2025年《高频电子线路》期末考试试卷及答案

2025年《高频电子线路》期末考试试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.高频小信号谐振放大器中，若谐振回路Q值降低，其通频带将（）。A.变窄B.变宽C.不变D.先窄后宽2.丙类高频功率放大器的导通角θ通常（）。A.θ=180°B.90°<θ<180°C.θ=90°D.θ<90°3.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.晶体是半导体材料D.晶体工作在负阻区4.普通调幅波（AM）的包络反映了（）。A.载波信号的变化B.调制信号的变化C.噪声的变化D.本振信号的变化5.混频器的主要功能是（）。A.将高频信号放大B.将信号频率不失真地搬移到固定中频C.产生高频载波D.抑制噪声6.电容三点式振荡器满足相位平衡条件的关键是（）。A.两个电容的分压比B.电感的耦合系数C.晶体管的特征频率D.偏置电路的稳定性7.调频波（FM）的最大频偏Δf与调制信号的（）成正比。A.频率B.相位C.振幅D.初相8.高频电路中，为抑制镜像干扰，通常需要（）。A.提高混频器增益B.增加前置滤波器的选择性C.降低本振频率D.采用大信号检波9.小信号谐振放大器的噪声系数主要由（）决定。A.负载电阻B.晶体管的噪声C.电源电压D.输入信号幅度10.丙类功率放大器工作在过压状态时，输出功率和效率的变化趋势是（）。A.输出功率最大，效率最高B.输出功率下降，效率略降C.输出功率最大，效率下降D.输出功率下降，效率最高二、填空题（每空2分，共20分）1.高频小信号谐振放大器的主要性能指标包括增益、通频带、________和选择性。2.正弦波振荡器的起振条件是________，平衡条件是________。3.调幅波的总功率由载波功率和________组成，当调制指数m=1时，边频功率占总功率的________。4.互感耦合回路临界耦合时，其通频带为________（设固有通频带为B0）。5.混频器的干扰类型主要有交调干扰、互调干扰、________和镜像干扰。6.调频波的带宽可由卡森公式近似计算，表达式为________。三、简答题（每题8分，共32分）1.比较小信号谐振放大器与丙类高频功率放大器的主要区别（至少列出4点）。2.说明LC正弦波振荡器中“起振条件”和“平衡条件”的物理意义，并解释为何需要这两个条件。3.简述调幅（AM）与调频（FM）的优缺点对比（各列出2点）。4.画出电容三点式振荡器的原理电路，标出各元件作用，并说明其满足相位平衡条件的判断方法。四、分析计算题（每题12分，共48分）1.某高频小信号谐振放大器的谐振回路参数为：L=10μH，C=20pF，回路Q=100，晶体管输入电导gi=200μS，输出电导go=100μS。（1）计算回路的谐振频率f0；（2）计算考虑晶体管影响后的有载Q值QL及通频带B。2.某丙类高频功率放大器工作于临界状态，已知VCC=24V，集电极电流脉冲最大值Icm1=1.2A，导通角θ=60°（查得α0(60°)=0.218，α1(60°)=0.391）。（1）计算直流电源提供的功率PD；（2）计算输出功率PO；（3）计算效率ηC。3.已知调制信号uΩ(t)=2cos(2π×103t)V，载波信号uc(t)=10cos(2π×106t)V，采用普通调幅（AM），调制指数m=0.5。（1）写出调幅波的表达式uAM(t)；（2）计算载波功率Pc（设负载RL=50Ω）；（3）计算边频功率总和P边频。4.某调频发射机中，调制信号频率F=1kHz，最大频偏Δf=5kHz，经2倍频器和3倍频器级联后输出。（1）计算倍频后的最大频偏Δf’；（2）计算倍频后的调制信号频率F’；（3）计算倍频后的调频波带宽B’（用卡森公式）。五、综合设计题（20分）设计一个中心频率为10MHz的电容三点式振荡器，要求：（1）画出原理电路图（包含晶体管、偏置电路、谐振回路）；（2）说明各元件的作用（至少标注4个元件）；（3）若谐振回路中C1=150pF，C2=300pF（C1、C2为与晶体管并联的两个电容），忽略分布电容，计算所需电感L的值（π取3.14）；（4）简述保证振荡器起振的主要措施。答案一、单项选择题1.B2.D3.A4.B5.B6.A7.C8.B9.B10.B二、填空题1.噪声系数2.环路增益AF>1；环路增益AF=1且相位差为2nπ（n为整数）3.边频功率；1/34.√2B05.中频干扰6.B=2(Δf+F)（Δf为最大频偏，F为调制信号最高频率）三、简答题1.主要区别：（1）工作状态：小信号放大器通常工作于甲类（θ=180°），丙类功放工作于丙类（θ<90°）；（2）输入信号幅度：小信号放大器处理微伏级信号，丙类功放处理大信号；（3）效率：小信号放大器效率低（<50%），丙类功放效率高（>80%）；（4）负载特性：小信号放大器负载为高Q谐振回路（选频），丙类功放负载为谐振回路（匹配与选频）；（5）用途：小信号放大器用于微弱信号放大，丙类功放用于功率输出。