第一章電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、電子系統(tǒng)的定義是什么？

答：電子應(yīng)用系統(tǒng)主要是指有多個(gè)電子元器件或功能模塊組成，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的應(yīng)用功能的

客觀實(shí)體。

一個(gè)復(fù)雜的電子系統(tǒng)可以分解成若干個(gè)子系統(tǒng)，其中每個(gè)子系統(tǒng)由若干個(gè)功能模塊組成，而

功能模塊由若干個(gè)電子元器件組成。

2、什么是top-down設(shè)計(jì)，有何優(yōu)點(diǎn)？（教材P2）

答：自頂向下法。首先從系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)開始，根據(jù)系統(tǒng)級(jí)所描述的該系統(tǒng)應(yīng)具備的各項(xiàng)功能，

將系統(tǒng)劃分為單一功能的子系統(tǒng)，再根據(jù)子系統(tǒng)任務(wù)劃分各部件，完成部件設(shè)計(jì)后，最后才

是元件級(jí)設(shè)計(jì)。

優(yōu)點(diǎn)：避開具體細(xì)節(jié)，有利于抓住主要矛盾適用于大型的、復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

第二章常用電子元器件的應(yīng)用

1、數(shù)字電位器的基本工作原理是什么？（教材P16）（名詞解釋）

答：數(shù)字電位器（DCP）是一-種由數(shù)字信號(hào)控制其阻值的電位器

①片選信號(hào)CS=0,芯片選中，U/D、INC方有效。觸發(fā)端INC為計(jì)數(shù)觸發(fā)信號(hào)端，下降沿

有效。加減U/D的電平?jīng)Q定加/減計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方式（U/D=l,加計(jì)數(shù)；U/D=0,減計(jì)數(shù)）。

②7位加減計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值控制7-100解碼器唯一一位有效輸出。

③7-100解碼器的輸出控制模擬開關(guān)的通斷。

④調(diào)整端Vw通過模擬開關(guān)連接到電阻陣列的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上。

⑤電位器有若干個(gè)電阻陣列串聯(lián)而成。

【一般有數(shù)字控制電路，存儲(chǔ)器，和RDAC電路組成，主要功能是將輸入的控制信號(hào)進(jìn)行

處理后控制RDAC,非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)控制佶號(hào)和電位器的抽頭位置。RDAC是一種特

殊的DA轉(zhuǎn)的是電阻值，電阻越多，分辨率越高，電阻的兩端分別姐模擬開關(guān)的一端，二模

擬開關(guān)的另一端連接在構(gòu)成數(shù)字電位器的輸出端，由譯碼器輸出端控制模擬開關(guān)的通斷實(shí)現(xiàn)

活動(dòng)抽頭位置的變化，模擬開關(guān)數(shù)為電阻數(shù)加1。】

2、①交流衰減器的輸入輸出關(guān)系推導(dǎo)。②說明“欠補(bǔ)償”、“過補(bǔ)償”、“最佳補(bǔ)償”的波形

特點(diǎn)。③舉例說明此電路的一個(gè)典型應(yīng)用：說明示波器探頭的補(bǔ)償原理。（教材P20和板書）

答：當(dāng)衰減器（分壓器）負(fù)載電路的輸入電容不可忽略時(shí)，衰減的高頻特性變差，如果傳輸?shù)?/p>

是脈沖信號(hào)，則輸出信號(hào)前沿明顯失真，則必須使用交流衰減器。

①輸入輸出關(guān)系推導(dǎo)：將R//C化成Z,設(shè)S參數(shù)與頻率有關(guān)

課后：某模擬示波器輸入電阻為IM。，輸入電容為IOpF,試為設(shè)計(jì)一10:1的探頭。

②“欠補(bǔ)償”、“過補(bǔ)償”、“最佳補(bǔ)償”的波形，說明特點(diǎn):

A.RCvR2c2時(shí),為“欠補(bǔ)償”

B.ROR2c2時(shí),為“過補(bǔ)償”

C.RQ=R2c2時(shí),為“最佳補(bǔ)償”

VkT]

(a)矩形脈沖(b)欠補(bǔ)償

(c)過補(bǔ)借(d)最佳補(bǔ)償

②示波器10:1探頭的補(bǔ)償原理:

