高频电子线路(第四版)课后习题答案-曾兴雯.doc

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高频电子线路习题集（绝密）

第一章绪论

1－1画出无线通信收发信机的原理框图，并说出各部分的功用。

答：

上图是一个语音无线电广播通信系统的基本组成框图，它由发射部分、接收部分以及无线信道三大部分组成。

发射部分由话筒、音频放大器、调制器、变频器（不一定必须）、功率放大器和发射天线组成。

低频音频信号经放大后，首先进行调制后变成一个高频已调波，然后可通过变频，达到所需的发射频率，经高频功率放大后，由天线发射出去。

接收设备由接收天线、高频小信号放大器、混频器、中频放大器、解调器、音频放大器、扬声器等组成。

由天线接收来的信号，经放大后，再经过混频器，变成一中频已调波，然后检波，恢复出原来的信息，经低频功放放大后，驱动扬声器。

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。

1－4无线电信号的频段或波段是如何划分的？

各个频段的传播特性和应用情况如何？

答:

无线电信号的频段或波段的划分和各个频段的传播特性和应用情况如下表

第二章高频电路基础

2－1对于收音机的中频放大器，其中心频率f0=465kHz．B0.707=8kHz，回路电容C=200pF，试计算回路电感和QL值。

若电感线圈的QO=100，问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。

解2-1：

答：

回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66kΩ的电阻。

2－2图示为波段内调谐用的并联振荡回路，可变电容C的变化范围为12～260pF，Ct为微调电容，要求此回路的调谐范围为535～1605kHz，求回路电感L和Ct的值，并要求C的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。

题2－2图

答：

电容Ct为19pF，电感L为0.3175mH.

2－3图示为一电容抽头的并联振荡回路。

谐振频率f0=1MHz，C1=400pf，C2=100pF求回路电感L。

若Q0=100，RL=2kΩ，求回路有载QL值。

题2－3图

解2-3

答：

回路电感为0.317mH,有载品质因数为1.546

2－4石英晶体有何特点？

为什么用它制作的振荡器的频率稳定度较高？

答2-4：

石英晶体有以下几个特点

1.晶体的谐振频率只与晶片的材料、尺寸、切割方式、几何形状等有关，温度系数非常小，因此受外界温度影响很小

2.具有很高的品质因数

3.具有非常小的接入系数，因此手外部电路的影响很小。

4.在工作频率附近有很大的等效电感，阻抗变化率大，因此谐振阻抗很大

5.构成震荡器非常方便，而且由于上述特点，会使频率非常稳定。

2－5一个5kHz的基频石英晶体谐振器，Cq=2.4X10－2pFC0=6pF，，ro=15Ω。

求此谐振器的Q值和串、并联谐振频率。

解2-5：

答：

该晶体的串联和并联频率近似相等，为5kHz，Q值为88464260。

2－6电阻热噪声有何特性？

如何描述

答2-6：

电阻的热噪音是由于温度原因使电阻中的自由电子做不规则的热运动而带来的，因此热噪音具有起伏性质，而且它具有均匀的功率谱密度，所以也是白噪音，噪音的均方值与电阻的阻值和温度成正比。

2－7求如图所示并联电路的等效噪声带宽和输出均方噪声电压值。

设电阻R=10kΩ，C=200pF，T=290K。

题2－7图

解2-7：

答：

电路的等效噪声带宽为125kHz，和输出均方噪声电压值为19.865μV2.

2－8如图所示噪声产生电路，已知直流电压E=10V，R=20kΩ,C=100pF，求等效噪声带宽B和输出噪声电压均方值（图中二极管V为硅管）。

题2－8图

解2-8：

此题中主要噪音来自二极管的散粒噪音，因此

等效噪音带宽为：

2－9求图示的T型和П型电阻网络的噪声系数。

题2－9图

解2-9

设两个电路的电源内阻为Rs

1.解T型网络

（1）采用额定功率法

（2）采用开路电压法

（3）采用短路电流法

2.解П型网络

（1）采用额定功率法

（2）采用开路电压法

（3）采用短路电流法

2－10接收机等效噪声带宽近似为信号带宽，约10kHz，输出信噪比为12dB，要求接收机的灵敏度为1PW，问接收机的噪声系数应为多大？

解2-10：

根据已知条件

答：

接收机的噪音系数应为32dB。

第三章高频谐振放大器

3－1对高频小信号放大器的主要要求是什么？

高频小信号放大器有哪些分类？

答3-1：

对高频小信号器的主要要求是:

