高频电子电路思考题与习题的参考答案

在高频、高Q条件下，实际电阻器、实际电容器可以用理想电阻器、理想电容器来等R0664Ω 即电感线圈的自感系数L=25.33mH，未知容性阻抗Zx=15.9-j795.8Ω。RpR’(a)等效电路如下图所示，电感线圈的等效损耗电阻R=0LQ0，接入系数p=N2/N1，=p-2RL。R’RCLNRL·谐振阻抗：Rp=R0//RL'//R，回路总电容：CΣ=C，0LQ0。此时 C’C’RCRLN+NR’谐振阻抗：Rp=R0//RL'//R，回路总电容有载品质因数：QL=Rp0CΣ,其中。R’(c)令接入系数，其等效电路如下图所示，时R’RRLCC谐振阻抗：Rp=R0//RL'//R，回路总电容有载品质因数：QL=Rp0CΣ,其中。(d)令负载侧的接入系数，电源侧的接入系数，其等效电路R’示，且图中RS'=pS-2RS，CS'=pEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),S)CS，RL'=pc-2RL，R=0LQ0。此时R’C’R’C’LRRRCCC有载品质因数：QL=Rp0CΣ,其中。C’RS，CS'=pEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),S)CS，RL'=pL-2RL，CL'=pEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),L)CL，R=0LQ0。此时C’C’R’LRRRCR’ 有载品质因数：QL=Rp0CΣ,其中。Xf0fsfX0fpfsfXfpf0fXffp0fsf+’u+’u-'i'R’CRC L R’p1is：，RLp1isRL此时回路的谐振电阻为：Rp=R0//RS'//RL'=4.43kΩ3 LRC’R’R''iOC’CRCRC’则图中RS'=pEQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(一),S)2RS，CS'=pEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up5(2),S)CS，iEQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(一),L)EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up5(2),L)22 ）， 截止频率fβ表明晶体管工作在频率fβ点时电流放大系数降为直流（或低频）工作时电fT时将失去电流放大能力，是晶体管运用时能得到电流增益的最高极限频率。最高振荡频率fmax表明晶体管工作在频率fmax点时功率增益等于1时，它是晶体管共射三个频率参数的大小顺序是fmax>fT>f阝。 V214V2R53CRR53Tu(t)CRTu(t)CRICCRCIIO4UO4U2yygC5率f0处，其值大小主要决定于输出谐振回路或4）矩形系数：描述放大器从输入信号中选出有用信号、抑制干扰的能力。通常用归一化电 系数yre减小，或采用中和法或失配法从电路结构上消除晶体管的反向传输作用，使晶体管对应的频带宽度越越接近于3dB通频带，即谐振曲线的形状越接近于矩形，频率选择性越EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(2),1)总电导gΣ=pEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(2),1)goe+go+pEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(2),2)gL。因而，当接入系数p1变化时，CΣ与gΣ也将变化，电路的中心频率、有载品质因数变小、电压增益、通 设电感线圈的等效并联损耗电阻为R0，在回路上应并联的电阻为RL，则回路总电导IIII UUC EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up5(2),1)EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up5(2),2)goe-6Sgie代入解得C=49.75pF。