圖(a)探頭內(nèi)的。是微調(diào)電容，餉整它可以獲得最佳補(bǔ)償。示波器的標(biāo)準(zhǔn)輸入電阻為1MC。

這就要求在探頭中串聯(lián)9MQ的電阻，使得在低頻時(shí)探頭尖端的輸入阻抗為lOMQo

圖(b)「的集電極向T2的基極傳送脈沖信號(hào)，考慮T2的發(fā)射結(jié)電容，以及使T2由截止能快

速飽和，并且由飽和向截止態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，加快&的減少，都必須使用Cj。G稱為加速電容，

顯然，它工作在過補(bǔ)償狀態(tài)。

3、畫出實(shí)際電容器的低頻等效電路圖，說明損耗角的定義。(書本：22)

4、畫出實(shí)際電容器的高頻等效電路圖，為何PCB去耦電容要用大小電容組合的結(jié)構(gòu)？

答：①電容器的高頻等效電路是電感和電容的串聯(lián)電路。根據(jù)工作頻率的變化，其阻抗在容

性和感性間變化

②PCB去耦電容的布局：

由于大電容的諧振頻率低，所以常用做法是大小電容搭配使用，在電源入口段使用大的

電解電容，在靠近芯片IC（及高頻器件VCC管腳）處放置小電容，（這樣交流分量就從這個(gè)電

容接地）由于大小電容諧振頻率不同，可以獲得較低阻抗，消除自激，使放大器穩(wěn)定工作。

大電容由于容量大，所以體積一般也比較大，且通常使用多層卷繞的方式制作，這就導(dǎo)

致了大電容的分布電感比較大（也叫等效串聯(lián)電感，英文簡稱ESL）。電感對(duì)高頻信號(hào)的阻抗

是很大的，所以，大電容的高頻性能不好。而一些小容量電容則剛剛相反，由于容量小，因

此體積可以做得很小，這樣小容量電容就有很小ESL,具有了很好的高頻性能，但由于容量

小的修故，對(duì)低頻信號(hào)的阻抗大.所以，如果我們?yōu)榱俗尩皖l、高頻信號(hào)都可以很好的通過，

就采用一個(gè)大電容再并上一個(gè)小電容的方式。

5、畫出二極管作為續(xù)流與微分限幅作用時(shí)的電路圖，說明其工作原理（書本：36,圖c,d）

6、表貼電阻0805、1206、1210各表示什么含義？（教材P54/55）

答：矩形片狀電阻外形尺寸:長、寬；單位：25.4mm=1英寸

【例：表貼電阻0805表示:長：0.8寬：0.5=>0,08*25.4mm；0.05*25.4mm

表貼電容0805表示：長：2寬:1.25局：1.25

表貼電容1206表示：長：3.2寬：1.6高：1.25

表貼電容1210表示：長：3.2寬：2.5高：1.5]

7、畫出光電耦合器的等效電路圖，簡要說明其工作原理和應(yīng)用（教材P61）

答：①原理圖

②工作原理：光電耦合器乂稱為光隔離器，它利用電-光-電轉(zhuǎn)換作用的半導(dǎo)體器件。它的功

能是通過電光和光電轉(zhuǎn)換傳遞信號(hào)，同時(shí)在電氣上隔離信號(hào)的發(fā)送端和接收端。

【工作原理：光電耦合輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此

光照射到封裝在一起的受光器上，因光電效應(yīng)產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就

實(shí)現(xiàn)了電光電的特性轉(zhuǎn)換門

③應(yīng)用：最普通的應(yīng)用是傳輸開關(guān)信號(hào)二次測晶體管工作于截止和飽和兩種狀態(tài)；用于晶閘

管輸出（二次側(cè)）設(shè)計(jì)；還有輸入端（一次側(cè)）設(shè)計(jì)

8、畫出普通繼電器接成自鎖的電路原理圖，舉例說明其應(yīng)用（補(bǔ)充內(nèi)容）

答：應(yīng)用：

【什么是繼電器的自鎖電路：+

繼電器的線圈是接在輔助電路中的.繼電器的副觸頭（常開）要

和給線圈通電的啟動(dòng)開關(guān)并聯(lián).當(dāng)開關(guān)按下時(shí)，線圈通電,常開

閉合，常閉斷開.當(dāng)你松開啟動(dòng)開關(guān)的時(shí)候，由于電流從與開關(guān)

