高频电路原理与分析-习题解答(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高频电路原理与分析,习题集,1,第一章,第二章,第三章,第四章,第五章,第六章,2,第,1,章习题参考答案,1-1,1-2,1-3,3,1,1,画出无线通信收发信机的原理框图，并说出各部分的功用。答：,上图是一个语音无线电广播通信系统的基本组成框图，它由发射部分、接收部分以及无线信道三大部分组成。发射部分由话筒、音频放大器、调制器、变频器（不一定必须）、功率放大器和发射天线组成。,4,低频音频信号经放大后，首先进行调制后变成一个高频已调波，然后可通过变频，达到所需的发射频率，经高频功率放大后，由天线发射出去。接收设备由接收天线、高频小信号放大器、混频器、中频放大器、解调器、音频放大器、扬声器等组成。由天线接收来的信号，经放大后，再经过混频器，变成一中频已调波，然后检波，恢复出原来的信息，经低频功放放大后，驱动扬声器。,5,1,2,无线通信为什么要用高频信号？,“,高频,”,信号指的是什么？,答：,高频信号指的是适合天线发射、传播和接收的射频信号。采用高频信号的原因主要是：,（,1,）频率越高，可利用的频带宽度就越宽，信道容量就越大，而且可以减小或避免频道间的干扰；,（,2,）高频信号更适合电线辐射和接收，因为只有天线尺寸大小可以与信号波长相比拟时，才有较高的辐射效率和接收效率，这样，可以采用较小的信号功率，传播较远的距离，也可获得较高的接收灵敏度。,6,1,3,无线通信为什么要进行凋制？如何进行调制？,答：,因为基带调制信号都是频率比较低的信号，为了达到较高的发射效率和接收效率，减小天线的尺寸，可以通过调制，把调制信号的频谱搬移到高频载波附近；另外，由于调制后的信号是高频信号，所以也提高了信道利用率，实现了信道复用。,调制方式有模拟调调制和数字调制。在模拟调制中，用调制信号去控制高频载波的某个参数。在调幅方式中，,AM,普通调幅、抑制载波的双边带调幅（,DSB,）、单边带调幅（,SSB,）、残留单边带调幅（,VSSB,）；在调频方式中，有调频（,FM,）和调相（,PM,）。,在数字调制中，一般有频率键控（,FSK,）、幅度键控（,ASK,）、相位键控（,PSK,）等调制方法。,7,第,2,章习题参考答案,2-1,2-2,2-3,2-6,2-9,8,2,1,对于收音机的中频放大器，其中心频率,f,0,=465 kHz,B,0.707,=8kHz,，回路电容,C=200 PF,，试计算回路电感和,Q,L,值。若电感线圈的,Q,O,=100,，问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。,解,2-1,：,9,答：回路电感为,0.586mH,有载品质因数为,58.125,这时需要并联,236.66k,的电阻。,10,2,2,图示为波段内调谐用的并联振荡回路，可变电容,C,的变化范围为,12,260 pF,，,C,t,为微调电容，要求此回路的调谐范围为,535,1605 kHz,，求回路电感,L,和,C,t,的值，并要求,C,的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。,题,2,2,图,解,2-2,：,11,答：电容,C,t,为,19pF,，电感,L,为,0.3175Mh.,12,2,3,图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率,f,0,=1MHz,，,C,1,=400 pf,，,C,2,=100 pF,求回路电感,L,。若,Q,0,=100,，,R,L,=2k,，求回路有载,Q,L,值。,解,2-3,题,2,3,图,13,答：回路电感为,0.317mH,有载品质因数为,1.546,14,2,6,电阻热噪声有何特性？如何描述,答,2-6,：,电阻的热噪音是由于温度原因使电阻中的自由电子做不规则的热运动而带来的，因此热噪音具有起伏性质，而且它具有均匀的功率谱密度，所以也是白噪音，噪音的均方值与电阻的阻值和温度成正比。,15,2,9,求图示的,T,型和,型电阻网络的电阻热噪声。,题,2,9,图,解,2-9,设两个电路的电源内阻为,R,s,解,T,型网络,16,2.,解,型网络,17,第,3,章习题参考答案,3-1,3-3,3-7,3-8,3-9,3-10,3-13,3-14,18,3,1,对高频小信号放大器的主要要求是什么？