高射频信号的电压值入射电压如何计算?

速调管是用于甚高频信号放大的一种装置.其核心部件是由两个相距为s的腔组成.其中输入腔由一对相距为l的平行正对金属板构成.已知电子质量为m.电荷量为e.为计算方便.在以下的讨论中电子之间的相互作用力及其重力均忽略不计. (1)若输入腔中的电场保持不变.电子以一定的初速度v0从A板上的小孔沿垂直A板的方向进入输入腔.而由B板射出输入腔时速度减为v0/ 题目和参考答案——精英家教网——
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速调管是用于甚高频信号放大的一种装置(如图11所示),其核心部件是由两个相距为s的腔组成,其中输入腔由一对相距为l的平行正对金属板构成(图中虚线框内的部分)。已知电子质量为m,电荷量为e,为计算方便,在以下的讨论中电子之间的相互作用力及其重力均忽略不计。 (1)若输入腔中的电场保持不变,电子以一定的初速度v0从A板上的小孔沿垂直A板的方向进入输入腔,而由B板射出输入腔时速度减为v0/2,求输入腔中的电场强度E的大小及电子通过输入腔电场区域所用的时间t; (2)现将B板接地(图中未画出),在输入腔的两极板间加上如图12所示周期为T的高频方波交变电压,在 t=0时A板电势为U0,与此同时电子以速度v0连续从A板上的小孔沿垂直A板的方向射入输入腔中,并能从B板上的小孔射出,射向输出腔的C孔。若在nT~(n+1)T的时间内(n=0,1,2,3……),前半周期经板射出的电子速度为v1(未知),后半周期经B板射出的电子速度为v2(未知),求v1与v2的比值;(由于输入腔两极板间距离很小,且电子的速度很大,因此电子通过输入腔的时间可忽略不计) (3)在上述速度分别为v1和v2的电子中,若t时刻经B板射出速度为v1的电子总能与t+T/2时刻经B板射出的速度为v2的电子同时进入输出腔,则可通过相移器的控制将电子的动能转化为输出腔中的电场能,从而实现对甚高频信号进行放大的作用。为实现上述过程,输出腔的C孔到输入腔的右极板B的距离s应满足什么条件?
解:(1)设电子在输入腔中做匀减速运动的加速度大小为a,根据运动学公式有 && 解得 & 根据牛顿第二定律有 解得& & 电子通过输入腔的时间
(2)在nT~(n + 1)T的时间内,前半周期电子减速通过输入腔,设射出的速度为v1,则 根据动能定理有
后半周期电子加速通过输入腔,设射出的速度为v1,则根据动能定理有 & 解得
(3)设以速度v1经B板射出的电了经过时间t1到达C孔处,则s = v1t1 以速度v2经B板射出的电子经过时间t2到达C孔处,则s = v2t2
为实现放大作用,依题意应有:
练习册系列答案
科目:高中物理
平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两个小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。这列水面波 A.频率是30Hz&&&&&&& B.波长是3m&&&&&&& C.波速是1m/s&&&&&&& D.周期是0.1s
科目:高中物理
如图所示,在一光滑的水平面上有两块相同的木板B和C。重物A(视为质点)位于B的右端,A、B、C的质量相等。现A和B以同一速度滑向静止的C、B与C发生正碰。碰后B和C粘在一起运动,A在C上滑行,A与C有摩擦力。已知A滑到C的右端而未掉下。试问:从B、C发生正碰到A刚移到C右端期间,C所走过的距离是C板长度的多少倍。 &
科目:高中物理
如图所示,一个质量为m,带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从点b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为300.粒子的重力不计,试求: (1)圆形匀强磁场区域的最小面积. (2)粒子在磁场中运动的时间. (3)b到O的距离. &
科目:高中物理
如图甲所示,两水平放置的平行金属板C、D相距很近,上面分别开有小孔O和O',水平放置的平行金属导轨P、Q与金属板C、D接触良好,且导轨处在B1=10T的匀强磁场中,导轨间距L=0.5m,金属棒AB紧贴着导轨沿平行导轨方向在磁场中做往复运动,其速度图象如图乙.若规定向右运动的速度方向为正,从t=0时刻开始,由C板小孔O处连续不断以垂直于C板方向飘入质量为m = 3.2×10-21kg、电量q = +1.6×10-19C的粒子(飘入的速度很小,可视为零).在D板外侧有以MN为边界的足够大的匀强磁场B2=10T,MN与D相距,B1B2的方向如图所示(粒子重力及相互作用不计),求: (1)0~4.0s时间内哪些时刻发射的粒子能穿过电场并飞出磁场边界MN? (2)粒子从边界MN射出来的位置之间的最大距离为多少?