并聯(lián)的副觸頭進(jìn)入線圈，使得線圈能夠繼續(xù)有電流通過,從而

實(shí)現(xiàn)了自鎖功能.（即不管啟動(dòng)開關(guān)的狀態(tài)如何，都沒有辦法

關(guān)閉4

改變繼電器電路的通斷狀態(tài)）】

9、數(shù)字電路電平接口應(yīng)該遵循什么規(guī)則（補(bǔ)充）？如何簡單一

使5V電平標(biāo)準(zhǔn)與3.3V電平標(biāo)準(zhǔn)互相接口，估算限流電阻的阻值（第2章常用電子元器

件的應(yīng)用」P8、9）?

。

系定路

關(guān)穩(wěn)。電

應(yīng)環(huán)率明

對(duì)閉說

效，

的到

高系

比達(dá)

，提關(guān)

分來

間的

百耗

時(shí)出

動(dòng)？損

斷輸

波？關(guān)

通入

壓？開

的輸

電圖的

管路

和，多

：關(guān)電

了。得

圖開頁

，大疊制低6

4

小越混?？赜?/p>

就k衷利、

越0生。器4

0，4

就減2。發(fā)折理制

z得態(tài)、

減衰B會(huì)原調(diào)3

：Hd取狀4

衰小K4不作過

最器O2.間型關(guān)第

大O2就工通

的k波lB之開”

07明壓，

最5=d

內(nèi)1濾為減在

的22說升大」

帶疊率。0.7衰步放作計(jì)

內(nèi)。6減要

阻z混B頻衷X和同壓工設(shè)

帶H2簡

，(抗d衰位、管路

y3樣折1，電

通c

害kn計(jì)得處相型整電

，0e減采為z型差

0u擬

小厲1q設(shè)，雙比H在類壓誤調(diào)

er衰

越F,k，降模

越求z。數(shù)間噪0的將使

.5、：一器

紋降要H碼階之z信器器器

滾統(tǒng)的減H于波降即章?lián)Q

波K編k化換大三

帶系8st器衰8，濾升放。轉(zhuǎn)

帶i量變第）流

阻音率b波和率,理斯C性差的“

通2書電

：：錄頻1濾位頻碼定沃D極誤目件-

C板

紋紋某至用低相：止編樣特反：的課（壓

波波：截采降在換s采巴D：理壓。

截ti別析電

帶帶1例帶統(tǒng)了求轉(zhuǎn)Bb據(jù)用型原電用①

S7d識(shí)分

uojenusjq阻O00實(shí)系要2根采類作作：

通通..為..數(shù)31、出、

②③ABCD參XX※※3工輸4的答

2、電流一電壓轉(zhuǎn)換器

5、寫出單位增益KPC(二階壓控電壓)有源低通濾波器的電路示意圖及fo、Q值得表達(dá)

式。如何根據(jù)給定截止頻率設(shè)計(jì)該濾波器？【設(shè)計(jì)單位增益sallcn?key巴特沃斯低通有源濾

波器，截止頻率10kHz】【fO=l/(2*pi*R*C),Q=f0/B]

解：

1.1一階有源低通濾波電路

如果在級(jí)RC低通電路的諭出珀再加上一個(gè)電壓跟曲器,使之。負(fù)載很好隔崗開米.

就構(gòu)成\個(gè)酌單的階E源低通濁波器.如圖1.i.I所示.如果布中電路不僅僅仃濾波功

能?而且能起放入什川.不只及將電路中的電兒疑兇器改為同相比例放入電路即“J.如圖

6、使用歸一化巴特沃斯低通濾波器的參數(shù)及電路設(shè)計(jì)LC源波器的方法及步驟。給定截止

頻率（165MHz）和特征阻抗（50Q）,設(shè)計(jì)二階巴特沃斯LC低通濾波器。

解：

7、什么是LDO器件，它有何特點(diǎn)（教材P157）?

