高频电子线路张肃文第3章习题.pdf

高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎1 第第三三章习题章习题 3.9 在图 3.1 中， 晶体管的直流工 作点是 CE V8V=， E I2mA=；工 作频率 0 f10.7MHz=； 调谐回路采 用中频变压器 1 3 L4 H =， 0 Q100=，其抽头为 2 3 N5 =匝， 1 3 N20 =匝， 4-5 N5=匝。试计算放大器下列各值：电压增益、功率增益、通频 带、回路插入损耗和稳定系数 S（设放大器和前级匹配 sie gg=） 。晶体管在 CE V8V=， E I2mA=时参数如 下： ieie g2860 SC18pF=， oeoe g200 SC7pF=， fefe y45mS54= ， rere y0.31mS88.5= 解：1）接入系数 2-3 1 1-3 N5 p0.25 N20 =， 4 5 2 1 3 N5 p0.25 N20 = 等效并联电阻 66 0 11 37.185 S 100 210.7 104 10 p p G QL = 谐振时的电压增益 3 12fe v0 2262-626 p1oe2ie p p y0.25 0.25 45 1054 A12.354 Gp gp g37.185 100.25200 100.252860 10 = + 2）谐振时，功率增益为 22 ie1 P0V0 ie2 g AA)12.312151.6 g =（ 3）回路有载品质因数 高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎2 L 22 ppp1oe2iep 62-626 11 Q GL(Gp gp g )L 1 16.278 (37.185 100.25200 100.252860 10 ) 210.7 4 = + = + 回路通频带 6 p 0.7 L f 10.7 10 2 f0.657MHz Q16.278 4）回路插入损耗 2 L 1 2 0 Q1 K1/(1)1.427 Q(1 16.278/100) = ， 1 10lgK1.54dB 5）GL为本级负载，把 Gp和下一级的输入电导 ie g 折算到本级晶体管的输出端： p26 L2ie2 22 11 G 1 Gp g16 3710 S pp =+=+= 根据匹配条件， ie2 2 2p1oe 2 1 gpGgp=+， 且 sie gg=， 有 2 1oe1p-6 s 2 2 g=794.96 10 p gG uS p + = fere 5488.5 tgtg2.946 22 + = 稳定系数 2212 sieoeL 6 fere (gg )(gG )(1)(794.962860)(2003455)(12.946 ) 10 S9.27 yy45 0.31 10 + = 由于 S5，所以放大器是稳定的。 3.10 图3.2表示一单调谐回路中频放 大器。已知工作频率 0 f10.7MHz=， 回路电容 2 C56pF=，回路电感 L4 H=， 0 Q100=，L 的匝数 N20=，接入系数 12 pp0.3=。晶 体管 T1的主要参数为： T f250MHz， bb r70 = ， b c C3pF ， ie y(0.15j1.45)mS=+， oe y(0.082j0.73)mS=+， fe y(38j4.2)mS=。 静态工作点电流由 R1、 R2、 R3决定， E I2mA=， 对应得 0 50=。 求：1）单级电压增益 v0 A ；2）单级通频带 0.7 2 f；3）四级的总电压增益 v04 (A )； 高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎3 4）四级的总通频带 0.74 (2 f)；5）如四级的总通频带 0.74 (2 f)保持和单级的通频 带 0.7 2 f相同，则单级的通频带应加宽多少？四级的总电压增益下降多少？ 解：1） 谐振阻抗 p 66 00 11 G37.1857 S QL100 210.7 104 10 = 等效谐振阻抗 22 22 pp 512 pp1 GG158 RRR S = += 22 1oep2ie Gp gGp g0.09 821580.09 150178.5818 S =+=+ 谐振时的电压增益 3 12 0 6 0.3 0.3 38.2314 106.31 19.26756.3119.36.31 178.5818 10 fe v p p y A G = 2）回路有载品质因数 L 6 p 11 Q20.822820.8 GL178.5818 10210.7 4 = 回路通频带 6 p 0.7 L f 10.7 10 2 f514kHz Q20.8228 3）四级的总电压增益 45 v04 (A )(19.26756.31 )1.38 1025.2= 4）四级的总通频带 6 0.250.25 0 0.74 L f10.7 10 (2 f)2121223.5kHz Q20.8228 = 5）单级的品质因数 6 0.250.25 0 L 3 