高频小信号放大器有哪些分类？,答,3-1,：,对高频小信号器的主要要求是,比较高的增益,比较好的通频带和选择性,噪音系数要小,稳定性要高,高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器、集成放大器和选频电路组成的放大器。根据选频电路的不同，又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器；或用集中参数滤波器构成选频电路。,19,3,3,高频谐振放大器中，造成工作不稳定的王要因素是什么？它有哪些不良影响？为使放大器稳定工作，可以采取哪些措施？,答,3-3,集电结电容是主要引起不稳定的因素，它的反馈可能会是放大器自激振荡；环境温度的改变会使晶体管参数发生变化，如,C,oe,、,C,ie,、,g,ie,、,g,oe,、,y,fe,、引起频率和增益的不稳定。,负载阻抗过大，增益过高也容易引起自激振荡。,一般采取提高稳定性的措施为：,（,1,）采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法,（,2,）减小负载电阻，适当降低放大器的增益,（,3,）选用,f,T,比较高的晶体管,（,4,）选用温度特性比较好的晶体管，或通过电路和其他措施，达到温度的自动补偿。,20,3,7,什么叫做高频功率放大器？它的功用是什么？应对它提出哪些主要要求？为什么高频功放一般在,B,类、,C,类状态下工作？为什么通常采用谐振回路作负载？,答,3-7,高频功率放大器是一种能将直流电源的能量转换为高频信号能量的放大电路，其主要功能是放大放大高频信号功率，具有比较高的输出功率和效率。对它的基本要求是有选频作用、输出功率大、自身损耗小、效率高、所以为了提高效率，一般选择在,B,或,C,类下工作，但此时的集电极电流是一个余弦脉冲，因此必须用谐振电路做负载，才能得到所需频率的正弦高频信号。,21,3,8,高频功放的欠压、临界、过压状态是如何区分的？各有什么特点？当,E,C,、,E,b,、,U,b,、,R,L,四个外界因素只变化其中的一个时，高频功放的工作状态如何变化？,答,3-8,当晶体管工作在线性区时的工作状态叫欠压状态，此时集电极电流随激励而改变，电压利用率相对较低。如果激励不变，则集电极电流基本不变，通过改变负载电阻可以改变输出电压的大，输出功率随之改变；该状态输出功率和效率都比较低。,当晶体管工作在饱和区时的工作状态叫过压状态，此时集电极电流脉冲出现平顶凹陷，输出电压基本不发生变化，电压利用率较高。,过压和欠压状态分界点，及晶体管临界饱和时，叫临界状态。此时的输出功率和效率都比较高。,22,当单独改变,R,L,时，随着,R,L,的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。,当单独改变,E,C,时，随着,E,C,的增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。,当单独改变,E,b,时，随着,E,b,的负向增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。,当单独改变,U,b,时，随着,U,b,的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。,23,3,9,已知高频功放工作在过压状态，现欲将它调整到临界状态，可以改变哪些外界因素来实现，变化方向如何？在此过程中集电极输出功率如何变化？,答,3-9,可以通过采取以下措施,减小激励,U,b,，集电极电流,I,c1,和电压振幅,U,C,基本不变，输出功率和效率基本不变。,增大基极的负向偏置电压，集电极电流,I,c1,和电压振幅,U,C,基本不变，输出功率和效率基本不变。,减小负载电阻,R,L,，集电极电流,I,c1,增大，,I,C0,也增大，但电压振幅,U,C,减小不大，因此输出功率上升。,增大集电极电源电压，,I,c1,、,I,C0,和,U,C,增大，输出功率也随之增大，效率基本不变。,24,3,10,高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么？