高频电子线路课后答案【谈文心】大纲

谈文心主编 西安交通大学出版社 1996年 高频电子线路 部分习题参考题解 2005年6月 张相臣 目录 第1章 小信号调谐放大器 第2章 非线性电路与时变参量电路的分析方法 第3章 高频功率放大器 第4章 正弦波振荡器 第5章 振幅调制与解调 第6章 角度调制与解调 第7章 混频 第8章 反馈控制电路 第01章小信号调谐放大器 1 1解 已知r 25 L 800 H C 200pF 则 第01章小信号调谐放大器 1 2解 已知C1 15pF C2 5pF Ri 75 RL 300 根据题意 Ri和RL折算到回路两端后的R i和R L应相等 根据功率等效原理 有 即 又知 则有 第01章小信号调谐放大器 所以有 1 3解 并联电阻后 使回路损耗增大 即 增大 所以极点将远离虚轴 另外 损耗增大则使谐振增益减小 同频带增宽 选择性变差 回路电感L的损耗电阻r增大 则将使回路的Q减小 将引起同 一样的变化 已知 所以 第01章小信号调谐放大器 1 4解 由于rL不变 所以 所以 L大的回路能取得较高的增益和较窄的通频带 1 5解 不管信号是单频信号 宽频信号 只要它的频率落在窄带放大器同频带内 该信号就可以得到放大 1 6解 因为采用部分接入 晶体管的参数折算到谐振回路两端后 其值大大减小 所以 晶体管参数的变化对回路的影响也相对大大减小 当更换晶体管时 晶体管参数的不同对回路的影响很小 1 7解 已知p1 48 162 0 296 p2 13 162 0 08 f0 465kHz Q0 100 L 560 H 以及晶体管的参数 可计算出 第01章小信号调谐放大器 注意 由于g ie g oe 不能按匹配情况计算 第01章小信号调谐放大器 1 8 双参差调谐放大器中 两级单调谐放大器的衰减系数 相等 参看教材29页图1 19 在双参差调谐放大器中 两级单调谐放大器的衰减系数 必须相等 其中第二个回路的有载品质因数QL2 50 调谐频率分别为fo1 6 2MHz f02 6 8MHz 试判断此放大器是欠参差还是过参差 若保持 不变 要达到平坦参差 两级放大器应调谐在什么频率上 最大平坦带宽BW等于多少 第01章小信号调谐放大器 已知fo1 6 2MHz f02 6 8MHz 两回路的 相等 其中第二个回路的有载品质因数QL2 50 所以 s 为过参差 平坦参差应为 s 即 解 第01章小信号调谐放大器 BW 21 2 平坦参差的同频带 o 图1 19双参差调谐放大器的极零点图 第01章小信号调谐放大器 1 9解 两级相同的单调谐放大器平坦参差级联时 因为中心频率不在两级的谐振频率上 而处在两级的半功率点处 即AVo AVo1 2 AVo2 2 AVo 2 所以总的电压增益将小于同步级联时的谐振增益 1 10解 1 在回路两端并联一个电阻 将使 2 缺点是 1 11解 因为当频率变化较大时 yre的电纳部分将发生变化 原来的中和电容不再能实现中和 第01章小信号调谐放大器 1 13解 已知f0 465kHz C 200pF BW 8kHz 1 第01章小信号调谐放大器 2 若并联电阻 使BW 10kHz 则 QL又可表示为 R p是并联电阻后的回路总的等效并联电阻 未并联电阻时 BW 8kHz 则回路总的等效并联电阻可按如下计算 设 外接并联电阻为Rx 则 第01章小信号调谐放大器 所以 由此式可求出外接并联电阻为RX 397 887k 1 14解 已知 以及晶体管的y参数 可先算出如下结果 根据以上计算结果 可得 图p1 14 第01章小信号调谐放大器 第02章非线性电路与时变参量电路的分析方法 2 1解 VD为二极管的端电压 