高频电子线路课后习题答案-曾兴雯

高频电子线路习题集高频电子线路习题集 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 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 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 2 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 3 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 0 22612 0 6 22 1 2 11 2446510200 10 10 0 586 4465200 f LC L fC mH 2 由得 0 3 0 3 465 10 58 125 8 10 L L 0 707 f Q f Q B 0 707 由B得 9 0 0312 0 000 0 0 0 00 0 10010 171 22 2465 10200 1024652 1 58 125 1171 22237 66 10058 125 L L L L L LL Q Rk C CCQ Q R ggg R QQ RRRk QQQ 因为 所以 4 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 2 3 3 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 题 2 3 图 12 min 12 max 11 2 2 12 10 11 2 2 260 10 t t t CCC LC LC LC LC 3 3 根据已知条件 可以得出 回路总电容为因此可以得到以下方程组 1605 10 535 10 1212 1212 1212 12 32 260 10260 10 9 12 1012 10 8260 109 12 10 260108 1019 8 1 2535 1026019 0 3175 tt tt t t CC CC C CpF L mH 12 6 1605 535 10 10 3149423435 5 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 12 12 2 0 6212 40000 80 500 1 2 1 0 317 210 80 10 C C CpF CC L fC mH 2 0 612 0 0 0 2 3 125 0 64 100 199 26 28 1080 10 100 1 546 199 11 3 125 L L L L R Rk p Q k f C Q Q R R 0 折合到回路两端的负载电阻为 回路固有谐振阻抗为R 有载品质因数 0q q 0q 00 q0 q 0 9 312 0q C C 60 024 C0 024pFC CC60 024 ff f0 998f4 99kHz 0 024C 1 1 12 2C 1110 Q88464260 2 f Cr25 100 024 10153 6 总电容 串联频率 品质因数 1 L 12 C400 R0 8 CC500 负载接入系数为p 6 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 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 19 865 V2 2 2 8 8 如图所示噪声产生电路 已知直流电压 E 10 V R 20 k C 100 pF 求等效噪声带 2 2 4 4 44 Un In SkTREkTRB SkTGIkTGB 噪音电压功率谱噪音电压均方值 噪音电流功率谱 噪音电流均方值 2 0 22 00 02 0 6 412 1 1 1 1 1 11 arctan 2 1 2 2 1110 125 44 10200 108 R HR j CR j C R H jdf df HCR dffCR fCRCR kHz CR 0 n 网络传输函数为 H j 则等效噪音带宽为 B 222 0 23432 1 444 4 1 37 10290 10125 1019 865 nnnn kTGB HkTB RkTRB R V 输出噪音电压均方值为 U 7 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 2 9 9 求图示的 T 型和 型电阻网络的噪声系数 0 0 9 3 0 465 20000 26 56 11 11 1 D D D D DD mA mV R I R HR j CR j Cj C RRR D 0 流过二极管的电流为 E V I R 二极管电阻为 网络传输函数为 H j 2 0 222 000 012 10 2 00 319622 11 1 1 2 111 arctan 2 244 100 1056 10 44 64 224 2 20 465 101 6 1044 64 10562083 DD D DD n H jdf dfdf HCRfCR fCR CRCR MHz I qB H V n 2 n B U 8 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 型网络 13 2 13 s s RR R R RRR 0 输出电阻为R 2 3 2 13 2 013 3 44 s s s smismo s smis F smos R E RRRE PP R PRRRR N PRR 0 输入匹配功率 输出匹配功率 R 噪音系数 2 22 3 0 13 2 2 013 2 3 44 niosno s nos F nios R UkTBRUkTBR RRR URRRR N URR 2 0 2 2 3 23 23 1 23 2 3 21331 2 2 33 2 013 31 132 13 2 1 4 1 4 1 4 44 