第六章信号分析和电路的频率特性
第六章题目及解答
·171·6-1 为什么调幅，检波和混频都必须利用电子器件的非线性特性才能实现？它们之间各有何异同之处？分析 非线性器件可以产生新的频率分量，而调幅，检波和混频都为了产生新的频率分量。
调幅、检波和混频不同点是输入的信号不同，输出的滤波器不同。
解 由于调幅、检波和混频均属于频率变换，即输出信号中产生了新的频率分量，而线性器件不可能产生新的频率分量，只有利用非线性器件才能完成频率变换的功能。
调幅、检波和混频三者相同之处是都属于线性频率变换，即实现频谱搬移，它们实现的原理框图都可用下图表示。
非线性器件都可采用乘法器。
调幅、检波和混频不同点是输入的信号不同，输出的滤波器不同。
调幅输入的是调制信号()v t Ω和载波()o v t ，即1v =()v t Ω,2v =()o v t ，滤波器是中心频率为载波频率ω0的带通滤波器。
检波输入的是已调制的中频信号()i v t 和本地振荡信号()o v t ，即1v = ()i v t ,2v =()o v t ，滤波器是RC 低通滤波器。
混频输入的是已调制信号vs(t)和本地振荡信号()o v t ，即1v =()s v t ,2v =()o v t ，滤波器是中心频率为中频频率ωi 的带通滤波器。
·172·6-2 为什么调幅系数m a 不能大于1？ 分析 调幅系数大于1，会产生过量调制。
解 若调幅系数ma>1，调幅波产生过量调制。
如下图所示，该信号传送到接收端经包络检波后使解调出的调制信号产生严重的失真。
6-3 试画下列调幅信号的频谱图，确定信号带宽，并计算在单位电阻上产生的信号功率。
(1) )V )(t (102cos )t 32002cos 1.0t 4002cos 2.01(20)t (6⨯π⨯π+⨯π+=v (2) )V (t 102cos t 6280cos 4)t (6⨯π=v分析 根据信号带宽公式和信号功率即可求得。
电路邱关源第六章课后知识题目解析
第6章 角度调制与解调电路6.1 已知调制信号38cos(2π10)V u t Ω=⨯，载波输出电压6o ()5cos(2π10)V u t t =⨯，3f 2π10rad/s V k =⨯，试求调频信号的调频指数f m 、最大频偏m f ∆和有效频谱带宽BW ，写出调频信号表示式[解] 3m 3m 2π108810Hz 2π2πf k U f Ω⨯⨯∆===⨯3m 33632π1088rad2π102(1)2(81)1018kHz()5cos(2π108sin 2π10)(V)f f o k U m BW m F u t t t Ω⨯⨯===Ω⨯=+=+⨯==⨯+⨯6.2 已知调频信号72()3cos[2π105sin(2π10)]V o u t t t =⨯+⨯，3f 10πrad/s V k =，试：(1) 求该调频信号的最大相位偏移f m 、最大频偏m f ∆和有效频谱带宽BW ；(2) 写出调制信号和载波输出电压表示式。
[解] (1) 5f m =5100500Hz=2(+1)2(51)1001200Hzm f f m F BW m F ∆==⨯==+⨯=(2) 因为mf f k U m Ω=Ω，所以352π1001V π10f m fm U k ΩΩ⨯⨯===⨯，故27()cos 2π10(V)()3cos 2π10(V)O u t t u t t Ω=⨯=⨯6.3 已知载波信号m c ()cos()o u t U t ω=，调制信号()u t Ω为周期性方波，如图P6.3所示，试画出调频信号、瞬时角频率偏移()t ω∆和瞬时相位偏移()t ϕ∆的波形。
[解] FM ()u t 、()t ω∆和()t ϕ∆波形如图P6.3(s)所示。
6.4 调频信号的最大频偏为75 kHz ，当调制信号频率分别为100 Hz 和15 kHz 时，求调频信号的f m 和BW 。
