高频电路原理与分析 第六版第6章
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 =。
第6章高频功率放大器
Tr 1
vi
vBE v • 这样选择的主要考虑是消
除由静态工作点所带来的无 用功耗，从而提高放大器的
效率。
V BB
V CC
• 使用并联谐振回路作负载 具有选频和阻抗变换的作用
3、功率放大器的工作频率
1、低频区： f 0.5f 低频区工作时，不考虑等效电路中的电抗分量与载流子 的渡越时间，分析方法同低频电子线路的分析方法一致， 方法成熟。
vO VC1M cosct Ic1MRP cosCt
i C I C ( 0 M ( ) 1 ( ) cC o t 2 ( s ) c 2 o C t ) s
iO IC1M cosct ICM1()cosCt
P D C T 1 c0 T C V C iC C d 2 t 10 2 V C iC C d (C t) V C I C CM 0 ()
半个周期
丙类（C类）
小于半个周期
丁类（D类） 管子应用在开关状态，半个周期 饱和导通，半个周期截止
导通 角 1800
900
<900
η cmax 50% 78.5%
三、高频功率放大器
1、功用：放大高频信号，并且以高效输出大功率为目的
2、输出功率范围很大，小到便携式发射机的毫瓦级，大到无线 电广播电台的几十千瓦，甚至兆瓦级。0.001~1000000
Tr 1
vi
vBE v CE
vi
L
Cv C
RL
转换为高频功率。
VBB、VCC为电源，常使得管 子处于C类工作状态。
V BB
V CC
负载：采用谐振回路作负载，对信号进行频率选择，同 时完成阻抗变换。
高频电路原理与分析
射线
(a) 电离层
(b) 对流层
(c)
(d)
图1— 5
（a） 直射传播; （b） 地波传播; （c） 天波传播; （d） 散射传播
5. 调制特性
无线电传播一般都要采用高频（射频）的另一个原因就是高频适于天线 辐射和无线传播。 只有当天线的尺寸到可以与信号波长相比拟时, 天线的辐 射效率才会较高, 从而以较小的信号功率传播较远的距离, 接收天线也才能有 效地接收信号。
信号的时间特性要求传输该信号的电路的时间特性（如时间常数）与之相 适应。
2. 频谱特性 对于较复杂的信号（如话音信号、 图像信号等）, 用频谱分析法表示较 为方便。
0 t
图 1 — 2 信号分解离散的频率分量（各分量间成谐频关 系）, 例如图 1 — 3即为图 1 — 2所示信号的频谱图; 对于非周期性信号, 可以用 傅里叶变换的方法分解为连续谱, 信号为连续谱的积分。
（2） 按照通信方式来分类, 主要有（全）双工、 半双工和单工方式。
（3） 按照调制方式的不同来划分, 有调幅、 调频、 调相以及混合调制 等。
（4） 按照传送的消息的类型分类, 有模拟通信和数字通信, 也可以分为 话音通信、 图像通信、 数据通信和多媒体通信等。
各种不同类型的通信系统, 其系统组成和设备的复杂程度都有很大不同。 但是组成设备的基本电路及其原理都是相同的, 遵从同样的规律。 本书将 以模拟通信为重点来研究这些基本电路, 认识其规律。 这些电路和规律完 全可以推广应用到其它类型的通信系统。
1.2 信号、 频谱与调制
在高频电路中, 我们要处理的无线电信号主要有三种: 基带（消息）信号、 高频载波信号和已调信号。 所谓基带信号, 就是没有进行调制之前的原始信 号, 也称调制信号。
彩色电视机原理第六章高频调谐器(高频头)
第六章 高频调谐器(高频头) 3. 与天线、 馈线有良好的匹配关系
为了完全吸收天线的发射功率，要求高频头输入阻抗与馈 线的输出阻抗匹配，高频头的输出阻抗与天线分支器输入 阻抗匹配。 调谐器输入、输出阻抗均设计为75 Ω。 • 采用特性阻抗为75 Ω的同轴电缆线直接相连就可以匹配。
同轴电缆
第六章 高频调谐器(高频头)
2、电调谐
通过改变回路中的电容进行频道选择，采用变容二极管代替 可变电容。无机械触点、 寿命长。 在波段范围内频率连续可 调, 但频率位置不能固定, 在更换台时需临时调整，或者多路 频道预选器。
第六章 高频调谐器(高频头) 6.1.2 对高频头的主要性能要求
1. 噪声系数小、 功率增益高、 放大器工作稳定 电视机整机输出信噪比的好坏, 主要取决于调谐器高放 级噪声系数的大小。 多级放大器总的噪声系数可以表示为
• 转盘式高频头, 它们的线圈在1~5频道和6~12频道中, 有些是共用 的, 用一个可变电感进行微调。 因为线圈与线圈之间互相牵制, 所 以调试比较麻烦, 在更换频道时都需要重新进行微调。 但触点少, 结构紧凑、 机械故障可能性小。Biblioteka 第六章 高频调谐器(高频头)
二、 电子调谐原理
1. 变容二极管及电子调谐基本原理
(3) 变频：通过混频器将图像高频信号 (fP) 和伴音高频信号 (fS) 变换成各自固定的图像 中频 (fPI) 和第一伴音中频 (fSI) 信号, 然后送到中频放大器。
第六章 高频调谐器(高频头)
高频调谐器的分类:
1、机械调谐 通过改变电感进行频道选择。开关每转动一档, 就可切换一 个频道, 不需另加选台装置。电性能稳定, 维修调整均方便。 主要缺点是体积大、机械结构复杂, 并且机械触点多, 用久易 发生接触不良 。
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.