no s nio s s s sss s s s s s s no F IkTB R RR IkTB R R RRR RR RR R R kTB RR RRRR RR RRR kTBRkTB RRRRR RR RRRR RRR I N 2 013 2 3 s nios RRRR IRR 1 23 121231 0 1231 1 23 1 s sss ss s s R R RR R RR RR RRRR R R RRRRRR R RR RR 输出电阻为 9 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 2 31 1 1 23 1 4 4 s smi s s s s s smo 0 E P R RR E R R RR RR RR P R 输入匹配功率 输出匹配功率 2 1 23 01 1 3 1 2 01231 13 2 1212 01 1 s smis F smos s ss s ss s R R RR PRRR N R PR R RR RR RRRRR RR R R RR RR R R RR 得噪音系数为 0 2 0 2 2 31 1 1 23 1 2 01 1 1 2 1 2 2 1 1212 2 2 1212 2 01 4 4 4 4 1 no nios s s s s s s s s ss noss F nios UkTBR RR UkTBR R R RR RR RR RR kTBR R R RR R RR R kTBR R R RR RR R UR RR RR R N UR RR 2 0 2 2 1 1212 2 1 1212 2 2 1212 2 01 4 4 4 1 no s nios ss s ss noss F nios IkTBG R R IkTBG R RR RR R R kTBR R RR RR R IR RR RR R N IR RR 10 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 答 接收机的噪音系数应为 32dB 1 2 0 12 12 234 0 6 1015 85 10 10 15 8515 85 1 37 10290 10 10 158832 15 85 1 3729 o i i F o S N S N kTB N S N dB 11 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 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 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 题 3 1 图 12 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 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 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 2222 12 2000 35180 035142202 oeie Cp Cp CpF 回路总电容为 C 3 12 0 0 0 22465 10202 10 7 374 80 f gS Q 固有谐振电导为 C 22 120 26236 0 3555 100 0350 4 107 374 1014 6 oeie p gp gg S 回路总电导为 g 3 12 0 6 0 0 7 3 12 06 11 11 22465 10202 10 40 4 14 6 10 465 311 51 40 4 0 350 03536 8 10 30 88 14 6 10 0 35 31 615 10 65 L L fe nb cb c f Q f dBBkHz Q p py K Np CCCpF NNp C 品质因数 g 带宽 谐振增益 g 中和电容 1 3 0 71 0 7 1 1 3 0 L 1 BB21 B8 B15 7kHz 0 5098 21 f Q29 6 B 因为总带宽为 则每级带宽为 有载品质因数 13 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 1 4 3 0 71 0 7 1 1 4 3 BB21 B8 B11 2kHz 0 714 21 根据总带宽得 每级带宽为 3 3 1 33 4 44 00 22 0 33 4 22 4 0 10 1 3 4 2 4 3 KK288 KK 1 4 4 f 42Q f 88 2ff 2 2 f 4 2 4 Bf B 88 0 027 20log0 02731 4dB 299 2 210 4 11 2 10 10kHz当偏离中心频率时 根据谐振特性 有 1 22224 01 K2A2 KA1 1A 44 14 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 15 39152127333945 be u3 0V 2 5 2 0 1 5 1 c iA ce u V A BC 0 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 1 cos cos 2421cos 3cos0 5 b C m be cecc cmbbb ce cm Ev di gS du uEUt igUtEE ut igt 根据给定静态特性 得到晶体管的 并得到如下方程组 代入数值后得 可以解出 ccecC cb o cecc cecCccmaxmm t i 0 uEU242135V t 0 5 i 0 cosE0 5 cos 3 0 50 5 arccos80uEU cos242120 5V 33 3 t0 uEU3V i ig 3cos00 52 5g b 1 当时 晶体管截止 因此但 位于C点 2 当时 晶体管临界导通且有U 因此 位于B点 当时 2 5A A 位于点 