[解] 当100Hz F =时，37510750100m f f m F ∆⨯===2(1)2(7501)100Hz 150kHz f BW m F =+=+⨯= 当15kHz F =时，33751051510m f f m F ∆⨯===⨯ 32(51)1510Hz 180kHz BW =+⨯⨯=6.5 已知调制信号3()6cos(4π10)V u t t Ω=⨯、载波输出电压8()2cos(2π10)V o u t t =⨯，p 2rad /V k =。
精品课件-电路与信号分析-第6章
式中，jωL1、jωL2称为自感阻抗；jωM称为互感阻抗。耦合电 感相量模型如图6-6(a)和(b)所示，相应的用受控源表示互感电 压的耦合电感相量模型如图6-7(a)和(b)所示。
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第6章 耦合电感与变压器电路分析
图6-6 耦合电感相量模型
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第6章 耦合电感与变压器电路分析
图6-7 用受控源表示互感电压的耦合电感相量模型
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第6章 耦合电感与变压器电路分析
6.1.4 耦合线圈的耦合系数 一般情况下，流经耦合线圈的电流所产生的磁通只有部分
与另一线圈铰链，彼此不铰链的那部分磁通称为漏磁通。而耦合 线圈的互感量反映了一个线圈在另一个线圈产生磁链的能力。工 程上为了定量地描述两个耦合线圈的耦合紧密程度，把两个线圈 的互感磁链与自感磁链的比值的几何平均值定义为耦合系数，并 用符号k表示，即
图6-9 耦合电感的串联 (a) 顺串；(b) 反串；(c) 顺串等效电感；(d) 反串等效电感
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第6章 耦合电感与变压器电路分析
设耦合电感线圈上的电压电流取图6-9所示关联参考方向， 则由耦合电感的伏安关系可得两种连接方式的串联电路的伏安关 系为
di di di di u u1 u2 L1 dt M dt L2 dt M dt
uL2
uM 2
L2
di2 dt
M21
di1
dt
(6-4)
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第6章 耦合电感与变压器电路分析
式(6-4)即为耦合电感的伏安关系式。该式表明：耦合电感的每 一线圈的感应电压包括两部分，一部分是由线圈自磁链产生的自 感电压(uL1或uL2)，另一部分是由互磁链产生的互感电压(uM1或 uM2)。根据电磁感应定律，若自感电压和互感电压的参考方向与 产生该感应电压的磁链的参考方向符合右手螺旋法则，当线圈的 电流与电压取关联参考方向时，自感电压前的符号总为正；而互 感电压前的符号可正可负，当互磁链与自磁链的参考方向一致时 取正号，反之取负号。
第6章-阻抗与网络分析（v6.0）
第6章-阻抗与网络分析（v6.0）第六章网络参数测试与分析本章所说的网络是指由若干元器件、电路连接形成的电路网络，不是目前常说的局域网、广域网所指的网络概念。
网络所包含的对象多种多样，千差万别，小到一个在显微镜下才能观察到的管芯或梁式引线二极管，大到一部雷达或人造卫星的电子系统。
对网络的各种参数进行正确的测试与分析，是电子设备成功研制、生产乃至验收、维护维修的基础。
测量和分析的网络参数主要分为阻抗特性、网络特性和噪声系数特性三类。
阻抗特性测量按频段可分为三种，低频阻抗测量、射频阻抗测量和微波阻抗测量。
低频阻抗测量仪器主要是指LCR表，用于测量30MHz以下元器件的电阻、电感和电容。
由于测量频率较低，采用四端对方法即可获得高的测量精确度。
但随着测量频率的提高（>30MHz），由于杂散和寄生电容电感的存在，精确度会迅速下降。
射频阻抗分析仪可在更宽的频率范围（<3GHz）内测量元器件或电路网络的阻抗特性，主要采用射频I/V法，可在极宽的阻抗范围内获得很高的测量精确度。
微波阻抗测量方法目前主要是通过网络分析仪对微波网络的S参数进行测量，再转换为阻抗或导纳等其他参数，可实现从数百kHz到数百GHz频率范围内的测量阻抗。
