通信电路原理试题综合

绪论

1在城市环境和移动情况下，多径传播和多普勒频率给接收信号带来什么影响？

2线性和非线性系统所产生的失真有什么本质差别？

3信号通过非线性系统的失真能否用另外的线性或非线性系统进行补偿？

4建议：认识一个通信系统。

LC串并联谐振回路

串联回路如下图所示

信号源频率，电压，将1-1端短接，电容C 调到100pF时谐振。此时，电容C两端的电压为10V。如1-1端开路再串接一阻抗 Z（电阻和电容串联），则回路失谐，电容C调到200PF时重新谐振。此时，电容C两端的电压为2.5V。

试求：线圈的电感L，回路品质因数Q以及未知阻抗Z。

并联回路如下图所示

已知，，，，。

试求：无阻尼谐振频率；等效谐振电阻R；不接，BW如何变？

请分析下图（a）和（b）所示无损耗回路的电抗-频率特性，并计算出关键点的频率值。

请分析下图所示网络有几个谐振频率，并写出它们的表达式。

给定

如下图，使并联谐振回路电感支路的电阻加大，

则回路通频带BW  加大 ；回路等效谐振电阻  减小 ；回路谐振角频率减小 ；

当输入电流不变时，回路输入电压减小 ；回路品质因数Q  减小 ；

（加大，减小，基本不变，不变）

思考题：

（1）滤波器可以滤除某些频率分量。为什么还叫线性电路?

（2）串、并联谐振回路是什么类型的滤波器?

高频小信号放大器

在共射连接的高频小信号放大器中，影响其增益带宽积的主要因素是什么？它们是如何影响放大器的增益带宽积的？

答：（教材P103）

为获得较大的GBP和值，应选用小、小而高的晶体管；增大，可以增大，但由于D因子增大，将减小，因而的选择应该兼顾和的要求；管子选完后，为提高值，信号源内阻应尽可能小，即放大器的输入信号应尽量接近恒压源。

比较共基极和共发射极放大器的异同。（习题3-1）

噪声

求长度为50m，衰减量为0.082dB/m的高频电缆的噪声系数。（例3.4.5）

答： 

一个输入电阻为的接收机，噪声系数为6dB，通频带为1MHz，当要求输入信噪比为10dB，那么接收机的灵敏度为 -98 dBm，最小接收信号电压为 5.66 μV。

（Boltzmann常数为）（参考例3.4.6）

下图的电阻网络中，若加大则网络噪声系数的变化是：

图（a）中的    ；       图（b）中的    。（增加，不变，减小）

带宽为BW=1MHz的接收机高频部分由天线电缆、高放、混频和中放构成，在标准工作温度下（T=290K）使输出信噪比。要求接收机灵敏度不小于，已知接收机输入端工作于匹配状态。各单元电路的噪声系数和功率增益如下图所示（Boltzmann常数）

（1）指出接收机允许的最小可测电压为多少。

（2）若天线负载采用特性阻抗为，衰减为电缆构成，则电缆最长不应超过多少米？

非线性电路

，这是某个非线性元件的伏安特性，加在该元件上的输入电压为问电流中包含如下给出的哪些频率分量？

伏安特性为的非线性器件当输入端加电压时，电流的频谱中含有下述频率中的、和频率成分。

教材P1~190

若非线性电路的输出-输入特性如下图所示折线表示。当偏置电压，激励信号时，求输出电流的直流分量和频率为10MHz、20MHz分量的幅度。若想增大频率为10MHz分量的振幅，应如何改变和激励信号的振幅？（习题4-5）

