高频电子线路第章习题答案.pdf

第章第章谐振功率放大器谐振功率放大器 3.1谐振功率放大器电路如图谐振功率放大器电路如图 3.1.13.1.1 所示，晶体管的理想化转移特性如图所示，晶体管的理想化转移特性如图 P3.1P3.1 所示。已知：所示。已知： BB 0.2 VV， i 1.1cos ()ut V，回路调谐在输入信号频率上，试在转移特性上画出输入电压和集电，回路调谐在输入信号频率上，试在转移特性上画出输入电压和集电 极电流波形，并求出电流导通角极电流波形，并求出电流导通角及及 c0 I、 c1m I、 c2m I的大小。的大小。 解解 由由 BEBB 0.21.1cos ()0.21.1cos (), i uVuVt VVt可作出它的波形如可作出它的波形如图图 P3.1(2)P3.1(2) 所示。所示。 根据根据 BE u及转移特性，在图及转移特性，在图 P3.1P3.1 中可作出中可作出 c i的波形如的波形如(3)(3)所示。由于所示。由于0t 时，时， BEBEmax (0.21.1)=1.3,uuVV则则 max 0.7 C iA。 因为因为 () cos imBE onBB UUV，所以，所以 BE(on)BB im 0.60.2 cos0.364, 1.1 UV U 则得则得 69 由于由于 0(69 ) 0.249 ， 1(69 ) 0.432 ， 2(69 ) 0.269 ，则，则 00max 11max 22max (69 )0.2490.70.174 (69 )0.4320.70.302 (69 )0.2690.70.188 cC c mC c mC IiA IiA IiA 3.2已知集电极电流余弦脉冲已知集电极电流余弦脉冲 max 100 mA C i，试求通角试求通角120，70时集电极电流的直流时集电极电流的直流 分量分量 0c I和基波分量和基波分量 1c m I；若；若 CC 0.95 cm UV，求出两种情况下放大器的效率各为多少？，求出两种情况下放大器的效率各为多少？ 解解 (1)(1)120， 0( ) 0.406 ， 1( ) 0.536 01 1 0 0.406 10040.6 mA,0.536 10053.6 mA ( )110.536 0.9562.7% 2( )20.406 cc m cm c CC II U V (2)(2)70， 0( ) 0.253 ， 1( ) 0.436 01 0.253 10025.3mA,0.436 10043.6 mA 10.436 0.9581.9% 20.253 cc m c II 3.3已知谐振功率放大器的已知谐振功率放大器的 CC 24 VV， C0 250 mAI，5 W o P ， cmCC 0.9UV， 试求该放大器的试求该放大器的 D P、 C P、 C 以及以及 c1m I、 maxC i、。 解解 0 0.25246 W DCCC PI V 1 651W 5 83.3% 6 225 0.463A 0.924 CDo o C D o c m cm PPP P P P I U 1 1 ( )220.8331.85,50 0.9 CC C cm V g U 0 max 0 0.25 1.37 ( )0.183 C C I iA 3.4一谐振功率放大器一谐振功率放大器， CC 30 VV，测得测得 C0 100 mAI， cm 28 VU，70， 求求 e R、 o P和和 C 。 解解 0 max 0 100 395 mA (70 )0.253 c C I i 1max1(70 ) 3950.436172 mA c mC Ii 1 28 163 0.172 cm e c m U R I 1 11 0.172282.4 W 22 oc mcm PIU 2.4 80% 0.1 30 o C D P P 3.5已知已知 CC 12 VV， BE(on) 0.6 VU， BB 0.3VU ，放大器工作在临界状态，放大器工作在临界状态 cm 10.5 VU， 要求输出功率要求输出功率 o 1WP ，60，试求该放大器的谐振电阻，试求该放大器的谐振电阻 e R、输入电压、输入电压 im U及集电极效率及集电极效率 C 。 解解 22 1110.5 55 221 cm e o U R P 1 0 ()0.6( 0.3) 1.8 V cos0.5 (60 )110.391 10.5 78.5% 2(60 )20.21812 BEBB im cm C CC UonV U U V 3.6谐振功率放大器电路如图谐振功率放大器电路如图 P3.6P3.6 所示，试从馈电方式，基极偏置和滤波匹配网络等方面，分析这所示，试从馈电方式，基极偏置和滤波匹配网络等方面，分析这 些电路的特点。些电路的特点。 解解 (a)(a) 1 V、 2 V集电极均采用串联馈电方式集电极均采用串联馈电方式，基极采用自给偏压电路基极采用自给偏压电路， 1 V利用高频扼圈中固有直流利用高频扼圈中固有直流 电阻来获得反向偏置电压电阻来获得反向偏置电压， 而而 2 V利用利用 B R获得反向偏置电压获得反向偏置电压。 输入端采用输入端采用 L L 型滤波匹配网络型滤波匹配网络， 输出端采用输出端采用 型滤波匹配网络。型滤波匹配网络。 (b)(b) 集电极采用并联馈电方式，基极采用自给偏压电路，由高频扼流圈集电极采用并联馈电方式，基极采用自给偏压电路，由高频扼流圈 B L中的直流电阻产生很小的中的直流电阻产生很小的 负偏压负偏压，输出端由输出端由 23 L C， 345 C C C构成构成L型和型和T型滤波匹配网络型滤波匹配网络，调节调节 34 C C和和 5 C使得外接使得外接 5050 欧负载电欧负载电 阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻，输入端由输入端由 1 C、 2 C、 1 L、 6 C构成构成T和和L型滤波匹配网型滤波匹配网 络，络， 1 C用来调匹配，用来调匹配， 2 C用来调谐振。用来调谐振。 