科目:高中物理
正对的平行板MN、PQ,长L=4m,宽d=4m,两板间有垂直于板且由PQ板指向MN板的匀强电场.半径R=2m的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于圆面指向纸外,磁感应强度B=1.0T,圆心在MN板的延长线上,且圆周刚好过MN板右端点N.一荷质比,带正电的粒子,以v=0.5m/s的速度沿两平行板的中轴线方向射入匀强电场发生偏转,恰好由MN板右端点N的边缘进入圆形匀强磁场,离开磁场后最终打到PQ板上.求:(1)粒子落到PQ板上的位置;(2)粒子从进入电场到最终落到PQ板所经历的总时间t.
科目:高中物理
如图所示,间距为L的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ,导轨光滑且电阻忽略不计.场强为B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁场区域的宽度为d1,间距为d2.两根质量均为m、有效电阻均为R的导体棒a和b放在导轨上,并与导轨垂直. (设重力加速度为g) (1)若a进入第2个磁场区域时,b以与a同样的速度进入第1个磁场区域,求b穿过第1个磁场区域过程中增加的动能△Ek. (2)若a进入第2个磁场区域时,b恰好离开第1个磁场区域;此后a离开第2个磁场区域时,b 又恰好进入第2个磁场区域.且a.b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相.求b穿过第2个磁场区域过程中,两导体棒产生的总焦耳热Q. (3)对于第(2)问所述的运动情况,求a穿出第k个磁场区域时的速率
科目:高中物理
图3-(甲)是证实玻尔关于原子内部能量量子化的一种实验装置的示意图,从电子枪A射出的电子进入充有氦气的容器B中,在O点与氦原子核碰撞后进入速度选择器C,而氦原予则由低能级被激发到高能级.速度选择器C由两个同心圆弧电极P1和P2组成,电极间场强方向沿半径方向.当两极间加电压U时,只允许具有确定能量的电子通过,并进入检测装置D,由检测装置D测出电了产生的电流I.改变电压,同时测出I的数值,就可以确定碰撞后进入速度选择器的电子能量分布.为研究方便:①忽略电子重力;②设电子与原子碰撞前原子静止,原子质量比电子大得多,碰撞后原子虽被稍微移动但仍可忽略电子的这一能量损失,即假设碰撞后原子仍不动;③当电子与原子做弹性碰撞时,电子损失的动能传给原子,使原子内部能量增加. ⑴设速度选择器两端电压为UV时,允许通过的电子动能为EleV.试写出EleV与UV的关系式.设通过速度选择器的电子轨迹半径r=2m,电极P1与P2的间隔d=0.1m,两极间场强的大小处处相等. ⑵如果电子枪射出的电予动能Ek=50eV,改变P1与P2之间的电压U,测得电流I,得到U-I图线如图3-(乙)所示.图线表明当电压U分别为5.00V、2.88V、2.72V、2.64V时,电流出现峰值.试说明U=5.00V与U=2.88V时,电子和氦原子碰撞时电子能量的变化情况.求出氦原子三个激发态的能级En,设基态能量E1=0。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 图3
科目:高中物理
真空中两个静止点电荷间相互作用力为F,若两电荷间距离不变,两电荷电量都增大为原来的2倍,下列判断正确的是 A.F 增大为原来的2 倍&&&&& B.F 增大为原来的4 倍 C.F 增大为原来的6 倍&&&&& D.F 增大为原来的8 倍
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请输入手机号导读:3)实验现象:,实验四集电极调幅与大信号检波实验,一、实验目的,二、实验设备与仪器,1、高频C3电子实验箱2、30MHz双踪模拟示波器,三、实验原理,使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化,检波的物理过程如下:在高频信号电压的正半周时,使电容器上的电压υC很快就接近高频电压的峰值,当高频信号的瞬时值小于υC时,电容器的电压又迅速接近第二个高频电压的最大值,放电时间常数又远大于高频电压周2.5V(注万用表的红表笔应接变容二极管的红色一端以测量其反向偏压。);调W81使Q81的静态工作点为UEQ=2V);调节可调电感L84,使测试点TT82处信号的频率为10.7MHz,信号大小约为峰峰值300mV。
2)接输入信号:从IN81脚输入频率为2KHz大小为300mV左右的调制信号;该信号由低频信号源部分产生(参考低频信号源的使用);
3)实验现象: 当调制信号为方波时,在测试点TT82脚处用频谱仪可以观察到10.7MHz±20KHz的双峰调频波。如图3-6所示。
也可用示波器观察到如图3-7所示的波形。如现象不明显,可以增大调制信号的幅度;两条正弦信号之间的相移随调制信号幅度的加大而变大。
当调制信号为正弦波时,从示波器上看到为正弦带,此带的宽度随调制信号幅度变大而加宽。
六、思考题
1、说明镜像干扰引起的后果,如何减小镜像干扰?
