高頻電路原理與分析（第四版）課后習(xí)題答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——高頻電路原理與分析（第四版）課后習(xí)題答案山東大學(xué)威海校區(qū)

第一章緒論

1－1畫(huà)出無(wú)線通信收發(fā)信機(jī)的原理框圖，并說(shuō)出各部分的功用。

答：

話筒音頻放大器調(diào)制器變頻器鼓舞放大輸出功率放大載波振蕩器天線開(kāi)關(guān)揚(yáng)聲器音頻放大器解調(diào)器中頻放大與濾波混頻器高頻放大本地振蕩器上圖是一個(gè)語(yǔ)音無(wú)線電廣播通信系統(tǒng)的基本組成框圖，它由發(fā)射部分、接收部分以及無(wú)線信道三大部分組成。發(fā)射部分由話筒、音頻放大器、調(diào)制器、變頻器（不一定必需）、功率放大器和發(fā)射天線組成。

低頻音頻信號(hào)經(jīng)放大后，首先進(jìn)行調(diào)制后變成一個(gè)高頻已調(diào)波，然后可通過(guò)變頻，達(dá)到所需的發(fā)射頻率，經(jīng)高頻功率放大后，由天線發(fā)射出去。接收設(shè)備由接收天線、高頻小信號(hào)放大器、混頻器、中頻放大器、解調(diào)器、音頻放大器、揚(yáng)聲器等組成。由天線接收來(lái)的信號(hào)，經(jīng)放大后，再經(jīng)過(guò)混頻器，變成一中頻已調(diào)波，然后檢波，恢復(fù)出原來(lái)的信息，經(jīng)低頻功放放大后，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。

1－2無(wú)線通信為什么要用高頻信號(hào)？“高頻〞信號(hào)指的是什么？答：

高頻信號(hào)指的是適合天線發(fā)射、傳播和接收的射頻信號(hào)。采用高頻信號(hào)的原因主要是：（1）頻率越高，可利用的頻帶寬度就越寬，信道容量就越大，而且可以減小或避免頻道間的干擾；

（2）高頻信號(hào)更適合電線輻射和接收，由于只有天線尺寸大小可以與信號(hào)波長(zhǎng)相比較時(shí)，才有較高的輻射效率和接收效率，這樣，可以采用較小的信號(hào)功率，傳播較遠(yuǎn)的距離，也可獲得較高的接收靈敏度。

1－3無(wú)線通信為什么要進(jìn)行凋制？如何進(jìn)行調(diào)制？答：

由于基帶調(diào)制信號(hào)都是頻率比較低的信號(hào)，為了達(dá)到較高的發(fā)射效率和接收效率，減小天線的尺寸，可以通過(guò)調(diào)制，把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到高頻載波附近；另外，由于調(diào)制后的

資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

信號(hào)是高頻信號(hào)，所以也提高了信道利用率，實(shí)現(xiàn)了信道復(fù)用。調(diào)制方式有模擬調(diào)調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。在模擬調(diào)制中，用調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的某個(gè)參數(shù)。在調(diào)幅方式中，AM普通調(diào)幅、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB）、單邊帶調(diào)幅（SSB）、殘留單邊帶調(diào)幅（VSSB）；在調(diào)頻方式中，有調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）。在數(shù)字調(diào)制中，一般有頻率鍵控（FSK）、幅度鍵控（ASK）、相位鍵控（PSK）等調(diào)制方法。

1－4無(wú)線電信號(hào)的頻段或波段是如何劃分的？各個(gè)頻段的傳播特性和應(yīng)用狀況如何？答:無(wú)線電信號(hào)的頻段或波段的劃分和各個(gè)頻段的傳播特性和應(yīng)用狀況如下表

其次章高頻電路基礎(chǔ)

2－1對(duì)于收音機(jī)的中頻放大器，其中心頻率f0=465kHz．B0.707=8kHz，回路電容C=200pF，試計(jì)算回路電感和QL值。若電感線圈的QO=100，問(wèn)在回路上應(yīng)并聯(lián)多大的電阻才能滿足要求。解2-1：

1

由f0?得：2?LC11

L??2（2?f0）C4?2?4652?106?200?10?12

106??0.586mH4?2?4652?200由B0.707?QL?f0B0.707f0得：QL465?103??58.1258?1031

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Q0100109由于：R0????171.22k??0C2??465?103?200?10?122??465?2?C?0CQ0QL?0??Rg?g0?gL1?0RL

Q0QL58.125所以：R??1）R0?R0??171.22?237.66k?L（?Q100?58.125L0L

答：回路電感為0.586mH,有載品質(zhì)因數(shù)為58.125,這時(shí)需要并聯(lián)236.66kΩ的電阻。

2－2圖示為波段內(nèi)調(diào)諧用的并聯(lián)振蕩回路，可變電容C的變化范圍為12～260pF，Ct為微調(diào)電容，要求此回路的調(diào)諧范圍為535～1605kHz，求回路電感L和Ct的值，并要求C的最大和最小值與波段的最低和最高頻率對(duì)應(yīng)。

題2－2圖

根據(jù)已知條件，可以得出：

回路總電容為C?C?Ct,因此可以得到以下方程組

11?3??1605?10?2?LCmin2?L(12?10?12?Ct)??11535?103????2?LCmax2?L(260?10?12?Ct)?260?10?12?Ct260?10?12?Ct1605?，?9?12?1253512?10?Ct12?10?Ct

8Ct?260?10?12?9?12?10?12

260?108

Ct??10?12?19pF8

1L?2（2??535?103）（260?19）?10-12

106??3149423435?0.3175mH2

資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

答：電容Ct為19pF，電感L為0.3175mH.