0.7 f10.7 10 Q21219.0574869.057 2 f513.86 10 = 单级通频带 6 p 0.7 L f 10.7 10 2 f1.181MHz Q9.057486 单级回路总电导 66 L0 11 G410.552 S QL9.057486 210.7 104 10 = = 高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎4 单级放大器的增益 3 12 0 6 0.3 0.3 38.2314 106.31 8.386.3 G410.552 10 fe v p p y A = = 四级的总电压增益 43 v04 (A )( 8.3803576.31 )4.93 1025.2= 注：此题隐含需要调 L 或C使电路调谐于10.7MHz。由于C较小，所以本题应 使用 L 求 QL，若用C求 QL将引起误差。 3.11 设计一个中频放大器。要求：采用电容耦合双调谐放大器，初次级抽头 p1=0.3，p2=0.2,；中频频率为 1.5MHz；中频放大器增益大于 60dB；通频带为 30KHz；矩形系数 Kr0.11.9；放大器稳定工作；回路电容 500pF，回路线圈品质 因数 Q0=80。已知晶体管在 f=1.5MHz， E I1mA=时参数如下： ieie g1000 SC74pF=， oeoe g18 SC18pF=， fe y360004.3S= ， re y3393S= 另外中放前的变频器也采用双调谐回路做负载。 解：由于要求矩形系数 Kr0.11.9，当1= 时根据 1 m 4 r0.1 1 m 100-1 k1.93 2-1 m= 因为中放前的变频器也采用双调谐回路做负载， 所以一共有 m=4 级双调谐回路。 三级中放采用同样形式的电路，且参数也相同时，要求每级增益大于 20dB。 总通频带要求为 30KHz， 40.25 0.740.70.7 (2 f)21(2 f)302 f=45.5kHz= 单级等效电路如图： C1 C2C0 L1L2 p1 p2 回路电容 C1=C2=500pF， 2 01oe1 p0.09 18pF=1.62pFC e CC = = 2 2ie2 p0.04 74pF=2.96pFC ie CC = = 高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎5 22 oe1oeie2ie gp g0.09 181.62,gp g0.04 100040 SS= 谐振阻抗 612 0 p 0 21.5 10500 10 G58.9 S Q80 C = 与初级回路 L1C1 的并联电导 2 11oep gp g +G60.5 S= 与次级回路 L2C2 的并联电导 2 22iep gp g +G98.9 S= 有载品质因数 6 0 L 3 0.7 22 1.5 10 Q46.6 245.5 10 f f = 初次级回路的总电导 612 0 p L 21.5 10500 10 G101.12 S Q46.6 C = = 初次级回路通过并联电导实现 0L QQ， 初级回路并联的电导 3p1 gGg101.1260.5=40.62 S=， 电阻 3 3 1 R =24.6 g K= 次级回路并联的电导 4p2 gGg101.1298.9=2.4 S=，电阻 4 4 1 R =417 g K= 确定元件：电感 012 1 =LL22.5 2LC fH = 确定 C0：10.0215 Lcc Q kk= =， 00 0 0 0102 11 ()() c CC kCpF CCCCCC = + 最后判断单级增益： 6 12 0 6 0.3 0.2 36000 10 10.7 2G2 101.12 10 fe v p p p y A = 3.14 用晶体管 CG30 做一个 30MHz 的中频放大器，当工作电压 CE V8V=， E I2mA=时，其 y 参数是： ie y(2.86j3.4)mS=+， ie y(0.08j0.3)mS=+， fe y(26.4j36.4)mS=， oe y(0.2j1.3)mS=+。求此放大器的稳定电压增益 v0 s (A ）， 要求稳定系数5。 解：1）由于前级与本级一样，所以有 sieoeL gggGg+=+=和 fe v0 y g A =，稳定系数 高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎6 为 2 222 fe sieoeL 2 ferefeev0e y(1)(gg )(gG )(1)g (1) S yyyyAy + = 稳定增益为 2 2 fe v0 re y(1)44.97 (12.102 ) A12.5 S y5 0.31 + = 。 其中， fe y44.9754.05= ， re y0.310375.07= ， fere 54.0575.07 tgtg2.102 22 + = 注：因为放大器增益与 g 有关，在本题中没有给出 g 的具体数值，g 与晶体管参 数和接入系数有关，所以只有从 S 中消去个。 