连接A B C三点 就是它的动态特性曲线 16 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 C1C1 1 o 0C0C1cmaxC C01 1 0 I U21 2 50 472 P12 39W 22 PIE 80 iE0 2862 52417 16W PPP17 1612 394 77W P12 39 0 722 P17 16 COS bb uUt C11 Cmax1CCC 2 1C1C1CCCC1CCC1CC IiS EU 1111 PI US EU US E US U 2222 因为 所以 2 2 1CC1CC1C1 CC1 C 1C1C 2 Co 1 C C 2 C 1 Lcr 22 C Lcr 1 S E S E 8S PEE2P U 2S24S 242423060 U12144128 06 24 75 1 670 455 1 67 20 06V U20 06 0 836 E24 U P 2R U20 06 R6 2P230 解之得到 代入数值后得到集电极电压振幅为 取正值 集电极效率 因为 所以 7 o C Lo C11cmax 0 5 arccos80 3 U2121 R17 8 I 80 i2 50 472 17 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 2 的频率 回路阻抗为 因此 输出功率下降到原来的 2 3Q 倍 3 3 1313 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 L Lr 0 0 0L1 0Ln 1L rj L CrC Z 1 rjL 1jQ C L Z rC L rC nZ 1 1jQ n n 回路阻抗为 在时 在时 Ln 2 L1 Ln 2 22 n 2 L1 Z1n 1Z1jQ n1 1jQ n n Znn2 ZQ n1 3Q 1 Q n1 所以 18 3 3 1414 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 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 Cb C 的影响 5 发射极引线电感的影响 对高频反馈加深 3 3 1515 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 f 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 3 1616 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 fefe iieie efe iefei222 ff 2 iefeiefe hh ZZj1LZjL ff 1j1j ff ff jL h ff 1 ZL hZj fff 111 fff f Z2 L h fZ2 L h f f 315 题图 19 2 C 2 E 2 L 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 7 Aug 2005 Sheet of File D Design Explorer 99 MyDesign3 ddbDrawn By Rb Cb v Cc C1 C Lc L Ec 题 3 16 图 解 3 16 3 3 1717 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 3 1818 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 5 MHZ 调谐时电容 C 200 pF 回路有载品质因数 QL 20 放大器要求的最佳负载阻抗 RLr 50 试计算回路电感 L 和接入系数 P 解 3 18 0 221212 0 Lcr0Lcr0Lcr0 L2 LL 612 3 1 f 2LC 11 L5 07 H 2 f C425 10200 10 RCRCR2 f C Q p pQQ 5025 10200 10 50 1020 125 20 由得 因所以 20 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 7 Aug 2005 Sheet of File D Design Explorer 99 MyDesign3 ddbDrawn By p1 X p2 X s1 X s1 X p2 R p1 X s1 X s1 X s3 X s R p1 X s1 X s R p1 X p X p R 1 2 3 4 3 3 1919 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 p1 p1 p1 2 2 p2 p2p1 2 ss1s2222 2p2 R X R 1Q 1 R RR XXXQ 1Q 1 1QR p2p2p2p2 ss3p2p222 p2p2p2p2 22 p2p2 p2p22222 p2p2p2p2 jX RjX R RjX RjX RjXRX XR RjX RXRX 21 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 p2 s3 2 p2s p2p2p2p2 22 sp2s3p222222 p2p22p2p2 2 2 s3s2s R X Q XR RRXX RXXR 1 RX1QRX 1 Q XXR 因为 所以 当时 产生谐振 电路简化为图 3 谐振电阻为 2 p11s 2 p22s p1 1 p1 p1p1 2 12 sp2 p1p1 p1 1 p1 2 2 p2 R1QR1 R1QR2 1 2 R Q3 X RR Q11Q13 RR RR X QR 1Q1 R 由得到 代入得 证明完毕 2 p1p2p22 2 s1s2s2s32 p22 2 2 RXX Q R QR1Q1 XX 1 R1Q 1 Q