高频电子线路高瑜翔版课后习题解答.doc

2.3解: 设放大电路的选频电路由简单LC并联回路构成.则LC回路谐振频率465kHz,为满足带宽要求,回路的品质因数应为 此回路谐振电阻为 (k) 改为 (k)回路未接电阻时固有谐振电阻为 (k)改为 (k)因此需并联电阻为 (k)改为 (k)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 P= 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2MHz，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4.24.3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5.1t5.2 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5.2t5.3 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：两者的叠加波；普通双边带调幅波；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5.55.8 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5.105.10 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5.45.11 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5.6fa点信号频谱ffc1b点信号频谱fc1fc点信号频谱fd点信号频谱fc2fe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；