高频电子线路课后习题答案汇 行鸿彦 第2-10章

LC谐振回路及其功能习题答案2.1解：由得2.2解：由得由得外接电阻2.3解：1）因而但因此应采用Cmax=450pF,Cmin=15pF的电容器。但因为，远大于9，因此还应在可变电容器旁并联一个电容Cχ，以使，解之得：Cχ≈40pF。将C’max=Cχ+Cmax=490pF代入实际的并联回路如下：2.4解：回路电感值为又因此对信号源频率为5.5MKz时的失调为广义失谐：要使2加宽为300kHZ,则Q值应减半，即设回路的并联谐振电导为gev,则由可以求出当Q下降为Qe后，需要并联的外接电导为外接的并联电阻为2.5解：由及二式可得将已知数据带入上式，得即2.6解：1.画高频等效电路根据题图2.6可画出如下所示等效电路。其中，n1=N23/N13=4/10=0.4；n2=N45/N13=3/10=0.3;gg=1/Rg,gL=1/RL。2求L13由图可知：因为求Qe2.7解：根据题图2.7可画如下图所示等效电路：其中回路总电容2.8解：Re、Xco并联阻抗转换为R’e、X’co串联阻抗的匹配网络如题解2.8图所示。题解2.8图因为，所以，；由于则，得，得2.9解：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，因此受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.构成振荡器非常方便，而且由于上述特点，会使频率非常稳定。2.11解：2.12解：根据原电路可以画出等效电路如题解2.12图所示:题解2.12图其中，

2.13解：谐振频率为：2.14解：2.15解:设计型匹配网络如题2.15图所示,其中L1C1是增大网络，L2C2是减小网络。令：则上式就是此π型网络必须满足的条件,R1可以大于RL,也可以小于RL。3.1若串联谐振回路的MHz，pF，谐振电阻，求和。解：3.2若串联谐振回路的kHz，且在偏离谐振频率kHz时的衰减dB。求此时的和B；当kHz时，抑制比为多少？解：由于，而，，因此代入得当时，，可得3.3若并联谐振回路的谐振频率MHz，pF，通频带kHz。求电感、品质因数以及对信号源频率为5.5MHz时的衰减（dB）；若把加至400kHz，则应在回路两端并一个多大的电阻？解：由已知条件得，当带宽加至400kHz时：即解得，即应在回路两端并一个得电阻。3.4并联谐振回路如题图3-26所示。已知通频带，电容，若回路总电导为。试证明。若pF，MHz，，，求为多少？题图3-26解：由于因此有证毕。代入数据得因此即3.5如题图3-27所示，已知电路输入电阻，负载电阻，pF。若要实习阻抗匹配，应为多少？题图3-27解：因为，由阻抗匹配得条件,得。3.6高频小信号放大电路的主要指标有哪些？如何理解选择性与通频带的关系？解：（1）高频小信号放大电路由放大器和选频器组成衡量放大电路的主要技术指标有中心频率、通频带和选择性、增益、噪声系数和灵敏度。中心频率、通频带和选择性主要由选频器决定，增益、噪声系数与灵敏度主要由放大器决定。选择性与通频带的关系为：选择性越好，通频带越窄；通频带越宽，选择性越差。在实际工作中，常常希望通频带足够宽而选择性又要好，但两者是矛盾的。有时候选择适当的Q值，可以两者兼顾，但有时不能兼顾，就需要另外采取措施。3.7晶体管低频放大器与高频小信号放大器的分析方法有什么不同？解：晶体管低频小信号放大器采用的分析方法是折线分析法，在小信号条件下，叠加在BJT工作点上的交变电流电压的关系近似为线性关系。而高频小信号放大器，由于信号小，也可以认为它工作在晶体管的线性范围内。可用“线性四端网络”来等效，对线性网络的分析方法都适用于分析高频小信号放大器。为方便起见，低频小信号放大器采用h参数进行分析，高频小信号放大器采用y参数进行分析。3.8一个调谐放大器，当提高或时，有时可以使增加，有时却反而使下降，是什么原因？解：调谐放大器的谐振电压放大倍数为∝所以，当提高或时，可以使增加；但又因为∝所以，当提高或时，下降，又使下降，它们之间存在一个最佳匝比问题。3.9如何理解参数的物理意义？解：答：参数是把晶体管等效为有源双端口网络，以两个端口的电压为自变量，以两个端口的电流为应变量，从而获得的一组网络参数。