西工大高频课后习题部分答案.ppt

2020 3 25 1 1 20试求图P1 20所示各传输线变压器的阻抗变换关系 Ri RL 及相应的特性阻抗Zc表达式 第一章 解 设每根传输线变压器的端电压为v 电流为i 2020 3 25 2 2020 3 25 3 2020 3 25 4 1 21试证明图P1 21所示传输线变压器的输入电阻Ri 25RL 传输线的特性阻抗Zc 5RL 2020 3 25 5 1 22图PI 22所示为用传输线变压器构成的魔T混合网络 试分析工作原理 已知RL 50 试指出Ri R1 R2 R3各阻值 解 Tr1 Tr3均为魔T混合同相功率合成网络 Tr4为l 4传输线变压器 Tr4输入端呈现电阻 这个电阻就是混合网络Tr3C端呈现的电阻 而R3即为接在Tr3D D端的电阻 因此 根据隔离条件 同理混合网络Trl和Tr2的C端呈现的电阻 2020 3 25 6 1 23图P1 23所示为工作在 2 30 MHz频段上 输出功率为50w的反相功率合成电路 试指出各传输线变压器功能及Tr1 Tr3传输线变压器的特性阻抗 并估算功率晶体管输入阻抗和集电极等效负载阻抗 图中 Ll L2的作用不予考虑 解 1 Tr1为不平衡 平衡变换器 Tr6为反相功率分配器 Tr2 Tr3为9 1阻抗变换器 Tr7为反相功率合成器 Tr4为平衡 不平衡变换器 Tr5为l 4阻抗变化器 2 Trl输出端呈现的电阻为50 经9 1阻抗变化器后的电阻为50 9 5 6 因此晶体管T1 T2的输入电阻均为2 8 3 输出负载为50 经Tr4和Tr5变换后的电阻为50 4 12 5 因此 T1 T2管的输出负载电阻均为6 25 4 Tr1 Tr5的特性阻抗 Zc1 50 Zc4 12 5 Zc5 25 Zc2 Zc3 1 3Ri 1 3 50 16 7 2020 3 25 7 解 Tr1 Tr3均为同相分配网络 输入功率经两次分配在四只RL上 各输出四分之一的功率 接在Trl Tr2 Tr3的输出各负载为Rd1 Rd2 Rd3 且Rd2 Rd3 作为同相功率放大器 得 1 24一功率四分配器如图NP1 24所示 试分析电路工作原理 写出RL1与各电阻之间的关系 2020 3 25 8 解 因为谐振功放的输出负载为并联谐振回路 该回路具有选频特性 可以从晶体管的余弦脉冲电流中 将不失真的基波电流分量选频出来 在并联谐振回路上形成不失真的基波余弦电压 而电阻性负载功率放大器的电阻性输出负载不具备这样的功能 因此不能在丙类工作 第二章谐振功率放大器 解 与甲 乙类比较 丙类工作放大器的优点在于 1 由于丙类工作时晶体管的导通时间短 使管子的瞬时功耗减少因而效率得到提高 2 丙类工作的放大器输出负载为并联皆振回路 具有选频滤波特性 保证了输出信号的不失真 为此 丙类放大器只适宜于放大载波信号和高频窄带信号 2 1为什么谐振功率放大器能工作于丙类 而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类 2 2放大器工作于丙类比作于甲 乙类有何优点 为什么 丙类工作的放大器适宜于放大哪些信号 2020 3 25 9 2020 3 25 10 2020 3 25 11 2020 3 25 12 2020 3 25 13 2020 3 25 14 2 6设一谐振功率放大器的谐振回路具有理想的滤波性能 试说明它的动态线为什么是曲线 在过压状态下集电极脉冲电流波形为什么会中间凹陷 解 由于谐振功率放大器的谐振回路具有理想的滤波性能 因此谐振回路上电压为余弦波 其幅度为 而通过谐振回路的集电极电流为脉冲波 显然与不成正比 故描述的动态线必定是曲线 在过压状态下 晶体管进入饱和区 但由于谐振回路的选频特性 其上电压仍是基波电压 该余弦电压进入饱和区 将下降 因此过压状态下形成集电极脉冲电流中间凹陷 2020 3 25 15 2 10一谐振功率放大器 设计在临界工作状态 经测试得输出功率仅为设计值的60 而却略大于设计值 试问该放大器处于何种工作状态 分析产生这种状态的原因 解 小 导致放大器进入欠压状态 原因是放大器由临界状态进入欠压状态时 集电极电流脉冲高度增大 导致略有增大 但因而减小 结果是减小 增大 减小 2020 3 25 16 2 