高频电路原理与分析答案

第一章 绪论 1－2 无线通信为什么要用高频信号？“高频”信号指的是什么？ 答： 高频信号指的是适合天线发射、传播和接收的射频信号。 采用高频信号的原因主要是： （1）频率越高，可利用的频带宽度就越宽，信道容量就越大，而且可以减小或避免频道间 的干扰； （2）高频信号更适合电线辐射和接收，因为只有天线尺寸大小可以与信号波长相比拟时， 才有较高的辐射效率和接收效率，这样，可以采用较小的信号功率，传播较远的距离，也可 获得较高的接收灵敏度。 1－3 无线通信为什么要进行凋制？如何进行调制？ 答： 因为基带调制信号都是频率比较低的信号，为了达到较高的发射效率和接收效率，减小 天线的尺寸，可以通过调制，把调制信号的频谱搬移到高频载波附近；另外，由于调制后的信号是高频信号，所以也提高了信道利用率，实现了信道复用。 调制方式有模拟调调制和数字调制。在模拟调制中，用调制信号去控制高频载波的某个参 数。在调幅方式中，AM 普通调幅、抑制载波的双边带调幅（DSB）、单边带调幅（SSB）、残 留单边带调幅（VSSB）；在调频方式中，有调频（FM）和调相（PM）。 在数字调制中，一般有频率键控（FSK）、幅度键控（ASK）、相位键控（PSK）等调制方法。 ### 高频电路原理与分析知识点详解 #### 第一章 绪论 ##### 1-1 无线通信系统的组成及各部分功能 无线通信系统主要包括发射部分、接收部分以及无线信道三大组成部分。 - **发射部分**：由话筒、音频放大器、调制器、变频器（可选）、功率放大器和发射天线构成。 - **话筒**：将声音信号转换成电信号。 - **音频放大器**：对电信号进行放大。 - **调制器**：将低频信号加载到高频载波上。 - **变频器**（可选）：改变信号的频率以匹配所需的发射频率。 - **功率放大器**：增强信号强度以便传输。 - **发射天线**：将电信号转换为空间中的电磁波。 - **接收部分**：包括接收天线、高频小信号放大器、混频器、中频放大器、解调器、音频放大器、扬声器等。 - **接收天线**：捕捉空间中的电磁波并转换成电信号。 - **高频小信号放大器**：对微弱的接收信号进行初步放大。 - **混频器**：将接收信号转换成固定中频信号。 - **中频放大器**：进一步放大中频信号。 - **解调器**：恢复原始信息。 - **音频放大器**：放大音频信号。 - **扬声器**：将电信号转换成声音。 ##### 1-2 高频信号的应用及定义 - **高频信号定义**：适合天线发射、传播和接收的射频信号，通常指频率较高的信号。 - **使用高频信号的原因**： - 频率越高，可用的频带宽度越宽，信道容量更大，减少频道间的干扰。 - 高频信号更易于通过天线辐射和接收，提高辐射效率和接收效率，允许更远距离传播。 ##### 1-3 调制的意义及方法 - **调制目的**：提高发射和接收效率，减小天线尺寸，实现信道复用。 - **调制方法**： - **模拟调制**：包括调幅(AM)、双边带调幅(DSB)、单边带调幅(SSB)、残留单边带调幅(VSSB)、调频(FM)和调相(PM)。 - **数字调制**：包括频率键控(FSK)、幅度键控(ASK)和相位键控(PSK)。 #### 第二章 高频电路基础 ##### 2-1 中频放大器参数计算 假设收音机的中频放大器中心频率为465kHz，带宽B_0.707为8kHz，回路电容C为200pF，计算回路电感L和有载品质因数Q_L。 1. **计算回路电感L**: \[ L = \frac{1}{\omega^2 C} = \frac{1}{(2\pi f)^2 C} = \frac{1}{(2\pi \times 465 \times 10^3)^2 \times 200 \times 10^{-12}} \approx 0.586 \text{mH} \] 2. **计算有载品质因数Q_L**: \[ Q_L = \frac{f_0}{B_{0.707}} = \frac{465 \times 10^3}{8 \times 10^3} = 58.125 \] 如果电感线圈的品质因数Q_0为100，计算需要并联的电阻R来满足要求。 1. **计算并联电阻R**: \[ R = \frac{L \omega^2}{Q_0} = \frac{(0.586 \times 10^{-3}) (2\pi \times 465 \times 10^3)^2}{100} \approx 236.66 \text{k}\Omega \] ##### 2-2 波段内调谐用的并联振荡回路 给定可变电容C的变化范围为12～260pF，微调电容C_t，要求此回路的调谐范围为535～1605kHz，求回路电感L和C_t的值，并确定C的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。 1. **计算电感L和微调电容C_t**: \[ L = \frac{1}{\omega^2 (C + C_t)} = \frac{1}{(2\pi f)^2 (C + C_t)} \] 代入f_min = 535kHz, C_min = 12pF; f_max = 1605kHz, C_max = 260pF; 可以解得L ≈ 0.3175mH 和 C_t ≈ 19pF。 通过上述内容，我们详细了解了无线通信系统的工作原理、高频信号的重要性以及调制技术的不同方法。同时，也学习了一些基本的高频电路参数计算方法。这些基础知识对于理解现代通信系统至关重要。