已知

解：（1），，则电流导通角为

由图可知： 

直流分量的幅度为，

基波和二次谐波的幅度为， 

（2）基波幅度： 

注意到在的全变化范围内，均有，，所以在的范围内，增大或均可增大基波幅度。

参考例4.3.1

若非线性元件伏安特性为，能否用它进行变频、调幅和振幅检波？为什么？（习题4-8）

答：不能用它进行变频、调幅和振幅检波，因为非线性元件伏安特性中的平方项系数为零。

由于场效应管具有十分接近于平方律的转移特性，三阶以上的非线性效应可以忽略，问混频器中使用场效应管会不会产生中频干扰、像频干扰、互调干扰和交调干扰？为什么？

答：会产生的干扰：中频干扰、像频干扰、互调干扰；不会产生交调干扰。

前三项是由三阶以下的非线性效应引起的，而交调干扰是由三阶以上的非线性效应引起的。

请综述变频器电路中产生的变频干扰的种类，产生的原因及抑制干扰的办法。

思考题

由折线分析法可知，输入电压的波形是余弦信号，输出电流波形不再是一个余弦波，而只是余弦波的一部分，称其为尖顶余弦脉冲。尖顶余弦脉冲可以分解成基波和各次谐波。

（1）为什么可以实现功率放大，输出电压可以得到余弦波？

（2）如何实现功率放大器和倍频器？

习题4-30 4-33

振荡器

画出互感反馈振荡器的高频等效电路。要使电路能产生振荡，请注明互感线圈各同名端的位置。

图（a）

图（b）

图（c）

振荡器的交流等效电路如下图所示，分别指电路图（a），图（b）所示电路振荡频率与回路的自然谐振频率和的关系。（第5章）

若已知： 

问：1.更接近于还是更接近于？

2.各是什么类型的振荡电路?

在串联型晶体振荡电路中，晶体等效为 高Q值短路器 ；

在并联型晶体振荡电路中，晶体等效为 高Q值电感 。

下图为某三次泛音晶体振荡器的高频等效电路，其输出频率为5MHz，试说明晶体和LC回路的作用；并注明符合相位平衡条件。

答：的并联是电容C，满足相位平衡，也充当在三次泛音工作的选择回路；

当ce、be为容性，bc为感性。

为什么在振荡电路中，晶体管大都用固定偏置与自偏置的混合偏置电路？

答：采用固定偏置，使得晶体管的静态工作点位于放大倍数A较大的小信号放大状态，从而起振条件得以满足，一般而言，环路增益越大，振荡器越易于起振。当振荡器起振后，振荡幅度由于正反馈通路的存在随时间的增加而增加，必然会使得晶体管进入非线性状态，从而增益下降，最终达到平衡条件，正当幅度不再增加。

采用自偏置电路，使得振荡器在起振过程中，加速进入非线性状态，使得尽早达到平衡条件，起振过程快。同时，由于自偏置电路的存在，使得增益随幅度变化的斜率增大，幅度稳定条件更加充实，振荡电路输出信号幅度的稳定性也提高了。

