2025年《高频电子线路》期末考试卷及答案

2025年《高频电子线路》期末考试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某高频小信号放大器采用单调谐回路负载，中心频率f₀=100MHz，回路电容C=20pF，则回路电感L约为（）A.12.7nHB.25.4nHC.50.8nHD.6.35nH2.丙类谐振功率放大器的导通角θ通常（）A.大于180°B.等于90°C.小于90°D.在90°~180°之间3.克拉泼振荡器与考毕兹振荡器相比，主要优点是（）A.频率稳定度更高B.输出幅度更大C.起振更容易D.调试更简单4.双边带调幅（DSB-AM）信号的包络（）A.与调制信号成正比B.与调制信号的绝对值成正比C.与调制信号的平方成正比D.不反映调制信号变化5.斜率鉴频器的核心是将调频信号的频率变化转换为（）A.相位变化B.幅度变化C.频率变化D.功率变化6.超外差接收机中，混频器的作用是（）A.将高频信号放大B.将高频信号频率变换为固定中频C.恢复原始调制信号D.抑制镜像干扰7.某射频功放工作于临界状态，若增大负载电阻Rₚ，功放将进入（）A.欠压状态B.过压状态C.弱过压状态D.仍保持临界状态8.石英晶体振荡器的频率稳定度远高于LC振荡器，主要原因是（）A.晶体Q值极高B.晶体体积小C.晶体温度系数为零D.晶体等效电感大9.对于AM信号u(t)=[U₀+uΩ(t)]cosω₀t，其调制效率ηₐ的最大值为（）A.33.3%B.50%C.100%D.66.7%10.下列电路中，需工作于非线性状态的是（）A.高频小信号放大器B.丙类功率放大器C.电容三点式振荡器D.二极管峰值包络检波器二、填空题（每空1分，共20分）1.高频小信号放大器的主要性能指标包括________、________、________和选择性。2.谐振功率放大器的负载特性是指当________、________和________固定时，放大器性能随负载电阻Rₚ变化的特性。3.正弦波振荡器的起振条件是________和________，平衡条件是________和________。4.调幅信号的解调方法分为________和________，其中________适用于普通AM信号，________适用于DSB/SB信号。5.调频信号的数学表达式为u(t)=Uₘcos[ω₀t+Δωₘ/Ω·sinΩt]，其中Δωₘ为________，Δωₘ/Ω为________。6.混频器的干扰包括________、________、________和交调干扰等。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述高频小信号放大器中采用中和电路的原因及工作原理。2.说明丙类谐振功率放大器效率高于甲类放大器的主要原因，并指出其输出电流为何能保持正弦波形。3.比较直接调频与间接调频的优缺点。4.分析包络检波器产生惰性失真的原因及避免条件。5.解释超外差接收机中“镜像干扰”的产生机理及抑制方法。四、分析计算题（共30分）1.（8分）某高频小信号放大器的交流等效电路如图1所示（图中C₀=5pF，L=100nH，Q₀=100，外接负载电阻R_L=10kΩ，晶体管输出电导gₒ=100μS）。求：（1）回路总电容C_Σ（设分布电容可忽略）；（2）回路有载品质因数Q_L；（3）放大器的通频带BW₀.7。2.（8分）某丙类谐振功率放大器工作于临界状态，已知电源电压V_CC=24V，集电极电流脉冲最大值i_Cmax=2A，导通角θ=60°（查表得：α₀(60°)=0.218，α₁(60°)=0.391）。求：（1）直流电源提供的功率P_D；（2）输出功率P₀；（3）集电极效率η_c。3.（7分）设计一个电容三点式振荡器，要求振荡频率f₀=10MHz，已知晶体管极间电容C_b'c=3pF，C_b'e=10pF，C_c'e=2pF。若取C₁=100pF（与C_b'e并联），C₂=200pF（与C_c'e并联），求回路电感L的值（提示：考虑晶体管极间电容的影响）。4.（7分）已知调制信号uΩ(t)=2cos(2π×10³t)V，载波信号u_c(t)=10cos(2π×10⁶t)V，采用普通AM调制，调幅系数mₐ=0.5。（1）写出AM信号的表达式；（2）计算AM信号的总功率与边带功率；（3）若改用DSB调制，画出其频谱图（标注频率与幅度）。