频放大器后,若RL’=4kΩ,该电路会不会产生负峰切割失真?

4.按检波二极管的方向,若要实现反向AGC控制,受控管为NPN管,则AGC

电压加到受控管的哪个电极?

（20分）

解：

1.Ri=RL/2=2.35kΩ

2.直流电压UD=8.5V低频电压振幅值UΩm=0.85×0.6×10＝5.1V

3.会产生负峰切割失真

4.＋AGC电压加到受控管的发射极

7、如图所示为某晶体管收音机检波电路，问：

4．电阻RL1、RL2是什么电阻？

为什么要采用这种连接方式？

5．电路中的元件R、C是什么滤波器，其输出的UAGC电压有何作用？

6．若检波二极管VD开路，对收音机将会产生什么样的结果，为什么？

（10分）

解：

1.电阻RL1、RL2是检波器得直流负载电阻，采用这种连接方式目的是减小检波器交、直流负载电阻值得差别，避免产生负峰切割失真。

2．R、C构成低通滤波器，其输出的UAGC电压送到收音机前级控制调谐放大器的增益，实现自动增益控制。

3．若检波二极管VD开路，则收音机收不到任何电台。

8．画出下列已调波的波形和频谱图（设ωc=5Ω）。

（1）u（t）=（1+sinΩt）sinωct（V）；

（2）u（t）=（1+0.5cosΩt）cosωct（V）；

（3）u（t）=2cosΩtcosωct（V）。

解：

（1）为ma=1的普通调幅波，其波形与频谱图如图10.14（a）、（b）所示；

（2）为ma=0.5的普通调幅波，其波形与频谱图如图10.14（c）、（d）所示；（3）为双边带调幅波，其波形与频谱图如图10.14（e）、（f）所示。

图10.14

9．对于低频信号

及高频信号

。

试问，将

对uc（t）进行振幅调制所得的普通调幅波与

、uc（t）线性叠加的复合信号比较，其波形及频谱有何区别？

解：

将

对uc（t）进行振幅调制所得的普通调幅波的波形与频谱图参见图10.14（c）、（d），而

与uc（t）线性叠加的复合信号的波形与频谱图如图10.15所示。

10．已知已调信号的频谱图如图10.16所示。

（1）说明各频谱所表示的已调信号类型；

（2）写出它们的数学表达式和频谱宽度；

（3）计算在单位电阻上各调制信号消耗的平均功率。

图10.16

解：

（1）图（a）为单音调制的普通调幅波；图（b）为双音调制的普通调幅波；图（c）为二次调制的普通调幅波。

（2）图（a）调幅波的数学表达式为

（V）

频谱宽度BW=1003－997=6（kHZ）

同理，图（b）调幅波的数学表达式为

（V）

频谱宽度BW=1010－990=20（kHZ）

图（c）中，第一次调制：

两路频率为F=3kHZ的音频信号分别调制到f1=10kHZ和f2=30kHZ的载频（称为副载频）上，第二次调制：

将两路已调信号叠加，再调制到主载频fc=1000kHZ的载频上。

第一次调制：

（V）

（V）

第二次调制：

（V）

频谱宽度BW=1033－967=66（kHZ）

（3）图（a）：

（W）

图（b）：

（W）

图（c）：

（W）

10．已知某普通调幅波的最大振幅为10V，最小振幅为6V，求其调幅系数ma。

解：

11．已知调制信号及载波信号的波形如图10.17所示，示意画出普通调幅波的波形。

解：

根据普通调幅波的包络线形状与调制信号相似这一特点，示意画出的普通调幅波的波形如图10.18所示。

图10.17图10.18

12．若调制信号频谱及载波信号频谱如图10.19所示，示意画出DSB调幅波的频谱。

图10.19图10.20

解：

双边带调幅波的频谱图如图10.20。

13．一调幅发射机输出功率Pav=100W，平均调幅系数ma=0.3，试求其中的边带功率PDSB。

若要求一双边带发射机输出相同的边带功率，已知泄漏的载波功率低于边带功率20dB，试求双边带发射机的输出功率Pav。

解：

因为

所以

（W）

采用双边带发射机时，其泄漏的载波功率为Pc=PDSB×10-2=4.306×0.01=0.04306（W），所以，双边带发射机的输出功率Pav=Pc+PDSB=0.04306+4.306=4.34366（W）。

14．某调幅波的表达式为

（V）

（1）说明调幅波u（t）的类型，计算载波频率和调制频率；

（2）计算调幅波的调幅系数；

（3）如抑制掉u（t）中的频率为10kHZ的分量，说明调幅波的类型。

解：

（1）u（t）为普通调幅波，载波频率为10kHZ，调制信号频率为1kHZ。

（2）u（t）可写成：

（V），ma=0.4

（3）抑制掉载波分量，则u（t）为双边带调幅波。

15．二极管大信号包络检波器的RL=220kΩ，CL=100pF，设Fmax=6kHZ，为避免出现惰性失真，最大调幅系数应为多少？

解：

已知RL=220kΩ，CL=100pF，Fmax=6kHZ，根据不产生惰性失真的条件

RLCL≤

得

≤

≈0.77

16．二极管检波电路如图10.25所示。

输入信号ui=Ucm（1+0.3cosΩt）cosωct（V）。

（1）试定性地画出ui，u1，u2和u3各点的波形；

（2）如R1=2kΩ，R2=3kΩ，R3=20kΩ，R4=27kΩ，若要求不产生负峰切割失真，试求调幅波的最大调幅系数ma。

解：

（1）ui是普通调幅波，u1是ui经检波和高频滤波后的波形，u2是u1经C4隔直流和对低频Ω耦合而得的波形，u3是ui经检波和高频滤波后所得直流和低频Ω信号，再经R3和C2对Ω滤波而得的直流信号。