由于微波网络分析仪以某一特定阻抗（这一特定阻抗被称为系统阻抗）为基础测量S参数的，一般是50Ω，当被测网络的阻抗偏离系统阻抗时，测量精度会降低。
网络分析仪是将被测对象等效成单端口或多端口网络，并以单端口和二端口网络S参数为基础建立被测对象的数学模型。
网络分析仪分为标量网络分析仪和矢量网络分析仪两大类。
标量网络分析仪采用基于二极管检波的宽带接收方式，仅能对网络参数的幅频特性进行测试；矢量网络分析仪采用基于同步检波的窄带幅相接收方式，可对网络参数的幅频特性、相频特性和群时延特性进行测试与分析。
由于矢量网络分析仪具有标量网络分析仪无法比拟的优势，且随着电子技术的发展，矢量网络分析仪的性能指标越来越高，功能越来越强，而价格却越来越低，呈现逐步取代标量网络分析仪的趋势。
电路频率特性的测量技术
2．档级滤波器式频谱分析仪
为了减少检波器的数量，将电子开关加在检 波器前，使检波器公用，这种方法原理十分简明， 如图7.19所示。
输入 信号
输入 放大器
BPF1
电
BPF2
子
开
关
BPFn
CRT
检波器
输出 放大器
图7.19 档级滤波器式频谱分析仪框图
3．扫描式频谱分析仪
在档级滤波器式频谱分析仪的基础上，将若干 通带衔接的滤波器用一个中心频率可电控调谐的带通 滤波器代替，通过扫描调谐完成整个频带的频谱分析， 如图7.20所示。
式中
A——频偏的最大变化量； B——频偏的最小变化量； k——扫频的非线性系数。
A
B
fo-△f
fo
fo+△f
图7.15 扫频非线性系数的测量图
2．扫频宽度
扫频宽度也称为扫频频偏，为扫频中心
频率的最高与最低值的差值。
f fmax fmin （7-3）
式中
f ——扫频宽度；
f max——扫频的最高频率；
A
A
0
t
0
t
(b)用频谱仪观察的频谱相同
图7.13 示波器和频谱仪对比观察相位不同的波形
A
A
0
t
0
t
(a)用示波器不容易观察波形的失真
A
A
0
t
0
t
(b)用频谱仪容易观察微小的幅度和相位变化
图7.14 用示波器和频谱仪观察微小失真的波形
7.3.2 频谱分析仪的工作原理
1．滤波式频谱分析
信号输入
频率
频域
电压
时域
图7.1 时间、频率和幅度的三维坐标
频率特性测试_实验报告
频率特性测试_实验报告
实验名称：频率特性测试
实验目的：
1. 掌握频率特性测试的原理和方法。
2. 学习使用示波器进行频率特性测试。
3. 了解放大器的频率响应特性。
实验器材：
1. 示波器
2. 双极性电容
3. 电阻器
4. 信号发生器
5. 放大器
实验原理：
频率特性测试一般用于测试电路、放大器和滤波器等的频率响应特性。
在示波器的帮助下，我们可以通过使用信号发生器生成一个带有不同频率的正弦波进行测试，在不同的频率下测量放大器输出的电压，这样就可以分析出放大器的频率响应特性。
实验步骤：
1. 将信号发生器连接到放大器的输入端，将放大器的输出端连
接到示波器的通道1输入端。
2. 在信号发生器上设置正弦波频率为多个不同的值，例如
100Hz、1kHz、10kHz。
3. 在示波器上设置通道1为AC耦合并调整垂直调节和水平调节，使正弦波信号在屏幕上呈现符合要求的波形。
4. 记录示波器上显示的放大器输出电压，并将记录的数值制成表格，便于后续分析。
实验结果分析：
通过实验数据，我们可以绘制出放大器的幅频响应曲线，以表现放大器在不同频率下的增益特性。
在典型的幅频响应曲线中，我们会发现放大器的增益在低频时趋于平稳，在中频时达到峰值，在高频时进行了急剧的下降。
实验结论：
频率特性测试是一项非常常见的测试方法，适用于测试放大器、滤波器和其它电路的频率响应特性。
通过本次实验，我们学习了使用示波器进行频率特性测试的方法和技巧，掌握了测试和分析放大器幅频响应曲线的能力，为后续电路设计和优化提供了有力的支持。
电路基础原理电路的相位特性与相频特性
电路基础原理电路的相位特性与相频特性电路是现代科技中最基本的组成部分之一，它们在计算机、通信、电子设备以及各种电气工作中发挥着至关重要的作用。