答案一、单项选择题1.A（由f₀=1/(2π√(LC))，解得L=1/(4π²f₀²C)=1/(4×9.87×10¹⁶×20×10⁻¹²)≈12.7nH）2.C（丙类放大器导通角θ<90°以提高效率）3.A（克拉泼振荡器通过串联小电容减小晶体管极间电容影响，频率稳定度更高）4.D（DSB信号包络与|uΩ(t)|成正比，但严格来说无载波分量，包络不直接反映原信号）5.B（斜率鉴频利用谐振回路幅频特性将频率变化转换为幅度变化）6.B（混频器将输入信号与本振信号差频得到固定中频）7.B（临界状态时Rₚ为最佳值，增大Rₚ会导致过压）8.A（晶体Q值可达10⁴~10⁶，远高于LC回路的Q值）9.A（AM调制效率ηₐ=mₐ²/(2+mₐ²)，mₐ=1时ηₐ≈33.3%）10.B（丙类功放工作于非线性区以提高效率）二、填空题1.增益、噪声系数、工作频率范围2.V_CC、V_BB、U_bm3.|AF|>1、φ_A+φ_F=2nπ；|AF|=1、φ_A+φ_F=2nπ4.包络检波、同步检波；包络检波；同步检波5.最大角频偏、调频指数m_f6.镜像干扰、中频干扰、交调干扰、互调干扰三、简答题1.原因：晶体管存在集电结电容C_b'c，会引起输入输出之间的反馈，可能导致放大器自激。工作原理：在输入回路中引入一个与C_b'c反馈相位相反的中和电容C_N，抵消C_b'c的反馈作用，破坏自激条件。2.原因：甲类放大器导通角θ=360°，静态电流大，直流功耗高；丙类θ<90°，静态电流几乎为零，直流功耗小，故效率高。输出电流虽为脉冲状，但通过谐振回路的选频作用，仅输出基波分量，因此保持正弦波形。3.直接调频：优点是频偏较大，电路简单；缺点是频率稳定度低（受调制信号影响）。间接调频：优点是频率稳定度高（载波由高稳定度振荡器产生）；缺点是频偏较小，需多次倍频，电路复杂。4.原因：检波电容C在调制信号下降沿放电速度慢于输入信号包络下降速度，导致输出电压跟不上包络变化。避免条件：RC≤√(1-mₐ²)/(Ωmₐ)（其中Ω为调制信号角频率，mₐ为调幅系数）。5.机理：当干扰信号频率f_j=f_L+2f_IF（f_L为本振频率，f_IF为中频）时，经混频后会产生f_IF=|f_L-f_j|的中频信号，与有用信号混淆。抑制方法：提高输入回路的选择性，减小镜像频率处的增益；采用高中频（增大f_IF，使镜像频率远离有用信号）。四、分析计算题1.（1）回路总电容C_Σ=C₀=5pF（题目已说明分布电容忽略）（2）回路固有谐振电导g₀=1/(Q₀ω₀L)，ω₀=2πf₀，f₀=1/(2π√(LC_Σ))=1/(2π√(100×10⁻⁹×5×10⁻¹²))≈7.12MHz；g₀=1/(100×2π×7.12×10⁶×100×10⁻⁹)≈22.4μS；总电导g_Σ=g₀+gₒ+1/R_L=22.4μS+100μS+100μS=222.4μS；Q_L=1/(ω₀Lg_Σ)=1/(2π×7.12×10⁶×100×10⁻⁹×222.4×10⁻⁶)≈10（3）BW₀.7=f₀/Q_L=7.12MHz/10≈0.712MHz2.（1）P_D=V_CC×I_C0=V_CC×i_Cmax×α₀(θ)=24×2×0.218≈10.46W（2）P₀=(1/2)V_CC×I_C1m×cosθ'（临界状态时V_CEmax≈V_CC，故V_cm≈V_CC），I_C1m=i_Cmax×α₁(θ)=2×0.391=0.782A，P₀=(1/2)×V_cm×I_C1m=(1/2)×24×0.782≈9.38W（3）η_c=P₀/P_D=9.38/10.46≈89.7%3.考虑极间电容后，C₁'=C₁+C_b'e=100+10=110pF，C₂'=C₂+C_c'e=200+2=202pF，C_b'c的影响通过反馈系数抵消，故回路总电容C=(C₁'×C₂')/(C₁'+C₂')+C_b'c=(110×202)/(110+202)+3≈71.3+3=74.3pF；由f₀=1/(2π√(LC))，得L=1/(4π²f₀²C)=1/(4×9.87×10¹²×74.3×10⁻¹²)≈34.3nH4.（1）AM信号表达式：u_AM(t)=[10+0.5×2cos(2π×10³t)]cos(2π×10⁶t)=10[1+0.1cos(2π×10³t)]cos(2π×10⁶t)V（注：mₐ=U_Ωm/U_cm=2×0.5/10=0.1，原设定可能有误，此处按mₐ=0.5修正为uΩ(t)=5cos(...)，但按用户数据计算应为mₐ=2×0.5/1