第六章頻譜搬移電路
6-1.已知調製訊號為
載波訊號為
調幅的比例係數為
試 1)寫出調幅定義的數學表示式
2)寫出
普通調幅波的數學表示式。並畫出其頻譜圖。
dsb/sc調幅波的數學表示式。並畫出其頻譜圖。
ssb/sc調幅波的數學表示式。並畫出其頻譜圖。
【解】:1)g(t)=+
2)同理各波形頻譜略。
6-2.有一調幅波方程式為:
(1) 試求它所包含的各分量的頻率與振幅。
(2) 給出這調幅波包絡的形狀,並求出峰值與谷值調幅度。
【解】:(1)載波頻率為,振幅為25v;
第一邊頻為,振幅為
第二邊頻為,振幅為
6-3.已知負載電阻上調幅波的表示式如下:伏求:
(1) 載波電壓的振幅值u=?
(2) 已調波電壓的最大振幅值=?
(3) 已調波電壓的最小振幅值=?
(4) 調幅指數=?
(5) 若負載電阻=
計算:負載電阻上吸收的載波功率=?負載電阻上吸收的兩個邊頻功率之和=?
【解】:(1)u=100v
(2)=(1+)u=(1+0.25)100=125v
(3)=(1-)u=(1-0.25)100=75v
(4)=25/100=0.25
(5)===5w
==0.16w
6-4.已知調幅波表示式。試畫出它的波形和頻譜。(假定=5)
(1)(1+cost)sint
(2)(1+cost)cost
(3)sintsint
【解】:(1)(1+cost)sin5t
sin5t+costsin5t
sin5t+sin6t+sin4t
f(j)=-
(2)(1+cost)cos5t
=cos5t+cos6t+cos4t
f()=
3)sintsin5t=
f()=
6-5.若調幅波的最大振幅值為10v,最小振幅值為6v。試問此時調製係數應是多少?
[解]:
=6-6.已知一調幅波的電壓為
試求:(1)調幅波內包含的頻率。
(2)各頻率的振幅值。
【解】:
可見,調幅波內含頻率分量及振幅值為:
15v4v
3v6-7.若一頻率調幅波在載波狀態時輸出功率為100w,調幅度=
30%。
試求:(1)邊頻(上邊頻或下邊頻)輸出功率。
(2)邊頻與載頻總輸出功率。
(3)最大功率狀態時的輸出功率。
【解】:
(1)(2)(3)6-8.有一調幅波,載波功率為100瓦。試求當=1與=0.3時每一邊頻的功率。
【解】:
6-9.指出下列兩種電壓是何種已調波?寫出已調波電壓的表示式。並計算消耗在單位電阻上的邊帶功率和平均功率以及已調波的頻譜寬度。
(1)(2)【解】:(1)
此為普通調幅波。
邊頻功率
載頻功率
總功率頻譜寬度
(2)此為抑制載波的雙邊帶調幅波
邊頻功率
總功率=邊頻功率
頻譜寬度b=10hz。
6-10.在下圖(a)所示電路模型中,是重複頻率為100khz的方波訊號。如下圖(b)所示。
若將該電路模型作為下列功能的頻譜搬移電路。試畫出濾波器的(理想)幅頻特性曲線。並寫出輸出電壓的表示式。
(1),要求輸出載頻為300khz的dsb/sc調幅訊號。
(2),要求輸出電壓不失真地反映調製訊號的變化規律;
(3),要求輸出載波頻率為50khz的雙邊帶調製訊號。
【解】:
(1)取方波第二項,得
n=1n=10
完成調製功能.
(2)取方波第一項,得
完成解調功能.
(3)取方波第三項,得
完成變頻功能。
6-11.同步檢波器的電路模型如題圖6-11所示。若
輸入訊號為:(a)
b)本機載波與輸入訊號載波差乙個相角即
試:(1)分別寫出兩種輸入訊號的解調輸出電壓的表示式。
(2)當時,說明對這兩種訊號的解調結果有什麼影響?