,答,3-10,主要意义在于提高了电源的利用率，将直流功率的更多的转换为高频信号功率，减小晶体管的功率损耗，可降低对晶体管的最大允许功耗,P,CM,的要求，提高安全可靠性。,25,3,13,试回答下列问题：,(1),利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加在基极 或集电 极时、应如何选择功放的工作状态？,(2),利用功放放大振幅调制信号时，应如何选择功放的工作状态？。,(3),利用功放放大等幅度的信号时，应如何选择功放的工作状态？,解,3-13,(1,）利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加在基极或集电极时、功放应选在过压状态。,(2,）利用功放放大振幅调制信号时，功放应选在欠压状态，并为乙类工作。,(3),利用功放放大等幅度的信号时，功放应选在过压状态，此时有较大的输出功率和效率。也可以选择在过压状态，此时输出电压幅度比较稳定。,26,3,14,当工作频率提高后，高频功放通常出现增益下降，最大输出功率和集电极效率降低，这是由哪些因素引起的？,解,3-14,主要原因是,放大器本身参数，如,、,随频率下降。,电路失谐，集电极阻抗减小。,少数载流子渡越时间效应。,非线性电抗效应，如,C,bC,的影响。,发射极引线电感的影响，对高频反馈加深。,27,第,4,章习题参考答案,4-1,4-2,4-3,28,4,1,什么是振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件？振荡器输出信号的振幅和频率分别是由什么条件决定？,答,4-1,29,4,2,试从相位条件出发，判断图示交流等效电路中，哪些可能振荡，哪些不可能振荡。能振荡的属于哪种类型振荡器？,题,4,2,图,30,答,4-2,可能振荡，电感三点式反馈振荡器,(b),不能,(c),不能,(d),不能,(e),可能振荡，振荡的条件是,L,1,C,1,回路呈容性，,L,2,C,2,回路呈感性，即要求,f,01,f,f02,这时是一个电感反馈振荡器,(f),可能振荡，振荡的条件是,LC,3,支路呈感性，即要求,f,03,L,2,C,2,L,3,C,3,;,（,2,）,L,1,C,1,L,2,C,2,L,3,C,3,;,（,4,）,L,1,C,1,L,2,C,2,=L,3,C,3,。试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率,f,1,与回路谐振频率有何关系？,题,4,3,图,32,解,4-3,根据给定条件，可知,（,1,）,f,o1,f,02,f,03,因此，当满足,f,o1,f,02,ff,02,f,03,因此，当满足,f,o1,f,02,ff,03,就可能振荡，此时,L,1,C,1,回路和,L,2,C,2,回路呈感性，而,L,3,C,3,回路呈容性，构成一个电感反馈振荡器。,（,3,）,f,o1,=f,02,f,03,因此，当满足,f,o1,=f,02,ff,02,=f,03,不能振荡，因为在任何频率下，,L,3,C,3,回路和,L,2,C,2,回路都呈相同性质，不可能满足相位条件。,33,第,5,章参考习题答案,5-1,5-2,5-4,5-5,34,5-1,一非线性器件的伏安特性为,i,=,a,0,+,a,1,u,+,a,2,u,2,+,a,3,u,3,式中，,u,=,u,1,u,2,u,3,=,U,1,cos,1,t,+,U,2,cos,2,t,+,U,3,cos,3,t,，试写出电流,i,中组合频率分量的频率通式，说明它们是由,i,的哪些乘积项产生的，并求出其中的,1,、,2,1,+,2,、,1,+,2,3,频率分量的振幅。,35,5-2,若非线性器件的伏安特性幂级数表示为,i,=,a,0,+,a,1,u,+,a,3,u,3,式中，,a,0,、,a,1,、,a,3,是不为零的常数，信号,u,是频率为,150 kHz,和,200 kHz,的两个正弦波，问电流中能否出现,50 kHz,和,350 kHz,的频率成分？为什么？,36,5-4,二极管平衡电路如图所示，,u,1,及,u,2,的注入位置如图所示，图中，,u,1,=,U,1,cos,1,t,u,2,=,U,2,cos,2,t,，且,U,2,U,1,。求,u,o,(,t,),的表示式，并与图,5-7,所示电路的输出相比较。