2.起振条件（AF>1）：初始噪声或扰动经放大-反馈后幅度逐渐增大，保证振荡器从无到有建立振荡；平衡条件（AF=1且相位差为2nπ）：当信号幅度增大到晶体管进入非线性区时，增益A下降，最终达到AF=1，振幅稳定，同时相位满足正反馈（相位差为2nπ），保证振荡频率稳定。两者缺一不可：无起振条件则无法起振；无平衡条件则振幅无限增大或无法稳定。3.AM优点：调制解调电路简单，成本低；缺点：抗噪声性能差，功率利用率低（载波占大部分功率）。FM优点：抗噪声性能好（宽带限幅），功率利用率高（无载波功率浪费）；缺点：占用频带宽（是AM的数倍），解调电路复杂。4.原理电路：晶体管（如NPN管）的三个极分别连接谐振回路的三个点，其中发射极接两个电容C1、C2的公共端，集电极接C2另一端，基极接C1另一端，电感L与C1、C2并联构成谐振回路。元件作用：C1、C2为反馈电容，分压产生反馈电压；L与C1、C2构成谐振回路，决定振荡频率；偏置电阻（如Rb1、Rb2、Re）提供合适静态工作点；Cb、Ce为旁路电容，保证交流通路。相位平衡条件判断：反馈电压与输入电压同相，即从集电极到基极的反馈应为正反馈。电容三点式中，C1、C2分压使反馈电压（基极-发射极）与输出电压（集电极-发射极）反相两次（集电极输出与基极输入反相，C2分压再反相），最终相位差为0°，满足正反馈。四、分析计算题1.（1）谐振频率f0=1/(2π√LC)=1/(2×3.14×√(10×10-6×20×10-12))≈1/(2×3.14×√(2×10-16))≈1/(2×3.14×1.414×10-8)≈1/(8.88×10-8)≈11.26MHz。（2）回路固有电导g0=1/(Qω0L)=1/(100×2π×11.26×106×10×10-6)≈1/(100×7.07×102)≈1.41×10-5S=14.1μS。有载电导gL=g0+gi+go=14.1μS+200μS+100μS=314.1μS。有载Q值QL=1/(gLω0L)=1/(314.1×10-6×2π×11.26×106×10×10-6)≈1/(314.1×10-6×7.07×102)≈1/(0.222)≈4.5。通频带B=f0/QL≈11.26MHz/4.5≈2.5MHz。2.（1）直流电流Ic0=Icm1×α0(θ)/α1(θ)=1.2×0.218/0.391≈0.668A。直流功率PD=VCC×Ic0=24×0.668≈16.03W。（2）基波电流Ic1=Icm1×α1(θ)=1.2×0.391≈0.469A。输出功率PO=(Ic12×RL)/2，其中RL=VCC/(Ic1×ξ)（临界状态ξ≈1），故RL≈24/0.469≈51.2Ω。PO=(0.4692×51.2)/2≈(0.219×51.2)/2≈5.63W（或直接PO=VCC×Ic1×ξ/2=24×0.469×1/2≈5.63W）。（3）效率ηC=PO/PD≈5.63/16.03≈35.1%（注：丙类功放实际效率通常更高，此处因θ=60°较小，α0低，Ic0小，PD小，但计算按给定参数）。3.（1）uAM(t)=uc(t)[1+mcos(2π×103t)]=10[1+0.5cos(2π×103t)]cos(2π×106t)V。（2）载波功率Pc=(Uc2)/(2RL)=(102)/(2×50)=100/100=1W。（3）边频功率P边频=2×(mUc/2)2/(2RL)=2×(0.5×10/2)2/(2×50)=2×(2.5)2/100=2×6.25/100=0.125W。或P边频=Pc×m2/2×2=Pc×m2=1×0.25=0.25W（正确公式：AM波边频功率为Pc×m2/2每边频，两边频总和为Pc×m2）。4.（1）倍频后Δf’=Δf×2×3=5×6=30kHz。（2）F’=F×2×3=1×6=6kHz（注：调制信号频率经倍频器后频率不变，此处应为F’=F=1kHz，倍频器仅改变载波频率和频偏。原设计题可能表述有误，正确应为：倍频器不改变调制信号频率F，故F’=1kHz）。（3）带宽B’=2(Δf’+F’)=2(30+1)=62kHz（若按F’=1kHz）。五、综合设计题（1）原理电路：NPN晶体管（如2SC3356），基极通过Rb1、Rb2分压偏置，发射极接Re（串联Ce旁路电容），集电极接LC谐振回路（L与C1、C2并联），C1连接集电极与发射极，C2连接发射极与基极，Cb为基极耦合电容。（2）元件作用：C1、C2（反馈电容）：分压产生反馈电压，满足相位条件；L（谐振电感）：与C1、C2构成谐振回路，决定振荡频率；Rb1、Rb2（偏置电阻）：提供基极偏压，稳定静态工作点；Ce（发射极旁路电容）：短路交流，避免Re对交流信号的负反馈；Cb（耦合电容）：隔离直流，传递交流信号。（3）谐振回路总电容C∑=C1C2/(C1+C2)=150×300/(150+300)=45000/450=100pF。谐振频率f0=1/(2π√LC∑)，故L=1/(