高频电子线路答案.pdf

第一章第一章绪论绪论 1 1 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 1 2 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 1 3 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 1 4 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 音频 放大器 调制器激励放大 输出功 率放大 载波 振荡器 天线开关 高频放大混频器 中频放大 与滤波 解调器 音频 放大器 话 筒 本地 振荡器 扬 声 器 变频器 1 第二章第二章 高频电路基础高频电路基础 2 2 1 1 对于收音机的中频放大器 其中心频率 f0 465 kHz 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 66k 的电阻 2 2 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 12 260 pF Ct 为微调电容 要求此回 路的调谐范围为 535 1605 kHz 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 题 2 3 图 0 0 0 0 22612226122261222612 0 0 0 0 6 6 6 6 22222222 1 1 1 1 2 2 2 2 11111111 2446510200 102446510200 102446510200 102446510200 10 10101010 0 5860 5860 5860 586 4465200446520044652004465200 f f f f LCLCLCLC L L L L fCfCfCfC mHmHmHmH 2 0 0 0 0 3 3 3 3 0 0 0 0 3 3 3 3 465 10465 10465 10465 10 58 12558 12558 12558 125 8 108 108 108 10 L L L L L L L L 0 7070 7070 7070 707 f f f f Q Q Q Q f f f f Q Q Q Q B B B B 0 707 B 9 9 9 9 0 0 0 0 0 0 0 0312312312312 0 0 0 0 000000000000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00000000 0 0 0 0 10010100101001010010 171 22171 22171 22171 22 2465 10200 10246522465 10200 10246522465 10200 10246522465 10200 1024652 1 1 1 1 58 12558 12558 12558 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图示为一电容抽头的并联振荡回路 谐振频率 f0 1MHz C1 400 pf C2 100 pF 求回路电感 L 若 Q0 100 RL 2k 求回路有载 QL值 解 2 3 答 回路电感为 0 317mH 有载品质因数为 1 546 2 2 4 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 2 5 5 一个 5kHz 的基频石英晶体谐振器 Cq 2 4X10 2pF C0 6pF ro 15 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 2 6 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 2 7 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 10k C 200 pF T 290 K 解 2 7 12121212 12121212 2 2 2 2 0 0 0 0 6212621262126212 40000400004000040000 80 80 80 80 500500500500 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 0 3170 3170 3170 317 210 80 10 210 80 10 210 80 10 210 80 10 C CC CC CC C CpFCpFCpFCpF CCCCCCCC L L L L fCfCfCfC mHmHmHmH 2 2 2 2 0 0 0 0 612612612612 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 3 1253 1253 1253 125 0 640 640 640 64 100100100100 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013013013013 3 3 3 3 44444444 s s s s s s s s s s s s smismosmismosmismosmismo s s s s smissmissmissmis F F F F smossmossmossmos R R R R E E E E RRRRRRRRRRRRE E E E PPPPPPPP R R R R PRRRRPRRRRPRRRRPRRRR N N N N PRRPRRPRRPRR 0 R 2 2 2 2 22222222 3 3 3 3 0 0 0 0 13131313 2 2 2 2 2 2 2 2 013013013013 2 2 2 2 3 3 3 3 44444444 niosnoniosnoniosnoniosno s s s s nosnosnosnos F F F F niosniosniosnios R R R R UkTBRUkTBRUkTBRUkTBRUkTBRUkTBRUkTBRUkTBR RRRRRRRRRRRR URRRRURRRRURRRRURRRR N N N N URRURRURRURR 2 2 2 2 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 23232323 23232323 1 1 1 1 23232323 2 2 2 2 3 3 3 3 21331213312133121331 2 2 2 2 2 2 2 2 33333333 2 2 2 2 013013013013 31313131 132132132132 13131313 2 2 2 2 1 1 1 1 4 4 4 4 1 1 1 1 4 4 4 4 1 1 1 1 4 4 4 4 44444444 nononono s s s s nionionionio s s s s s s s s s s s s ssssssssssss s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s nononono F F F F IkTBIkTBIkTBIkTB R R R R RRRRRRRR IkTBIkTBIkTBIkTB R RR RR RR R RRRRRRRRRRRR RRRRRRRR RRRRRRRR R RR RR RR R 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smossmossmossmos s s s s ssssssss s s s s ssssssss s s s s R RR RR RR R RRRRRRRR PRRRPRRRPRRRPRRR N N N N R R R R PRPRPRPR R R R R RRRRRRRR RR RRRRRRR RRRRRRR RRRRRRR RRRRR RR RRR RRR