电路的相位特性和相频特性是电路设计和分析的关键概念。
在本文中，我们将详细讨论电路的相位特性和相频特性，以及它们在工程中的应用。
一、相位特性相位是指在同一时间内两个波形之间的时间差。
在电路中，相位差可以通过相位移测量来计算。
相位差的单位是角度或弧度，一般用°或rad来表示。
两个波形可称为正比例的波形，如果它们之间的相位差恒定。
在电路分析中，我们通常使用相位差来描述电路中各个元件之间的相对关系。
例如，在交流电路中，电感元件的电流落后于电压，而电容元件的电流则超前于电压。
通过了解电路元件之间的相位差，我们可以更好地理解电路的运行机制，并进行相应的设计和优化。
二、相频特性相频特性是指电路中的频率和相位之间的关系。
通常用相频特性图形来表示，横坐标表示频率，纵坐标表示相位。
相频特性图形可用于描述电路中不同频率下，电压和电流之间的相位关系。
在实际应用中，相频特性图形广泛应用于滤波器的设计和调整。
滤波器是用于选择或屏蔽特定频率信号的电路。
通过了解输入信号和输出信号之间的相位变化，我们可以根据实际需求调整滤波器的参数，以达到最佳的滤波效果。
三、相位特性与相频特性的应用电路的相位特性和相频特性在多个领域都有广泛的应用。
以下是一些典型的应用案例：1. 通信系统：在无线通信中，相位特性和相频特性用于调整信号的传输质量和稳定性。
通过优化电路的相位特性，可以减少信号衰减和失真，提高通信系统的性能。
2. 音频放大器：音频放大器是一个常见的电子设备，用于放大音频信号。
通过电路的相频特性分析，可以调整音频放大器的频率响应，使得输出信号在不同频率下具有良好的线性放大特性。
3. 滤波器设计：根据电路的相频特性，我们可以设计和调整各种类型的滤波器，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
第6章-阻抗与网络分析(v6.0)
并联电容模型
串联电容模型
并联电感模型
串联电感模型
实际电路中，一个电容器常是由电容、寄生电感和电阻决定的。显然，串/并联模型难以同时表示这三个参量，因此常采用表6.2所述的五种等效电路模型。根据器件的类别，可以选择五种模型中的一种。目前世界上先进的阻抗分析仪就使用这种方法进行测量。
阻抗特性测量按频段可分为三种，低频阻抗测量、射频阻抗测量和微波阻抗测量。
低频阻抗测量仪器主要是指LCR表，用于测量30MHz以下元器件的电阻、电感和电容。由于测量频率较低，采用四端对方法即可获得高的测量精确度。但随着测量频率的提高（>30MHz），由于杂散和寄生电容电感的存在，精确度会迅速下降。
射频阻抗分析仪可在更宽的频率范围（<3GHz）内测量元器件或电路网络的阻抗特性，主要采用射频I/V法，可在极宽的阻抗范围内获得很高的测量精确度。
对于微波网络采用分布参数的分析方法则是研究入射波a和出射波b与散射参数S之间的关系。图6.3微波二端口网络模型定义了入射波a和出射波b与S参数之间的关系，网络的S参数以入射波a为自变量，出射波b为因变量，对于任意的二端口网络有四个独立的参数，四个参数表征了网络的特性。
图6.3微波二端口网络
对于线性二端口微波网络满足叠加原理，网络的特性阻抗可用式（6.5）来表征。入射波a和出射波b以及S参数的定义式及物理意义见表6.3。
图6.1中，C为电容器的实际电容量，Rp为电容器的并联损耗电阻，主要由介质及封装材料的损耗和漏电决定；Rs为电容器的串联损耗电阻，主要由引线电阻、板极电阻和焊接点接触电阻决定；Ls为电容器的串联分布电感或固有电感，主要由电容引线和板极决定。依据各寄生参量作用的大小，这个电路可以简化为串联和并联电路形式。如果Ls和Rs相对于Rp较小，可忽略不计，该电路等效为并联模型；反之则为串联模型。在进行元器件阻抗测量时，串联和并联模型可以相互转换，转换的纽带是耗散因子D。表6.1是电容、电感的串并联电路模型。在具体应用时，阻抗值高于300Ω的器件宜采用串联模型，低于5Ω宜采用并联模型。
高频电子线路第六章课后习题答案
因此,输出信号中包含了的基频分量和 ( ωc + ) ,ωc ) ( 频率分量.