1.比较高的增益

2.比较好的通频带和选择性

3.噪音系数要小

4.稳定性要高

高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器、集成放大器和选频电路组成的放大器。

根据选频电路的不同，又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器；或用集中参数滤波器构成选频电路。

3－2一晶体管组成的单回路中频放大器，如图所示。

已知fo=465kHz，晶体管经中和后的参数为：

gie=0.4mS,Cie=142pF，goe=55μS，Coe=18pF，Yie=36.8mS,Yre=0，回路等效电容C=200pF，中频变压器的接入系数p1=N1/N=0.35，p2=N2/N=0.035,回路无载品质因数Q0=80，设下级也为同一晶体管，参数相同。

试计算：

（1）回路有载品质因数QL和3dB带宽B0.7;

（2）放大器的电压增益；（3）中和电容值。

（设Cb’c=3pF）

题3－1图

解3-2：

根据已知条件可知,能够忽略中和电容和yre的影响。

得：

答：

品质因数QL为40.4,带宽为11.51kHz,谐振时的电压增益为30.88,中和电容值为1.615pF

3－3高频谐振放大器中，造成工作不稳定的王要因素是什么？

它有哪些不良影响？

为使放大器稳定工作，可以采取哪些措施？

答3-3

集电结电容是主要引起不稳定的因素，它的反馈可能会是放大器自激振荡；环境温度的改变会使晶体管参数发生变化，如Coe、Cie、gie、goe、yfe、引起频率和增益的不稳定。

负载阻抗过大，增益过高也容易引起自激振荡。

一般采取提高稳定性的措施为：

（1）采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法

（2）减小负载电阻，适当降低放大器的增益

（3）选用fT比较高的晶体管

（4）选用温度特性比较好的晶体管，或通过电路和其他措施，达到温度的自动补偿。

3－4三级单调谐中频放大器，中心频率f0=465kHz，若要求总的带宽B0.7=8kHZ，求每一级回路的3dB带宽和回路有载品质因数QL值。

解3－4：

设每级带宽为B1，则：

答：

每级带宽为15.7kHz,有载品质因数为29.6。

3－5若采用三级临界耦合双回路谐振放大器作中频放大器（三个双回路），中心频率为fo=465kHz，当要求3dB带宽为8kHz时，每级放大器的3dB带宽有多大？

当偏离中心频率10kHZ时，电压放大倍数与中心频率时相比，下降了多少分贝？

解3-5

设每级带宽为B1，则：

答：

每级放大器的3dB带宽为11.2kHz,当偏离中心频率10kHZ时，电压放大倍数与中心频率时相比，下降了多少31.4dB

3－6集中选频放大器和谐振式放大器相比，有什么优点？

设计集中选频放大器时，主要任务是什么？

答3-6

优点：

选频特性好、中心频率稳定、Q值高、体积小、调整方便。

设计时应考虑：

滤波器与宽带放大器及其负载之间的匹配。

另外还要考虑补偿某些集中参数滤波器的信号衰减。

3－7什么叫做高频功率放大器？

它的功用是什么？

应对它提出哪些主要要求？

为什么高频功放一般在B类、C类状态下工作？

为什么通常采用谐振回路作负载？

答3-7

高频功率放大器是一种能将直流电源的能量转换为高频信号能量的放大电路，其主要功能是放大放大高频信号功率，具有比较高的输出功率和效率。

对它的基本要求是有选频作用、输出功率大、自身损耗小、效率高、所以为了提高效率，一般选择在B或C类下工作，但此时的集电极电流是一个余弦脉冲，因此必须用谐振电路做负载，才能得到所需频率的正弦高频信号。

