高频电子线路答案(高瑜翔版).doc

2.4
解:为计算简化,这里与电容的容抗之比
较大,可采用部分接入法公式

电感
接入系数 n=
在两端等效为
电感固有品质因数50,对应的固有谐振电阻
端等效电阻为
有载品质因数

习 题 第三章
3.1 高频功率放大器的主要作用是什么?应对它提出哪些主要要求？
答：高频功率放大器的主要作用是放大高频信号或高频已调波信号，将直流电能转换成交流输出功率。要求具有高效率和高功率输出。
3.2 为什么丙类谐振功率放大器要采用谐振回路作负载？若回路失谐将产生什么结果？若采用纯电阻负载又将产生什么结果？
答：因为丙类谐振功率放大器的集电极电流ic为电流脉冲，负载必须具有滤波功能，否则不能获得正弦波输出。若回路失谐集电极管耗增大，功率管有损坏的危险。若采用纯电阻负载则没有连续的正弦波输出。
3.3 高频功放的欠压、临界和过压状态是如何区分的？各有什么特点？
答：根据集电极是否进入饱和区来区分，当集电极最大点电流在临界线右方时高频功放工作于欠压状态，在临界线上时高频功放工作临界状态，在临界线左方时高频功放工作于过压状态。
欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，较少使用，但基极调幅时要使用欠压状态。
临界状态输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也较高。
过压状态下，负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用过压状态。
3.4 分析下列各种功放的工作状态应如何选择？
(1) 利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加到基极或集电极时，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信号时，应如何选择功放的工作状态？
答：(1) 当调制的音频信号加到基极时，选择欠压状态；加到集电极时，选择过压状态。
(2) 放大振幅调制信号时，选择欠压状态。、
(3) 放大等幅度信号时，选择临界状态。
3.5 两个参数完全相同的谐振功放，输出功率Po分别为1W和0.6W，为了增大输出功率，将VCC提高。结果发现前者输出功率无明显加大，后者输出功率明显增大，试分析原因。若要增大前者的输出功率，应采取什么措施？
答：前者工作于欠压状态，故输出功率基本不随VCC变化；而后者工作于过压状态，输出功率随VCC明显变化。在欠压状态，要增大功放的输出功率，可以适当增大负载或增大输入信号。
3.6 一谐振功放，原工作于临界状态，后来发现Po明显下降，hC反而增加，但VCC、Ucm和uBEmax均未改变（改为：VCC和uBEmax均未改变，而Ucm基本不变（因为即使Ucm变化很小，工作状态也可能改变，如果Ucm不变，则Uce不变，故工作状态不应改变）），问此时功放工作于什么状态？导通角增大还是减小？并分析性能变化的原因。
答：工作于过压状态（由于Ucm基本不变，故功率减小时，只可能负载增大，此时导通角不变）；导通角不变
3.7 某谐振功率放大器，工作频率f =520MHz，输出功率Po=60W，VCC=12.5V。(1) 当hC=60%时，试计算管耗PC和平均分量的值；(2) 若保持Po不变，将hC提高到80%，试问管耗PC减小多少？
解：(1) 当hC=60%时，

(2) 若保持Po不变，将hC提高到80%

3.8 谐振功率放大器电路如图3.1(c)所示，晶体管的理想化转移特性如题3.8图所示。已知：，，回路调谐在输入信号频率上，试在转移特性上画出输入电压和集电极电流波形，并求出电流导通角及、、的大小。
题3.8图

解：由，可作出它的波形如图(2)所示。
根据uBE及转移特性，在图中可作出iC的波形如题图3.8(s)。由于t=0时，
则
。
因为，所以
则得
题3.8(s)图