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高频电子线路习题参考答案
(2) u u u′ 1 = c + u , u′ 2 = c u D D 2 2 在忽略负载的反作用时,
u ′ 1 = g D K ( ωc t ) c + u i1 = g D K (ωc t )uD 2 i = g K (ω t )u′ = g K (ω t ) uc u D c D2 D c 2 2 uo = ( i1 i2 ) RL = 2 RL g D K (ωc t )u 2 2 1 2 = 2 RL g DU + cos ωc t cos 3ωc t + cos 5ωc t + ..... cos t 3π 5π 2 π
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高频电子线路习题参考答案
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.
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高频电子线路习题参考答案
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, u =U cos t (1)设UC及U 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>>U ,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.
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高频电子线路习题参考答案
i Lc = ( i1 i2 ) = g D K (ωc t )( u + uc ) g D K (ωc t π )( u uc ) = g D K (ωc t ) K (ωc t π ) u + g D K (ωc t ) + K (ωc t π ) uc = g D K ′(ωc t )u + g D uc 4 4 cos 3ωc t + ...... U cos ω t + g DU c cos ωc t = g D cos ωc t 3π π cos(ωc + ω )t + cos(ωc ω )t 2 g DU + g U cos ω t 1 1 D c c π cos(3ωc + ω )t cos(3ωc ω )t + ..... 3 3
电路基础原理解惑电路的幅频特性和相频特性
电路基础原理解惑电路的幅频特性和相频特性电路的幅频特性和相频特性是电路工程中的重要概念，它们对描述电路的性能和行为起着关键作用。
在学习电路基础原理的过程中，理解并熟练运用幅频特性和相频特性是非常重要的。
本文将解析这两个概念的意义和具体应用。
幅频特性，又称为频率响应，描述的是电路在不同频率下对电压或电流的响应情况。
在交流电路中，信号的频率会对电路的行为产生影响。
幅频特性通常通过频率响应曲线来表达。
频率响应曲线可以显示电路在不同频率下的增益或损耗情况。
幅频特性可以帮助我们了解电路对不同频率信号的放大或衰减程度。
例如，放大器是一种常见的电路元件，它起到放大信号的作用。
通过分析放大器的幅频特性，我们可以了解到放大器在不同频率下的放大倍数，从而更好地设计和选择合适的放大器。
此外，幅频特性还可以帮助我们分析和解决电路中的各种问题。
例如，当我们遇到信号衰减或失真问题时，可以通过观察幅频特性来寻找问题所在。
若发现在问题频率附近出现衰减或失真，我们便可以针对性地进行电路修正或优化。
与幅频特性相对的是相频特性，又称为相位响应。
相频特性描述了电路对不同频率下信号的相位变化情况。
在交流电路中，信号的相位同样与频率有关。
相频特性通常通过相频响应曲线来表示。
相频特性可以帮助我们了解电路中信号的相位变化情况。
在某些应用中，信号的相位变化可能对系统的性能和稳定性产生重要影响。
比如，在音频信号处理中，我们希望保持信号的相位一致性，以避免声音的失真。
通过观察和分析相频特性，我们能够更好地了解电路对信号的相位变化情况，从而采取相应措施进行校正或补偿。
综上所述，电路的幅频特性和相频特性是电路工程中相当重要的概念。
通过研究幅频特性，我们能够更好地了解电路对不同频率信号的放大或衰减情况，从而为电路设计和选择提供依据。
而相频特性能够帮助我们分析信号的相位变化情况，从而优化电路设计，确保信号的准确传输。
在实际应用中，我们通常使用示波器、频谱仪等测试仪器来获取电路的幅频特性和相频特性。