C C2p1goeΣ02p1goeEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),2)电感线圈的等效并联损耗电导RC+Cui-RRRCVR2.16解：经中和后小信号谐振放大器的高频小信号321321I4II4gCU y5gCU y5路的总电容为则CΣEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(2),1)EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(2),2)gΣ0EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),1)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),2) 2.17解：(1)由题知，晶体管的yre=0，则高频等效电路如下图所示。4II42I2IyyUyUC2-6-62-6SEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up8(2),1)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),1) IIII yyyy4Cg321y Cgg 2.19解：1.忽略yre，即视yre=0。(1)高频等效电路如下左图所示，将电源及负载等效到电感 IIII UUC C gΣEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),1)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),2)-6S为 2）直流电源要接在电感L的中心抽头上是使本电路晶体管的输出端以部分接入的方3)电容C1、C2是高频旁路电容，它们的作用是保证输入信号ui加2.21解：(1)高频等效电路如下左图所示，将负载等效到LC回路两端之间，如下右图所示，IIIII I ILUCUCpgygie gΣ0(4)计算电压增益Au03Ω2.22解：由题知，N=3，每级放大器f0=465kHz，且QL=40。因三级放大器级联，则回路的2.23解：设每级临界耦合双调谐放大器的带宽为2Δf0.7，有载品质因数QL，且归一化电压 即2）yie，yoe。3）f0/QL，10。 高频小信号放大器与高频谐振功率放大器在电路结构上的相同点是均采用谐振回路作负载，具有选频特性。不同的是高频小信号放大器是一个线性放大器（激励信号的幅度小，中心频率的比值只有1%或更小且谐波相距很远，谐振回路的制作容易实现，通过谐振3.3答：高频功率放大器通常用来放大高频窄带大信号，为了高效率地输出大功率，通常工看出，集电极电流包含了基波和丰富的谐波分量，为了使输出信号与输入信号的频谱相同， iiiA,A,A,u’u’uI’A,AAA,AAuI’IIBC,C,CB,CB0uI’IIBC,C,CB,CB000uuB,B,BCC,uIIU,IIU,U,U,QQQQQQ3.5答：丙类高频功率放大器的动态特性是由一段斜线和一段水平直线组成的折线，而低频3.6答：1）Rp增大一倍，功放将工作在过压状态。由于输出功率，而输出电压幅2）Rp减小一半，功放将工作在欠压状态3.8答：高频功率放大器主要用来放大高频大信号，其中窄带高频功率放大器的工作方式多选择丙类、基极负偏、导通角小于90、集电极电流失真、负载为谐振回路，宽带高频功率Cio—s—uc(t) 为与余弦激励同周期的周期性余弦脉冲；但其负载为调谐回路并谐振在激励信号的频率处， 晶体管处于放大或截止状态，称功放的工作状态为欠压状态；若A点落在临界线上，称功变化，在弱过压是效率可达最大；工作于欠压状态的功放，输出功率和集电极效率都较低，当只有一个因素Rp变化时，高频功放的工作③过压状态。显然，只有功放工作在欠压工作状iiiiiA,A,AAAMAIAMAuIBBBBBB曲线如下左图所示，由曲线①的欠压状态过渡到②临界状态甚至成为③过压状态。显iiiiAiiiiAA,uAIAIMMIPP IBBBCC 3.17解：由于放大器工作于临界状态，则集电极电流脉冲峰值为ICM=gcr( Ic1mICMIc1mP 则UcmCM输出电压幅度应为，说明放大器实际的工作状态为ICM不变，cosθC不变，θC不变。若要功放工作于临界状态，对应的Um=22.66V，这时的负载应为。即将Rp改为80.13Ω时，功放将工作于临界工作状态。