高頻電子線路課后習(xí)題答案-曾興雯

1、高頻電子線路習(xí)題集第一章緒論1 1畫出無線通信收發(fā)信機的原理框圖，并說出各部分的功用。答:上圖是一個語音無線電廣播通信系統(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（不一定必須）、功率放大器和發(fā)射天線組 成。低頻音頻信號經(jīng)放大后，首先進行調(diào)制后變成一個高頻已調(diào)波, 然后可通過變頻，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、高頻小信號放大器、混頻器、中頻 放大器、解調(diào)器、音頻放大器、揚聲器等組成。由天線接收來的信號, 經(jīng)放大后，再經(jīng)過混頻器，變成一中頻已調(diào)波，然后檢波，恢復(fù)出原 來的信息，經(jīng)低頻

2、功放放大后，驅(qū)動揚聲器。12 無線通信為什么要用高頻信號？“高頻”信號指的是什么？答：高頻信號指的是適合天線發(fā)射、 傳播和接收的射頻信號。 采用 高頻信號的原因主要是：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）高頻信號更適合電線輻射和接收，因為只有天線尺寸大小可以 與信號波長相比擬時，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 無線通信為什么要進行凋制？如何進行調(diào)制？ 答：因為基帶調(diào)制信號都是頻率比較低的信號，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，可以通過調(diào)制，

3、把調(diào)制信號的頻 譜搬移到高頻載波附近;另外，由于調(diào)制后的信號是高頻信號，所以 也提高了信道利用率，實現(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)制信號去控制高頻載波的某個參數(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無線電信號的頻段或波段是如何劃分的？各個頻段的傳播特性和應(yīng)用情況如何?答：無線電信號的頻段或波段的劃分和各個頻段的傳播特性和應(yīng)用情況如下表軸a頻率圍段名稱主5傳播

4、方式利用遼賤(LW)lEl射 m30-300 kHi(LF)戦h觀期5IglMm300 kHz-3 MHi+CMF)地獨天拠廣播、通飮導(dǎo)賦ga(5w)lAlQQ m330 MHj胡(HF)8fift(vsw)110 m30-300 MHz甚高CVHF)直線傳抉對腿散洛通倩電 覘廣播、調(diào)頻廣播、雷達(dá)分米波(USW)10100 cm300 MHrT GH2特高頻(UHF)直離執(zhí)散射傳樹通貳中龜與衛(wèi)星通信、雷達(dá)、電視廣#fta米波(ssw)l10 cm3-30 GHz超高頻(SHF)直軟輸中M衛(wèi)星通懺雷迖毫米S(ESW)1 10 mm30-300 GHzhfiS(EHF)直線傳樹撤M像雷達(dá)第一章咼頻

5、電路基礎(chǔ)2-1對于收音機的中頻放大器，其中心頻率 試計算回路電感和 滿足要求。解 2-1 :fo=465 kHz . Bo.7O7=8kHz，回路電容 C=200pF ,Ql值。若電感線圈的Qo=100,問在回路上應(yīng)并聯(lián)多大的電阻才能得:（2兀 f0）2C 4兀4652咒106200咒102106=4宀 4652x200 Z586mH.2因為:由 B 0.707foQl = BB0.70746 =58.1258X103Ro=QOoC1002 花 X465 咒 103x200X10 上109Z71.22kQ2 兀 X465X2Qo僦Cg。中g(shù)L“匹Rl所以:Qlrl（ QL）尺二代尺二58251

6、.237.66.。答：回路電感為 0.586mH,有載品質(zhì)因數(shù)為 58.125,這時需要并聯(lián)236.66k Q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12260 pF, Ct為微調(diào)電容，要求此回路的調(diào)諧范圍為5351605 kHz，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應(yīng)。Q根據(jù)已知條件，可以得岀: 回路總電容為1605 X10 3+Ct,因此可以得到以下方程組13535 X102 訃Cmin12兀 Jl(12x102 +Ct)12兀 jLCmax 2/(260x10+6)11605535/260X10- +Ct y 12咒10工