2－3圖示為一電容抽頭的并聯(lián)振蕩回路。諧振頻率f0=1MHz，C1=400pf，C2=100pF求回

路電感L。若Q0=100，RL=2kΩ，求回路有載QL值。

題2－3圖

解2-3

C1C240000C???80pF,

C1?C2500

1L?(2?f0)2C1??0.317mH(2??106)280?10?12

C1400負(fù)載RL接入系數(shù)為p=??0.8C1?C2500

R2??L??3.125k?折合到回路兩端的負(fù)載電阻為RLp20.64

Q0100回路固有諧振阻抗為R???199k?02?f0C6.28?106?80?10?12

Q0100??1.546有載品質(zhì)因數(shù)QL?R01991?1??3.125RL

答：回路電感為0.317mH,有載品質(zhì)因數(shù)為1.546

2－4石英晶體有何特點(diǎn)？為什么用它制作的振蕩器的頻率穩(wěn)定度較高？

答2-4：

石英晶體有以下幾個(gè)特點(diǎn)

1.晶體的諧振頻率只與晶片的材料、尺寸、切割方式、幾何形狀等有關(guān)，溫度系數(shù)非

常小，因此受外界溫度影響很小2.具有很高的品質(zhì)因數(shù)

3.具有十分小的接入系數(shù)，因此手外部電路的影響很小。

4.在工作頻率附近有很大的等效電感，阻抗變化率大，因此諧振阻抗很大

3

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5.構(gòu)成震蕩器十分便利，而且由于上述特點(diǎn)，會(huì)使頻率十分穩(wěn)定。

2－5一個(gè)5kHz的基頻石英晶體諧振器，Cq=2.4X10－2pFC0=6pF，，ro=15Ω。求此諧振器

的Q值和串、并聯(lián)諧振頻率。解2-5：C0Cq6?0.024總電容C???0.024pF?CqC0?Cq6?0.024f0f0串聯(lián)頻率fq???0.998f0?4.99kHz0.024Cq???1??1?122C0??11109品質(zhì)因數(shù)Q????884642602?f0Crq2??5?103?0.024?10?12?153.6?

答：該晶體的串聯(lián)和并聯(lián)頻率近似相等，為5kHz，Q值為88464260。

2－6電阻熱噪聲有何特性？如何描述

答2-6：

電阻的熱噪音是由于溫度原因使電阻中的自由電子做不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)而帶來(lái)的，因此熱噪音具有起伏性質(zhì)，而且它具有均勻的功率譜密度，所以也是白噪音，噪音的均方值與電阻的阻值和溫度成正比。

2噪音電壓功率譜SU?4kTR,噪音電壓均方值En?4kTRB噪音電流功率譜S?4kTG，噪音電流均方值I2?4kTGBIn2－7求如下圖并聯(lián)電路的等效噪聲帶寬和輸出均方噪聲電壓值。設(shè)電阻R=10kΩ，C=200

pF，T=290K。題2－7圖解2-7：

網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù)為

1RH(j?)??,H0?R11?j?CR?j?C

R

則等效噪音帶寬為?|H(j?)|2df??1Bn=0?df22?H01?(?CR)0

?11??df?arctan(2?fCR)?021?(2?fCR)2?CR0

?1110???125kHz4CR4?104?200?10?12864

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輸出噪音電壓均方值為

12U2?4kTGBH?4kTBnR2?4kTRBnnn0R

?23432?4?1.37?10?290?10?125?10?19.865(?V)

答：電路的等效噪聲帶寬為125kHz，和輸出均方噪聲電壓值為19.865μV2.

2－8如下圖噪聲產(chǎn)生電路，已知直流電壓E=10V，R=20kΩ,C=100pF，求等效噪聲帶

寬B和輸出噪聲電壓均方值（圖中二極管V為硅管）。

題2－8圖

解2-8：

此題中主要噪音來(lái)自二極管的散粒噪音，因此

流過(guò)二極管的電流為

E-VD9.3I=??0.465mA,0R2000026mV二極管電阻為RD??56?I0網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù)為RD11H(j?)???,H0?RD111?j?CRD?j?C?j?CR//RRDD

等效噪音帶寬為：

?

|H(j?)|2df???110Bn=?df?df222??H01?(?CR)1?(2?fCR)DD00

2U2n?2I0qBnH0?1arctan(2?fCRD)2?CRD?0?11?4CRD4?100?10?12?561010??44.64MHz2245

?2?0.465?10?3?1.6?10?19?44.64?106?562?2083?(?V2)山東大學(xué)威海校區(qū)

2－9求圖示的T型和П型電阻網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)。

題2－9圖

解2-9

設(shè)兩個(gè)電路的電源內(nèi)阻為Rs

1.解T型網(wǎng)絡(luò)

(Rs?R1)R3輸出電阻為R0??R2

Rs?R1?R3

（1）采用額定功率法2??R3Es??2R?R?RE13?輸入匹配功率Psmi?s，輸出匹配功率Psmo??s4Rs4R0

2PsmiR0?Rs?R1?R3?

噪音系數(shù)NF?????PRR3smos??

（2）采用開(kāi)路電壓法

2??R32Unio???4kTBRs，?Rs?R1?R3?22UnoR0?Rs?R1?R3?NF?2???UnioRs?R3?