3.7某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图 P3.7P3.7 所示。工作频率为所示。工作频率为 2 2 MHzMHz，已知天线等效电容已知天线等效电容 500 PF A C ，等效电阻，等效电阻8 A r ，若放大器要求，若放大器要求80 e R ，求，求L和和C。 解解 先将先将L、 A C等效为电感等效为电感 A L，则则 A L、C组成组成L形网络形网络，如图如图 P3.7(s)P3.7(s)所示所示。 由图可得由图可得 80 113 8 e e A R Q r 由图又可得由图又可得/ eAA QLr，所以可得，所以可得 6 6 22 12 2626 3 8 1.91 101.91H 22 10 11 11.91H 12.122H 3 11 2987 10F2987 pF (22 10 )2.122 10 e A A AA e A Q r LH LL Q C L 因为因为 1 A A LL C ，所以，所以 6 26212 6 11 1.91 10 (22 10 )500 10 14.59 10 H14.59 H A A LL C 3.8一谐振功率放大器，要求工作在临界状态。已知一谐振功率放大器，要求工作在临界状态。已知 CC 20 VV， o 0.5 WP ， L 50R ，集，集 电极电压利用系数为电极电压利用系数为 0.950.95，工作频率为，工作频率为 1010 MHzMHz。用。用 L L 型网络作为输出滤波匹配网络，试计算该网络的元型网络作为输出滤波匹配网络，试计算该网络的元 件值。件值。 解解 放大器工作在临界状态要求谐振阻抗放大器工作在临界状态要求谐振阻抗 e R等于等于 22 (0.9520) 361 220.5 cm e o U R P 由于由于 e R L R，需采用低阻变高阻网络，所以，需采用低阻变高阻网络，所以 6 6 22 12 2626 361 112.494 50 2.49450 1.986 101.986H 2 10 10 11 11.98612.31H 2.494 11 110 10F110 pF (2 10 10 )2.31 10 e e L eL e R Q R Q R LH LLH Q C L 3.9已知实际负载已知实际负载50 L R ，谐振功率放大器要求的最佳负载电阻，谐振功率放大器要求的最佳负载电阻121 e R ，工作频率，工作频率 30 MHzf ，试计算图，试计算图 3.3.9(a)3.3.9(a)所示所示型输出滤波匹配网络的元件值，取中间变换阻抗型输出滤波匹配网络的元件值，取中间变换阻抗2 L R 。 解解 将图将图 3.3.9(a)3.3.9(a)拆成两个拆成两个 L L 型电路，如图 型电路，如图 P3.9(s)P3.9(s)所示。由此可得所示。由此可得 2 1 50 114.9 2 121 117.71 2 L e L e e L R Q R R Q R 122 2 6 22 22 2 9 12 26212 2 91 11 6 4.9 520 10520 pF 230 1050 11 15201542 pF 4.9 11 52 10 H52 nH (230 10 )542 10 7.71 2 81.8 10H81.8 nH 230 10 e L e eL Q CF R CCpF Q L C Q R L 1111 22 1 12 1 2629 11 11112 11 181.8 nH 183nH 7.71 11 339 10339 pF (230 10 )83 10 (81.852) nH133.8 nH e LL Q CF L LLL 3.10试求图试求图 P3.10P3.10 所示各传输线变压器的阻抗变换关系及相应的特性阻抗。所示各传输线变压器的阻抗变换关系及相应的特性阻抗。 解解 (a)(a) 1 1411 4 ,4,4 444164 c i icLcciL Lc Z RUU RZRZZRR IIRZ (b)(b) 2211 2,2,4 222/2 ic icLcciL Lc RZUU RZRZZRR IIRZ 3.11功率四分配网络如图功率四分配网络如图 P3.11P3.11 所示，试分析电路的工作原理。已知所示，试分析电路的工作原理。已知 75 L R ，试求，试求 1d R、 2d R、 3d R及及 s R的值。的值。 解解 当当 1r Ta a 与与 b b 端负载电阻均等于端负载电阻均等于 2 2 s R， a a 与与 b b 端获得信号源供给功率的一端获得信号源供给功率的一 半。同理，半。同理， 2r T、 3r T两端负载两端负载 L R都相等都相等，且等于且等于 4 4 s R时时，a a、b b 端功率又由端功率又由 2r T、 3r T平均分平均分 配给四个负载，所以每路负载配给四个负载，所以每路负载 L R获得信号源供给功率的获得信号源供给功率的 1/41/4，故图，故图 P3.11P3.11 构成功构成功 率四分配网络。率四分配网络。 123 75,150,18.75 ddds RRRR 3.12图图 P3.12P3.12 所示为工作在所示为工作在 230230 MHzMHz 频段上频段上、 输出功率为输出功率为 5050 WW 的反相功的反相功 率合成电路率合成电路。试说明试说明：(1)(1) 1r T 5r T传输线变压器的作用并指出它们的特性阻抗传输线变压器的作用并指出它们的特性阻抗；(2)(2) 6r T、 7r T传传 输线变压器的作用并估算功率管输入阻抗和集电极等效负载阻抗。输线变压器的作用并估算功率管输入阻抗和集电极等效负载阻抗。 解解 (1)(1) 说明说明 1r T 5r T的作用并指出它们的特性阻抗的作用并指出它们的特性阻抗 1r T为为 1:11:1 传输线变压器，用以不平衡与平衡电路的转换，传输线变压器，用以不平衡与平衡电路的转换， 1 50 c Z。 2r T和和 3r T组成组成 9:19:1 阻抗变换电路，阻抗变换电路， 23 50/316.7 cc ZZ。 4r T为为 1:11:1 传输线变压器，用以平衡与不平衡电路的转换，传输线变压器