参数具体的物理意义如下：是共射极晶体管的输入导纳，定义为输出端交流短路时的输入电流与输入电压之比，称为共射极晶体管的输入导纳，它表示输入电压对输入电流的控制作用。是共射极晶体管的反向传输导纳，定义为输入端交流短路时的输入电流与输出电压之比，称为共射极晶体管的反向传输导纳，它表示晶体管输出电压对输入端的反作用。是正向传输导纳，定义为输出端交流短路时的输出电流与输入电压之比，称为正向传输导纳，它表示输入电压对输出电流的控制作用。是晶体管的输出导纳，定义为输入端交流短路时的输入电流与输出电压之比，称为晶体管的输出导纳，它表示输出电压对输出电流的控制作用。4.1仪表放大器的频带宽度为：至。请分别计算该放大器的绝对带宽和相对带宽，并判断该放大器是否属于宽带放大器。解：绝对带宽：相对带宽：所以该放大器属于宽带放大器。4.2已知晶体管如图4-30所示，已知，，，，，。（1）试画出电路的高频等效电路。（2）利用密勒近似求上限频率。解：（1）高频等效电路图如下图所示，（2）利用密勒近似，将折算到输入端，即4.3单级共源电路的交流通路如题4-31图所示。（1）画出该电路的高频等效电路。（2）求电路的上限频率。解：（1）高频等效电路图如下图所示（2）由等效电路图可知，三个电容在一个回路中，所以只有两个独立储能元件，因而只有两个极点，一个无穷大的零点和一个有限制的零点。因为图中极点的求解比较麻烦，这里只利用开路时间常数法求上限频率，式中4.4已知负载为50，计算无耗传输线的特性：反射系数，电压驻波比，输入阻抗。解：反射系数电压驻波比输入阻抗4.5在1GHz的频率下，设计一个匹配电路把负载的负载匹配到特征阻抗为的传输线上，如题4-32图所示。解：设计的匹配电路如下4.6设较大的有载值为4，求型匹配网络。解：型匹配网络如下设网络由、和、组成，型匹配网络分为源端网络和负载端网络，首先确定此大的有载是在源端还是在负载端。因为，所以必定是负载端的网络的有载。设负载端L网络的为，则中间电阻由于，因此此设计方案是可行的。4.7放大器的通频带越宽越好吗？为什么？解：不，放大器通频带的宽度并不是越宽越好，关键是应该看放大器对所处理的信号频率有无特别的要求。例如选频放大器要求通频带就应该很窄，而一般的音频放大器的通频带则比较宽。4.8试比较双极型晶体管与场效应管在高频下的结构和特性上的差异。为什么场效应管的高频特性比双极型晶体管好？场效应管是电压控制电流器件，三极管是电流控制电流器件。场效应管是电场效应控制电流大小的单极型半导体器件。在其输入端基本不取电流或电流极小，具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、制造工艺简单等特点，在大规模和超大规模集成电路中被应用。第五章课后习题5.1已知谐振功率放大电路=24V，=5W当=60%时，试计算和，若保持不变，提高到80%则和减少为多少？解：=/P=P/=5/60%=8.33WP=P-P=8.33-5=3.33WP=I×I=P/U=8.33/24=0.347A=P/=5/80%=6.25W=0.26A5.2已知谐振功率放大电路工作在乙类状态=24V，=53Ω，=5W，试求，和集电极电压利用系数。P=1/2IRI==0.434A因为在乙类工作时有=I+It+Icos2t+…=1/I+1/2×It+2/3cos2t+…I=1/×II=1/2×II=2/I=0.276AP=IU=0.27624=6.63WP=P-P=6.63-5=1.63W=P/P=5/6.63=75.4%=V/=IR/=0.9585.3已知谐振功率放大电路的导通角分别、和时，都工作在临界状态，且三种情况下的，也都相同，试计算三种情况下效率的比值和输出功率的比值甲类时：IIUU=P/P=1/2×（1/2IU）/（1/IU）=50%乙类：I=1/×II=1/2×IUU乙=1/2×=/4=78。5%丙类时：I=I（60）=0.391(60)=0.218丙=1/2×=89。7%：乙：丙=50%：78.5%:89.7%=1:1.57:1.79由（180）=（90）。甲I=I乙P乙=P甲=1/2×IR=1/8×IRP丙=1/2×IR=7.64%IR所以P甲：P乙：P丙=1：1：0.6215.4已知晶体管输出特性中饱和临界线跨导=0.8A/V,用此晶体管做成的谐振功放电路=24V=，=2.2A，并工作在临界状态，计算，，和（已知（）=0.253，（）=0.436。）