（3）采用短路電流法

12Ino?4kTBR0

2Uno?4kTBR02Inio???RR1?s3??4kTB??R2R3Rs?R2?R3??Rs?R1?R?R?23??1?4kTBRs2??RsR3???R2(Rs?R1?R3)?R3(Rs?R1)?2????2??RRR??4kTBs33?4kTBRs??2?6??R0?(Rs?R1?R3)??R3(Rs?R1)??(Rs?R1?R3)?R2?????R?R?Rs13????N?2Ino2R?R?R1?R3??0?s?2資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

2.解П型網(wǎng)絡(luò)

?RsR1??R?2?R3R?R?R1Rs?R2Rs?R1R2?R31?輸出電阻為：R0??s?RsR1?(R2?R3)(Rs?R1)?RsR1??R2??R3??Rs?R1?

（1）采用額定功率法

Es2輸入匹配功率Psmi?4Rs

2??

??R3?EsR1??RsR1??2Rs?R1?R?R23RR?R?sR1????R?Rs1??3?2?輸出匹配功率Psmo?PRR?Rsmi0s1?4R?得噪音系數(shù)為N???0FR1?PsmoRs?R3??Rs?R1??2R0?RsR1?(R2?R3)(Rs?R1)????Rs?R1R3?

21?R1Rs?R2Rs?R1R2????RsR0?R1?

（2）采用開(kāi)路電壓法

2Uno?4kTBR02???R?R231?Unio?4kTBRs??R1Rs?R1?Rs??R?R23??R1?Rs??

2???R?R01??4kTBRs??RR?R1?Rs?1s?R2??R1?Rs??2??R1?4kTBRsR02??RR?RR?RR212s??1s

2U21?RR?RR?RR?NF?Uno2nio??RsR0?1s212sR17

??

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（3）采用短路電流法

2Ino?4kTBG02??RR2s1Inio?4kTBGs??RR?RR?RR2s12??1s2

??R1?4kTBRs??RR?RR?RR2s12??1s

22??InoR1Rs?R2Rs?R1R21N????F2

InioRsR0?R1?

2－10接收機(jī)等效噪聲帶寬近似為信號(hào)帶寬，約10kHz，輸出信噪比為12dB，要求接收

機(jī)的靈敏度為1PW，問(wèn)接收機(jī)的噪聲系數(shù)應(yīng)為多大？

解2-10：根據(jù)已知條件

So2?101。?15.85

N0

Si10?12

?12N10kTBiNF???So15.8515.85?1.37?10?23?290?104

N0

106??1588?32dB15.85?1.37?29

答：接收機(jī)的噪音系數(shù)應(yīng)為32dB。

第三章高頻諧振放大器

3－1對(duì)高頻小信號(hào)放大器的主要要求是什么？高頻小信號(hào)放大器有哪些分類？答3-1：

對(duì)高頻小信號(hào)器的主要要求是:1.比較高的增益

2.比較好的通頻帶和選擇性3.噪音系數(shù)要小

8

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4.穩(wěn)定性要高

高頻小信號(hào)放大器一般可分為用分立元件構(gòu)成的放大器、集成放大器和選頻電路組成的放大器。根據(jù)選頻電路的不同，又可分為單調(diào)諧回路放大器和雙調(diào)諧回路放大器；或用集中參數(shù)濾波器構(gòu)成選頻電路。

3－2一晶體管組成的單回路中頻放大器，如下圖。已知fo=465kHz，晶體管經(jīng)中和后的

參數(shù)為：gie=0.4mS,Cie=142pF，goe=55μS，Coe=18pF，Yie=36.8mS,Yre=0，回路等效電容C=200pF，中頻變壓器的接入系數(shù)p1=N1/N=0.35，p2=N2/N=0.035,回路無(wú)載品質(zhì)因數(shù)Q0=80，設(shè)下級(jí)也為同一晶體管，參數(shù)一致。試計(jì)算：（1）回路有載品質(zhì)因數(shù)QL和3dB帶寬B0.7;（2）放大器的電壓增益；(3)中和電容值。（設(shè)Cb’c=3pF）

題3－1圖

解3-2：

根據(jù)已知條件可知,能夠忽略中和電容和yre的影響。得：回路總電容為22C??C?p1Coe?p2Cie?200?0.352?18?0.0352?142?202pF固有諧振電導(dǎo)為

2?f0C?2??465?103?202?10-12??7.374?Sg0?Q080回路總電導(dǎo)為22g??p1goe?p2gie?g0

2?62?3?6?0.35?55?10?0.035?0.4?10?7.374?10?14.6?S

2?f0C?2??465?103?202?10-12品質(zhì)因數(shù)QL???40.4?6g14.6?10?

f465

3dB帶寬B0.7?0??11.51kHzQL40.4p1p2|yfe|0.35?0.035?36.8?10?3諧振增益K0???30.88g14.6?10?6?

中和電容Cn?N1p10.35Cb?c?Cb?c??3?1.615pFN?N11?p10.659

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答：品質(zhì)因數(shù)QL為40.4,帶寬為11.51kHz,諧振時(shí)的電壓增益為30.88,中和電容值為1.615pF

3－3高頻諧振放大器中，造成工作不穩(wěn)定的王要因素是什么？它有哪些不良影響？為使放

大器穩(wěn)定工作，可以采取哪些措施？

答3-3

集電結(jié)電容是主要引起不穩(wěn)定的因素，它的反饋可能會(huì)是放大器自激振蕩；環(huán)境溫度的改變會(huì)使晶體管參數(shù)發(fā)生變化，如Coe、Cie、gie、goe、yfe、引起頻率和增益的不穩(wěn)定。負(fù)載阻抗過(guò)大，增益過(guò)高也簡(jiǎn)單引起自激振蕩。一般采取提高穩(wěn)定性的措施為：