7、+ct260X102+Ct 912X10+ct -8Ct=260天10工-9X12X102Ct=2602=佃PF(2兀 X535X103)2(260+19) 10-1210631494234357.3175mH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fo=1MHz , Ci=400 pf , C2=100 pF求回路電感L。若Q0=100，RL=2k Q ,求回路有載 Ql值。40pF- G解2-3C1C2100 pF40000 CC LCC0r80 pF，1(2兀 fo)2C(2兀 X106 )2 80X10半止 0.317mH負(fù)載R

8、l接入系數(shù)為p= ccc；-8R 2折合到回路兩端的負(fù)載電阻為RL=丄 =3.125kfJL p20.64100Qo回路固有諧振阻抗為 Ro =62;if0C6.28x106x80x102有載品質(zhì)因數(shù)Ql=-Q=嗖“止1.54611+上1RL3.125答：回路電感為0.317mH,有載品質(zhì)因數(shù)為1.546丄 199kO2-4石英晶體有何特點？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特點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具有很高的品質(zhì)因數(shù)具有非常小的接入系數(shù)，因此手外部電路的影響很小。在工作頻率附近

9、有很大的等效電感，阻抗變化率大，因此諧振阻抗很大 構(gòu)成震蕩器非常方便，而且由于上述特點，會使頻率非常穩(wěn)定。1.2.3.4.5.2 5 一個5kHz的基頻石英晶體諧振器，Cq=2.4X10 2pF Co=6pF , ro=15 Q。求此諧振器的Q值和串、解 2-5:并聯(lián)諧振頻率?？傠娙軨CoCq串聯(lián)頻率fq =6X0.024 ccc c= “.024pF =CqCc+Cq 6+0.024qf。f0了C71+I 2C0 丿a “ 上 O.998fo =4.99kHz4+002412品質(zhì)因數(shù)Q =1=3 =心884642602JifoCrq2兀咒5咒10 X0.024X10 P0、n及負(fù)載阻抗的大小

10、。Q-arccos0 sz 80 3=一217.802.5X0.472R Uc21RL 一一o 1 C1 a,80 ) X icmaxP1=1=2S25S04Z2=12.39w2 2Po =lcoEc = 8(80) xicmaxEc =0.286x2.5x24 = 17.16WPc =Po -R =17.16 -12.39 =4.77W口=型7722Po17.163、符合要求的基極回路為Ub =UbCOS t30 W Ec=24 V,所用高頻0 =750”，輸出功率為(1)計算此時的集電極效率和臨界負(fù)載電阻;解 3-12(1) 因為 IC1 =8icmax =1Sc(Ec -Uc)1 1所以

11、之得到1c1UcWScEc J(a1ScEc)2-8%ScP1 Ec t 肩2片IT fr亦cUc1121Sc(Ec-Uc)Uch1ScEcUc-嚴(yán) ScUc2%Sc代入數(shù)值后得到集電極電壓振幅為2X306024I2422x30“U c = 24 t 絲- o = 12 J144 -=12 8.06 c 2 V 4 a1(75o)1.67V0.455咒1.67=20.06V(取正值)集電極效率d U.20.06 c c佗一=止 0.836Ec 24U2因為R，所以2RLcr2(2 )可增加負(fù)向偏值，但同時增大激勵電壓，保證Ici不變，但這樣可使導(dǎo)通角減小，效率增加。(3)由于頻率增加一倍，諧振

12、回路失諧，集電極阻抗變小，電路由原來的臨界狀態(tài)進入欠 壓狀態(tài)，輸出幅度下降，故使輸出功率和效率都下降。對于23的頻率，回路阻抗為：1 (r +j 汕) 回路阻抗為Zl =7也n11 I f-r + j aL -I M丿a：oL rLrC7、l+jQa0 丿時，Zl1Hc在 =噸0時，ZLnLrC1 +jQ in -I n所以z=1 +jQZli1n V nJ1+jQ(n21)ZLnn=az22J1 +Q(n* 2 -1)2Q(n2 -1)n 當(dāng) 3Q因此，輸出功率下降到原來的2/3Q 倍。3- 13試回答下列問題：或集電 利用功放進行振幅調(diào)制時，當(dāng)調(diào)制的音頻信號加在基極 極時、應(yīng)如何選擇功放的