3－8高频功放的欠压、临界、过压状态是如何区分的？

各有什么特点？

当EC、Eb、Ub、RL四个外界因素只变化其中的一个时，高频功放的工作状态如何变化？

答3-8

当晶体管工作在线性区时的工作状态叫欠压状态，此时集电极电流随激励而改变，电压利用率相对较低。

如果激励不变，则集电极电流基本不变，通过改变负载电阻可以改变输出电压的大，输出功率随之改变；该状态输出功率和效率都比较低。

当晶体管工作在饱和区时的工作状态叫过压状态，此时集电极电流脉冲出现平顶凹陷，输出电压基本不发生变化，电压利用率较高。

过压和欠压状态分界点，及晶体管临界饱和时，叫临界状态。

此时的输出功率和效率都比较高。

•当单独改变RL时，随着RL的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。

•当单独改变EC时，随着EC的增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。

•当单独改变Eb时，随着Eb的负向增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。

•当单独改变Ub时，随着Ub的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。

3－9已知高频功放工作在过压状态，现欲将它调整到临界状态，可以改变哪些外界因素来实现，变化方向如何？

在此过程中集电极输出功率如何变化？

答3-9

可以通过采取以下措施

1.减小激励Ub，集电极电流Ic1和电压振幅UC基本不变，输出功率和效率基本不变。

2.增大基极的负向偏置电压，集电极电流Ic1和电压振幅UC基本不变，输出功率和效率基本不变。

3.减小负载电阻RL，集电极电流Ic1增大，IC0也增大，但电压振幅UC减小不大，因此输出功率上升。

4.增大集电极电源电压，Ic1、IC0和UC增大，输出功率也随之增大，效率基本不变。

3－10高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么？

答3-10

主要意义在于提高了电源的利用率，将直流功率的更多的转换为高频信号功率，减小晶体管的功率损耗，可降低对晶体管的最大允许功耗PCM的要求，提高安全可靠性。

3－11设一理想化的晶体管静特性如图所示，已知Ec=24V，Uc=21V，基极偏压为零偏，Ub=3V，试作出它的动特性曲线。

此功放工作在什么状态？

并计算此功放的θ、P1、P0、η及负载阻抗的大小。

画出满足要求的基极回路。

解3-11

1、求动态负载线

题3－11图

2、求解θ、P1、P0、η及负载阻抗的大小。

3、符合要求的基极回路为

3－12某高频功放工作在临界伏态，通角θ=75o”，输出功率为30W，Ec=24V，所用高频功率管的SC=1.67V，管子能安全工作。

（1）计算此时的集电极效率和临界负载电阻；

（2）若负载电阻、电源电压不变，要使输出功率不变。

而提高工作效率，问应如何凋整？

（3）输入信号的频率提高一倍，而保持其它条件不变，问功放的工作状态如何变化，功放的输出功率大约是多少？

解3-12

（1）

（2）可增加负向偏值，但同时增大激励电压，保证IC1不变，但这样可使导通角减小，效率增加。

（3）由于频率增加一倍，谐振回路失谐，集电极阻抗变小，电路由原来的临界状态进入欠压状态，输出幅度下降，故使输出功率和效率都下降。

对于2ω的频率，回路阻抗为：

因此，输出功率下降到原来的2/3Q倍。

3－13试回答下列问题：

（1）利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加在基极或集电

极时、应如何选择功放的工作状态？

（2）利用功放放大振幅调制信号时，应如何选择功放的工作状态？

。

（3）利用功放放大等幅度的信号时，应如何选择功放的工作状态？

解3-13

（1）利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加在基极或集电极时、功放应选在过压状态。

（2）利用功放放大振幅调制信号时，功放应选在欠压状态，并为乙类工作。

（3）利用功放放大等幅度的信号时，功放应选在过压状态，此时有较大的输出功率和效率。

也可以选择在过压状态，此时输出电压幅度比较稳定。

3－14当工作频率提高后，高频功放通常出现增益下降，最大输出功率和集电极效率降低，这是由哪些因素引起的？

解3-14

主要原因是

1.放大器本身参数，如β、α随频率下降。

2.电路失谐，集电极阻抗减小。

3.少数载流子渡越时间效应。

4.非线性电抗效应，如CbˊC的影响。

5.发射极引线电感的影响，对高频反馈加深。

3－15如图所示，设晶体管工作在小信号A类状态，晶体管的输入阻抗为Z，交流电流放大倍数为hfe/（1+j/f/fβ），试求Le而引起的放大器输入阻抗Z`i。

并以此解释晶体管发射极引线电感的影响。

解3-15

可见，Le越大，输入阻抗越大，反馈越深，电流越小，反馈越深，输出功率和效率越低。

3－16改正图示线路中的错误，不得改变馈电形式，重新画出正确的线路。

题3－16图

解3-16：