（1）采用外電路補(bǔ)償?shù)姆椒ㄈ绮捎弥泻头ɑ蚴浞ǎ?）減小負(fù)載電阻，適當(dāng)降低放大器的增益（3）選用fT比較高的晶體管

（4）選用溫度特性比較好的晶體管，或通過(guò)電路和其他措施，達(dá)到溫度的自動(dòng)補(bǔ)償。

3－4三級(jí)單調(diào)諧中頻放大器，中心頻率f0=465kHz，若要求總的帶寬B0.7=8kHZ，求每一

級(jí)回路的3dB帶寬和回路有載品質(zhì)因數(shù)QL值。

解3－4：

設(shè)每級(jí)帶寬為B1，則：

1由于總帶寬為B?B23?10.71

B0.78則每級(jí)帶寬為B1???15.7kHz10.509823?1f0有載品質(zhì)因數(shù)Q??29.6LB1

答：每級(jí)帶寬為15.7kHz,有載品質(zhì)因數(shù)為29.6。

3－5若采用三級(jí)臨界耦合雙回路諧振放大器作中頻放大器（三個(gè)雙回路），中心頻率為

fo=465kHz，當(dāng)要求3dB帶寬為8kHz時(shí)，每級(jí)放大器的3dB帶寬有多大？當(dāng)偏離

中心頻率10kHZ時(shí)，電壓放大倍數(shù)與中心頻率時(shí)相比，下降了多少分貝？

解3-5

設(shè)每級(jí)帶寬為B1，則：

14根據(jù)總帶寬B0.7?B123?1得：每級(jí)帶寬為B1?4B0.72?113?8?11.2kHz10

0.714資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)偏離中心頻率10kHz時(shí)，根據(jù)諧振特性，有：K12A2??K(1?A2??2)2?4?2A?14??40133????KK288????1????334?4242K0?K01???4?????(4??)??f??4?2Q???f?0?????88??334?2f0?f4?2??22?f??2?)??4?(2??4????B???Bf0??1???1????88???0.027,20log0.027??31.4dB329942??22?104???4???3???11.2?10??????

答：每級(jí)放大器的3dB帶寬為11.2kHz,當(dāng)偏離中心頻率10kHZ時(shí)，電壓放大倍數(shù)與中心

頻率時(shí)相比，下降了多少31.4dB

3－6集中選頻放大器和諧振式放大器相比，有什么優(yōu)點(diǎn)？設(shè)計(jì)集中選頻放大器時(shí)，主要任

務(wù)是什么？

答3-6優(yōu)點(diǎn)：

選頻特性好、中心頻率穩(wěn)定、Q值高、體積小、調(diào)整便利。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮：濾波器與寬帶放大器及其負(fù)載之間的匹配。另外還要考慮補(bǔ)償某些集中參數(shù)濾波器的信

號(hào)衰減。

3－7什么叫做高頻功率放大器？它的功用是什么？應(yīng)對(duì)它提出哪些主要要求？為什么高頻

功放一般在B類、C類狀態(tài)下工作？為什么尋常采用諧振回路作負(fù)載？

答3-7

高頻功率放大器是一種能將直流電源的能量轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)能量的放大電路，其主要功能是放大放大高頻信號(hào)功率，具有比較高的輸出功率和效率。對(duì)它的基本要求是有選頻作用、輸出功率大、自身?yè)p耗小、效率高、所以為了提高效率，一般選擇在B或C類下工作，但此時(shí)的集電極電流是一個(gè)余弦脈沖，因此必需用諧振電路做負(fù)載，才能得到所需頻率的正弦高頻信號(hào)。

??11

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3－8高頻功放的欠壓、臨界、過(guò)壓狀態(tài)是如何區(qū)分的？各有什么特點(diǎn)？當(dāng)EC、Eb、Ub、RL

四個(gè)外界因素只變化其中的一個(gè)時(shí)，高頻功放的工作狀態(tài)如何變化？

答3-8

當(dāng)晶體管工作在線性區(qū)時(shí)的工作狀態(tài)叫欠壓狀態(tài)，此時(shí)集電極電流隨鼓舞而改變，電壓利用率相對(duì)較低。假使鼓舞不變，則集電極電流基本不變，通過(guò)改變負(fù)載電阻可以改變輸出電壓的大，輸出功率隨之改變；該狀態(tài)輸出功率和效率都比較低。當(dāng)晶體管工作在飽和區(qū)時(shí)的工作狀態(tài)叫過(guò)壓狀態(tài)，此時(shí)集電極電流脈沖出現(xiàn)平頂凹陷，輸出電壓基本不發(fā)生變化，電壓利用率較高。

過(guò)壓和欠壓狀態(tài)分界點(diǎn)，及晶體管臨界飽和時(shí)，叫臨界狀態(tài)。此時(shí)的輸出功率和效率都比較高。

?當(dāng)單獨(dú)改變RL時(shí)，隨著RL的增大，工作狀態(tài)的變化是從欠壓逐步變化到過(guò)壓狀態(tài)。?當(dāng)單獨(dú)改變EC時(shí)，隨著EC的增大，工作狀態(tài)的變化是從過(guò)壓逐步變化到欠壓狀態(tài)。?當(dāng)單獨(dú)改變Eb時(shí)，隨著Eb的負(fù)向增大，工作狀態(tài)的變化是從過(guò)壓逐步變化到欠壓狀態(tài)。?當(dāng)單獨(dú)改變Ub時(shí)，隨著Ub的增大，工作狀態(tài)的變化是從欠壓逐步變化到過(guò)壓狀態(tài)。