此LLLLLLLLLRR ——-ll -'CL——-ll -'C L VLLC LLRpCRLCLCLeRp CLRCLR输出电压u0(t)中频率为f0分量的振幅为Ucm3RCLCCRCoLCoLeReReReReRRCRREQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(2),2)8Hi/mAi/mAi/mAL.600500L.600500400300200100VAL10LCllRDCDC= u 4 V V——·l·B0126(a)(b)u126(a)(b) 32）在放大器输出端接一负载电阻RL=400Ω,这时，电路的其它参数没有变化，只是放大器p//RL=80Ω,于是输出电压幅度为i/mA1210Li/mAi/mA1210L600500400300200100VAC600500400300200100VACL86RRu6RRu4V V l——'B026(a)(b)u26(a)(b)CEminVBB2）欲使输出功率达最大，并联电阻后应工作于临界状态。由 iC/mA600AA,A500400300200100B0uCE/VuCE/V2B,EminP3PDC3 4.1答：反馈型正弦波振荡器是由基本放大器和反馈网络组成的一个闭合环路。其中，基本4.2答：反馈型振荡电路对某一频率f0只有满足起振条件Au0F>1，才能使反馈送到放大器输放大器的增益下降，当满足平衡条件AuF=1时，振荡信号幅度将不再变换，在电路中建立起等幅振荡，即电路输出具有一定幅度、频率为f0的正弦波。当反馈型振荡电路受到某种因素影响而破坏了平衡条件（即A4.3答：当接通电源时，反馈型LC振荡器起振，这时晶体管的静态工作点会由线性区逐渐下移，再左移。初始时，晶体管的静态工作点位于线性区内，电压增益较大，信号被放大； 4.5答：由于晶体管极间电容等参数及负载均与调谐回路并联，故LC振荡器的工作频率只4.7答：将晶体用作电感元件，替换三点式振荡电路中的电感元件，可构成并联型晶体振荡晶体对频率成分fq等效为短路而使振荡器满足相位平衡条件，且反馈量最强；当f0偏离fq而将偏离频率调整到fq上，确保有较高的频350°,即产生了一个负相角(Δφ<0）。由于=dφ/dt，说明振荡频率与原来相比是变小了。5100pFC Il..CLLC.C 2C2为max(f1,f2)<fo<f32C23C3时，即f1>f2>f3，电路不可能振荡，无法形成正反馈。2C2为max(f1,f2)<fo<f3。2C23C3时，即f1>f2=f3，电路不可能振荡，无法形成正反馈。L LLC2）当L1、C1的并联体等效为电容，且L2、C2的并联体等效为电感时，电路才CLCC CCCLLL4.14解：根据图题电路可画出其交流等效电路如下（a）图所示，进而得到起振时的小信号bCTbCRCRLCR//RLCecLgUcLgUgUeyyUg+gUCCygL ''''tgLCgUY。..CgUY。..。.（abc）EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up1(/),1)EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up1(/),2)ie。还可以看出g1(=1/R1)与g2(=1/R2)和gie是并联，令其并联值为gb，则g0为并联在L两端的空载损耗电导。 (2)反馈系数F的计算EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up1(/),0)EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up1(/),b)其中，gc=1/Rc，gEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up1(/),0)=p2g0,g0为电感L的损耗电导，且而EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up0(/),0)×33.2=11659μS=11.65/2gb=p1gbEQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up0(/),b)gΣ 故故 ·C·C '二 CLR..LL CLL 2）要求L1、C1的并联体及L2、C2的串联体在电路的振荡频率处均呈现容性，因此，要满足以下关系：f01<f0<f02CCCC2）晶体在电路中用作电感元件，微调C、C3使晶体的外接电容满足晶体的要求而使振荡4.20解1）其交流等效电路如下图所示。晶体用作短路元件，电路属L ——·-KT ——·-KT 4.23解：(1)电路结构是一般电容三点式振荡电路，即考比兹振荡电路，其高频等效电路如下21uoNoN一LuoNoN2'2'510pF510pFC22200pF 和C2的值。即EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up0(/),1)EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up0(/),2)常正作。