题图5.4由图可知：g=I/（V-）V=（gV-I）÷g=21.25VP=1/2×2.2×0.436×21.25=10.19WP=I×V=I（70）×24=13.36W=P/P=10.19/13.36=22.25.5已知一谐振功放工作在过压状态，现欲将它调到临界状态，可以改变哪些参数？不同调整方法得到输出功率是否相同？为什么？题图5.5通过改变负载线的斜率，调整到临界状态此时V变化很小，几乎不变（P）可改变导通角通过改变V，V增大，负载线平移到临界状态，R不变，V增加，P增加减小，曲线平移到临界点，U不变，g不变，V不变，P不变5.6实测一谐振，发现P仅为设计植的20%，I却略大于设计植。试问功放工作在什么状态，如何调整才能使P和I接近设计植？显然处于欠压状态，P低，I高，所以小，约为设计植的20%移动负载线R，R题5.6图5.7已知两个谐振功放具有相同的回路元件参数，其输出功率风别是1W和0.6W。若增大两功放的V，发现前者的输出功率增大不明显，后者的输出功率增大明显。试分析其原因。若要明显增大前者的输出功率，还应同时采取什么措施(不考虑功率管的安全工作问题)？（由过压欠压功率增加快！）所以前者在欠压，后者为过压由于两类谐振功放在进行功率放大的同时假设U，R，V固定，只增加V，处于欠压区的V随V变化很小，而处于过压的变化很大。参见集电极调制特性题图5.7若要明显增大输出，可改变静态工作点，使其处于欠压状态，同时增大U5.8已知一谐振功放原来工作在临界状态，后来其性能发生了变化：明显下降，反而增加，但、和不变。试问此时功放工作在什么状态？导通时间是增大还是减小？分析其性能变化的原因。∵，如果和不变，则也不变。∵不变，所以不变，∴仍然工作在临界状态。∵，∴随的增大而增大，即。∴也减小了。原因在于增大，减小，但保持不变，即不变。5.9已知谐振功放V=2.4v,=60,V=1.6v,P=1w,R=50临界饱和线斜率g=0.4s,试计算I，和并判断放大器工作在什么状态，（60）=0.391，（60）=0.218P=1/2×IR=0.2×50=10VI=I（60）I=I/（60）=0.512AP=IV=2.68W=P/P=1/2.68=37.3%若工作在临界状态则有I=g（V-V）I=0。521AV=V-I/g=22。27VVV此时V为欠压状态6.1 (1)可以，短路，交流通路满足射同基反原则； (2)可以，射同基反； (3)不可以，交流通路中，短路，基极接相同电抗。6.2 (1)j接k，m接n，满足射同基反原则，电感三点式振荡电路； (2)j接m，k接n，电容三点式振荡电路。6.3 (a)可以，电感三点式； (b)不可以； (c)不可以； (d)不可以； (e)满足，，可以，振荡电感三点式； (f)满足，可以，振荡电容三点式。6.4 (1)，，可振荡，电容三点； (2)，，可振荡，电感三点； (3)，，可振荡，电感三点； (4)，不能，不能满足射同基反。6.5 要满足射同基反原则， ， ，对应LC并联回路呈感性，另外、要满足整体振荡在这个约束，因此所在并联回路也要呈感性，所在串联回路呈容性。 ，。 ，。6.6 (a)交流等效电路如下图所示，57uH15pF3.357uH15pF3.3pF 电容三点式。 令，，， ，求出。 (b)交流等效电路如下图所示，12k32k12k32k振荡频率由串联支路中的C2值决定6.7 m、n相接，构成正反馈，串联型。6.8000000sin(0)=0(000000)2000001sin(1.3)=0.023(000010)2000010sin(2.3)=0.045(000011)2………………011111sin(30.3)=1(100000)26.9UaskDDSUaskDDSU(t)6.10 短路。交流等效电路如下图所示。R10uH50pFrudCdR10uH50pFrudCd 7.1解： 频率组合分量为： 是由中的和项产生的。7.2解：当时： 在线性时变条件下： 其中： 中的组合分量有：直流，，7.3解：当时，可用单向开关函数表示 由上式可知，可实现：调幅、混频、倍频，乘积检波 组合频率分量有：直流， 当时， 频率分量有：直流。 此时不能实现任何频谱搬移。7.4解：依题意得： 基波分量为： 二次谐波为： 三次谐波为：四次谐波为：8.9习题8.1已知普通调幅信号表达式为(1)试写出此调幅信号所包括的频率分量及其振幅;(2)画出此调幅信号的频谱图,写出带宽;(3)求出此调幅信号的总功率,边带功率,载波功率以及功率利用率。