3－9已知高頻功放工作在過(guò)壓狀態(tài)，現(xiàn)欲將它調(diào)整到臨界狀態(tài)，可以改變哪些外界因素來(lái)

實(shí)現(xiàn)，變化方向如何？在此過(guò)程中集電極輸出功率如何變化？

答3-9

可以通過(guò)采取以下措施

1.減小鼓舞Ub，集電極電流Ic1和電壓振幅UC基本不變，輸出功率和效率基本不變。2.增大基極的負(fù)向偏置電壓，集電極電流Ic1和電壓振幅UC基本不變，輸出功率和效率

基本不變。

3.減小負(fù)載電阻RL，集電極電流Ic1增大，IC0也增大，但電壓振幅UC減小不大，因此輸

出功率上升。

4.增大集電極電源電壓，Ic1、IC0和UC增大，輸出功率也隨之增大，效率基本不變。

3－10高頻功率放大器中提高集電極效率的主要意義是什么？

答3-10

主要意義在于提高了電源的利用率，將直流功率的更多的轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)功率，減小晶體管的功率損耗，可降低對(duì)晶體管的最大允許功耗PCM的要求，提高安全可靠性。

3－11設(shè)一理想化的晶體管靜特性如下圖，已知Ec=24V，Uc=21V，基極偏壓為零偏，Ub=3

V，試作出它的動(dòng)特性曲線。此功放工作在什么狀態(tài)？并計(jì)算此功放的θ、P1、P0、η及負(fù)載阻抗的大小。畫(huà)出滿足要求的基極回路。

解3-11

1、求動(dòng)態(tài)負(fù)載線

根據(jù)給定靜態(tài)特性，??0.5v,得到晶體管的EbdiCg??1S,并得到如下方程組mdube

?uce?Ec?Uccos?t???Eb?ic?gm(Ubcos?t?Eb?uce?24?21cos?t??ic?gm(3cos?t?0.5）12代入數(shù)值后得可以解出：資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

題3－11圖(1)當(dāng)?t??時(shí)

晶體管截止，因此ic=0,但uce?Ec?UC?24?21?35V，

位于C點(diǎn)

(2)當(dāng)?t??時(shí)0.5?晶體管臨界導(dǎo)通i=0,且有Ucos??E?0.5,cos??,cbb30.50.5因此??arccos?80o。uce?Ec?Uccos??24?21??20.5V,

33

位于B點(diǎn)。

(3)當(dāng)?t?0時(shí)

uce?Ec?UC?3V,ic=icmax?gm(3cos0?0.5）=2.5gm?2.5A.

位于A點(diǎn)。

連接A、B、C三點(diǎn)，就是它的動(dòng)態(tài)特性曲線。

ic/A

Aube?3.0V

2.5

2.01.5

1CB

0uce/V39152127333945

2、求解θ、P1、P0、η及負(fù)載阻抗的大小。

??arccos0.5?80o3U2121RL?C???17.8?IC1?1(80o)?icmax2.5?0.472IC1UC121?2.5?0.472??12.39W22P0?IC0EC??1(80o)?icmax?EC?0.286?2.5?24?17.16WP1?PC?P0?P1?17.16?12.39?4.77W??P112.39??0.722P017.1613

山東大學(xué)威海校區(qū)1vD+ub?UbCOS?t3、符合要求的基極回路為_(kāi)3－12某高頻功放工作在臨界伏態(tài)，通角θ=75o〞，輸出功率為30W，Ec=24V，所用高頻功率管的SC=1.67V，管子能安全工作。（1）計(jì)算此時(shí)的集電極效率和臨界負(fù)載電阻；（2）若負(fù)載電阻、電源電壓不變，要使輸出功率不變。而提高工作效率，問(wèn)應(yīng)如何凋整？(3）輸入信號(hào)的頻率提高一倍，而保持其它條件不變，問(wèn)功放的工作狀態(tài)如何變化，功放的輸出功率大約是多少？解3-12C（1）由于IC1??1iCmax??1SC(EC?UC)11112所以P1=IC1UC??1SC(EC?UC)UC??1SCECUC??1SCUC2222解之得到2?1SCEC?(?1SCEC)2?8?1SCP1ECEC2P1U????C2?1SC24?1SC代入數(shù)值后得到集電極電壓振幅為242422?3060UC????12?144??12?8.0624?1(75o)1.670.455?1.67?20.06V(取正值)B集電極效率U20.06?=C??0.836E24C2UC由于P1?，所以2RLcr2UC20.062RLcr???6.7?2P12?30（2）可增加負(fù)向偏值，但同時(shí)增大鼓舞電壓，保證IC1不變，但這樣可使導(dǎo)通角減小，效率增加。A（3）由于頻率增加一倍，諧振回路失諧，集電極阻抗變小，電路由原來(lái)的臨界狀態(tài)進(jìn)入欠壓狀態(tài)，輸出幅度下降，故使輸出功率和效率都下降。對(duì)于2ω的頻率，回路阻抗為：1L(r?j?L)?CrC回路阻抗為ZL??1??Lr????0?1r?j?L?1?jQ??????C????0??

L在???0時(shí)，ZL1?rCL14rC在??n?0時(shí)，ZLn?1??1?jQ?n??n??

資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

所以

ZLn1n

??1?1?jQ(n2?1)ZL1?1?jQ?n??n??