s1 又因为 X 因此 2 p1p22 2 ss1s2s22 p22 2 p1p22 2 s2 p2p2 p1 2 s22 p2 p2p1 2 222 2p2 RX Q XXXR1Q1 R1Q RX Q R1Q1 RR R R1Q1Q R RR 1Q 1Q 1QR 证明完毕 s2s3 s1s2s1s3 12 ss XX XXXX QQQ RR 因为 因此从图 2 可以看出 总的品质因数为 证明完毕 p 2 s1 p1sps112 1Ps R X1 R1QRX1XQ QXR 其中 p1ppp1 XX RR 当产生并联谐振 谐振阻抗为 因此有 22 3 3 2020 上题中设 RP1 20 Rp2 100 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 3 2121 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 10 W 已知天线回路效率 2 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 L1 50 试 计算初级的反映电阻 rf 和互感抗 M 当天线开路时 放大器工作在什么状态 p2p1 2 s222 2p2 2 2 s s6 p1 p1 2 p1 2 2 p2 RR X 1Q 1Q 1QR 10020 15 1527 11 15100 X27 11 L0 144 H 2 f230 10 R 20 X9 76 R20 15 1 1Q1 100 R p16 p1 p2 p2 2 p26 p2 p1 22 12 p2 12 11 C544pF 2 fX230 109 76 R 100 X20 Q5 11 C265pF 2 fX230 1020 R 20 Q1Q1 15 12 05 R100 QQQ52 057 05 23 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 3 2222 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 3 2323 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 1 A2 r PP 2f k 解3 21 设次级损耗电阻为r 初级损耗电阻为 反射电阻为r 中介回路效率天线功率为 次级总功率为 则 AA 2A 2A2 AL 2 0 21 11 k0 11 Lf1 1fL fA2 PR10 2 rR5012 5 PRr0 8 PQ1010 P12 5W110 9 0 8Q100 PL12 550 P13 9Wr0 5 0 9Q100 LL50 Q rr0 54 5 rrQ10 Mr Rr4 562 516 8 k 因为 得到 因为所以 24 ic2 iL L0C0 RL V2 uce2 uce1 V1 T1 Ec a ic1 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 8 Aug 2005 Sheet of File D Design Explorer 99 MyDesign3 ddbDrawn By S SW SPST Ec cs1 R cs1 R 0 L 0 C L R L i b R2 75 T8T7 T5 T6 Ze 18 5 Zc 18 5 V1 3DA7 3DA7 36 V V2 T1 T2 T3 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 9 375 18 75 37 5 37 5 9 375 3 3 2424 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 100 W 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 2 2 2 2 22 02 22 2 002 2 21 cossin 2211 coscos 22 2 2 2 ccLLL Lc csLcsLcsL ccL C LcsLcsL c CC csL LcL L L EERRR UEtd tt RRRRRR EEU Itd ttd t RRRRR E PE I RR R EU P R 输出电压振幅 集电极平均电流 直流输入功率 负载上的功率 2 22 csL RR 0 22 0222 2 02 22 2 LL csL cLc CL csLcsL ccscs csLcsLcsL PR PRR ER E PPP RRRR ERR P RRRRRR 集电极效率 集电极耗散功率 25 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 3 2525 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 22 00 2 22 1 22 1 2 U IU UUU U RR I II IR 0 2 设功率降低一半的晶体管原来正常输出电压为它贡献合成器 的电流为 异常输出电压为 该管的负载电阻为R 则有 那么 流过合成器的电流为 1 合成后的功率为 1 2 2 11 22 0 728 44 0 728 10072 8 22 与正常相比 有 1 1 所以 故障后的合成功率为 P I I W 100 W反相功率合成器的实际线路 26 第四章第四章 正弦波振荡器正弦波振荡器 4 4 1 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 4 2 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 1 1 1 2 0 1 2 1 1 2 0 1 2 0 0 UU iiAi L T j T j Tnn T j T j Tnn T U 振幅条件 起振条件 即 相位条件 振幅条件 平衡条件 即 相位条件 振幅稳定条件 