13、工作狀態(tài)？利用功放放大振幅調(diào)制信號時，應(yīng)如何選擇功放的工作狀態(tài)？。解 3-13 (1) 態(tài)。(2) 利用功放放大等幅度的信號時，應(yīng)如何選擇功放的工作狀態(tài)？也可以選擇在過壓狀態(tài)，此時輸出電壓幅度比較穩(wěn)定。3- 14當(dāng)工作頻率提高后，高頻功放通常出現(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1.2.3.4.5.放大器本身參數(shù)，如 B、a隨頻率下降。 電路失諧，集電極阻抗減小。少數(shù)載流子渡越時間效應(yīng)。非線性電抗效應(yīng)，女0 Gv的影響。發(fā)射極引線電感的影響，對高頻反饋加深。3- 15如圖所示，設(shè)晶體管工作在小信號 倍數(shù)為hfe心+j/f/f 極引線電感的影響

14、。A類狀態(tài)，晶體管的輸入阻抗為Z,交流電流放大B），試求Le而引起的放大器輸入阻抗 Zi。并以此解釋晶體管發(fā)射題315圖解 3-15、 LZi +j 1+j丿.ff j =Zi +Lehfe I Z； = Zi +jhfef hfe II 廠閥Le丨A解 3-16 :題3- 16圖EC2317試畫出一高頻功率放大器的實際線路。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，與前級互 感耦合。12解 3-17 :根據(jù)要求畫出的高頻功率放大器電路如下vC1_I卜RbEc=CcLCC3- 18 一高頻功放以抽頭并聯(lián)回路作負(fù)載，

15、振蕩回路用可變電容調(diào)諧。工作頻率f=5 MHZ,調(diào)諧時電容C=200 pF,回路有載品質(zhì)因數(shù) Q=20,放大器要求的最佳負(fù)載阻抗RLr=50 Q ,試計算回路電感L和接入系數(shù)P。解 3-18 :1由 f。=$得，2 兀 TLC1 1L = = 32止 5.07PH(f0)2C 4兀2 咒 25咒10二2 X 200咒 10上因 Ql =RLCp20C,所以，p jRgCR Lcr 2兀foCQlQl50x2z5M0.200咒10“ 2 k3- 19如圖（a）所示的D型網(wǎng)絡(luò)，2兩端的匹配阻抗分另別秀010 RP2。2將它分為兩個L型網(wǎng)絡(luò), 根據(jù)L型網(wǎng)絡(luò)的計算公式，當(dāng)給定Q=R/XP2時，證明下列

16、公式：VRp1Xp1 ,-(1 +&)-1Rp2Xs=Xsi+Xs2Rp2 = i+q2Q2+*(122)-1 并證明回路總品質(zhì)因數(shù)Q=G Q。3題3- 19圖解 3-19首先將電路分解成兩個L回路,為FS和Xs3的串聯(lián)，得到圖（2）。如圖（1）。然后利用并串轉(zhuǎn)換，將怡2和FP2的并聯(lián)轉(zhuǎn)換根據(jù)串并轉(zhuǎn)換關(guān)系，得:RsjXs3 jX p2 R p2Rp2 - jX p2_ Xp2 R -R2 +V2 Rp2Rp2 Xp2-RXp：p2 (R p2+jX p2)Rp2Xp2Rp2 j P2 + Y2 X p2R p2 X p2因為QRpi = H,所以Xp2RsRRp2 X = RP2s _Rp2

