测控电路(第5版)第三章习题及答案

第三章信号调制解调电路

3-1什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？

3-2什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？

3-3什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。

3-4已知调幅信号表示为u s(t)=(10+0.5×cos(2π×100t))cos(2π×104t) mV，确定载波信号频率，调制信号频率，调制度。

3-5什么是调频？请写出调频信号的数学表达式，并画出它的波形。

3-6什么是调相？请写出调相信号的数学表达式，并画出它的波形。

3-7什么是脉冲调宽？请写出脉冲调宽信号的数学表达式，并画出它的波形。

3-8为什么说信号调制有利于提高测控系统的信噪比，有利于提高它的抗干扰能力？它的作用通过哪些方面体现？

3-9为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？

3-10请举若干实例，说明在传感器中进行幅值、频率、相位、脉宽调制的方法。

3-11用电路进行幅值、频率、相位、脉宽调制的基本原理是什么？

3-12什么是双边带调幅？请写出其数学表达式，画出它的波形。

3-13已知载波信号为u c(t)=5cos(2π×105t) mV，调制信号为x(t)=3cos(2π×103t) mV，调制度m=0.3，绘制调幅信号一般形式、双边带以及单边带调幅信号的波形及频谱。

3-14在测控系统中被测信号的变化频率为0~100Hz，应当怎样选取载波信号的频率？应当怎样选取调幅信号放大器的通频带？信号解调后，怎样选取滤波器的通频带？

3-15什么是包络检波？试述包络检波的基本工作原理。

1

2

3-16 如图3-9a 的二极管包络检波电路，已知输入信号的载波频率为500 kHz ，调制信号

频率为6 kHz ，调制度为0.3，负载电路R L =10 kΩ，确定滤波电容C 2的大小。

3-17 为什么要采用精密检波电路？试述图3-10b 所示全波线性检波电路工作原

理，电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的匹配关系，并说明其阻值关系。

图3-10b 题3-17图

3-18 什么是相敏检波？为什么要采用相敏检波？

3-19 相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与在电路构成上最主要的区别

是什么？

3-20 已知双边带调幅波us(t)= 5cos(2π×5t)cos(2π×200t) V ，该信号可否采用二极管检

波电路进行解调？如不能，说明原因，并给出一个可用电路，并设置参数。

3-21 从相敏检波器的工作机理说明为什么相敏检波器与调幅电路在结构上有许

多相似之处？它们又有哪些区别？

3-22 试述图3-16开关式全波相敏检波电路工作原理，电路中哪些电阻的阻值必须满足一

定的匹配关系？并说明其阻值关系。

图3-16 题3-22图

u U a

3

3-23 什么是相敏检波电路的鉴相特性与选频特性？为什么对于相位称为鉴相，而对于频

率称为选频？

3-24 举例说明相敏检波电路在测控系统中的应用。

3-25 试述图3-33所示双失谐回路鉴频电路的工作原理，工作点应怎么选取？

图3-33 题3-25图

3-26 在用数字式频率计实现频率信号的解调中，为什么采用测量周期的方法，而不用测

量频率的方法？采用测量周期的方法又有什么不足？

3-27 一般调相信号是指调制后的信号相位与参考信号的相位差随调制信号变化，而图

3-40中是调制后的信号自己的两个脉冲之间的相位差随调制信号变化。这里有没有参考信号？如有，什么是参考信号？

3-28 试述用乘法器或开关式相敏检波电路鉴相的基本原理。

3-29 在本章介绍的各种鉴相方法中，哪种方法精度最高？主要有哪些因素影响

鉴相误差？它们的鉴相范围各为多少？

3-30 在图3-46c 所示数字式相位计中锁存器的作用是什么？为什么要将计数器

清零，并延时清零？延时时间应怎样选取？

图3-46c 题3-30图

u s + –

T C P

U S

U C

4

3-31 脉冲调制主要有哪些方式？为什么没有脉冲调幅？

3-32 为什么图3-30所示电路实现的是调频，而图3-52所示电路实现的是脉冲调宽，它

们的关键区别在哪里？

3-33 脉冲调宽信号的解调主要有哪些方式？

第三章 信号调制解调电路

3-34 什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系

统中常用的调制方法有哪几种？ 在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。

在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。

3-35 什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？

调制是给测量信号赋以一定特征，这个特征由作为载体的信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位。这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调

o

5 制信号。在测控系统中需传输的是测量信号，通常就用测量信号作调制信号。经过调制的载波信号叫已调信号。

3-36 什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。

调幅就是用调制信号x 去控制高频载波信号的幅值。常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x 线性函数变化。调幅信号s u 的一般表达式可写为：

t mx U u c m s cos )(ω+=

式中 c ω──载波信号的角频率；

m U ──调幅信号中载波信号的幅度；

m ──调制度。

图X3-1绘出了这种调幅信号的波形。

图X3-1 双边带调幅信号

a) 调制信号 b) 载波信号 c) 双边带调幅信号

3-37 已知调幅信号表示为u s (t )=(10+0.5×cos(2π×100t ))cos(2π×104t ) mV ，确定载波信号频率，调制信号频率，调制度。

载波信号频率为104Hz ，调制信号频率为100Hz ，调制度m = 0.5/X m 。

a) b) c)

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