2、说明从fX~VRX曲线上求出VΩ对应的Kf=Δf/ΔV值与直接测量值进行比较的结果。
集电极调幅与大信号检波实验
一、实验目的
1、进一步加深对集电极调幅和二极管大信号检波工作原理的理解;
2、掌握动态调幅特性的测试方法;
3、掌握利用示波器测量调幅系数ma的方法;
4、观察检波器电路参数对输出信号失真的影响。
二、实验设备与仪器
1、高频C3电子实验箱
2、30MHz双踪模拟示波器
三、实验原理
1、集电极调幅的工作原理
集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压,通过集电极电压的变化,使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化,从而实现调幅。实际上,它是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器,属高电平调幅。调幅管处于丙类工作状态。
集电极调幅的基本原理电路如图4-1所示:
集电极调幅原理电路
图中,设基极激励信号电压(即载波电压)为:υ0 = V0cosω0t
则加在基射极间的瞬时电压为
υB = -VBE + V0cosω0t
调制信号电压υΩ加在集电极电路中,与集电极直流电压VCC串联,因此,集电极有效 电流电压为
VC=VCC+υΩ=VCC+VΩcosΩt=VCC(1+macosΩt)。
式中,VCC为集电极固定电源电压:ma=VΩ/VCC 为调幅指数。
由式可见,集电极的有效电源电压VC随调制信号电压变化而变化。
2、二极管大信号检波的工作原理
当输入信号较大(大于0.5伏)时,利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调,称为大信号检波。
大信号检波电路原理如图4-2(a)所示。检波的物理过程如下:在高频信号电压的正半周时,二极管正向导通并对电容器C充电,由于二极管的正向导通电阻很小,所以充电电流iD很大,使电容器上的电压υC很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图4-2(a)图中所示。
二极管检波器的原理图和波形图
这个电压建立后通过信号源电路,又反向地加到二极管D的两端。这时二极管导通与否,由电容器C上的电压υC和输入信号电压υi共同决定。当高频信号的瞬时值小于υC时,二极管处于反向偏置,管子截止,电容器就会通过负载电阻R放电,由于放电时间常数RC远大于调频电压的周期,故放电很慢。当电容器上的电压下降不多时,调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压,使二极管又导通。如图4-2(b)中的t1至t2的时间为二极管导通的时间,在此时间内又对电容器充电,电容器的电压又迅速接近第二个高频电压的最大值。在图4-2b中的t2至t3时间为二极管截止的时间,在此时间内电容器又通过负载电阻R放电。这样不断地循环反复,就得到图4-2(b)中电压υC的波形。因此只要充电很快,即充电时间常数Rd?C很小(Rd为二极管导通时的内阻);而放电时间常数足够慢,即放电时间常数R?C很大,满足Rd?C<<RC,就可使输出电压υC的幅度接近于输入电压υi的幅度,即传输系数接近1。另外,由于正向导电时间很短,放电时间常数又远大于高频电压周期(放电时υC基本不变),所以输出电压υC的起伏是很小的,可看成与高频调幅波包络基本一致。而高频调幅波的包络又与原调制信号的形状相同,故输出电压υC就是原来的调制信号,达到了解调的目的。
3、实验电路 本实验的电路原理图如图4-3所示。
集电极调幅电路
图中Q62为驱动管,Q61为调幅晶体管。晶体管Q62工作于甲类,Q61工作于丙类,被调信号由高频信号源从IN61输入,C613与T63及C63与T61的初级调谐在输入信号,此处调谐在10.7MHz。调制信号从IN63处输入,D61为检波管,R63、R64、R65为检波器的直流负载,C66、R63、C67组成π型低通滤波器,C610为耦合电容,R67、R66、R610为下级输入电阻。
24 四、实验内容与步骤
1、调整集电极调幅的工作状态。
由实验箱,按下K61,调W61使Q61的静态工作点为UEQ = 2.1V(即测P3与G两焊点的电压)。
用频率计测量电路,调节T63、T61的磁芯分别使C63与T61及C613与T63初级线圈形成的调谐回路谐振在10.7MHz处。
2、从IN61处注入10.7MHz的载波信号(大小为Vp-p=250mV左右,此信号由高频信号源提供。为了更好地得到调幅波信号,在实验过程中应微调10.7MHz信号的大小。),在TT61处用示波器观察输出波形,调节T63、T61的磁芯使TT61处输出信号最大且不失真。
3、测试动态调制特性 用示波器从Q61发射极测试输出电流波形(测试点为TT63),改变从IN61处输入信号的大小(即调WF1,信号幅度从小到大),直到观察到电流波形顶点有下凹现象为止,此时,Q61工作于过压状态,保持输入信号不变,从IN63处输入1KHz的调制信号(调制信号由低频信号源提供,参照低频信号源的使用),调制信号的幅度由0V开始增加(信号最大时为Vp-p=7V)。此时用示波器在TT61处可以看到调幅信号如图4-4所示,并绘制调幅信号波形。改变调幅信号大小,调幅信号的大小由低频调制信号来调节,记下不同的调幅信号UA、UB的值,按下式计算调幅系数ma,将其填入表4-1中。
ma?UA?UB?100%
调幅系数测量
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请教高频信号功率问题,对于高频信号(100MHz)的功率与电压转换计算,是用电压平方除以电阻计算吗?