各点波形如图10.26（a）、（b）、（c）、（d）所示。

（2）要求不产生负峰切割失真，必须使检波器的调幅系数

ma≤

即最大调幅系数不超过0.76。

图10.25　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图10.26

17．乘积型同步检波器的原理框图如图10.27所示。

图中u1是普通调幅波，

ωc>>

。

（1）试写出u1，u2，u3和uo的表达式；

（2）示意画出u1，u2，u3和uo的波形。

　　　　　　　　　图10.27

解：

（1）ui=Ucm（1+macosΩt）cosωct（V）普通调幅波经放大限幅后得角频

率为ωc的双向开关函数。

即

u3=Ucm（1+macosΩt）cosωct

uo=Ucm（1+macosΩt）

（2）各波形如图10.28（a）、（b）、（c）和（d）所示。

18．某调幅收音机的混频电路如图10.29所示。

图中输入信号是载频为700kHZ的普通调幅波。

（1）本电路属于何种类型的混频器？

（2）本地振荡属于何种类型的振荡器？

（3）试说明L1C1、L4C4、L3C3三个并联回路的谐振频率。

（4）定性画出A、B和C三点对地的电压波形。

图10.29

解：

（1）本电路是基极注入调幅输入信号，射极注入本地振荡信号的他激式混频器。

（2）本振电路是共基、调射型变压器耦合振荡器。

（3）L1C1回路的中心频率为700kHZ，L4C4回路的中心频率为（700+465）kHZ，L3C3回路的中心频率为465kHZ。

（4）A、B和C各点波形如图10.30所示。

uA的载频为700kHZ，uC的载频为465kHZ。

图10.30

19．有一中波段（535kHZ~1605kHZ）调幅超外差收音机，中频fI=fL-fc=465kHZ，试分析下列现象属于何种干扰，又是如何形成的？

（1）当收听到fc=570kHZ的电台时，听到频率为1500kHZ的强电台播音；

（2）当收听fc=929kHZ的电台时，伴有频率为1kHZ的哨叫声；

（3）当收听fc=1500kHZ的电台播音时，听到频率为750KHZ的强电台播音。

解：

（1）为镜像频率干扰（p=1、q=1），这是因为570+465=1500-465。

或

（kHZ）

（2）为组合频率干扰（p=1、q=2）。

当fc=929kHZ时，fL=fI+fc=465+929=1394kHZ，而2fc-fL=2×929-1394=464kHZ，此组合频率分量在检波器中将与465kHZ的中频信号进行差拍检波，从而产生1kHZ的干扰哨声。

（3）为副波道干扰（p=1、q=2）。

这是因为

（kHZ）

20．超外差广播收音机的接收频率范围（525~1605）kHZ，中频fI=fL-fc=465kHZ。

（1）当收到fc=600kHZ电台播音时，除了调谐在600kHZ频率刻度上能收听到该电台信号外，还能在接收频段内哪些刻度上收听到该电台信号（写出最强的两个）？

（2）当收到频率fc=600kHZ的电台信号时，还能同时收听到哪些频率的电台信号（写出最强的两个）？

解：

（1）对于其他电台，600kHZ实际是干扰频率，是副波道干扰，则

当p=1、q=2时，fc=1200kHZ；当p=1、q=3时，fc=870kHZ。

即在fc为1200kHZ和870kHZ两个电台，能听到600kHZ电台的播音。

（2）已知fc=600kHZ，则干扰信号频率为

当p=1、q=1时，fN1=1530kHZ（镜频），当p=1、q=2时，fN2=765kHZ。

即在收到频率fc=600kHZ的电台信号时，还能同时收听到频率为1530kHZ和765kHZ两个电台信号。

21．混频器中晶体三极管在静态工作点上展开的转移特性由下列级数表示：

。

已知混频器的本振频率fL=23MHZ，中频频率fI=fL-fc=3MHZ。

若在混频器输入端同时作用着fN1=19.6MHZ和fN2=19.2MHZ的干扰信号。

试问在混频器输出端是否会有中频信号输出？

它是通过转移特性的几次方项产生的？

解：

由于fL-（2fN1-fN2）=23-（2×19.6-19.2）=3=fI，因此混频器中会有中频信号输出，它是由转移特性的四次方项（p+q+r=4）产生的。

22、如图大信号检波电路，已知：

输入已调波ui=20（1+0.3cos2πFt）cos2πfCt（V）其中，载频fc＝465kHz，调制信号频率F＝5kHz，负载电阻RL=5kΩ，试确定：

1.滤波电容CL的大小

2.检波器输入电阻Ri=？

3．若检波效率ηd=ηa=0.8，则检波器在负载上得到的低频信号电压幅度UΩm＝？

直流电压幅度UAV=？

（12分）

解：

1.为了不产生惰性失真，

解得410pF≤CL≤0.02uF

2.Ri=RL/2=2.5kΩ

3.直流电压UAV=16V低频电压振幅值UΩm=0.8×0.3×20＝4.8V

23、有一调幅波表达式为：

（12%）

u（t）=25（1+0.7cos2π×5000t+0.3cos2π×1000t）cos2π×106t。

要求：

（1）画出调幅信号的频谱图，标出各频率分量及幅度。

（2）求频带宽度。

解:

（1）f1=106+1000HZ25×0.3/2（V）

f2=106+5000HZ25×0.7/2（V）

f3=106HZ25（V）

f4=106-1000HZ25×0.3/2（V）

f5=106-5000HZ25×0.7/2（V）

（2）BW=2×5000（HZ）