由于，，，则

3.9 谐振功率放大器工作在欠压区，要求输出功率Po=5W。已知VCC=24V，VBB= VBZ，Re=53W，设集电极电流为余弦脉冲，即

试求电源供给功率PD，集电极效率hC。
解：，

3.10 已知集电极电流余弦脉冲，试求通角，时集电极电流的直流分量和基波分量；若，求出两种情况下放大器的效率各为多少？
[解]　(1) ，，

(2) ，，

3.11 已知谐振功率放大器的，，，，试求该放大器的、、以及、、。
解：

3.12 试画一高频功率放大器的实际电路，要求：
(1) 采用PNP型晶体管，发射极直接接地；
(2) 集电极并联馈电，与谐振回路抽头连接；
(3) 基极串联馈电，自偏压，与前级互感耦合。
解：（略）
3.13 谐振功率放大器电路如题3.13图所示，试从馈电方式，基极偏置和滤波匹配网络等方面，分析这些电路的特点。
题3.13图

解：(a) 、集电极均采用串联馈电方式，基极采用自给偏压电路，利用高频扼圈中固有直流电阻来获得反向偏置电压，而利用获得反向偏置电压。输入端采用L型滤波匹配网络，输出端采用型滤波匹配网络。
(b) 集电极采用并联馈电方式，基极采用自给偏压电路，由高频扼流圈中的直流电阻产生很小的负偏压，输出端由，构成型和型滤波匹配网络，调节和使得外接50欧负载电阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻，输入端由、、、构成和型滤波匹配网络， 用来调匹配，用来调谐振。
3.14 某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图T3.3所示。工作频率为2 MHz，已知天线等效电容CA=500pF，等效电阻，若放大器要求，求和。
题3.14图

解：先将、等效为电感，则、组成形网络，如题3.14(s)图所示。由图可得

由图又可得，所以可得
题3.14(s)图

因为，所以

3.15 一谐振功率放大器，要求工作在临界状态。已知，，，集电极电压利用系数为0.95，工作频率为10 MHz。用L型网络作为输出滤波匹配网络，试计算该网络的元件值。
解：放大器工作在临界状态要求谐振阻抗等于

题3.15(s)图

由于>，需采用低阻变高阻网络，所以

3.16 已知实际负载，谐振功率放大器要求的最佳负载电阻，工作频率，试计算题3.16图所示p型输出滤波匹配网络的元件值，取中间变换阻抗。
题3.16(s)图

题3.16图

解：将题3.16图拆成两个L型电路，如题3.16(s)图所示。由此可得

第四章 参考答案
4.1答：(a) 同名端标于二次侧线圈的下端 (b) 同名端标于二次侧线的圈下端(c) 同名端标于二次侧线圈的上端
·

4.2

4.3
答：（a）构成正反馈（b）构成三点式
·

4.4 (a)不能 (b)不能 (c)可能
4.5
同名端标于二次侧线圈的下端，

4.6
（2）耦合，隔直，旁路
（3）不能，不满足三点式条件
（4）
4.7
（1）1、5为同名端
（2）

（3）
影响反馈系数F；影响Q；L23增大：F增大Q减小

（4）C1：旁路，基极交流接地；C2：耦合，隔直；C2：对振荡没有直接影响；
C1：去掉后，信号经电阻衰减可能无法满足幅度平衡条件，C1不应去掉。
（5）
，，
4.8
（1）旁路、耦合
（2），
（3）耦合，阻抗变换

4.9
（1）高频扼流
（3）
（4）振荡频率

4.10
（1）高频扼流
（3）
（4）克拉泼振荡器

4.11
（2）
（3）不能
（4）可以
4.12
（a）不能
（b）则可能
（c）则可能
（d）则可能

4.13
能；1MHz；不能

，；；；

4.14

；
换成1M时，LC回路为电感，不能起振

4.15
（1）4MHz；
（2）；；
（3）并联型晶体振荡器，微调振荡频率

5章习题解答
5.1 已知普通双边带调幅（AM）信号电压，试画出其时域波形图以及频谱图，并求其带宽。
解：该AM调幅波的时域波形见题解图5.1（a）；（注：为便于观察，这里设载频为20kHz）
频谱图见题解图5.1（b）；由（b）图见：该调幅波的带宽：
（a） (b)
题解图5.1