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跟普通交流电路是一样的。阻抗里的电阻部分,电压平方除以电阻就是功率,但注意,电压用的是有效值。
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按理说,应该符合电路的基本规律。
准确的说,是阻抗,而且高频电路中电抗影响更大些!
能说得再具体点吗?
Z^2 = R^2 + X^2
------------(Z:阻抗,R:电阻,X:电抗) 频率越高,电容器的容抗值越小,电感器的感抗值越高;频率越低,电容器的容抗值越大,电感器的感抗值越低;理想电阻器的电阻值不随频率变化。 另外:功率分视在功率S、有功功率P、无功功率Q,视在功率是由有功功率和无功功率合成的向量和。电阻消耗的是有功功率更多的你找本《电路》书来看看吧!
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高频 实验预习报告
导读:实验四正弦振荡实验,一、实验目的,二、实验原理与线路,在本实验中,三、实验内容及步骤,并使振荡频率为10.7MHz(在本实验中可调范围不窄于10MHz-12MHz),四、实验报告内容,1、整理实验所测得的数据,实验五集电极调幅与大信号检波,集电极回路两端的高频电压也随Vcc而变化,输出高频电压的振幅Vc=Icm1?Rp,回路两端输出的高频电压也随v?变化,我们称集电极高频电流Icm1(或Ico实验四
正弦振荡实验 一、实验目的 l、握晶体管(振荡管)工作状态、反馈大小对振荡幅度与波形的影响。 2、掌握改进型电容三点式正弦波振荡器的工作原理及振荡性能的测量方法。 3、研究外界条件变化对振荡频率稳定度的影响。 4、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度,加深对晶体振荡器频率稳定高的原因理解。二、仪器设备 双踪示波器
一台 2、万用表
3、调试工具
二、实验原理与线路 正弦波振荡器是指振荡波形接近理想正弦波的振荡器,这是应用非常广泛的一类电路,产生正弦信号的振荡电路形式很多,但归纳起来,不外是RC、LC和晶体振荡器三种形式,在本实验中,我们研究的主要是LC三端式振荡器及晶体振荡器。LC三端式振荡器的基本电路如图(4-1)所示: 根据相位平衡条件,图中构成振荡电路的三个电抗中间,X1、X2必须为同性质的电抗,X3必须为异性质的电抗,且它们之间应满足下列关系式: X3=一(Xl+X2)
(4-1) 一块 一套 这就是LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则。 若Xl和X2均为容抗,X3为感抗,则为电容三端式振荡电路;若Xl和X2均为感抗,X3为容抗,则为电感三端式振荡器。
实验内容及步骤 1、按下开关K51,调整静态工作点:调W5l使VR55=2V(即测P2与G两焊
点之间的电压,见图0-1所示)。 2、(1)连接好J54、J52,调节可调电容CC5l,通过示波器和频率计在TT5l处观察振荡波形,并使振荡频率为10.7MHz(在本实验中可调范围不窄于10MHz-12MHz)。
(2)断开J52,接通J53,微调CC52,使振荡频率为10.245MHz。 3、观察振荡状态与晶体管工作状态的关系。 断开J53,连好J52,用示波器在TT5l观察振荡波形,调节W51,观察TT5l处波形的变化情况,并测量波形变化过程中的几个点的发射极电压且计算对应的IE。
4、观察反馈系数对振荡器性能的影响(只作LC振荡)。 用示波器在TT51处观察波形。 分别连接J54、J55、J56或组合连接使C56/C57‖C58‖C59等于1/3、1/5、1/6、 l/8时,幅度的变化并实测,反馈系数是否与计算值相符,同时,分析反馈大小对振荡幅度的影响。 5、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度。 分别接通J53、J52,在TT51处用频率计观察频率变化情况。 6、观察温度变化对振荡频率的影响。 分别接通J53、J52,用电吹风在距电路15cm处对着电路吹热风,用频率计在TT51处观察频率变化情况。 四、实验报告内容 1、整理实验所测得的数据,并用所学理论加以分析。 2、比较LC振荡器与晶体振荡器的优缺点。 3、分析为什么静态电流IEO增大,输出振幅增加,而IEO过大反而会使振荡器输出幅度下降?