百度百科：LDO

傳統(tǒng)的穩(wěn)壓器件是78XX和79XX系列的三端線性穩(wěn)壓器，但由丁這些穩(wěn)壓器的壓差Vd=Vi-V°一般

都要大于2V,所以面對(duì)需要5V轉(zhuǎn)3.3V的情況下就無能為力了。因此提出了LDO低壓差穩(wěn)壓器。

LDO是低壓差穩(wěn)壓器

特點(diǎn)：輸入一輸出低壓差，從而提高效率，減少能耗

缺點(diǎn)：在需要大壓降的情況下使用LDO,在LDO上消耗的功率將很大，效率大打折扣，

第四章數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、A/D、D/A技術(shù)

1、模擬開關(guān)是怎樣的器件，舉例說明它的應(yīng)用（教材P178）（DAC、名詞解釋）

答：模擬開關(guān)是一種在數(shù)字信號(hào)控制下將模擬信號(hào)接通或斷開的元件或電路，主要由開關(guān)元

件和控制電路兩部分組成，在電子設(shè)備主要起接通或斷開信號(hào)的作用。【具有低功耗，速度

快，無機(jī)械觸點(diǎn)，無殘余電壓，體積小，使用壽命長等特點(diǎn).】

應(yīng)用：程控放大電路和多路轉(zhuǎn)換器?！咀詣?dòng)信號(hào)采集，程控放大，視頻開關(guān)，總線開關(guān)等】

2、分析D/A轉(zhuǎn)換器梯形電阻網(wǎng)絡(luò)的工作原理、寫出D/A轉(zhuǎn)換后的電壓與輸入數(shù)據(jù)的關(guān)系？

（第4章一4權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)第20頁、第5章ADDA電路設(shè)計(jì)第9/0頁）

答：①工作原理：

②權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)：※是DAC內(nèi)部的關(guān)鍵；

※從左往右看，不管開關(guān)打向哪里，其電阻都為R,對(duì)于VREF而言，輸入電流為：I=VREF/R

VREF10k￡210KQ10k￡210kQ

O,oui1

6------6-------------------------n------

MSBBIT2BIT30RfEEDBACK

10kQ

③DAC的輸入輸出關(guān)系：

※當(dāng)開關(guān)打向Ioul2（此端接地）時(shí)，電流流向地，反之則流向loull,形成有效輸出電流。

※開關(guān)受控于數(shù)字輸入,最低位到最高位的開關(guān)打向loutl時(shí)，電流分別為：1/256>1/128...1/2

※因此，流經(jīng)louil的電流之和為：

※若在loutl端接入運(yùn)放，反饋電阻為R,則輸出電壓：-VREF*D/256

3、①數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換中，什么是零階內(nèi)插，畫出示意圖（第4章.2信號(hào)采樣

理論第17-19頁）②抗混疊濾波器的概念和作用？③為何實(shí)際系統(tǒng)的采樣率會(huì)遠(yuǎn)大雨奈奎

斯特采樣率，畫出示意圖說明（第4章_2信號(hào)采樣理論第27-30頁）

答：①內(nèi)插：由樣本值來重建某一函數(shù)的過程，可以是近似或精確的。

零階保持內(nèi)插：在很多情況下，零階保持采樣輸出本身就被認(rèn)為是一種對(duì)原始信號(hào)的充分近

似。換句話說，對(duì)采樣后的樣本加上脈沖響應(yīng)hO⑴的濾波器就是零階保持內(nèi)插。

將數(shù)字信號(hào)送往DAC,就可以重構(gòu)模擬信號(hào)。但是，從微觀的角度看，所恢復(fù)的信號(hào)實(shí)際

上是一個(gè)個(gè)小臺(tái)階，即所謂的零階保持。零階保持器可以看成是一種沖激響應(yīng)（為抽樣函數(shù)）

為矩形（頻率響應(yīng)）特性的濾波器，其頻率響應(yīng)為：

"'）=立在%處，零階保持兒（/）=[1'Q<t<T

fs器衰減了392dB|0,others

零階內(nèi)插示意圖：

②※混疊現(xiàn)象：在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行離散化時(shí)，采樣頻率f2至少應(yīng)2倍于被分析的信號(hào)的最