11
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
8
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
高频电子线路最新版课后习题解答第六章 频谱搬移电路习题解答
6.１ 已知某广播电台的信号电压为()620(10.3cos6280)cos5.7650410t t t υ=+⨯mV ，问此电台的频率是多少？调制信号频率是多少？解：该电台的频率是65.7650410918kHz 2c f π⨯==； 调制信号率是62801000Hz 2F π== 6.２ 已知非线性器件的伏安特性为3012i a a a υυ=++，试问它能否产生频谱搬移功能？ 解：不能产生频谱搬移功能，因为伏安特性中没有平方项。
6.3 画出下列各式的波形图和频谱图，并指出是何种调幅波的数学表达式。
（1）cos )cos 1(t Ω+t c ω （2）cos )cos 211(t Ω+t c ω （3）cos cos ⋅Ωt t c ω (假设Ω=10c ω) 解：（1）cos )cos 1(t Ω+t c ω是1a M =的普通调幅波；波形图频谱图：（2）cos )cos 211(t Ω+t c ω是12a M =的普通调幅波波形图频谱图（3）cos cos ⋅Ωt t c ω是抑制载波的双边带调幅波波形图频谱图6.4 已知调制信号()()()32cos 22103cos 2300t t t υππΩ⎡⎤=⨯⨯+⨯⎣⎦V ，载波信号()()55cos 2510c t t υπ=⨯⨯V ，1a k =，试写出调幅波的表示式，画出频谱图，求出频 带宽度BW 。
解：调幅波的表示式()()()()()()()()()5a 3535[5k ]cos 2510{52cos 22103cos 2300}cos 25105[10.4cos 22100.6cos 2300]cos 2510c t t t t t t t t t υυπππππππΩ=+⨯⨯⎡⎤=+⨯⨯+⨯⨯⨯⎣⎦=+⨯⨯+⨯⨯⨯ 频谱图频带宽度 322104kHz BW =⨯⨯=6.5 已知调幅波表示式()()()62012cos 2500cos 210AM t t t υππ=+⨯⨯⎡⎤⎣⎦V ，试求该调幅波的载波振幅cm V 、载波频率c f 、调制信号频率F 、调幅系数a M 和频带宽度BW 的值。
高频第6章混频器原理与组合频率干扰(4)(课堂PPT)
3.抑制措施：将接收机的中频选在接收机频段外。
如：中频段广播收音机的接收频率为550－1605KHz， 而中频为465KHz。
13
.
二、组合副波道干扰（与两个电台有关）
现象：干扰信号与有用信号本振频率的组合频率接近中频， 该频率与中频差拍检波，形成音频，产生干扰哨声。
∴ 电流 i 与已调波电压 u 的调制规律是完全相同的，不同的只
是载波频率，从而完成了变频作用。
5
.
三、混频器的主要技术指标（P207）
◆ 混频增益（包括电压增益和功率增益 ）
电压增益：输出中频电压振幅UI与输入高频电压振幅Us之比 。
Auc
U U
I s
功率增益：输出中频信号功率PI与输入高频信号功率PS之比。
原因：由晶体管特性中的三次方或更高次非线性项引起。 注意：从数学分析的过程中可以看到，交叉调制与本振频率、
干扰频率都没有关系，完全由非线性器件的三次方以上 高阶项造成的。因此，加强前端滤波性能，选择合适的 器件或合适的工作状态，可大大减少交调干扰。
克服措施：
① 提高混频器前级电路的选择性，以减小干扰信号的幅值。
A pc
PI Ps
6
.