ZLnnn2???222ZQ(n?1)n?23Q1?[Q(n?1)]L1

因此，輸出功率下降到原來(lái)的2/3Q倍。

3－13試回復(fù)以下問(wèn)題：

(1)利用功放進(jìn)行振幅調(diào)制時(shí)，當(dāng)調(diào)制的音頻信號(hào)加在基極或集電極時(shí)、應(yīng)如何選擇功放的工作狀態(tài)？

(2)利用功放放大振幅調(diào)制信號(hào)時(shí)，應(yīng)如何選擇功放的工作狀態(tài)？。(3)利用功放放大等幅度的信號(hào)時(shí)，應(yīng)如何選擇功放的工作狀態(tài)？

解3-13

(1）利用功放進(jìn)行振幅調(diào)制時(shí)，當(dāng)調(diào)制的音頻信號(hào)加在基極或集電極時(shí)、功放應(yīng)選在過(guò)壓狀態(tài)。

(2）利用功放放大振幅調(diào)制信號(hào)時(shí)，功放應(yīng)選在欠壓狀態(tài)，并為乙類工作。

(3)利用功放放大等幅度的信號(hào)時(shí)，功放應(yīng)選在過(guò)壓狀態(tài)，此時(shí)有較大的輸出功率和效率。也可以選擇在過(guò)壓狀態(tài)，此時(shí)輸出電壓幅度比較穩(wěn)定。

3－14當(dāng)工作頻率提高后，高頻功放尋常出現(xiàn)增益下降，最大輸出功率和集電極效率降低，

這是由哪些因素引起的？

解3-14主要原因是

1.放大器本身參數(shù)，如β、α隨頻率下降。2.電路失諧，集電極阻抗減小。3.少數(shù)載流子渡越時(shí)間效應(yīng)。

4.非線性電抗效應(yīng)，如CbˊC的影響。

5.發(fā)射極引線電感的影響，對(duì)高頻反饋加深。

3－15如下圖，設(shè)晶體管工作在小信號(hào)A類狀態(tài)，晶體管的輸入阻抗為Z，交流電流放大倍

數(shù)為hfe/(1+j/f/fβ)，試求Le而引起的放大器輸入阻抗Z`i。并以此解釋晶體管發(fā)射極引線電感的影響。

15

山東大學(xué)威海校區(qū)

題3?15圖

解3-15????hfehfe?Z?Z?j1??L?Z?j?????Leiieiff???1?j?1?jf?f?

ffj??Lehfef?f???1?Zi??Lehfe??Z??j?i222?f???f??f?ff??1???1???1????f??f??f??????????

2?f???Zi?2?Lehfef?????Zi?2?Lehfef??f?

可見(jiàn)，Le越大，輸入阻抗越大，反饋越深，電流越小，反饋越深，輸出功率和效率越低。

3－16改正圖示線路中的錯(cuò)誤，不得改變饋電形式，重新畫(huà)出正確的線路。

題3－16圖

解3-16：C2

L2

E2

16

資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

3—17試畫(huà)出一高頻功率放大器的實(shí)際線路。要求(1)采用NPN型晶體管，發(fā)射極直接接地；

(2)集電極用并聯(lián)饋電，與振蕩回路抽頭連接；(3)基極用串聯(lián)饋電，自偏壓，與前級(jí)互12感耦合。

解3-17：根據(jù)要求畫(huà)出的高頻功率放大器電路如下

DC1vLcLC

EcCcRb

CbC3－18一高頻功放以抽頭并聯(lián)回路作負(fù)載，振蕩回路用可變電容調(diào)諧。工作頻率f=5MHZ，調(diào)諧時(shí)電容C=200pF，回路有載品質(zhì)因數(shù)QL=20，放大器要求的最正確負(fù)載阻抗RLr=50Ω，試計(jì)算回路電感L和接入系數(shù)P。

解3-18：1由f=得，0

2?LC

11L???5.07?H22?12?12(2?f0)C4??25?10?200?10

R?CRLcr?0CRLcr2?f0C因QL?Lcr20,所以，p??pQLQL

B6?1250?2??5?10?200?10??50?10?32??0.125203－19如圖（a）所示的D型網(wǎng)絡(luò)，兩端的匹配阻抗分別為RP1、RP2。將它分為兩個(gè)L型網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)L型網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算公式，當(dāng)給定Q2=RP2/XP2時(shí)，證明以下公式：Rp1Xp1?

Rp1(1?Q22)?1Rp2

Rp2Rp12Xs?Xs1?Xs2?Q2?(1?Q2)?1?2?A1?QR2p2

317123山東大學(xué)威海校區(qū)

并證明回路總品質(zhì)因數(shù)Q=Q1＋Q2。

1234題3－19圖解3-19首先將電路分解成兩個(gè)L回路，如圖（1）。然后利用并串轉(zhuǎn)換，將Xp2和Rp2的并聯(lián)轉(zhuǎn)換為Rs和Xs3的串聯(lián)，得到圖（2）。DXs1Xp1Xs1Xp2Rp2Xs1Xp1Xs1Xs3Xs1RsXp1XpRpRsXp1(1)C(2)(3)(4)BA根據(jù)串并轉(zhuǎn)換關(guān)系，得：?jXp2Rp2jXp2Rp2Rs?jXs3???2(Rp2?jXp2)2Rp2?jXp2Rp2?Xp222XRp2p2?2Rp2?j2Xp222Rp2?Xp2Rp2?Xp2Rp2Xs3由于Q2?=,所以Xp2RsRp2Rp2Xp2Xp222Rs?2X=，X?R?p2s3p222221R?X1?QR?Xp2p22p2p21?2Q2當(dāng)Xs3?Xs2時(shí)，產(chǎn)生諧振，電路簡(jiǎn)化為圖（3），諧振電阻為Rs再利用串并轉(zhuǎn)換，將Xs1和Rs的并聯(lián)轉(zhuǎn)換為Rp和Xp的并聯(lián)，得到圖（4），其中RpXs112Rp?（1?Q1）Rs，Xp?（1?2）Xs1，其中Q1??Q1XPRs當(dāng)Xp1?Xp,產(chǎn)生并聯(lián)諧振，諧振阻抗為Rp=Rp1，因此有2?Rp1?（1?Q1）Rs?1??2（1?Q2）Rs?2??Rp2??18由?1?,?2?得到，123Rp1??3??Q1?Xp1?4Rp1Rp12資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