高頻率fl,即：f2N2fl；【當(dāng)采樣頻率小雨Nyqiust率時(shí)，脈沖采樣后的頻譜發(fā)生重疊，可能

出現(xiàn)因采樣頻率不夠高，模擬信號(hào)中的高頻信號(hào)折疊到低頻段，出現(xiàn)虛假頻率成分的現(xiàn)象,

因此利用低通濾波器也不能把原始信號(hào)恢復(fù)出來，這一現(xiàn)象就稱為混疊?！吭碱l率3。被

混疊成（3S-3O）。

※抗混迭濾波器：是一個(gè)低通濾波器，用以在輸出電平中把混疊頻率分量降低到微不足道的

程度。

※作用：在采樣之前，采樣率是預(yù)先知道的，但是被采樣信號(hào)的最高頻率是未知的，為了不

發(fā)生混迭，在采樣之前首先要將信號(hào)進(jìn)行模擬低通濾波處理，濾波器的理論截止頻率為采樣

率的一半?！緸榻鉀Q頻率混疊，在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行離散化采集前，采用低通濾波器濾除高于

1/2采樣頻率的頻率成份。這個(gè)低通濾波器的截止頻率（fc）;采樣頻率（fs）/2.56]

③WHY：如果將采樣率設(shè)為濾波器截至頻率的兩倍，為了不發(fā)生混迭，意味著濾波器要具備

垂直下降的截至特性（理想磚墻BrickTall濾波器），這是不可能實(shí)現(xiàn)的。工程實(shí)際上，為

了降低模擬濾波器的設(shè)計(jì)難度，采樣率一般要大于濾波器截至頻率的數(shù)倍以l-.o

Frequency,

Ffwqmmy

4、①數(shù)字帶寬和模擬帶寬有何區(qū)別？②以奈奎斯特采樣率的一半速率為基準(zhǔn)進(jìn)行歸一化,

計(jì)算數(shù)字帶寬（第4章_2信號(hào)采樣理論第37?38頁）

答：①區(qū)別：

模擬信號(hào)的帶寬：是指信號(hào)所含的最高頻率與最低頻率的差值。

數(shù)字帶寬：數(shù)字帶寬是模擬帶寬對(duì)采樣率的一半的歸一化。

②帶寬為100kHz的基帶信號(hào)，如果AD采樣速率為200kHz,則其數(shù)字帶寬為多少？

③某模擬信號(hào)經(jīng)過截止頻率Fc=lkHz的LPF濾波以后再以50kHz的采樣率進(jìn)行抽樣。如果

5、采樣保持器在AD中有何作用，在AD轉(zhuǎn)換之前為何要將采樣信號(hào)先保持？分析、計(jì)算

ADC0809采用和不采用保持器時(shí)的最大采樣頻率。

采樣保持器將信號(hào)放大后存儲(chǔ)起來，保持一段時(shí)間，一共AD轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換，知道下一個(gè)

采樣時(shí)間取出一個(gè)模擬信號(hào)值來替代原來的值，在數(shù)據(jù)夾集系統(tǒng)中，若模擬信號(hào)不進(jìn)過采樣

保持器，那么系統(tǒng)允許的模擬信號(hào)變化率就低

圖5.8正弦信號(hào)的最大變化率

=’CONV7~max

在AD轉(zhuǎn)換時(shí)間iconv內(nèi)，正弦信號(hào)電壓的最大變化率為At所以

△%

二7?，CONV

f=-----------------

如果甩壓最大變化不超過1LSB則-R，CONV

如果電壓最大變化不超過1/2LSB則CONV

（2）含采樣保持器時(shí)

△U<1LSBf=—--(Hz)

Jniaxc”一/

一

AC/<-LSB=—l——(Hz)

?’max\)

■/兒IAP

（3）由采樣定理得，采樣頻率至少兩倍與最高信號(hào)頻率

1

.^max

2(，AC+‘CONV+，AP)

所以

先對(duì)信號(hào)進(jìn)行抽樣，然后再使用FIR濾波器進(jìn)行效果相同的濾波，則FIR濾波器的截頻Fc=?