该方程为二极管的外特性 为直线 图p2 1 a b 第02章非线性电路与时变参量电路的分析方法 2 2解 1 非线性的伏安特性中只有a2项才能产生差频成分 所以 其中 差频分量为 振幅为 2 二倍频成分的振幅为 2 3解 第02章非线性电路与时变参量电路的分析方法 由题意可做出如下图 2V 1V 5 2V 2 由图可以看出 要使I1增大 需要减小 VQ 或增大Vi 这样既增大了IM又增大了导通角 1 第02章非线性电路与时变参量电路的分析方法 2 4解 已知 得 第02章非线性电路与时变参量电路的分析方法 2 5解 已知非线性器件伏安特性i a0 a1v a2v2 a3v3输入信号为两个余弦波 频率分别为f1 150kHz和f2 200kHz 根据非线性器件幂级数分析法中组合频率 pf1 qf2 原则 得 a0项 直流 a1项 n 1取p q 1 p 1 q 0f1 150kHz p 0 q 1f2 200kHz a2项 n 2取p q 2 p 2 q 02f1 300kHz p 0 q 22f2 400kHz p 1 q 1 f1 f2 为50kHz和350kHz n 2取p q 0 直流 a2项 n 3取p q 3 p 3 q 03f1 450kHz p 0 q 33f2 600kHz p 2 q 1 2f1 f2 为100kHz和500kHz p 1 q 2 f1 2f2 为250kHz和550kHz n 3取p q 1 p 1 q 0f1 150kHz p 0 q 1f2 200kHz 所以i中会出现50kHz 100kHz 250kHz 300kHz 350kHz分量 第02章非线性电路与时变参量电路的分析方法 2 6解 1 由题意可作图如下 1 2 3 o 1 2 3 o o vc vc 由图可看出 在vc在0V 1V变化时 gm 10mS 在vc 0V和vc 2V时 gm 0 因此gm t 的脉冲宽度为 2 由题意可作图如下 第02章非线性电路与时变参量电路的分析方法 1 2 3 o 1 2 3 o o vc vc 由图可看出 gm t 的脉冲宽度为 第02章非线性电路与时变参量电路的分析方法 2 7解 2 8解 第02章非线性电路与时变参量电路的分析方法 第03章高频功率放大器 3 1解 第03章高频功率放大器 3 2解 由图2 7查曲线 得 76o 第03章高频功率放大器 3 3解 由图2 7查曲线 得 90o 3 4解 第03章高频功率放大器 3 5解 1 现在谐振功放是工作在欠压状态 2 由晶体管的输出特性可求出 可看出VBB 0V B点的电流值Ic 为 B点的电压值VCC 为 所以 由图可看出 晶体管的起始导通电压VD 0 6V 横轴在0 6V处 3 若要功率增大 效率高 负载Re应增大 第03章高频功率放大器 3 6解 1 Re增大一倍 ICM Po 2 Re减小一半 ICM不变 但Vcm Po 3 7解 1 调整Re或VCC 或Vim 或VBB 2 不同的调整方法 输出功率将不同 由教材图3 5的负载线 可以分析出 3 8解 此时放大器工作在欠压状态 调整Re 即 使Re 才能使Po Ic0接近设计值 3 11解 1 天线断开 集电极负载电阻Re将增大 晶体管将进入强过压状态 所以 集电极直流电流Ic0 天线电流等于零 2 天线接地 集电极负载电阻Re将减小 晶体管将进入欠过压状态 所以 集电极直流电流Ic0 天线电流将增大 3 中介回路失谐 集电极负载阻抗Ze将减小 晶体管将进入欠过压状态 所以 集电极直流电流Ic0 Ic1 输出电压减小 天线电流将减小 1 当输入信号频率增加一倍 谐振回路呈现阻抗仍为Re 由于输入信号振幅及偏置不变 所以 导通角2 