14根据图 a 所示的谐振功率放大器原理电路 按下列要求画出它的实用电路 l 两级放大器共用一个电源 2 T2管的集电极采用并馈电路 基极采用自给偏置电路 3 T1管的集电极采用串馈电路 基极采用分压式偏置电路 解 根据题意要求画出的电路如图 b 图中 两级共用一个电源 电源线必须串接电源滤波网络RC1 CCl LC1 CC2 T2管基极接高频扼流圈LD1 提供直流通路 并利用扼流圈的直流电阻产生自给偏压 T2管集电极接高频扼流圈LD2 组成并馈电路 在L2和L3的接点上并接电容C3 构成T型匹配滤波网络 2020 3 25 17 2020 3 25 18 2 16一谐振功率放大器工作于临界状态 已知f 80MHz RL 50 PO 5W Vcm 17 5V C0 20pF 试按教材中表2 3 l中的 型滤波匹配网络设计回路各元件值 设网络的有载品质因数Qe1 5 2020 3 25 19 第三章正弦波振荡器 解 并联谐振回路在电流激励下 该回路的端电压的频率特性才会产生负斜率的相频特性 其电路如图NP3 3 a 所示 而串联谐振回路必须是电压激励下回路电流的频率特性才能产生负斜率的相频特性如图NP3 3 b 所示 3 3并联谐振回路和串联谐振回路在什么激励 电压激励还是电流激励 才能产生负斜率的相频特性 2020 3 25 20 3 5试判断图NP3 5所示交流通路中 哪些可能产生振荡 哪些不能产生振荡 若能产生振荡 则说明属于哪种振荡电路 解 a 不振 同名端接反 不满足正反馈 b 能振 变压器耦合反馈振荡器 2020 3 25 21 C 不振 不满足三点式振荡电路的组成法则 d 能振 当 即L1C1回路呈容性 L2C2回路呈感性 组成电感三点式振荡电路 2020 3 25 22 e 能振 计入结电容 组成电容三点式振荡电路 f 能振 当时 L1C1回路呈容性 L2C2回路呈感性 组成电容三点式振荡电路 2020 3 25 23 3 6试画出图NP3 6所示各振荡器的交流通路 并判断哪些电路可能产生振荡 哪些电路不能产生振荡 图中 CB Cc CE CD为交流旁路电容或隔直流电容 LC为高频扼流圈 偏置电阻RB1 RB2 RG不计 不振 2020 3 25 24 能振 不振 2020 3 25 25 能振 能振 2020 3 25 26 不振 2020 3 25 27 g 电路同时存在两种反馈 其中通过LC形成正反馈 通过R形成负反馈 由于LC串联谐振回路在其谐振频率上呈现最小的阻抗 正反馈最强 因而在上产生振荡 2020 3 25 28 3 7 2020 3 25 29 3 8试改正图NP3 8所示各振荡电路中的错误 并指出电路类型 图中CB CD CE均为旁路电容或隔直流电容 LC LE LB均为高频扼流圈 图 a 中L改为C1 C1改为L1 构成电容三点式振荡电路 LC为扼流圈 交流时 隔断晶体三极管集电极与地之间的联系 2020 3 25 30 图 b 中反馈线中串接隔直电容CC 隔断电源电压VCC 2020 3 25 31 图 c 中去掉CE 消除CE对回路影响 加已CB和CC以保证基极交流接地并隔断电源电压VCC L2改为C1 构成电容三点式振荡电路 2020 3 25 32 图 d 中L2改为C1 构成电容三点式电路 去掉原电路中的C1 保证栅极通过L1 形成直流通路 2020 3 25 33 图 e 中反馈线中串接隔直电容CB 隔断VCC 使其不能直接加到基极上 L2换为C3 2020 3 25 34 图 f 中L改为C1L1串接电路 构成电容三点式振荡电路 或L C互换 L中心接射极 2020 3 25 35 图 g 去掉C 以满足相位平衡条件 或LC1换为RC 2020 3 25 36 3 9试运用反馈振荡原理 分析图NP3 9所示各交流通路能否振荡 解 图NP3 9 a 满足正反馈条件 LC并联回路保证了相频特性负斜率 因而满足相位稳定条件 电路可振 图NP3 9 b 不满足正反馈条件 因为反馈电压比 滞后一个小于的相位 不满足相位平衡条件 2020 3 25 37 图NP3 9 c 电路中当T2基极上加正极性电压时 经跟随器T2和共基放大器T1 得到的反馈电压为负极性 构成负反馈 不满足正反馈条件 不振 2020 3 25 38 3 