由于高频扼流圈的直流电阻为零，集电极直流电位将提高到Vcc；高频扼流圈的交流电阻很大，使电路的起振变得容易些，且放大器的电压增益A0加大，反馈系数F不变。(5)电路中的耦合电容C3和C4只能省去一个，不能全省去。因为耦合电容对交流起耦对直流起隔直作用，留下一个是确保晶体管的集电极c与基极b不因电感而短路，使放大器(6)由于频率计在测试时，输入端有一个输入电容，接到2-2′端时，由于N1N21，输入电容对振荡器谐振回路几乎没影响，测试频率为1MHz是正确的。假若频率计加到电感线圈L到地之间测量，相当于在原CΣ上并联了一个输入电容，振荡器的振荡频率因总电容的加大CCRRCRRRCLV CCLRCRRV+VL+VLLRRRCC+VLC·RC· CCRCRL10pF CL10pF C210pF C50MHZL0.5μHC8）电感，fq<f<fp，短路，串联谐振频率fq。 5.2解：这是两次调制的普通调幅波。第一次调制：将频率F=3kHz的基带信号分别调制到3rad/s6rad/s。124rad/s，令uA2(t)，令0.5cosΩt2cost0.4cosΩtcostK=1▲▲K=1uuK=12cost5cost 5.5解：uAM(t)=5(1+0.6cos(2π×4×103t))cos(2π×465×6t6t63)t6-103)t u(t)5cωct0tu(t)5cu(t)50 >t0u(t)u(t)85c2ct0t2.52.5>>c5 c5>cuAM(t)1.5UcmuAM(t)1.5Ucm0.5UcmTtttTT acosΩt)cosct.K(ct)UUcm0.5maUcm0.5maUcm 2）u01(t)为普通调幅波，u02(t)、u03(t)为抑制载波的单边带调幅。3t))3t)3t)) RiDiR u(t) u(t)u(t)DiDu(t)副边并联一个电容，使变压器副边线圈L与电容C构成带通滤波器，并满足、RiDiR u(t) u(t)u(t)DiDu(t)压器副边并联一个电容，使变压器副边线圈L与电容C构成带通滤波器，并满足、通频带宽度略大于Ω时只能使负载RL获得普通调幅电压。 RiDiR u(t) u(t)u(t)DiDu(t)RiDiR u(t) u(t) DiDu(t) 说明，图（d）电路中，若u1或u2均可为大信号的uc(t)，变压器副边电流i中含有的频率成分是直流、2nc和(2n+1)c±Ω等，在变压器副边并联一个uD2(t)c-uΩ,则负载电流2）uc(t)是大信号，且忽略负载的反作用时，两个二极管iD1(t)=gd(uc+uΩ)K(ct)和iD2(t)=gd(uc-uΩ)K(ct)iD1(rdLRLcΩ)K(ct)(rLRLc-uΩ)K(ct)D1(t)-iD2(t) uD2(t)(t)uD3(t)=uc(t)uD4(t)c(t)在不考虑电容滤波作用时，变压器原边电流为变压输出电压uo(t)、调制信号uΩ(t)、载波信号uc(t)和不考虑电容滤波效应时变压器原边电 7rad/s,Ω=104rad/s。由于Vee=10V>>5.63m忽略阈值电压VBE(on)时Q3管的发射极静态电流为muΩ(t)=Iseu/U,i2=Iseu/U,uc=ube1-ube2，且C1C2C1/iC2)(u-u)/U)=iC2(1+eu/U)输出电压的载频分量为=-6.366cos Ωmcm2）由丙类谐振功放的集电极调制特性可知，若调幅峰是工作于临界状态，则整个调幅过程 5.19解：VT1、VT2各构成集电极调幅电路，前级电路输出的普通调幅电压uo1是后级电路5.20解：f=(20+200+1780+auΩ(t))(t)=UimmauΩ(t)20u2000.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2u(t)000.020.040.060.080.10.120.140.160.180.20000.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2u(t)1000.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2 若取检波电阻R=1kΩ,则检波电容C的值需满足339pF≤C≤0.023μF。5.23解：为使电路不产生惰性失真，则要求，即要求，因此：切割失真的条件为，即2不产生惰性失真，要求检波器的放电时间常数τ满足，而RD0.5u(t)2C2Ru(t)u(u(t)0.5u(t)2C2Ru(t)RR的一半，即。因为检波器的电压传输系数为，则有 。