不变 ICM不变 0不变 但此时相当于高频功放 输出功率正比于 1 而不是 2 因此PO Ic0不变 Pdc不变 所以效率提高 第03章高频功率放大器 3 13解 3 12解 1 PA Po PK 3 1 2W 2 k PA Po 2 3 0 667 3 c Po Pdc 3 10 0 3 k c 0 667 0 3 0 2 2 因为Re不变 输入信号振幅及偏置不变所以晶体管的工作不变状态 第03章高频功率放大器 3 14解 a 电压 电流的大小和方向如图示 若R上的电压为V 则每个传输线变压器的始端和终端电压均为V 因此 信号源端的电压为3V 当信号源端提供的电流为I 则 每个传输线上 下两绕组的电流也均为I 因此 流过R的电流为3I 所以 图p3 14 a 输入电阻 输出电阻 所以 第03章高频功率放大器 b 电压 电流的大小和方向如图示 由图可看出 信号源端电压为3V 负载端电压为2V 如果下面传输线电流为I 负载端电流为3I 信号源端电流为2I 所以 输入电阻 输出电阻 所以 图p3 14 b 第03章高频功率放大器 c 电压电流的大小和方向如图示 由图可看出 信号源端电压为2V 负载端电压为V 如果信号端电流为I 负载端电流为2I 所以 图p3 14 c 输入电阻 输出电阻 所以 3 15解 第03章高频功率放大器 由图可看出 如果负载端电压为V 信号端电流为I 信号源端电压为4V 负载端电流为4I 所以 1 画出第一种16 1结构如图示 输入电阻 输出电阻 所以 答题图p3 15 1 第03章高频功率放大器 2 画出第二种16 1结构如图示 由图可看出 如果信号端电流为I 负载端电压为V 则信号源端电压为4V 负载端电流为4I 所以 答题图p3 15 2 输入电阻 输出电阻 所以 第03章高频功率放大器 3 16解 已知Po 100W 所以晶体管T1 T2各输出50W 即得 因此 要求A 对地电阻应为 所以 Tr6的特性阻抗Zc6 8 R4 8 4 2 各传输线变压器的特性阻抗为 第05章振幅调制与解调 例5 2解 1 D2极性接反 如教材图 5 18 a 此时画出等效电路如下 vc正半周 D1导通 D2截止 相应的开关函数为S1 t vc负半周 D1截止 D2导通 相应的开关函数为S1 t Tc 2 第05章振幅调制与解调 由此可以写出 可见iL中无 c 频率分量 故不能实现调幅 第05章振幅调制与解调 2 vc与v 互换位置 如教材图 5 18 b 画出等效电路如下 vc正半周 D1导通 D2截止 相应的开关函数为S t vc负半周 D1截止 D2导通 相应的开关函数为S t Tc 2 S1 t 和S1 t Tc 2 同上 第05章振幅调制与解调 可见iL中含有 c 频率分量 故可以实现标准调幅 AM波 第05章振幅调制与解调 5 1解 1 已知调幅信号为 得出 载波功率 边频功率 边频功率 2 已知调幅信号为 得出 第05章振幅调制与解调 5 2解 1 已知Po 9kW PAV 10 125kW 则 1 已知Po 9kW ma1 0 5 ma2 0 4 则 5 3解 第05章振幅调制与解调 其中调幅信号为 由上式可以看出ma 0 3 10 0 03 第05章振幅调制与解调 5 4解 a 标准平衡调制器 可实现DSB波调幅 b 参考教材例5 2的第二个问题 可知 可实现AM波调幅 c 参考教材例5 2的第一个问题 可知 不能实现调幅 d 这里和标准平衡调制器相比 v vc互换了位置 D2反接 这和教材例5 2的第二个问题类似 只是D2反接 所以 vc正半周 D1 D2导通vc负半周 D1 D2截止 故 这里仅需要一个开关函数 S t 第05章振幅调制与解调 