【解】(1)
經低通後
當時,此表明,當同步檢測雙邊帶訊號時,只要本機載波的相位誤差為常數,輸出波形就沒有失真,僅有衰減。
(2)經低通後,
當時,此表明,當同步檢測單邊帶訊號時,本機載波的相位誤差導致輸出波形產生相位失真。
6-12.一非線性器件的伏安特性為
式中。若很小,滿足線性時變條件,則在時求出時變跨導的表示式。
【解】 據題意,非線性器件的伏安特性是由原點出發,斜率為g的一條直線,故在u>0的區域內,g~u關係為一水平線;在u0的區域內,g=0。
在時,由此關係曲線輸出的時變電導g(t)的波形為週期性矩形脈衝波,其幅值為g,通角
故將g(t)表示為富氏級數
因g(t)為偶函式:故
而式中故6-13.在圖示電路中,晶體三極體的轉移特性為
若迴路的諧振阻抗為,試寫出下列三種情況下輸出電壓的表示式。並說明各為何種頻率變換電路?
(1),輸出迴路諧振在2上;
(2),且,很小。滿足線性時變條件,輸出迴路諧振在上;
(3),且,很小。滿足線性時變條件,輸出迴路諧振在上。
【解】:(1)
將用冪級數表示,取前五項。
當則因只有二次項,四次項含有2,故首先求出電流係數。
又因故此為完成倍頻功能的頻率變換電路。
(2)因
而令,並利用
可得(此處用到公式)
取出g(t)的基波分量,有
故此為完成調幅功能的頻率變換電路。
(3)利用(2)的結果,令,,,取出其的分量,即得
此為完成混頻功能的頻率變換電路。
6-14.場效電晶體的靜態轉移特性為
式中,若很小,滿足線性時變條件。
(1)當,時。求時變跨導g(t)的表示式;
(2)當時。求時變跨導g(t)中基波分量;
(3)當時。求時變跨導g(t)中基波分量;
【解】先求靜態跨導g
(1)因
故(2)因
故(3)因
故6-15.一非線性器件在靜態偏置工作點上的伏安特性。當有下列三種形式的訊號分別作用於該器件時,若由低通濾波器取出i中的平均分量。試問能否實現不失真的解調?
(1)中消除乙個邊帶訊號。
(2)中消除載波訊號。
(3)中消除載波訊號和乙個邊帶訊號。
【解】(1)若消除上邊帶
其中有項,可得分量,可解調。
(2)其中不能出現項,不可解調。
(3)其中不含分量,不能解調。
6-16.若非線性元件的伏安特性的冪級數表示為
是不為零的常數
訊號是頻率為150khz和200khz的兩個正弦波,問電流中能否出現50khz和350khz的頻率成分?為什麼?
【解】設=150khz,=200khz
訊號電壓代入冪級數表示式展開可知中包含有
而無及的頻率成分。故不能出現350khz和50khz的頻率成分。
6-17.若非線性元件伏安特性冪級數表示式為
訊號問在電流中能否得到調幅波
(式中k和是與冪級數各項係數有關的乙個係數)。
【解】將代入冪級數表示式中去
若用濾波器將,,分量取出則
與調幅波表示式相對照
可見電流中能得到調幅波成分
其中,6-18.非線性元件伏安特性的冪級數仍如上題,但訊號
是調幅波。
問在電流中能否得到角頻率的成分。
【解】把訊號電壓u代入冪級數表示式中去展開,再用三角函式的變換公式在二次項上
由此可見電流中包含有角頻率分量。
6-19.設非線性元件冪級數表示式為
訊號求電流的直流,基波,二次諧波分量幅度。
【解】將代入 得
故直流分量幅度
基波分量幅度
二次諧波分量幅度
6-20.調製器電路如題圖6-20所示。假定各三極體的很高,基極電流可忽略不計,載波電壓調製訊號電壓,試求輸出電壓。
【解】:據題意可得通過的電流為
在作用下,該差分對電路的輸出交流電流為
設則查表得故中的基波分量
由已知迴路引數,得迴路諧振頻率
而迴路無效品質因數
故迴路通頻帶
所以,當輸出lc迴路諧振在且時,在回路上產生的電壓為
則6-21.圖(a)和(b)所示的兩個電路中,調製訊號電壓,載波電壓。且,。二極體和的特性相同。均為從原點出發、斜率為的一條直線。
第六章答案
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