(设负载为1)解：（1）（2）（3）8.2已知单频普通调幅信号的最大振幅为12V,最小振幅为4V,试求其中载波振幅和边频振幅各是多少?调幅指数Ma又是多少?解：8.3在图8-16所示集电极调幅电路中,载波输出功率为50W,平均调幅指数为0.4,集电极平均效率为50%,求直流电源提供的平均功率、调制信号产生的交流功率和总输出平均功率解：8.4题图8-1所示为推挽二极管检波电路。设二极管伏安特性是从原点出发的直线,若输入,流经二极管的周期性窄脉冲电流i可用傅里叶级数展开为RLC是理想低通滤波器。试求:（1）电压传输系数。（2）输入电阻，其中是流经电流i中的基波分量振幅。题图8-1解：8.5在题图8-2所示两个二极管推挽电路中，，，试问他们是否能够实现同步检波？当时，它们又是否能够实现包络检波？为什么？（a）（b）题图8-2解：当时导通：而：只有载波而无信号故无法实现同步检波。当时：由于负半周V2工作，V1正半周工作，因此可以进行包络检波。当时：时的正半周使V1导通，负半周使V2导通，U1和U2反向（差）且为正负关系U1-U2=0。8.6已知广播收音机中频,试分析以下现象各属于哪一种混频干扰，它们是怎样产生的。(1)当收听的电台时,听到有频率为1kHz的哨叫声；(2)当收听的电台时,听到有频率为1480kHz的其他台播音；(3)当收听的电台时,听到有频率为740kHz的其他台播音。解：(1)当收听fc=931kHz的电台时，听到有频率为1kHz的哨叫声此现象属于组合频率干扰，由于混频器的输岀电流中除了需要的中频电流外，还存在谐波频率和组合频率。当它们接近中频fi=fo+fs那么它就可以与有用信号fi一道进入中频放大器，通过检波器的非线性效应，接近中频的组合频率与fi差拍产生音频。(2)当收听fc=550kHz的电台时，听到有频率为1480kHz的其他台播音：此为镜像干扰。(3)当收听fc=1480kHz的电台时，听到有频率为740kHz的其他台播音：8.7广播收音机中波波段为535~1605kHz,中频.当收听的电台时,除了调谐在700kHz频率处之外,还可能在接收中波频段内哪些频率处收听到这个电台的播音?写出最强的两个,并说明产生的原因。解：即本振频率为1165kHz外来干扰：幅波干扰：这几个干扰信号均不在中波波段之内，所以不产生镜频干扰。即为干扰频率。8.8对于535~1605kHz的中波波段,若第一中频采用1800kHz的高中频,第二中频为465kHz,且,求出相应的镜频范围,分析能否产生镜频干扰,并写出和的值.解：第一中频的镜频范围：第二中频：所以不会产生镜频干扰。8.9已知接收机输入信号动态范围为80dB,要求输出电压在0.8~1V范围内变化,则整机增益控制倍数应是多少?8.10题图8-3是接收机三级AGC电路方框图。已知可控增益放大器增益为当输人信号振幅时,对应输出信号振幅;当时,对应输出信号振幅.试求直流放大器增益和参考电压的值。题图8-3解：由图可得：9.1(1)为标准调幅波，其中，，。(2)为抑制载波的双边带调幅波，其中，。(3)为抑制载波的单边带调幅波，其中，。9.2各波形图如下：9.3(1)该信号为标准调幅波，其中调幅度，，；(2)波形、频谱图如下图所示。(3)(4)9.4（1）设二极管的正向导通方向为他的电压和电流的正方向，则：{=2u因此，输出信号中包含了Ω的基频分量和(ω（2）uD1{u因此，与（1）相比，输出信号中也包含了Ω的基频分量和(ωc+Ω),(ωc在考虑负载反作用时，{u=与不考虑负载的反作用时相比，出现的频率分量相同，但每个分量的振幅降低了。9.5振幅检波器应该由检波二极管，RC低通滤波器组成，RC电路的作用是作为检波器的负载，在其两端产生调制电压信号，滤掉高频分量：二极管的作用是利用它的单向导电性，保证在输入信号的峰值附近导通，使输出跟随输入包络的变化。（a）不能作为实际的检波器，因为负载为无穷大，输出近似为直流，不反映AM输入信；号包络。它只能用做对等幅信号的检波，即整流滤波。（b）不能检波，因为没有检波电容，输出为输入信号的正半周，因此是个单向整流电路。（c）可以检波。（d）不可以检波，该电路是一个高通滤波器，输出与输入几乎完全相同。