可见 iL中无 c 成分 故不能实现调幅 5 5解 1 在教材图5 11平衡调幅电路中 若D2反接 则 可见 iL中无v vc乘积项 故不能实现调幅 2 参考教材例5 2的第二个问题 可知 可产生AM波 不能产生DSB波 第05章振幅调制与解调 5 6解 等效电路如下 属于全桥调幅电路 答题图p5 6 vc正半周 D1 D4均导通vc负半周 D1 D4均截止所以仅需一个开关函数S t Tc 2 设 二极管的导通电阻RD 1 gD 则 vo为 用开关函数表示vc的控制作用 即 第05章振幅调制与解调 可见 vO中包含有 c 3 c 所以 该电路可以实现DSB调幅 答题图p5 6桥式调幅波形 v O是vO经滤波后的输出电压 第05章振幅调制与解调 5 7解 5 8解 1 2 集电极平均输入功率 集电极平均输出功率 第05章振幅调制与解调 5 9解 1 2 当C断开时 RL上的波形如下 第05章振幅调制与解调 第05章振幅调制与解调 5 10解 1 2 等幅波 输出电压为 DSB波 输出电压为 3 标准AM波 输出电压为 为方便起见 这里用正弦表示 第05章振幅调制与解调 4 过调制的AM波 输出电压略 5 11解 由vi表达式 1 当R2滑动端在中间位置时 由电路参数 根据教材 5 41 式 有 可求出调幅指数 为 直流负载电阻为 交流负载电阻为 所以 不产生负峰切割失真 第05章振幅调制与解调 2 当R2滑动端在最高位置时 由电路参数 根据教材 5 41 式 有 直流负载电阻为 交流负载电阻为 所以 将产生负峰切割失真 5 12解 略 第05章振幅调制与解调 5 13解 原题所给条件不明确 5 14解 回路有载品质因数 LC回路谐振总电导 二极管并联检波器的输入电阻 输入电导 GT应等于 阻抗匹配时 应有 第05章振幅调制与解调 所以由 得 而由 得 第05章振幅调制与解调 5 14解 A B C D各点的波形VA VB VC VD如下 第05章振幅调制与解调 5 18解 解调部分相加器输出 解调部分上面乘法器器输出 经低通滤波器后 仅输出f1 t 2部分 故不失真地恢复f1 t 解调部分下面乘法器器输出 经低通滤波器后 仅输出f2 t 2部分 故不失真地恢复f2 t 第06章角度调制与解调 6 1解 1 调频时 设 调制信号的幅值为V m 周期为T 则 为一二次曲线 为一二次曲线 第06章角度调制与解调 2 调相时 t 为一方波 调频 调相时的 t t 的波形如下图所示 第06章角度调制与解调 调频时的波形 调相时的波形 答题图p6 1 第06章角度调制与解调 6 2解 因为没有给出调制信号的方程表达式 所以不能确定v t 是FM 还是PM波 6 3解 1 已知F 1000Hz V m 0 1V 调幅时 BW 2F 2000Hz 调频时 2 已知F 1000Hz V m 20V 调幅时 BW 2F 2000Hz 调频时 6 4解 已知fc 83 75MHz fm 50kHz Fmax 15kHz 1 第06章角度调制与解调 1 变化范围 6 5解 1 由已知参数 算出 第06章角度调制与解调 2 3 4 5 第06章角度调制与解调 6 6已知变容二极管的特性为 将它全部接入振荡回路调频 外加固定电压VQ 4V 当载频fc 10MHz 调制电压v t V mcos t时 试计算 1 调制灵敏度Kf 2 若要求kf2 0 01 则最大频偏不能超过多少 解 加到变容二极管两端的电压为 所以 其中 第06章角度调制与解调 将 t 在cos t 0处展开为泰勒级数 得 1 2 当要求Kf2 1 时 第06章角度调制与解调 所以V必须限制在 所允许的最大频偏 6 7解 1