另外，根据串联型包络检波器的输入阻抗情况，则有 L固有的谐振电阻Re并联后经变压器阻抗变换，则有：Rab=n2(Ri//Re)=7.61kΩ。RΩ2//R4)]//R3=3.54kΩ,不产生负峰切割失真的最大调幅系数为： -0.5u(t)00.020.040.060.080.10.120.140.160.18u(t)00.020.040.060.080.10.120.140.160.18u(t)00.020.040.060.080.10.120.140.160.18u(t)00.020.040.060.080.10.120.140.160.18综合上述情况，电容C的选择为342pF~3979pF。 ）：回路的谐振阻抗为RT=Re//RiVVdUi1mdUi2md(t)u(t)Du(t)(t)u(t)Du(t)CRu(t)u(t)(t)u(t)u(t)CDR u dUi1mdUi2mdo2uo1iur=KUimUrmcos(Ωt)(cos(wct))2=0.5KUimUrmcos(Ωt)(1+cos(2wct))r5.31解：1）输入信号为ui1=3cos(Ωt)cos(wct)V时，乘法器信号时将使解调结果减小为cosφ倍、但不产生失真，而用图示电路解调单边带调幅信号时 则 时滤波器选择为低通滤波器，要求其带宽BW3dB≥F。5.34解：混频器的主要任务是将载频fc的高频已调波不失真地变换为固定中频fI的已调波，与ube的非线性关系来实现频率变换的，晶体管的工作点在ic~ub导值gm较小，混频增益Au≈0.5g1m现信号幅度的放大，晶体管的工作点在ic~ube曲线的直线段，跨导值gm较大，放大增益 Au：：ru(t)u(t)uru(t)u(t)u(t)u(t) rRr 12中频fI，线性。 42rad×400t)]V6-mp×400sin(2π×400t)=25×106-104×sin(2π×400t)Hz 频波的瞬时频率为f(t)=fc+kFuΩ(t)，即调频波的34Hz63t)]63t)若为调频制，Δfm=kFUΩm与调制信增大到1kHz即增大到2倍时，调频波的最大频调幅波uAM(t)=Ucm(1+macos(2πFt))cos(2πfct)，其中ma=kaUΩm/Ucm。它的频谱由载频fc、上边频fc+F、下边频fc-F组成，频带宽度BAM=2F。当F改变而UΩm不变时，调幅波频 调频波uFM(t)=Ucmcos(2πfct+mfsin(2πFt))，其中mf=kFUΩm/(2πF)。它的频谱由载频fc、 调相波uPM(t)=Ucmcos(2πfct+mpcos(2πFt))，其中mp=kPUΩm。它的频谱也是由载频fc、CCC时呈短路；电感L1、电容C和石英晶体组成的支路呈感性；电阻R1、R2和RW为变CCCLCLC音频时呈短路；电阻R5、R6为变容二极管提供直流偏置；电路以改进电容三点式振荡 u(t)CC△-9Vu(t)!!。LLC反偏电压为uD(t)=VQ+uΩ6.11解：1）此电路主体是由电容C1、C2、变容管结电容Cj和电感2）此电路的高频交流通路如下。在静态时，Cj=CjQ。L—、=C—、=C令，则振荡环节的总电容可以表达为，振荡频率应为调频信EQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(1),Q) LEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up5(-0),b)8-1.128EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up7(t),0) 得，输出调频电压的表达式为uo(t)=Uomcosφ(t)=Uomcos(434×106t—1128sin103t)6.13解：当加到变容二极管的低频调制信号的幅值超过直流偏压值时将产生严重的非线性失真。通常，直流偏压值选在变容二极管C~V特性曲线的中段，并在低频调制信号控制下3(rad/s)时，变容二极管作为回路总电容，其电容值当φ<π/6时，可认为tanφ≈φ,可得 06.16解：u微分器调频器uC+uR+uR(t)u(t)R--○o○ H(j)=(RC)exp(j(π/2—arctan(RC)))说明，电压uR(t)是一个调角-调幅波，并调幅度。2）将次级线圈L2的两端对调，等效于将同名端改变，使得线圈L2两端的电压极性与原来仍能反映输入信号的频率变化，电路仍能鉴频。但电路的输出电压uo含有中心频率成分，这时，电路的输出电压uo始终为负；uo~f曲线关于f0不对称；鉴频跨导仍为正的，但比原『『（ab）6.19解：理想情况下，检波电路正常工作，加在检波二极管上 的元件使其对输入调频