稳定条件 相位稳定条件 27 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 f02 这 时是一个电感反馈振荡器 f 可能振荡 振荡的条件是 LC3 支路呈感性 即要求 f03L2C2 L3C3 2 L1C1 L2C2L3C3 4 L1C1 L2C2 L3C3 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 28 根据给定条件 可知 1 fo1 f02 f03 因此 当满足 fo1 f02 ff02 f03 因此 当满足 fo1 f02 f f03 就可能振荡 此时 L1C1回路和 L2C2回路呈感 性 而 L3C3回路呈容性 构成一个电感反馈振荡器 3 fo1 f02 f03 因此 当满足 fo1 f02 ff02 f03不能振荡 因为在任何频率下 L3C3回路和 L2C2回路都呈相同性质 不可 能满足相位条件 4 4 4 4 试检查图示的振荡器线路 有哪些错误 并加以改正 题 4 4 图 解 4 4 改正过的电路图如下 29 b C Ec 1 2 C C C E 4 4 5 5 将图示的几个互感耦合振荡器交流通路改画为实际线路 并注明互感的同名端 题 4 5 图 解 4 5 画出的实际电路如下 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 8 Aug 2005 Sheet of File D Design Explorer 99 MyDesign3 ddbDrawn By V T T Ec v Ec T Ec Q PNP 4 4 6 6 振荡器交流等效电路如图所示 工作频室为 10 MHZ 1 计算 C1 C2取值范围 30 2 画出实际电路 题 4 6 解 4 6 1 因为 2 实际电路如下 123456 A B C D 654321 D C B A Title Num berRevisionSize B Date 8 Aug 2005 Sheet of File D Design Explorer 99 MyDesign3 ddbDrawn By v Ec 1 C 2 C 20H 10H 30H 10pF C L b C CC 4 4 7 7 在图示的三端式振荡电路中 已知 11 5 2162 55 25 1 155 1 210 210 2 10139 4384 101 0 210210 23 101 2 23 1023 10 eb ec Bf f f ff fC BfC ff 呈感性 所以 1 也应呈感性 即 25 1 5 9 12521452 25 5 2 22 25 2 2 2252145 23 101 0 23 10 1110 8 5 23 104103 1012 2 2 1011 22 10 22 2 2 101 0 2 11 12 7 2 2 104102 10 bc fC f CpF f fC Xf fCfC fC fC CpF f 应该呈容性 及 31 L 1 3 H C1 51pF C2 2000pF Q0 100 RL 1k Re 500 试问 IEQ应满足什么要求时 振荡器才能振荡 解 4 7 L L mmm 2 2ee LFm LF ee 11 g1mS R1000 ggg K Rr ggKg gK R r 0 0 负载电导 放大器增益 g g 4 4 8 8 在图示的电容三端式电路中 试求电路振荡频率和维持振荡所必须的最小电压增益 解 4 8 题 4 8 图 1 F 12 12 12 6 0 C5151 K0 02487 CC5120002051 C C102000 C50pF CC2051 1C150 1062 S QL1001 3 0 以回路两端为放大器的输出 则当忽略晶体管的影响后 反馈系数 总电容为 固有谐振电导g mF 1F2 LFm 2 mFLFm 3 mL FF eQmT g K T K K1 gKg g KgKg 1 10 062 10 g g 43 8mS K 1K 0 02487 10 02487 Ig V43 8261 14mA 0 0 0 环路增益时满足起振条件 即 g g g 21 21 10 612 1 F 2 2 F F1 C C30000 C 75pF C C400 1 ff 2 1 2 6 250 1075 10 C K C C1300 K13 KC100 ce LC MHz u 回路总电容 振荡频率 当以作为放大器的输出时 反馈系数 要维持振荡 应满足K 即K 32 4 94 9 图示是一电容反馈振荡器的实际电路 已知 C1 50 pF C2 100 pF C3 10 260pF 要求工作在波段范围 即 f 10 1OMHz 试计算回路电感 L 和电容 C 设回路无载 Q 100 负载电阻 R 1k 晶体管输入电阻 Ri 500 若要求起振时环路增益 K KF 3 问要求的跨 gs 和静态工作电流 IcQ必须多大 题 4 9 图 解 4 9 12 0303 12 min00 max00 6 max 0min 6 min max0 0 C C CCC33 33CC CC C33 3310C43 33C C33 33260C293 33C 11 20 10f 2L 43 33C 2LC 11 f10 10 2LC2L 293 33C C40pF L0 回路总电容 因此得到方程组如下 代入数值后得 解之得 76 H 1 12 m 0 i mm 0 0 i i max m0 i0i 12 6 C501 CC1503 g K 11 g RR gg K39 11 11 g 3 g RR RR C11111 g9 g9 RRQLRR 1330 33 10111 912 88 10 1000 76 1010009500 F 2 F F 2 2 F F 22 FF 反馈系数K 放大器增益 K 因此 K 即 K K KK 3 CQmT Ig V12 8826335 A 33 4 4 1010 对于图示的各振荡电路 1 画出交流等效电路 说明振荡器类型 2 估算振 荡