第四、五章軟件無線電技術(shù)

1、什么是軟件無線電技術(shù)？（第4章」軟件無線電概述第14?15頁）

答：【用現(xiàn)代化軟件來操縱，控制傳統(tǒng)的“純硬件電路”的無線通信?！恳粋€(gè)具有開放性、標(biāo)

準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密

模式、通信協(xié)議等用軟件來完成，并使A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，具有高度靈活

性、開放性的新一代通信系統(tǒng)。

2、傳統(tǒng)二次變頻接收機(jī)的示意框圖，有何優(yōu)點(diǎn)？（第4章」軟件無線電概述第38?39頁）

答：二次混頻方案：利用一次混頻的高中頻抑制鏡頻，利用二次混頻的低中頻提高選擇性。

0101^102

優(yōu)點(diǎn)：若中頻信號(hào)頻率較低，即所謂低中頻方案，則有用信號(hào)、本振信號(hào)、鏡頻信號(hào)相互靠

近，要求BPF1有較高的Q值。若中頻信號(hào)頻率較高，即所謂高中頻方案，則對(duì)射頻漉波器

的要求較低。但Q值中頻濾波器的帶寬變大，必然降低鄰信道的抑制能力，因此高中頻方

案降低了接收機(jī)的選擇性,

3、軟件無線電有哪三種結(jié)構(gòu)，各自特點(diǎn)是什么？（第4章」軟件無線電概述第44?51頁）

答：①射頻全帶寬低通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)射頻信號(hào)直接采樣，完全符合軟件無線電概念。

缺點(diǎn)：需要的采樣頻率太高，要求大動(dòng)態(tài)、多位數(shù)的A/D和D/A時(shí)，目前水平無法實(shí)現(xiàn)。

前端超寬接受模式對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)范圍有很高要求，工程實(shí)現(xiàn)困難。

適用于：工作帶寬不太寬的場合。

③射頻直接帶通軟件無線電結(jié)構(gòu)：采用了帶通采樣原理，要求A/D有足夠高工作帶寬。

優(yōu)點(diǎn)：與射頻全帶寬低通采樣結(jié)構(gòu)相比最大的不同就是吳用的前置濾波器的差異；另外A/D

的采用速率不同；FPGA的處理速度要求不同。實(shí)現(xiàn)可行性較強(qiáng)。

缺點(diǎn)：前置窄帶電調(diào)濾波器和高速大寬帶的A/D(很好的灌波性能，高性能的采樣保持放大

器)為了消除盲區(qū)，需對(duì)盲區(qū)采樣，采樣振蕩器設(shè)計(jì)復(fù)雜。

③寬帶中頻帶通軟件無線電結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣

優(yōu)點(diǎn)：信號(hào)經(jīng)過接收通道后失真小，通過后續(xù)數(shù)字化處理，具有更好的波形適應(yīng)，信號(hào)帶寬

適應(yīng)性以及可擴(kuò)展性。

缺點(diǎn)：本結(jié)構(gòu)的射頻前端較復(fù)雜，功能是將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于A/D采樣的寬帶中頻或

D/A輸出的寬帶中頻信號(hào)變換為射頻信號(hào)。

%=(2n+I浜/4

4、①畫出2倍抽取的時(shí)域表示和頻譜變換示意圖。②如果抽取后頻譜不發(fā)生混疊，則抽取

前信號(hào)頻譜應(yīng)該滿足何種關(guān)系？③如果信號(hào)本身不滿足這種關(guān)系，則應(yīng)該如何處理？［第4

章_3多速率信號(hào)處理第6-18頁、板書)