集电极调幅与大信号检波 一、实验目的 1、进一步加深对集电极调幅和二极管大信号检波工作原理的理解; 2、掌握动态调幅特性的测试方法; 3、掌握利用示波器测量调幅系数ma的方法; 4、观察检波器电路参数对输出信号失真的影响。 二、实验原理与线路
图中,设基极激励信号电压(即载波电压)为:vo=Vo则加在基射极间的瞬时电压为 vB=-vBE+Vocos?0t cos?0t 调制信号电压v?加在集电极电路中,与集电极直流电压VCC串联,因此,集电极有效电源电压为
VC=VCC+v?=VCC+V?cos?t?VCC(1?macos?t)
式中,VCC为集电极固定电源电压;ma= V?/VCC为调幅指数。 由式可见,集电极的有效电源电压VC随调制信号压变化而变化。由图5-2所示,
同集电极电压相对应的集电极电流脉冲的变化情形 图中,由于-VBB与vb不变,故vbmax为常数,又Rp不变,因此动态特性曲线的斜率也不变。若电源电压变化,则动态线随Vcc值的不同,沿vc平行移动。由图可以看出,在欠压区内,当Vcc由Vccl变至Vcc2(临界)时,集电极电流脉冲的振幅与通角变化很小, 8 因此分解出的Icm1的变化也很小,因而回路上的输出电压vc的变化也很小。这就是说在欠压区内不能产生有效的调幅作用。 当动态特性曲线进入过压区后,Vcc等于VCC3、VCC4等,集电极电流脉冲的振幅下降,出现凹陷,甚至可能使脉冲分裂为两半。在这种情况下,分解出的Icm1随集电极电压Vcc的变化而变化,集电极回路两端的高频电压也随Vcc而变化。输出高频电压的振幅Vc=Icm1?Rp,Rp不变,Icm1随Vc而变化,而Vcc是受v?控制的,回路两端输出的高频电压也随v?变化,因而实现了集电极调幅。其波形如图5-3所示。
当没有加入低频调制电压v? (即v?=0)时,而是逐步改变集电极直流电压Vcc的大小,同样可使iC电流脉冲发生变化,分解出的Ico或Icm1也会发生变化。我们称集电极高频电流Icm1 (或Ico)随Vcc变化的关系线为静态调制特性曲线。根据分析结果可作出静态调制特性曲线如图5―4所示。 静态调制特性曲线不能完全反映实际的调制过程,因为没有加入调制信号,输出电压中没有边频存在,只有载波频率,不是调幅波。通常调制信号角频率Ω要比载波角频率?0。低得多,因此对载波来说,调制信号的变化是很缓慢的,可以认为在载波电压交变的一周内,调制信号电压基本上不变。这样,静态调制特性曲线仍然能正确反映调制过程。我们可以利用它来确定己调波包络的非线性失真的大小。由图5-4可知,为了减小非线性失真,当加上调制信号电压时,保证整个调制过程都工作在过压状态,所以工作点Q应选在调制特性曲线直线段的中央,即VCCQ=1/VCCO处,VCCO为临界工作状态时的集电极直流电压。否则,工作点Q偏高或偏低,都会使已调波的包络产生失真。在本实验中会得到证实。 (1)二极管大信号检波的工作原理 当输入信号较大(大于0.5伏)时,利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调,称为大信号检波。 大信号检波原理电路如图5-5-a所示。检波的物理过程如下:在高频信号电压的正半周时,二极管正向导通并对电容器C充电,由于二极管的正向导通电阻很小,所以充电电流iD很大,使电容器上的电压vC很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图5-5-a 10 包含总结汇报、出国留学、高中教育、外语学习、自然科学、经管营销、工程科技、表格模板、高等教育、农林牧渔以及高频 实验预习报告等内容。本文共8页
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