3—17试画出一高频功率放大器的实际线路。

要求

（1）采用NPN型晶体管，发射极直接接地；

（2）集电极用并联馈电，与振荡回路抽头连接；（3）基极用串联馈电，自偏压，与前级互感耦合。

解3-17：

根据要求画出的高频功率放大器电路如下

3－18一高频功放以抽头并联回路作负载，振荡回路用可变电容调谐。

工作频率f=5MHZ，调谐时电容C=200pF，回路有载品质因数QL=20，放大器要求的最佳负载阻抗RLr=50Ω，试计算回路电感L和接入系数P。

解3-18：

3－19如图（a）所示的D型网络，两端的匹配阻抗分别为RP1、RP2。

将它分为两个L型网络，根据L型网络的计算公式，当给定Q2=RP2/XP2时，证明下列公式：

并证明回路总品质因数Q=Q1＋Q2。

题3－19图

解3-19

首先将电路分解成两个L回路，如图

（1）。

然后利用并串转换，将Xp2和Rp2的并联转换为Rs和Xs3的串联，得到图

（2）。

根据串并转换关系，得：

再利用串并转换，将Xs1和Rs的并联转换为Rp和Xp的并联，得到图（4），其中

3－20上题中设RP1=20Ω，Rp2=100Ω，F=30MHz，指定Q2=5，试计算Ls、CP1、CP2和回路总品质因数Q。

解3-20

3－21如图示互感耦合输出回路，两回路都谐振，由天线表IA测得的天线功率PA=10W，已知天线回路效率η2=0.8。

中介回路的无载品质因数QO=100，要求有载品质因数QL=10，工作于临界状态。

问晶体管输出功率P1为多少？

设在工作频率ωL1=50Ω，试计算初级的反映电阻rf，和互感抗ωM。

当天线开路时，放大器工作在什么状态？

题3－21图

当天线开路时，反射电阻为零，初级回路等效并联阻抗增大，放大器将从临界状态进入过压状态。

3－22什么是D类功率放大器，为什么它的集电极效率高？

什么是电流开关型和电压开关型D类放大器？

答3-22

D类放大器是一种工作在开关状态的功率放大器，两个晶体管在输入激励控制下交替饱和导通或截止，饱和导通时，有电流流过，但饱和压降很低；截止时，流过晶体管的电流为零。

所以晶体管的平均功耗很小，效率很高。

在电流开关型电路中，两管推挽工作，电源通过一个大大电感供给一个恒定电流，分别交替流过两个晶体管，两管轮流导通和截止。

通过谐振电路得到正弦输出电压。

在电压开关型电路中，两晶体管是与电源电压和地电位串联的，在输入控制下，一个导通，一个截止，因此，两管的中间点电压在0和电源电压之间交替切换。

通过谐振电路，获的正弦输出信号。

3－23图3－33的电压开关型D类放大器，负载电阻为RL，若考虑晶体管导通至饱和时，集电极饱和电阻Rcs（Rcs=1/Sc），试从物理概念推导此时开关放大器的效率。

解3-23

根据题意，将（a）图简化为（b）图所示的等效电路。

设Rcs1=Rcs2=Rcs,LC回路对开关频率谐振，则：

3－24根据图3－37的反相功率合成器线路，说明各变压器和传输线变压器所完成的功用，标出从晶体管输出端至负载间各处的阻抗值。

设两管正常工作时，负载电阻上的功率为100W，若某管因性能变化，输出功率下降一半，根据合成器原理，问负载上的功率下降多少瓦？

解3－24：

不平衡-

平衡转换

反相分配

平衡-

不平衡转换

1:

4阻抗变换

反相合成

阻抗变换

100W反相功率合成器的实际线路

当某管上的功率下降一半时，证明该管上的输出电压降低，其值是原来的0.707倍。

那么最后流过合成器负载的电流

3－25射频摸块放大器的最基本形式是什么样的电路？

它可以完成哪些功能？

它有哪些王要优点

答3-25

射频模块放大器的最基本的形式是一个采用混合电路技术的薄膜混合电路，是把固态元件和无源元件（包括分立元件和集成元件）外接在一块介质衬底上，并将有源和无源元件以及互连做成一个整体。

用这种放大器可以构成振荡器、调制器、混频器、功率合成与分配期、环行器、定向耦合器；采用多个模块可构成一个射频系统。

采用射频模块的主要优点是电路性能好、可靠性高、尺寸小、重量轻、散热好、损耗低、价格便宜等。

第四章正弦波振荡器

4－1什么是振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件？

振荡器输出信号的振幅和频率分别是由什么条件决定？

答4-1

4－2试从相位条件出发，判断图示交流等效电路中，哪些可能振荡，哪些不可能振荡。

能振荡的属于哪种类型振荡器？

题4-2图

答4-2

（a）可能振荡，电感三点式反馈振荡器,

（b）不能,

（c）不能,

（d）不能,

（e）可能振荡，振荡的条件是L1C1回路呈容性，L2C2回路呈感性，即要求f01

（f）可能振荡，振荡的条件是LC3支路呈感性，即要求f03

4－3图示是一三回路振荡器的等效电路，设有下列四种情况：

（1）L1C1>L2C2>L3C3;

（2）L1C1

（3）L1C1=L2C2>L3C3;

（4）L1C1

试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率f1与回路谐振频率有何关系？

题4-3图

解4-3

根据给定条件，可知

（1）fo1

（2）fo1>f02>f03,因此，当