又由于，2RXXQp1p2p222Xs1?RsQ1?Rs（1?Q2）?1,Xs2?Xs3??，因此21R1?Qp221?2Q2Rp1Xp2Q222Xs?Xs1?Xs2?Rs（1?Q2）?1?2Rp21?Q2

Rp1Xp2Q2?2?2?Rs?（1?Q2）?1??Rp2??Rp2

Rp1??2?Rs?（1?Q2）?1?Q2??Rp2?

Rp2?Rp1?2?(1?Q)?1?Q?22?（證明完畢）1?Q2R?2?p2

由于Xs2?Xs3，因此從圖（2）可以看出，總的品質(zhì)因數(shù)為

X?Xs2Xs1?Xs3

Q?s1??Q1?Q2(證明完畢）RsRs

3－20上題中設(shè)RP1=20Ω，Rp2=100Ω，F(xiàn)=30MHz，指定Q2=5，試計(jì)算Ls、CP1、CP2和回路總品

質(zhì)因數(shù)Q。

解3-20

Rp2?Rp1?2X?(1?Q)?1?Qs?R22?1?Q2?2?p2

?100?202?(1?5)?1?5??27.11?2?1?5100??

Xs27.11??0.144?H192?f2??30?106Rp120Xp1???9.76?Rp120(1?52)?1（1?Q2）?12Ls?

山東大學(xué)威海校區(qū)

11Cp1???544pF62?fX2??30?10?9.76p1

Rp2100X???20?p2Q25

11

Cp2???265pF62?fXp22??30?10?20

Rp120

Q1?（1?Q2）?1?(1?52)?1?2.052Rp2100

Q?Q1?Q2?5?2.05?7.05

3－21如圖示互感耦合輸出回路，兩回路都諧振，由天線表IA測(cè)得的天線功率PA=10W，已知天線回路效率η2=0.8。中介回路的無(wú)載品質(zhì)因數(shù)QO=100，要求有載品質(zhì)因數(shù)QL=10，工作于臨界狀態(tài)。問(wèn)晶體管輸出功率P1為多少？設(shè)在工作頻率ωL1=50Ω，試計(jì)算初級(jí)的反映電阻rf，和互感抗ωM。當(dāng)天線開(kāi)路時(shí)，放大器工作在什么狀態(tài)？

題3－21圖

解3-21：設(shè)次級(jí)損耗電阻為r2，初級(jí)損耗電阻為r1，反射電阻為rf，

中介回路效率?k天線功率為PA，次級(jí)總功率為P2。則：

PRA1??0.2

由于A???，得到r2?RA??50?12.5?P2RA?r2?0.8

PQ1010P2?A??12.5W，?k?1?L?1??0.9?0.8Q1000

P?L15012.5

P1?2??13.9W，r1???0.5??k0.9Q0100

由于QL?

?L1?L150,所以rf??r1??0.5?4.5?r1?rfQL1020

?M?r（?4.5?62.5?16.8?fRA?r2）資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)天線開(kāi)路時(shí)，反射電阻為零，初級(jí)回路等效并聯(lián)阻抗增大，放大器將從臨界狀態(tài)進(jìn)入過(guò)壓狀態(tài)。

3－22什么是D類功率放大器，為什么它的集電極效率高？什么是電流開(kāi)關(guān)型和電壓開(kāi)關(guān)型

D類放大器？

答3-22

D類放大器是一種工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的功率放大器，兩個(gè)晶體管在輸入鼓舞控制下交替飽和導(dǎo)通或截止，飽和導(dǎo)通時(shí)，有電流流過(guò)，但飽和壓降很低；截止時(shí)，流過(guò)晶體管的電流為零。所以晶體管的平均功耗很小，效率很高。

在電流開(kāi)關(guān)型電路中，兩管推挽工作，電源通過(guò)一個(gè)大大電感供給一個(gè)恒定電流，分別交替流過(guò)兩個(gè)晶體管，兩管輪番導(dǎo)通和截止。通過(guò)諧振電路得到正弦輸出電壓。

在電壓開(kāi)關(guān)型電路中，兩晶體管是與電源電壓和地電位串聯(lián)的，在輸入控制下，一個(gè)導(dǎo)通，一個(gè)截止，因此，兩管的中間點(diǎn)電壓在0和電源電壓之間交替切換。通過(guò)諧振電路，獲的正弦輸出信號(hào)。

3－23圖3－33的電壓開(kāi)關(guān)型D類放大器，負(fù)載電阻為RL，若考慮晶體管導(dǎo)通至飽和時(shí)，集電極飽和電阻Rcs(Rcs=1/Sc)，試從物理概念推導(dǎo)此時(shí)開(kāi)關(guān)放大器的效率。

解3-23

根據(jù)題意，將（a）圖簡(jiǎn)化為（b）圖所示的等效電路。設(shè)Rcs1=Rcs2=Rcs,LC回路對(duì)開(kāi)關(guān)頻率諧振，則：