◆ 选择性：接收有用信号，排除干扰信号的能力。 主要是指：在满足通频带要求的前提下，排除邻近信道干扰的 能力，取决于中频滤波网络的选频特性。
◆ 噪声系数 ：混频器位处接收机前端电路，其噪声系数对整 机的噪声系数影响极大；因此，要尽量降低混频器的噪声 系数。措施：① 使用低噪声器件； ②采用模拟乘法器或具 有平方律特性的非线性器件。
数学表达式为： pfL qfn fI 可分解成四个方程，但仅两个有效。
电工技术第六版第6章
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磁势平衡式： i1 N 1 i2 N 2 i0 N 1 有载磁势 空载磁势 1.提供产生m的磁势 或： N i N i N i
1 1 0 1 2 2
2.提供用于补偿 i 2 N 2 作用 的磁势 一般情况下：I0 (2~3)%I1N 很小可忽略。
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（1）磁滞损耗（Ph） 由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗（Ph）。 磁滞损耗的大小： B 单位体积内的磁滞损耗正比与 磁滞回线的面积和磁场交变的频 率 f。 O H 磁滞损耗转化为热能，引起 铁心发热。 减少磁滞损耗的措施： 选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和 电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。 设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。
有载运行
Z
2
I2
U2 Z
2
不论变压器空载还是 有载，一次绕组上的阻 抗压降均可忽略，故有
+ u1 –
–
i1
Φ
N1
N2
i2
e 2 u 2 |Z |
+ + – –
+
e1
U1 E1 4 .44 f m N1
由上式，若U1、 f 不变，则 m 基本不变，近于常数。
可见，铁心中主磁通的最大值m在变压器空载 和有载时近似保持不变。即有
U E
U E 4.44 fN m 4.44 fNBm S (V)
2 πfN m sin ( t 90 ) E m sin ( t 90 ) Em 2 fN m 有效值 E 4.44 fN m 2 2
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3) 调幅波的功率 平均功率(简称功率)是对恒定幅度、恒定频率的正弦波 而言的。调幅波的幅度是变化的，所以它存在几种状态下的 功率，如载波功率、最大功率及最小功率、调幅波的平均功 率等。 在负载电阻RL上消耗的载波功率为
(6-5)
为了使已调波不失真，即高频振荡波的振幅能真实地反 映出调制信号的变化规律，调制度m应小于或等于1。图61(c)、(d)分别为m<1、m=1时的已调波波形；图6-1(a)、(b)则 分别为调制信号、载波信号的波形。当m＞1时，称为过调制， 如图6-1(e)所示，此时产生严重的失真，这是应该避免的。
图6-5 语音信号及已调信号频谱 (a)语音频谱；(b) 已调信号频谱
单频调制时，调幅波占用的带宽BAM＝2F，F=Ω/2π。 如调制信号为一连续谱信号或多频信号，其最高频率为
Fmax，则AM信号占用的带宽BAM=2Fmax。信号带宽是决定 无线电台频率间隔的主要因素，如通常广播电台规定的带
宽为9 kHz，VHF电台的带宽为25 kHz。
m 2
UC
cos(c
)t
上式表明，单频调制的调幅波包含三个频率分量，它 是由三个高频正弦波叠加而成，其频谱图见图6-4。由图及 上式可看到: 频谱的中心分量就是载波分量，它与调制信 号无关，不含消息。而两个边频分量ωc+Ω及ωc－Ω则以载 频为中心对称分布，两个边频幅度相等并与调制信号幅度 成正比。边频相对于载频的位置仅取决于调制信号的频率， 这说明调制信号的幅度及频率消息只含于边频分量中。