11图NP3 11所示为场效应管电感三点式振荡电路 若管子的极间电容和RG不计 试计算振荡频率 并导出振幅起振条件 图中CD CG CS为交流旁路电容和隔直流电容 2020 3 25 39 3 12图NP3 12为场效应管电容三点式振荡电路 已知MOS管的参数为 管子极间电容不计 电路元件RD 1k CG为隔直流电容 CS为旁路电容 RG1 RG2阻值很大 可忽略不计 设 0 试用工程估算法求满足起振条件的值 并指出该振荡器是否有栅极电流 该振荡器中不会有栅极电流 2020 3 25 40 2020 3 25 41 2020 3 25 42 3 18试指出图NP3 18所示各振荡器电路的错误 并改正 画出正确的振荡器交流通路 指出晶体的作用 图中CB CC CE CS均为交流旁路电容或隔直流电容 并联型晶体振荡器 晶体呈电感 L改为C3 2020 3 25 43 串联型晶体振荡器 晶体呈短路元件 晶体改接到发射极 2020 3 25 44 串联型晶体振荡器 晶体呈短路元件 C改为L1 L改为C L2串联 2020 3 25 45 并联型晶体振荡器 晶体呈电感 利用器件的Cgd构成电感三点式振荡电路 其中LC1C2回路应成感性 2020 3 25 46 串联型晶体振荡器 晶体呈短路元件 加C4 利用电容分压产生正反馈 或R3并C4 C1串R4 2020 3 25 47 3 19试画出具有下列特点的晶体振荡器电路 1 采用NPN型晶体三极管 2 晶体作为电感元件 3 正极接地的直流电源供电 4 晶体三极管集 射极间为LC并联谐振回路 5 发射极交流接地 解 可以接成两种晶体振荡器电路分别如图NP3 19 a 和 b 所示 在图 a 中 LC1回路应呈感性 符合电感三点式振荡电路组成法则 而在图 b 中 LC1回路应呈容性 符合电容三点式振荡电路组成法则 为皮尔斯振荡电路 2020 3 25 48 3 20晶体振荡电路如图 a 所示 已知 试分析电路能否产生正弦波振荡 若能振荡 试写出与之间的关系 解 交流通路如图 b 所示 由图可知 若晶体呈感性 L1C1并联谐振回路呈容性 L2C2串联谐振回路呈容性 则形成皮尔斯振荡电路 为此要求 2020 3 25 49 2020 3 25 50 3 22试判断图NP3 22所示各RC振荡电路中 哪些可能振荡 哪些不能振荡 并改正错误 图中CB CC CE CS对交流呈短路 图 a 反馈线自发射极改接到基极上 能振 2020 3 25 51 2020 3 25 52 3 23图NP3 23 a 所示为采用灯泡稳幅器的文氏电桥振荡器 图NP3 23 b 为采用晶体二极管稳幅的文氏电桥振荡器 试指出集成运算放大器输入端的极性 并将它们改画成电桥形式的电路 指出如何实现稳幅 解 右图所示为电桥形式电路 图 a 中灯泡是非线性器件 它的阻值随温度升高而增加 即是正温度系数的非线性器件 起振时 灯泡阻值小 放大器增益大 随着振荡振幅增大 灯泡阻值增大 放大器增益就相应减小 最后达到平衡 2020 3 25 53 图 b 中D1 D2是非线性器件 它的正向导通电阻阻值随信号增加而减少 这样 振荡器起振时 D1 D2截止 负反馈最弱 随着振荡加强 二极管正向电阻值减小 负反馈增大 从而使振幅达到平衡 2020 3 25 54 3 25要求图 a 所示电路能够产生正弦波振荡 试分别按照下列情况连接电路端点 构成振荡电路 1 反馈支路接在 端之间 2 反馈支路接在 端之间 3 反馈支路接在 端之间 解 将 端的瞬时极性标出 如图 a 所示 1 反馈支路接在 端 要使 端的瞬时极性为负才能形成正反馈 反馈支路应为RC移相电路 如图 b 所示 2 反馈支路接在 端之间 为使 端的瞬时极性为正 可采取两种方法 反馈支路为LC串联谐振电路或石英晶体 反馈支路为RC串并联回路 如图 C 所示 3 反馈支路在 端之间 因为 端的瞬时极性为负 负反馈支路应与 2 相同 2020 3 25 55 第四章振幅调制与解调电路 4 1图 a 是用频率为1000kHz的载波信号同时传输两路信号的频谱图 试写出它的电压表达式 并画出相应的实现方框图 计算在单位负载上的平均功率Pav和频谱宽度BWAM 2020 3 25 56 2020 3 25 57 2020 3 25 58 202