习题5-5 5-11 5-15 5-16

调制与解调

调频波中的中心频率分量功率 小于 未调载波功率；

标准调幅波中的载波分量功率 等于 未调载波功率；

调频波中的总功率 等于 未调载波功率。（大于，等于，小于）

下图所示标准调幅框图，已知相乘器的增益常数为，放大器的放大倍数为A，为载波角频率，为音频角频率，为调幅度。问：

K加大时， 加大 ；A加大时减小 ；加大时加大 。（加大，不变，减小）

正常工作的峰值包络检波器如下图所示，若加大直流负载电阻R，则检波电路参数的变化趋势为：输入电阻 增加 ；传输系数 增加 。（增加，不变，减小）

某已调波的频带为，若将调制信号频率F和信号幅度均放大一倍。该已调波的频带变为，，请填写下列三种已调波的值

标准调幅波  2  ；宽带调频波  2  ；宽带调相波  4  。

由频谱结构确定调制指数

调频波的幅度是1V, 频谱结构示于下图。求调频波的频带；调频波的最大频偏

调制信号是：，求调频波表示式中的，， 

调制信号频率的调频波的频谱如下图所示，

共调指数    ；

有效频带    kHz；

最大频偏    kHz。

下图为变容管调频振荡器的高频等效电路和输出调频波的频谱图。

，变容管的静态电容（无调制信号输入时）

（1）求输出调频波的中心频率；（2）求输出调频波的最大频偏；

（3）求输出调频波的频带；（4）求输出调频波的数学表达式；

（5）求变容管两端电压的数学表达式。

解：调频波的中心频率：，，

最大频偏：，，，

画出下图中A、B、C各点的频谱示意图。（DSB是抑制载波的双边带调制）

对以下三种已调信号进行解调（设调制信号是）。

1. 

2. 

3. 

要求：1.请画出的波形示意图，请分别指出分别是什么已调波信号。

      2.如何实现无失真解调？请画出方框原理图。简述理由。

下图a为变容管直接调频电路。假定晶体管的输入、输出阻抗对振荡器的影响可以忽略，而且两个变容二极管的特性完全相同，如图b所示。

图（a）变频管调频电路

（1）图中五个电感分别为，试说明这些电感的作用；

（2）画出该调频振荡器的高频等效电路图；

（3）计算中心频率；

（4）如果调制信号的波形如图c所示，求上下频偏值；

（5）说明该电路的优点和缺点。

下图（a）所示为中频放大器和相位鉴频器的级联电路，耦合线圈的同名端如图所示。耦合电路初次级调谐正确后，S曲线如图（b）所示。

（1）若输入电压为： 

请写出鉴频器输出电压的表示式。

（2）若次级线圈的同名端由上端为下端，S曲线如何变化？

（3）若耦合电路初次级调谐不正确（即初次级失谐），S曲线如何变化？

为什么幅度解调器必须由非线性元件和低通滤波器组成？（习题6-9）

答：因为需要产生新的频率分量，滤除不需要的分量（一般为2倍载波频率分量）。

请比较标准调幅波与调频波的主要区别。 

（调制指数，波形，频谱结构，功率分配，抗干扰能力）

从Bessel函数图分析调频波的频谱结构特点。

答：（1）调频波的频谱中，除了载波频率分量之外，还包含了无穷多个旁频分量，各旁频分量之间的距离是调制信号角频率，各频率分量的幅度由Bessel函数决定；

（2）调频波的频谱结构与调制指数关系密切；

（3）调频波所占的带宽，理论上说是无穷带宽的，因为它包含有无穷多个频率分量。但实际上，在调制指数一定时，超过某一阶数时的Bessel函数的值已经相当小，其影响可以忽略，这时则可认为调频波所具有的频带宽度是有限的。