答:①整數(shù)倍抽取:把原始采樣序列X(nD)每隔(D-1)個(gè)數(shù)據(jù)抽取?個(gè)，形成?個(gè)新序列Xo(n),

其中D為抽取倍數(shù)(周期)，經(jīng)過抽取大大提高了信號(hào)的頻域分辨率，將原來序列的頻譜擴(kuò)展

到一個(gè)較寬的頻帶部分，相當(dāng)于時(shí)頻壓縮。

D上=0

2倍抽取時(shí)域表示（左）；頻譜變換示意圖（右）：（頻譜差別只是頻率尺度歸一化上）

1D-1

）

頻譜表達(dá)式

②若要避免混疊，則抽樣頻率3s>23M最高頻率。

混疊：即原始信號(hào)的頻譜分量小于"/D,因?yàn)樵蛄蓄l譜已填滿整個(gè)頻帶，離散時(shí)間序列頻

譜在一個(gè)周期內(nèi)的非零部分已經(jīng)擴(kuò)展到將一到n的整個(gè)頻帶內(nèi)填滿，則達(dá)到了最大可能的

減采樣，不能進(jìn)行任何倍數(shù)抽取。

③防止混疊：時(shí)域抽樣定理指出：對(duì)任?最高頻率為3M的帶限信號(hào)，當(dāng)3s>23M時(shí)，該信

號(hào)可無失真恢復(fù)出來，在已知3s的情況下，可以加上低通濾波器，被止頻率為3s/2。

5、畫出3倍內(nèi)插的時(shí)域表示和頻譜變換示意圖。為何內(nèi)插后的信號(hào)要經(jīng)過低通濾波器？（第

4章_3多速率信號(hào)處理第23-28頁、板書）

答：①整數(shù)倍內(nèi)插：在原始采樣序列的兩個(gè)抽樣點(diǎn)之間插入（L-1）個(gè)零值，形成新的序列

Xi.（n）,而只有將內(nèi)插零點(diǎn)后的頻譜，進(jìn)行低通濾波才能將插入的零點(diǎn)變?yōu)闇?zhǔn)確內(nèi)插值，經(jīng)

過內(nèi)插將大大提高信號(hào)的時(shí)域分辨率。

L倍內(nèi)插時(shí)域表示（左）：頻譜變換示意圖（右）：內(nèi)插后的信號(hào)頻譜是原始序列頻譜經(jīng)L倍壓

縮得到的譜，是原始基帶譜的各次倍頻分量的疊加。

②WHY：未經(jīng)濾波的頻譜中，不僅含有基帶分鼠（右圖中陰影），還包含其頻率大于JUL的

高頻部分（高頻鏡像），為恢復(fù)原始譜，需對(duì)其低通濾波。

6、畫出多速率信號(hào)處理中的兩個(gè)著名恒定式，并簡要說明其含義（第4章_3多速率信號(hào)

處理第39頁）

①公式：多相濾波器的理論基礎(chǔ)

中[f叵]3U叵畫f%[〃]三巾].叵典3U逅fJ3間

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[]"M>H"）,）'3[]=x[n]->|//（z）|>|T7]ry4[n]

②含義：

7、①什么是FIR濾波器的多相濾波器結(jié)構(gòu)，②給定FIR的傳遞函數(shù)，推導(dǎo)其多相表示并

畫出其結(jié)構(gòu)。③為何多相濾波器在多速率信號(hào)處理中有特殊作用？（第4章_3多速率信號(hào)

處理第40.44頁、板書）

答：①多相濾波的核心思想是：【采用多相濾波結(jié)構(gòu)，結(jié)合著名恒等式的等效結(jié)構(gòu)，可以高

效實(shí)現(xiàn)抽取和內(nèi)插的濾波器?！繛V波和整數(shù)倍的采樣速率轉(zhuǎn)換在一個(gè)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)中分段實(shí)現(xiàn)，

這樣一來，多相濾波器能工作在低的采樣率下，產(chǎn)生高采樣率的輸出信號(hào)，降低了數(shù)字濾波

器的實(shí)時(shí)性要求，且不發(fā)生頻譜混疊，由于有限沖激響應(yīng)F1R數(shù)字濾波器具有穩(wěn)定、嚴(yán)格

的線性相位等優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)現(xiàn)多抽樣率系統(tǒng)時(shí)多采用FIR來設(shè)計(jì)濾波器。

②9階FIR濾波器實(shí)現(xiàn)圖：其傳輸函數(shù)可寫成多相形式，用多相結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

③抽?。撼槿∑髂Ｐ椭械牡屯V波位于抽取算子之前，低通濾波的結(jié)果只有少數(shù)點(diǎn)被抽取，

大量數(shù)據(jù)點(diǎn)被丟棄，造成浪費(fèi)。

采用多相濾波結(jié)構(gòu)后的數(shù)字濾波器Ek(z)位于抽取器ID之后，即濾波在降速后，大大

降低了對(duì)處理速度的要求，提高實(shí)時(shí)處理能力。優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)分支濾波器的系數(shù)ek(n)由原來