若设工作频率远低于特征频率， 0T ff，则有 fe 0 ， re 90 ， fere tgtg( 45 )1 2 + = ， 2 fe v0 re y(1)44.972 A7.617 S y5 0.31 + = 。 3.17图3.3所示的双调谐电感耦 合电路中， 设第一级放大器的输 出导纳和第二级放大器的输入 导纳分别是： -6 oo g20 10SC4pF=， -3 ii g0.62 10SC40pF=， -3 fe y40 10 S=， 0 f465kHz=， 中频变压器初、次级线圈的空 载， 0 Q100=，线圈抽头 12 N73=匝， 34 N60=匝， 45 N1= 匝， 56 N13.5=匝，L1和 L2是紧耦合。求：1）电压放大 倍数；2）通频带和矩形系数。 高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎7 解：1）接入系数 34455612 NNNN+, 1 p1= ， 56 2 3456 N13.5 p0.183673 NN73.5 = + ， 2212 ie2i Cp C0.18367340 101.349pF = 2ie2 CCC1.35+10001001.35pF =+ 2 23 212 p2 11 L0.116811mH C(2465 10 )1001 10 = 1oe1 CCC4+10001004pF =+= 312 01 p1 0 C2465 101004 10 G29.3333 S Q100 =， op1 ggG49.3333 S =+=， 1 23 212 p1 11 L0.116811mH C(2465 10 )1004 10 = 312 p1 L1L2 6 1 C 2465 101004 10 Q59.460Q g49.3333 10 = L1 与 L2 紧耦合时，耦合系数 k=1，即 12 12 k1 M ML L L L = = 总的耦合系数 12 136136 k0.0134 L LM L LL L = =耦合因数 L1 k Q =0.8= 由1 ，可知该耦合回路属于强耦合回路，因此回路的电压放大倍数 3 12 0 262 0.183673 40 100.8 71.2 149.333 1010.8 fe v p p y A g = + 2） 通频带： 由 2 v 2222 v0 A11 A2 (1)4 + = + 求广义失谐 0.7 。 将0.814521代 入，可得 42 0.70.7 0.6489022.5969270+=，从中可解得 0.7 1.148645。通频带 3 0 0.70.7 L f465 10 2 f1.1486458.982kHz Q59.460 = 3）矩形系数： 由 2 v 2222 v0 A11 A10 (1)4 + = + 求广义失谐 0.1 。将0.814521 代入，可得 42 0.10.1 0.648902267.4120+=，从中可解得 0.1 4.003936。 高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎8 矩形系数 0.1 r0.1 0.7 4.003936 k3.4863.49 1.148645 = 3.24 某接收机的前端电路由高频放大器、晶体管混频器和中频放大器组成。已 知晶体混频器的功率传输系数 pc k0.2=，噪声温度 i T60K=，中频放大器的噪声 系数 ni F6dB=。现用噪声系数为 3dB 的高频放大器来降低接收机的总噪声系数。 如果要使中的噪声系数降低到 10dB，这高频放大器的功率增益至少要几分贝？ 解： 设室温为 290K，晶体混频器的温度系数为 nm 60 F11.2069 290 = +。 n1 F1.9953， ni F3.9811。将数值代入 nmni nn1 p1p1pc F1F1 FF KK K =+可得， p1p1 0.20692.9811 101.9953 KK0.2 =+ ，从中可解出 p1 K1.8872，即 p1 K2.76dB。 3.27 有 A、B、C 三个匹配放大器，它们的特性如下： 放大器功率增益/dB噪声系数 A61.7 B122.0 C204.0 现把此三个放大器级连，放大一低电平信号，问此三个放大器应如何连接，才能 使总的噪声系数最小，最小值为多少? 解： 6/10 p1 A =103.9811， 12/10 p2 A =1015.849， 20/10 p3 A =10100=。将数值代入 32 n31 p1p1p2 F1F12-14 1 FF1.7+1.9992 AA A3.98113.9811 15.849 =+ ， 应按 A、B、C 排列。 3.28 当接收机线性级输出的信号功率对噪声功率的比值超过 40dB 时，接收机会 输出满意的结果。该接收机输入级的噪声系数为 10dB，损耗为 8dB，下一级的 K K K Kp p p p1 1 1 1= = = =? ? ? ? F F F Fn n n n1 1 1 1= = = =3 3 3 3d d d dB B B B K K K Kp p p pc c c c= = = =0