t

5.2 已知调幅波表达式：
，试求其调幅系数及带宽，画出该调幅波的时域波形和频谱图。
解：∵ ∴调幅系数：
带宽：
根据表达式所画时域波形图见题解图5.2（a）；（注：为便于观察，这里设载频为30kHz）。
频谱图题解图5.2（b）。
(a) (b)
题解图5.2

t

5.3 已知调制信号，载波，且假设比例常数。试写出普通双边带调幅波的表达式；求其带宽。

解：普通双边带调幅波的表达式如下：

而调幅波带宽为：

（a） (b)
题5.4图
5.4 题5.4图的(a)和(b)分别示意的是调制信号和载波的频谱图，试分别画出普通双边带（AM）调幅波、抑制载波的双边带（DSB）调幅波以及上边带（SSB）调幅波的频谱图。

题解图5.3

解：相应的AM、DSB、SSB（上边带）信号频谱见题解图5.3。

5.5 已知调幅波表达式, 假设比例常数。试求该调幅波的载波振幅、调制信号频率、调幅系数和带宽。
解： 解析所给调幅波表达式可得：
；；
；
5.6 已知调幅波表达式，试画出其波形和频谱图，求出频带宽度。若已知，试求载波功率、边频功率、调幅波在调制信号一周期内平均总功率。
解：该AM调幅波的时域波形见题解图5.4（a）；频谱图见题解图5.4（b）。
(a) (b)
题解图5.4

带宽： ；
载波功率：
；
边带功率：
；
总功率：

5.7 假设调制信号电压，载波，试分别画出：①两者的叠加波；②普通双边带调幅波；③抑制载波的双边带调幅波的时域波形。
解：画时域波形略。
(a) (b) (c)
题解图5.5
5.8 已知AM调幅波的频谱题5.8图所示，试写出信号的时域数学表达式。

题5.8图

解：∵可以从题5.8图中读出以下参数：
；；；；；
∴；

5.9 试分别画出下列电压表达式对应的时域波形和频谱图，并说明它们分别是哪一种调幅信号。（假设）
(1)；
(2)；
(3)；
解：各自的时域波形见题解图5.6（a）(b)(c)所示。
(a) (b) (c)
题解图5.6

题图5.10
5.10 已知题图5.10示意的模拟乘法器的乘积系数，载波，调制信号，试画出输出调幅波的频谱图，并求其频带宽度。
解：∵
∴其频谱如题解图5.4所示。由该图可见：
题解图5.4

5.11 二极管平衡相乘器如题5.11图（a）和(b)所示，其中为大信号，为小信号（即），使两只性能完全相同的二极管工作在受控制的开关状态下。（注：假设两只二极管导通时的正向导通电阻，截止时的反向电阻趋于无穷大）
（1）试写出两电路输出电压的表达式。
（a） (b)
题5.11图
（2）问它们能否实现调幅？

解：（1）
分析（a）图得：；

分析（b）图得：；

（2）将和代入（a）图或（b）图的输出电压的得式，且将开关函数用傅里叶级数展开并代入可得：
由该式可见，含有载频以及上下边频分量，（a）电路可以实现调幅。

由该式可见，未含有上下边频分量，（b）电路无法实现调幅。
题5.12图

题解图5.12
5.12 二极管环形相乘器如题5.12图所示，其中为大信号， 为小信号（即），使四只性能完全相同的二极管工作在受控制的开关状态下，试写出输出电压的表达式并分析其含有的频率成分。（注：假设四只二极管导通时的正向导通电阻，截止时的反向电阻趋于无穷大）。
解：因该电路可以人为视作由两个二极管调制器组成（参见题解图5.12）
因此，由此可得：
由左图：
由右图：

由该式可见，输出电压中含有等分量。
5.13 二极管构成的电路如题5.13图（a）(b)所示，其中为大信号， 为小信号（即），使两只性能完全相同的二极管工作在受控制的开关状态下，试分析两电路输出电压中的频谱成分，说明它们是否具有相乘功能？（注：假设几只二极管导通时的正向导通电阻，截止时的反向电阻趋于无穷大）