,题,5-4,图,37,5-5,图示为二极管平衡电路，,u,1,=,U,1,cos,1,t,，,u,2,=,U,2,cos,2,t,，且,U,2,U,1,。试分析,R,L,上的电压或流过,R,L,的电流频谱分量，并与图,5-7,所示电路的输出相比较。,题,5-5,图,38,第,6,章参考习题答案,6-1,6-2,6-3,6-4,6-14,6-25,6-26,6-27,6-28,6-29,6-30,39,6,1,已知载波电压,u,c,=U,C,sin,C,t,，调制信号如图所示，,f,C,1/T,。分别画出,m=0.5,及,m=1,两种情况下所对应的,AM,波波形以及,DSB,波波形。,题,6,l,图,40,解,6-1,，各波形图如下,41,6,2,某发射机输出级在负载,R,L,=100,上的输出信号为,u,0,(t)=4(1-0.5cos,t)cos,c,t,V,。求总的输出功率,P,av,、载波功率,P,c,和边频功率,P,边频,。,解,6-2,显然，该信号是个,AM,调幅信号，且,m=0.5,因此,42,6,3,试用相乘器、相加器、滤波器组成产生下列信号的框图,（,1,）,AM,波；（,2,）,DSB,信号；（,3,）,SSB,信号。,解,6-3,X,+,+,X,滤波器,X,X,43,6,4,在图示的各电路中，调制信号,u,(t)=U,cos,t,，,载波电压,u,C,=U,C,cos,c,t,，且,c,U,C,U,，二极管,V,D1,和,V,D2,的伏安特性相同，均为从原点出发，斜率为,g,D,的直线。（,1,）试问哪些电路能实现双边带调制？（,2,）在能够实现双边带调制的电路中，试分析其输出电流的频率分量。,题,6,4,图,44,解,6-4,45,46,所以，（,b,）和（,c,）能实现,DSB,调幅,而且在（,b,）中，包含了,c,的奇次谐波与,的和频与差频分量，以及,c,的偶次谐波分量。,在（,c,）中，包含了,c,的奇次谐波与,的和频与差频分量，以及,c,的基频分量。,47,6,14,检波电路如图所示，其中,u,s,=0.8(1+0.5cos,t)cos,C,tV,F=5kHz,f,C,=465kHz,r,D,=125,.,试计算输入电阻,R,i,、传输系数,K,d,，并检验有无惰性失真及底部切削失真。,题,6-14,图,解,6-14,48,49,6,25,图示为单边带（上边带）发射机方框图。调制信号为,300,3000 HZ,的音频信号，其频谱分布如图中所示。试画出图中各方框输出端的频谱图。,题,6,25,图,50,解,6-25,各点频谱如下,51,6,26,某超外差接收机中频,f,I,=500 kHz,，本振频率,f,L,f,s,.,解,6-29,（,1,）从给定的题可以看出，,7.5MHz,信号最强，说明发射频率就是,7.5MHz,。而调谐到在,6.5 MHz,和,7.25 MHz,时听到的信号是,7.5MHz,信号对其形成的干扰,（,2,）在调谐到,6.5 MHz,时,此时，,f,S,=6.5 MHz,，本振频率,f,L,=f,S,+f,I,=6.5+0.5=7MHz,干扰信号频率,f,J,=7.5MHz,，且,f,J,-f,L,=7.5-7=0.5 MHz=f,I,所以,7.5MHz,信号正好是,6.5 MHz,信号的镜像干扰信号。,58,（,3,）在调谐到,7.25 MHz,时,此时，,f,S,=7.25 MHz,本振频率,f,L,=f,S,+f,I,=7.25+0.5=7.75MHz,干扰信号频率,f,J,=7.5MHz,，且有,2f,L,-2f,J,=15.5-15=0.5 MHz=f,I,显然，这是干扰信号与本振信号的组合频率产生的,4,阶副波道干扰。,59,6,30,设变频器的输入端除有用信号（,f,S,=20 MHz,）外，还作用着两个频率分别为,f,J1,=19.6 MHz,，,f,J2,=19.2 MHz,的电压。已知中频,f,I,=3 MHz,，问是否会产生干扰？干扰的性质如何？,解,6-30,由于有两个干扰信号，而且这两个信号频率都接近并小于有用的信号频率。所以可能会产生互调干扰。因为,f,S,-f,J1,=20-19.6=0.4MHz,f,J1,-f,J2,=19.6=19.2=0.4MHz,满足,f,S,-f,J1,=f,J1,-f,J2,的条件，因此将产生,3,阶互调干扰。,60,