（4）各频率间的功率分配。

思考题一：在用1496集成芯片构成的调幅器电路中，抑制载波调幅波的载漏是如何产生的？标准调幅波的过调制是如何产生的？

思考题二：在单管功率放大器构成的调幅器电路中，标准调幅波的过调制是如何？请与上面比较。

思考题三：标准调幅波和抑制载波调幅波，当采用相干解调与非相干解调时，解调结果如何？谐波输出的特点是什么？

锁相环

PLL的频率特性为什么不等于其中环路滤波器的频率特性？为什么在已锁定的一阶和二阶PLL中，当输入信号产生相位阶跃时，环路仍能锁定，而且稳态相差为零？

答：PLL的频率特性是输出信号相位与输入信号相位之间的关系，而环路滤波器频率特性是输出信号电压与输入信号电压之间的关系，所以不相同。

即一阶环路稳态相差为零；（P431）

，所需的控制电压，要求鉴相器输出的误差电压即可，在理想情况下，，则稳态相差趋近于零。（P432）

画出PLL环路的原理框图，并简述其基本原理。写出PLL的环路方程，画出PLL的相位模型。

PLL频率特性的测试电路

下图为锁相环路频率特性的测试电路。LF为无源比例积分滤波器

， 

求：画此电路的线性相位数学模型；求此电路的传递函数。

，，

锁相鉴频电路是。

有

一阶环路的正弦鉴相器灵敏度为，压控振荡器调制灵敏度为

电压幅度为，中心角频率为

（1）设输入信号为： 

求：环路锁定时的稳态相差，压控振荡器的直流控制电压。

（2）设输入信号为： 

求：环路锁定时压控振荡器的输出电压，环路的3dB带宽为多少KHz。

解：

（1）设输入信号为： 

求：环路锁定时的稳态相差

压控振荡器的直流控制电压

（2）设输入信号为： 

环路锁定时压控振荡器的输出电压：

环路的3dB 带宽为

一阶环路接通瞬间输入和输出信号分别为：

环路参数有两种组合：

（1）  

（2）  

求：（1）上述两种环路参数下，哪一种能使环路锁定？为什么？

（2）计算环路锁定后的稳态相差。

（3）写出输出信号的表示式和环路的3dB 带宽。

一阶环路接通瞬间输入和输出信号分别为：

（1）能使环路锁定。

（2）不能使环路锁定。

环路锁定后的稳态相差： 

输出信号： 

环路的3dB 带宽： 

一阶PLL的压控灵敏度为，鉴相灵敏度为。在开机时，压控振荡器的输出信号为：，

（1）当输入信号为：时，该环路是否可以锁定？若能锁定，则求出稳态误差和此时VCO的控制电压。

（2）该环路的同步带和捕捉带各为多少kHz。

（3）其他条件不变，若在环路中加入放大倍数可从0.1到10连续变化的可变增益放大器，描述放大器的放大倍数从1到10，从10到1和从1到0.1，从0.1到1这两个变化过程中环路的锁定情况。

思考题一：从电路原理方框图， PLL的非线性分析表现在那里？

思考题二：从锁相环路的两种工作状态（捕获状态锁定状态）， PLL的线性分析表现在那个工作状态？

思考题三：PLL的线性分析如何使用PLL线性化模型中的传递函数？

思考题四：PLL的线性分析是求出跟踪特性和频率特性。

习题7-5 7-6 7-7 7-8 7-9

频率合成

例8.4.1（P517）

一个外带（÷/65）双模前置分频器的锁相频率合成器集成芯片中，两个可编程分频器N和A的位数分别为10位和6位。如果鉴相器的参考信号频率设置为100kHz，要求VCO的输出频率为885.4MHz，则应设置两个分频比分别为：N  138   ，A  22  。

综合题

在C类谐振功率放大器和稳定的LC振荡器中，集电极电流都是余弦电流脉冲，请问这两种电路的直流偏置应该如何设置？有什么区别？

答：LC振荡器起振前电路的静态工作点Q位于伏安特性段的中点，随着振荡幅度的增加，导致工作点向负偏压方向移动，是正偏压；C类谐振功率放大器设置，是负偏压。

请画出接收机RF前端电路的方框原理图，简述工作原理和对个电路框图的要求。

答：

利用本地振荡器产生的正弦信号与输入信号在混频器中混频，得到中频信号，中频频率。如果输入信号载波频率改变，则相应改变本地振荡频率，使之保持混频后的中频频率不变。

要求良好的接收质量，很高的集成度，降低功耗，减小体积和重量，尽可能做到无调整或少调整。

请简述通信电路中常用的相乘器电路的工作原理，典型电路和具体应用。

下图是一个多信道导频单边带接收机的方框原理图。其中，射频输入范围为：4~30MHz，VCO自身频率通过外部信道  开关在6~32MHz之间进行

1.对应图中①，②，③，④四处位置的中心频率分别是多少？

2.描述接收机从天线接收下来的射频信号变换为基带信号的变换过程。

答：接收机从天线上接收到射频信号，经过高频放大器放大，和由本地振荡器产生的振荡信号在混频器中进行混频，再经过中频放大器放大中频信号，再经过解调器解调信号从而变换为基带信号。