RRR R R RR RR RR RR RR RR RR RR RR RR RR R R RRR RRR RRR RR 0 0 0 0 2 2 2 2 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 31 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 23232323 1 1 1 1 2 2 2 2 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1212121212121212 2 2 2 2 2 2 2 2 1212121212121212 2 2 2 2 01010101 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 1 1 1 nononono niosniosniosnios s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s ssssssss nossnossnossnoss F F F F niosniosniosnios UkTBRUkTBRUkTBRUkTBR R R R RR R R R UkTBRUkTBRUkTBRUkTBR R RR RR RR R RRRRRRRR RRRRRRRR RRRRRRRR R R R RR R R R kTBRkTBRkTBRkTBR R RR RR RR R RRRRRRRR R R R R RRRRRRRR R R R R kTBR RkTBR RkTBR RkTBR R R RR RR RR RR RR RR RR RR RR RR RR R UR RR RR RUR RR RR RUR RR RR RUR RR RR R N N N N UR RRUR RRUR RRUR RR 5 3 采用短路电流法 2 2 1010 接收机等效噪声带宽近似为信号带宽 约 10kHz 输出信噪比为 12 dB 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 接收机的噪音系数应为 32dB 第三章第三章 高频谐振放大器高频谐振放大器 3 3 1 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 比较高的增益 比较好的通频带和选择性 噪音系数要小 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 3 2 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 55 S 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 3 dB 带宽 B0 7 2 放大器的电压增益 3 中和电容值 设 Cb c 3 pF 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 题 3 1 图 2 2 2 2 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1212121212121212 2 2 2 2 1 1 1 1 1212121212121212 2 2 2 2 2 2 2 2 1212121212121212 2 2 2 2 01010101 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 1 1 1 nononono s s s s niosniosniosnios ssssssss s s s s ssssssss nossnossnossnoss F F F F niosniosniosnios IkTBGIkTBGIkTBGIkTBG R RR RR RR R IkTBGIkTBGIkTBGIkTBG R RR RR RR RR RR RR RR RR RR RR RR R R R R R kTBRkTBRkTBRkTBR R RR RR RR RR RR RR RR RR RR RR RR R IR RR RR RIR RR RR RIR RR RR RIR RR RR R N N N N IR RRIR RRIR RRIR RR 1 21 21 21 2 0 0 0 0 12121212 12121212 234234234234 0 0 0 0 6 6 6 6 1015 851015 851015 851015 85 10101010 10101010 15 8515 85 1 37 10290 1015 8515 85 1 37 10290 1015 8515 85 1 37 10290 1015 8515 85 1 37 10290 10 10101010 158832158832158832158832 15 85 1 372915 85 1 372915 85 1 372915 85 1 3729 o o o o i i i i i i i i F F F F o o o o S S S S N N N N S S S S N N N N kTBkTBkTBkTB N N N N S S S S N N N N dBdBdBdB 2222222222222222 12121212 2000 35180 0351422022000 35180 0351422022000 35180 0351422022000 35180 035142202 oeieoeieoeieoeie Cp Cp CpFCp Cp CpFCp Cp CpFCp Cp CpF C 3 123 123 123 12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 22465 10202 102465 10202 102465 10202 102465 10202 10 7 3747 3747 3747 374 80808080 f f f f gSgSgSgS Q Q Q Q C 22222222 120120120120 26236262362623626236 0 3555 100 0350 4 107 374 1014 60 3555 100 0350 4 107 374 1014 60 3555 100 0350 4 107 374 1014 60 3555 100 0350 4 107 374 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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 3 4 4 三级单调谐中频放大器 中心频率 f0 465 kHz 若要求总的带宽 B0 7 8 kHZ 求每一级回路的 3 dB 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 3 5 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 465 kHz 当要求 3 dB 带宽为 8 kHz 时 每级放大器的 3 dB 带宽有多大 当偏离中心频率 10 kHZ 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 3 dB 带宽为 11 2kHz 当偏离中心频率 10 kHZ 时 电压放大倍数与中心频率时相比 下降了多 少 31 4dB 3 3 6 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 3 7 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 3 8 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 1 1 1 1 3 3 3 3 0 710 710 710 71 0 70 70 70 7 