9.6各点频谱如下：9.7根据u(t)表达式，求得，，所以，9.99.10波形如下图所示：信号（信号（a）在FM时，它们的频率为线性变化，称为线性调频或扫频信号；由于的积分限不定，所以我的波形实际上可沿纵坐标上下移动；信号（信号（b）在PM时，它们的频率为线性变化，称为线性调频或扫频信号；信号（信号（c）可以认为是数字信号，因此实现的调制为数字调制，又因为是二元信号，对它进行FM和PM分别称为2FSK和2PSK。PM信号的波形与DSB信号的波形相同，故在数字调制中，可用产生DSB信号的方法产生PM（或PSK）信号。9.11（1）因为没有给定伴音调制信号的频谱，而且伴音是一个多频调制调频波。由于调频是非线性频谱搬移，多个频率分量调频所产生的结果不能看作是每个频率分量单独调频所得结果的线性叠加。因此，伴音信号的频谱中除了包含载频与调制信号各频率分量的n次谐波的组合频率分量外，还包含着载频与调制信号的每一频率分量的各次谐波分量一起产生的组合频率分量。所以伴音信号的频谱很复杂，无法正确画出。（2）B（3）fc-∆所以伴音信号瞬时频率的变化范围为100KHz，从93.7MHz到93.8MHz。9.12（1）根据已知条件，调制信号频率F=1000Hz，AM调制时，信号带宽B=2F=2*1000=2000Hz。FM调制时，∆fm=0.1kf=100Hz（2）若UΩ=20sin⁡(2π*10（3）比较（1）和（2）的结果，可以看到，AM调幅时的信号带宽只取决于调制信号的频率，而与调制信号的大小无关。对于FM调制，在窄带调制时，信号带宽基本上等于AM信号带宽，但在宽带调制时，主要取决于调制灵敏度和调制信号的振幅。9.139.14发送信息序列对应的2ASK，2FSK，2PSK及2DPSK信号波形如下图10.1反馈控制电路有哪几类，每一类反馈控制电路的参数是什么，实现什么样的功能?解：自动增益控制(AGC)电路，电平，可用于控制接收通道的增益，它以特性增益为代价，换取输入信号动态范围的扩大使输出几乎不随输入信号的强弱变化而变化。自动频率控制(AFC)电路，频率，用于稳定通信与电子系统中的频率源利用频率误差来调节输出信号的频率，使输出频率稳定。自动相位控制(APC)电路，相位，以相位误差去消除频率误差。10.2AGC有什么作用，主要性能指标是什么?解：AGC电路可用于控制接收通道的增益，它以特性增益为代价，换取输入信号动态范围的扩大使输出几乎不随输入信号的强弱变化而变化。其性能指标有两个：动态范围和响应时间。10.3AGC的方法有什么?分别画出其典型电路并简要说明工作原理及特点。解：简单AGC电路，作为中频放大器的晶体管的基级偏压主要由、、分压后决定，是一负值。后级的包络检波电路由二极管、、、和组成。组成低通滤波器，从检波后的音频信号中取出缓变直流分量作用控制信号直接对晶体管进行增益控制。若音频信号中的直流分量增大，则上的电位升高，晶体管基级电位升高，b、e级之间的静态电压减小，集电极平均电流减小，增益下降。调节可变电阻，可以使低通滤波器的截止频率低于解调后音频信号的最低频率，避免出现反调制。单AGC电路的优点是电路简单，在实用电路里不需要电压比较器；缺点是只要有输入信号，AGC电路立即起作用，使可控制增益放大器的增益减小。延迟AGC电路，AGC检波电路是将预视频放大电路输出的全电视信号进行检波，得出与信号电平大小有关的直流信号，然后进行直流放大以提高AGC控制灵敏度。为了使控制更合理，而高放增益不变，这是第一级延迟。当超过另一定值后，先对中放进行增益控制，而高放增益开始起控，这是第二级延迟。其增益随输入信号变化的曲线如10-10所示。采用两级延迟AGC的原因在于当输入信号不是很大时，保持高级处于最大增益可使高级输出信噪比不降低，有助于降低接收机的总噪声系数。10.4下图为接收机三级AGC电路框图。已知可控增益放大器增益。当输入信号时，对应输出信号振幅，当时，对应的输出信号振幅。试求直流放大器增益和参考电压的值。解：由图可得且10.5简述AFC的组成部分，工作原理，作用和主要性能指标。解：AFC主要由以下几部分组成：频率比较器、低通滤波器、可控频率电路。自动频率控制电路是利用频率比较器产生的误差电压来控制需要被稳定的振荡频率，误差电压与参考信号频率和反馈信号频率的频率差成正比，若控制电压，控制电路将不起作用。所以达到最后稳定状态时，两个频率不能完全相等，一定有剩余频差存在。主要性能指标：1.暂态与稳态响应，2.跟踪特性。10.6如题图,一