的N個(gè)減少為N/D個(gè)，可以減小濾波運(yùn)算的累積誤差，提高計(jì)算精度。

內(nèi)插：內(nèi)插器模型中，其低通濾波器位于內(nèi)插算子之后，其中有大量零點(diǎn)，對(duì)于這些零點(diǎn)沒

有必要進(jìn)行計(jì)算。

采樣多相濾波結(jié)構(gòu)后，數(shù)字濾波器位于內(nèi)插器之前，即濾波在提速前，降低數(shù)字濾波

的實(shí)時(shí)性要求。每個(gè)分支濾波器階數(shù)只有原來的1/L,降低運(yùn)算速度要求，提高計(jì)算精度，

計(jì)算量降到I/D?或

板書補(bǔ)充:

8、什么是CIC濾波器？HB濾波器？各有何特點(diǎn)？

CIC濾波器：級(jí)聯(lián)積分梳妝漉波器；結(jié)構(gòu)簡單，只有加法器、減法器和寄存器。

CIC濾波器的特點(diǎn)：僅利用加法器、減法器和寄存器，因此占用資源少，實(shí)現(xiàn)簡單且速率

高

HB濾波器：是一種特殊的FIR濾波器，由于通帶和限帶相對(duì)于二分之一奈奎斯特頻率對(duì)

稱，因而有近一半的濾波器系數(shù)精確為0.

HB濾波器的特點(diǎn)：當(dāng)作為抽取因子為2的抽取濃波器時(shí)，可大大減少濾波的運(yùn)算量。

9、名詞解釋：dBm,EVM,ACLR,PAR（PAPR）.

1、dBm：射頻信號(hào)功率絕對(duì)值。

2、EVM：誤差向量幅度，描述通信信號(hào)星座誤差，誤差向量（包括幅度和相位的矢量）是在

一個(gè)給定時(shí)刻理想無誤差基準(zhǔn)信號(hào)與實(shí)際發(fā)射信號(hào)的向量差。定義為誤差矢量信號(hào)平均功率

的均方根值與理想信號(hào)平均功率的均方根值之比，并以百分比的形式表示。

3、ACLR：鄰道抑制比，衡量發(fā)射機(jī)的帶外輻射特性，鄰道與主道的功率比W45dBC

4、PAR（PAPR）：峰均比，峰值平均功率比

第五章現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與EDA技術(shù)

1、什么是可綜合設(shè)計(jì)和不可綜合設(shè)計(jì)？分別舉例說明。

答：HDL硬件描述語言：VHDL/Verilog/SystemC/ABELAHDL。

編程風(fēng)格（語言功能）一一可綜合：描述可以實(shí)現(xiàn)的硬件結(jié)構(gòu)；不可綜合：驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的實(shí)體。

例如以下Verilog語句：①Q(mào)v=#1Q+1'b1；

②初始設(shè)定語句：always粗CLK/2）CLK_ENCODE=-CLK_ENCODE；

③無法實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)類型，例如實(shí)數(shù)，文件等。

4、①數(shù)字系統(tǒng)的同步設(shè)計(jì)和一步設(shè)計(jì)的區(qū)別、優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？②給定外部時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)

據(jù)信號(hào)（設(shè)FPGA驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘的頻率大于外部數(shù)據(jù)輸入的時(shí)鐘頻率），說明同步和異步方法寫

FPGA內(nèi)部觸發(fā)器的基本過程。（第5章課件第31頁）

異步觸發(fā)器：同步觸發(fā)器：

①區(qū)別：同步設(shè)計(jì)：指系統(tǒng)中的所有模塊都在同一個(gè)參考時(shí)鐘的觸發(fā)下工作。

優(yōu)點(diǎn)：由于所有觸發(fā)器共用一個(gè)時(shí)鐘，因而系統(tǒng)有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)序參考點(diǎn)，使

得電路設(shè)計(jì)、仿真軟件能夠自動(dòng)、準(zhǔn)確的分析系統(tǒng)的時(shí)序，確定系統(tǒng)的