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 0 0 0 0 L L L L 1 1 1 1 BB21BB21BB21BB21 B B B B8 8 8 8 B15 7kHzB15 7kHzB15 7kHzB15 7kHz 0 50980 50980 50980 5098 21212121 f f f f Q29 6Q29 6Q29 6Q29 6 B B B B 1 1 1 1 4 4 4 4 3 3 3 3 0 710 710 710 71 0 70 70 70 7 1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 4 4 3 3 3 3 BB21BB21BB21BB21 B B B B8 8 8 8 B11 2kHzB11 2kHzB11 2kHzB11 2kHz 0 7140 7140 7140 714 21212121 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 33333333 4 4 4 4 4 4 4 44 4 4 4 00000000 22222222 0 0 0 0 33333333 4 4 4 4 22222222 4 4 4 40 0 0 0 10101010 1 1 1 1 3 3 3 3 4 4 4 4 2 2 2 2 4 4 4 4 3 3 3 3 K K K KK K K K288288288288 KK 1KK 1KK 1KK 1 4 4 4 4 4 4 4 4 f f f f 42Q42Q42Q42Q f f f f 88888888 2f2f 2f2ff f f f 2 2 f2 2 f2 2 f2 2 f 4 2 4 2 4 2 4 2 4 4 4 4 BfBfBfBf B B B B 88888888 0 027 20log0 02731 4dB0 027 20log0 02731 4dB0 027 20log0 02731 4dB0 027 20log0 02731 4dB 299299299299 2 2102 2102 2102 210 4 4 4 4 11 2 1011 2 1011 2 1011 2 10 10kHz10kHz10kHz10kHz 1 1 1 1 22224222242222422224 01010101 K K K K2A22A22A22A2 K K K KA1A1A1A1 1A 44 1A 44 1A 44 1A 44 7 39152127333945391521273339453915212733394539152127333945 b e b e b e b e u 3 0Vu 3 0Vu 3 0Vu 3 0V 2 52 52 52 5 2 02 02 02 0 1 51 51 51 5 1 1 1 1 c c c c i Ai Ai Ai A ce ce ce ce u Vu Vu Vu V A A A A B B B BC C C C 0 0 0 0 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 3 9 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 3 1010 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 3 1111 设一理想化的晶体管静特性如图所示 已知 Ec 24 V Uc 21V 基极偏压为零偏 Ub 3 V 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 P1 P0 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 0 5 0 5 0 5 0 5 1 1 1 1 coscoscoscos cos cos cos cos 2421cos2421cos2421cos2421cos 3cos0 5 3cos0 5 3cos0 5 3cos0 5 b b b b C C C C m m m m bebebebe cecccecccecccecc cmbbbcmbbbcmbbbcmbbb cececece cmcmcmcm EvEvEvEv di di di di gSgSgSgS dudududu uEUtuEUtuEUtuEUt igUtEEigUtEEigUtEEigUtEE utututut igtigtigtigt ccecCccecCccecCccecC cbcbcbcb o o o o cecccecccecccecc cecCccmaxmmcecCccmaxmmcecCccmaxmmcecCccmaxmm t t t t i 0 uEU242135Vi 0 uEU242135Vi 0 uEU242135Vi 0 uEU242135V t t t t 0 50 50 50 5 i 0 cosE0 5 cos i 0 cosE0 5 cos i 0 cosE0 5 cos i 0 cosE0 5 cos 3 3 3 3 0 50 50 50 50 50 50 50 5 arccos80uEU cos242120 5V arccos80uEU cos242120 5V arccos80uEU cos242120 5V arccos80uEU cos242120 5V 33333333 3 t0 3 t0 3 t0 3 t0 uEU3V i ig 3cos00 52 5guEU3V i ig 3cos00 52 5guEU3V i ig 3cos00 52 5guEU3V i ig 3cos00 52 5g b 1 C 2 U B 2 5A 2 5A 2 5A 2 5A A A A A A B C 8 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 6 Aug 2005 Sheet of File D Design Explorer 99 MyDesign2 ddbDrawn By v 2 求解 P1 P0 及负载阻抗的大小 3 符合要求的基极回路为 3 3 1212 某高频功放工作在临界伏态 通角 75o 输出功率为 30 W Ec 24 V 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 C1C1C1C1C1C1C1C1 1 1 1 1 o o o o 0C0C1cmaxC0C0C1cmaxC0C0C1cmaxC0C0C1cmaxC C01C01C01C01 1 1 1 1 0 0 0 0 I UI UI UI U21 2 50 47221 2 50 47221 2 50 47221 2 50 472 P12 39WP12 39WP12 39WP12 39W 22222222 PIE 80 iE0 2862 52417 16WPIE 80 iE0 2862 52417 16WPIE 80 iE0 2862 52417 16WPIE 80 iE0 2862 52417 16W PPP17 1612 394 77WPPP17 1612 394 77WPPP17 1612 394 77WPPP17 1612 394 77W P P P P12 3912 3912 3912 39 0 7220 7220 7220 722 P17 16P17 16P17 16P17 16 COSCOSCOSCOS bbbbbbbb uUtuUtuUtuUt C11 Cmax1CCCC11 Cmax1CCCC11 Cmax1CCCC11 Cmax1CCC 2 2 2 2 1C1C1CCCC1CCC1CC1C1C1CCCC1CCC1CC1C1C1CCCC1CCC1CC1C1C1CCCC1CCC1CC IiS EU IiS EU IiS EU IiS EU 1111111111111111 PI US EU US E US UPI US EU US E US UPI US EU US E 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