Ec

Ecic1T1V1uce1R

L0C0iLCL

ic2???iLV2RRL?uce2R

(b)(a)

輸出電壓振幅???Ec2EcRLRLRL122UL?Eccos?td?t?sin?t???Rcs?RL??Rcs?RL?Rcs?RL??2?2

集電極平均電流??22Ec2Ec1UL12IC0?cos?td?t?cos?td?t?2???RL2????(Rcs?RL)?2(Rcs?RL)??22直流輸入功率12D3Ccs1S?00SWSPSTLcs1B

P0?ECIC0負(fù)載上的功率2Ec2?2?(Rcs?RL)1A2122RLEc2ULPL??22R?(R?R)223山東大學(xué)威海校區(qū)

集電極效率PRL??L?P0(Rcs?RL)

集電極耗散功率2Ec22RLEc2PC?P0?PL?2??(Rcs?RL)?2(Rcs?RL)2

2Ec2RcsRcs?2???P0???(Rcs?RL)Rcs?RLRcs?RL

3－24根據(jù)圖3－37的反相功率合成器線路，說(shuō)明各變壓器和傳輸線變壓器所完成的功用，

標(biāo)出從晶體管輸出端至負(fù)載間各處的阻抗值。設(shè)兩管正常工作時(shí)，負(fù)載電阻上的功率為100W，若某管因性能變化，輸出功率下降一半，根據(jù)合成器原理，問(wèn)負(fù)載上的功率下降多少瓦？解3－24：

平衡-不平衡-反相分派1:4阻抗變換反相合成不平衡轉(zhuǎn)平衡轉(zhuǎn)換3DA7

換37.5?V1T3T5Ze＝18.5

18.75?9.375?T1T29.375?75?

R2

37.5?TT87

阻抗變換T6Z＝18.5cV2

3DA7－36V

當(dāng)某管上的功率下降一半時(shí)，證明該管上的輸出電壓降低，其值是原來(lái)的0.707倍。那么最終流過(guò)合成器負(fù)載的電流反相功率合成器的實(shí)際線路100W

設(shè)功率降低一半的晶體管原來(lái)正常輸出電壓為U,它貢獻(xiàn)合成器

的電流為I，異常輸出電壓為U?，該管的負(fù)載電阻為R0則有：

U?2U2U

?，U??R02R02那么，流過(guò)合成器的電流為

I1??I??（I?1+?22??

合成后的功率為

21??I2?1+?R2??

22

資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

與正常相比，有2211????I2?1+??1+?22??????0.7284I24

所以，故障后的合成功率為P?=0.728?100?72.8W

3－25射頻摸塊放大器的最基本形式是什么樣的電路？它可以完成哪些功能？它有哪些王

要優(yōu)點(diǎn)

答3-25

射頻模塊放大器的最基本的形式是一個(gè)采用混合電路技術(shù)的薄膜混合電路，是把固態(tài)元件和無(wú)源元件（包括分立元件和集成元件）外接在一塊介質(zhì)襯底上，并將有源和無(wú)源元件以及互連做成一個(gè)整體。

用這種放大器可以構(gòu)成振蕩器、調(diào)制器、混頻器、功率合成與分派期、環(huán)行器、定向耦合器；采用多個(gè)模塊可構(gòu)成一個(gè)射頻系統(tǒng)。

采用射頻模塊的主要優(yōu)點(diǎn)是電路性能好、可靠性高、尺寸小、重量輕、散熱好、損耗低、價(jià)格低廉等。

第四章正弦波振蕩器

4－1什么是振蕩器的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件？振蕩器輸出信號(hào)的振幅和頻率分別是由什么條件決定？答4-1?T(j?)?1振幅條件起振條件：T(j?)?1，即??(T)?2n?,n?0,1,2相位條件.??T(j?)?1振幅條件平衡條件：T(j?)?1，即?

?(T)?2n?,n?0,1,2相位條件?

??T?0?U?U?U?iiiA穩(wěn)定條件：????L???????01?23振幅穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件山東大學(xué)威海校區(qū)

4－2試從相位條件出發(fā)，判斷圖示交流等效電路中，哪些可能振蕩，哪些不可能振蕩。能振蕩的屬于哪種類型振蕩器？

題4-2圖

答4-2

(a)可能振蕩，電感三點(diǎn)式反饋振蕩器,(b)不能,(c)不能,(d)不能,

(e)可能振蕩，振蕩的條件是L1C1回路呈容性，L2C2回路呈感性，即要求f01L2C2>L3C3;（2）L1C1L3C3;（4）L1C1資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

題4-3圖

解4-3

根據(jù)給定條件，可知

（1）fo1f02>f03,因此，當(dāng)滿足fo1>f02>f>f03,就可能振蕩，此時(shí)L1C1回路和L2C2回路呈感性，

而L3C3回路呈容性，構(gòu)成一個(gè)電感反饋振蕩器。

（3）fo1=f02f02=f03不能振蕩，由于在任何頻率下，L3C3回路和L2C2回路都呈一致性質(zhì)，不可能

滿足相位條件。

4－4試檢查圖示的振蕩器線路，有哪些錯(cuò)誤？并加以改正。

題4-4圖

解4-4改正過(guò)的電路圖如下

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山東大學(xué)威海校區(qū)

Ec?CbECC1C21234－5將圖示的幾個(gè)互感耦合振蕩器交流通路改畫(huà)為實(shí)際線路，并注明互感的同名端。D題4-5圖C解4-5，畫(huà)出的實(shí)際電路如下EcEc??VT-Ec?v?T?Q?PNPT?B