振幅调制是由调制信号去控制载波的振幅，使之按调制 信号的规律变化，严格地讲，是使高频振荡的振幅与调制信 号成线性关系，其它参数(频率和相位)不变。这是使高频振荡 的振幅载有消息的调制方式。振幅调制分为三种方式: 普通的 调幅方式(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB－SC)及抑制载 波的单边带调制(SSB-SC)方式。所得的已调信号分别称为调 幅波、双边带信号及单边带信号。为了理解调制及解调电路 的构成，必须对已调信号有个正确的概念。本节对振幅调制 信号进行分析，然后给出各种实现的方法及一些实际调制电 路。
图6-2 实际调制信号的调幅波形
图 6-3 AM信号的产生原理图
2) 调幅波的频谱
由图6-1(c)可知，调幅波不是一个简单的正弦波形。
在单一频率的正弦信号的调制情况下，调幅波如式(6-5)
所描述。将式(6-5)用三角公式展开，可得
uAM (t )
UC
cos ct
m 2
UC
cos(c
)t
(6-8)
图 6-4 单音调制时已调波的频谱 (a) 调制信号频谱；(b) 载波信号频谱；(c) AM信号频谱
在多频调制情况下，各个低频频率分量所引起的边频对 组成了上、下两个边带。例如语音信号，其频率范围大致为 300～3400 Hz(如图6-5(a)所示)，这时调幅波的频谱如图65(b)所示。由图可见，上边带的频谱结构与原调制信号的频 谱结构相同，下边带是上边带的镜像。所谓频谱结构相同， 是指各频率分量的相对振幅及相对位置没有变化。这就是说， AM调制是把调制信号的频谱搬移到载频两侧，在搬移过程 中频谱结构不变。这类调制方式属于频谱线性搬移的调制方 式。
6.1 振 幅 调 制
调制器与解调器是通信设备中的重要部件。所谓调制， 就是用调制信号去控制载波某个参数的过程。调制信号是由 原始消息（如声音、数据、图像等）转变成的低频或视频信 号，这些信号可以是模拟的，也可以是数字的，通常用uΩ或f(t) 表示。未受调制的高频振荡信号称为载波，它可以是正弦波， 也可以是非正弦波，如方波、三角波、锯齿波等；但它们都 是周期性信号，用符号uC和ic表示。受调制后的振荡波称为已 调波，它具有调制信号的特征。也就是说，已经把要传送的 信息载到高频振荡上去了。解调则是调制的逆过程，是将载 于高频振荡信号上的调制信号恢复出来的过程。
图 6-1 AM调制过程中的信号波形
图 6-1 AM调制过程中的信号波形
上面的分析是在单一正弦信号作为调制信号的情况下
进行的，而一般传送的信号并非为单一频率的信号，例如
是一连续频谱信号f(t)，这时，可用下式来描述调幅波:
uAM(t)=UC［1+mf(t)］cosωct
(6-6)
式中，f(t)是均值为零的归一化调制信号，|f(t)|max=1。若将 调制信号分解为
f (t) U n cos(nt n ) n1
则调幅波表示式为
uAM
(t
)
U
C
1
n1
m
n
cos(
nt
n
)
cos
ct
(6-7)
式中，mn=kaUΩn/UC。如果调制信号如图6-2(a)，已调波波 形则如图6-2(b)所示。
由式(6-5)可以看出，要完成AM调制，可用图6-3的原 理框图来完成，其关键在于实现调制信号和载波的相乘。
第6章 振幅调制、解调及混频
6.1 振幅调制 6.2 调幅信号的解调 6.3 混频 6.4 混频器的干扰 思考题与习题
振幅调制、解调及混频电路都属于频谱的线性搬移电路， 是通信系统及其它电子系统的重要部件。第 5 章介绍了频谱 线性搬移电路的原理电路、工作原理及特点，旨在为本章具 体的频谱线性搬移的原理及实现打下基础。本章的重点是各 种频谱线性搬移电路的概念、原理、特点及实现方法，并在 第 5 章的基础上，介绍一些实用的频谱线性搬移电路。
6.1.1 振幅调制信号分析 1. 调幅波的分析 1) 表示式及波形 设载波电压为
调制电压为
uC=UCcosωct*
uΩ=UΩ cosΩt
(6-1) (6-2)
通常满足 ωc>>Ω。根据振幅调制信号的定义，已调信 号的振幅随调制信号uΩ线性变化，由此可得振幅调制信号 振幅Um(t)为
Um (t) UC ΔUC (t) UC kaUΩ cos t UC (1 m cos t)
(6-3)
式中，ΔUC(t)与调制电压uΩ成正比，其振幅ΔUC=kaUΩ与载 波振幅之比称为调幅度(调制度)
m ΔUC kaUΩ
UC
UC
(6-4)
式中，ka为比例系数，一般由调制电路确定，故又称为调制 灵敏度。由此可得调幅信号的表达式
uAM(t) UM (t) cosct UC (1 m cos t) cosct