（a） （b）
题5.13图

解：分析（a）图得：；

由此可见（a）电路含有和等频率成分，具有相乘器功能。
分析（b）图得：；

由此可见（b）电路没有相乘器功能。

5.14 题5.14图所示原理方框中，已知，，调制信号频谱如图，其频率取值范围为（），试画图说明其频谱搬移过程，并说明总输出信号是哪种调幅信号。
题5.14图

解：分析各部件功能可得a、b、c、d、e、f各点频谱如题解图5.6所示。
题解图5.6
f
a点信号频谱
f
fc1
b点信号频谱
fc1
f
c点信号频谱
f
d点信号频谱
fc2
f
e点信号频谱
f点信号频谱
载频为fc2=20MHz的SSB(上边带 )信号

5.15 已知理想模拟相乘器中的乘积系数，若两输入信号分别为：，。试写出相乘器输出电压表达式，说明如果该相乘器后面再接一低通滤波器，问它将实现何种功能？
解：（1）相乘器输出信号表达式为：

（2）低通滤波器（假设其通带范围内的传递函数为1）的输出信号为：

可见，它实现了AM调幅波的解调。
5.16 二极管峰值包络检波电路如题5.16图所示，已知输入调幅波的中心载频，单音调制信号频率，调幅系数，直流负载电阻，试决定滤波电容的大小，并求出检波器的输入电阻。
题5.16图

解：由式5.48示意的无惰性失真和频率失真条件可得电容C的取值域为：

即：
得：
输入电阻：
5.17 二极管峰值包络检波电路如题5.17图所示，已知输入调幅信号电压为：

(1)试问该电路会不会产生惰性失真和负峰切割失真？
(2)如果检波效率，试按对应关系画出A、B、C各点电压的时域波形，并标出电压的大小。
题5.17图

解：（1）先求调幅系数：
∵

其中：；
∴

又∵无惰性失真条件为：
其中：

显然，满足无惰性失真的条件。
∵低频交流负载电阻:
而直流负载电阻:
∴ ；而，显然不满足的无底部切割失真条件。
（2）A、B、C各点波形由题解图5.7示意。
题解图5.7 A、B、C各点波形

5.18 二极管峰值包络检波电路如题5.18图所示，已知调制信号频率，载波频率，最大调幅系数，要求电路不产生惰性失真和负峰切割失真，试求满足上述要求的和的值。
题5.18图

解：由无频率失真和无惰性失真条件推得C的取值范围为：

即：
解得：
又∵
∴
解得：

5.19 已知某理想模拟乘法器的乘积系数，如果输入信号，，试画出 及输出电压的频谱图。
解：
5.20 假设混频电路的输入信号，本振信号，输出端的带通滤波器调谐在上，试写出混频输出中频电压的表达式。
解：(1)乘法器的输出电压为：

(2)输出中频电压的表达式为：

5.21 电路模型如题5.21图所示，其中，为输入信号，为参考信号，假设相乘特性和滤波特性都是理想的，且相乘系数AM = 1。
（1）如果输入信号，参考信号；试写出的表达式并说明电路功能，并说明滤波器的类型。
（2）如果输入信号，参考信号；试写出的表达式并说明电路功能，并说明滤波器的类型。
（3）如果输入信号，参考信号；试写出的表达式并说明电路功能，并说明滤波器的类型。
题5.21图

解：（1）；调幅功能；带通滤波器。
（2）；乘积型检波功能；低通滤波器。
（3）；混频功能；带通滤波器。
5.22 晶体三极管混频电路如题5.22图所示，已知中频，输入信号。试画出A、B、C三点对地电压波形并指出其特点，并说明、、三个LC回路调谐在什么频率上。
题5.22图

解：（1）电压波形说明：A点为中心载频=1MHz的单音AM信号；B点为等幅正弦波（本振信号）；C点为中心频率为465kHz的单音AM信号。
（2）回路应调谐于输入AM信号1MHz的中心载频；应调谐于输入465kHz中频；应调谐于本振频率1MHz+465kHz；