17、仃：2 p2，Xp211壇再利用串并轉(zhuǎn)換，將s曲1產(chǎn)生諧并聯(lián)轉(zhuǎn)路簡化為圖XP的并聯(lián),，得I至圖電阻為）,慫中Xp2 2V _p2 D2X s3 = -22 R p2Rp 2X p2Rp(1 +q1) Rs, Xp (1 +Qt) Xs1,Q1其中Q亠X1XpRs當(dāng)Xpi= Xp,產(chǎn)生并聯(lián)諧振，諧振阻抗為Rp = Rp1,因此有IRP1Rp2(1+q2) Rs(1 + Q2)Rs由 ,v2 得至U,IQ1Rp1_X7QiRp-1RsXpiRp1彳R?1十qzRp1代入c 3得又因為,（證明完畢）JR?*XsRsQ1=Rs 薩芥Xs3=誼恍,因此q2P2Xs =Xsi +Xs2 =Rs/叫薩茁+Q

18、2丿 寺IF茁+q222l+Q?匹(1+q2)-1+X p2QRp2=Rs22Rp2（證明完畢）因為Xs2=Xs3,因此從圖（2 ）可以看出，總的品質(zhì)因數(shù)為Rs。=沖叢寧Q1+Q2（證明完畢）3-20上題中設(shè)FPi=20 Q , FP2=100Q , F=30MHz指定Q2=5,試計算Ls、6、G2和回路總品 質(zhì)因數(shù)Q解 3-20XsLsXp1儁【馬k+5lXs 27.11肓2曲000.144 陽Rp120俺 27.110腫+3偽E-1276QCpifX p11=6農(nóng) 544pF2x30x10 X9.76Xp2化2005Cp2= 2fX p22兀冥30咒106冥20止265pF503-21如圖

19、示互感耦合輸出回路，兩回路都諧振，由天線表 知天線回路效率 工作于臨界狀態(tài)。反映電阻3 Mo 當(dāng)天大器工作Q =氏（皿）馬而丘問晶體管輸出功率 P1為多少？設(shè)在工作頻率 3 l1=50 Q，試計算初級的 rf，和互感抗 線開路時，放 在什么狀態(tài)？.05oQ =Q1 +Q2 =5 + 2.05 = 7.05題 3-21因為paP2P2上2 n= -R= n,得到 r Ra 卄2n10=一 =12.5W,0.8Ra=X 50 = 12.50.8箸 13.9W,% = 1 -k Q0oL11 =二一=Q。=1=0.910010050因為Ql1 = 一0.5 =4.瞪Ql10M = JMRa 卄2)=

20、 5/462.5 止 16.80當(dāng)天線開路時，反射電阻為零，初級回路等效并聯(lián)阻抗增大，放大器將從臨界狀態(tài)進入 過壓狀態(tài)。3-22什么是D類功率放大器，為什么它的集電極效率高？什么是電流開關(guān)型和電壓開關(guān)型 D類放大器？答 3-22D類放大器是一種工作在開關(guān)狀態(tài)的功率放大器，兩個晶體管在輸入激勵控制下交替飽 和導(dǎo)通或截止，飽和導(dǎo)通時，有電流流過，但飽和壓降很低；截止時，流過晶體管的電流為 零。所以晶體管的平均功耗很小，效率很高。分別交替在電流開關(guān)型電路中， 兩管推挽工作，電源通過一個大大電感供給一個恒定電流， 流過兩個晶體管，兩管輪流導(dǎo)通和截止。通過諧振電路得到正弦輸出電壓。在電壓開關(guān)型電路中，兩

21、晶體管是與電源電壓和地電位串聯(lián)的，在輸入控制下，一個導(dǎo)通， 一個截止，因此，兩管的中間點電壓在 0和電源電壓之間交替切換。通過諧振電路，獲的正 弦輸出信號。3-23圖3-33的電壓開關(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，集電極飽和電阻FCs(Rcs=1/Sc)，試從物理概念推導(dǎo)此時開關(guān)放大器的效率。解 3-23D根據(jù)題意，將（a）振，則：輸岀電壓振幅Ul =RlRcs+RlEc01Viuce1TicFL0Co i,SWSPST|Rl111 Rcs1EcRl(a)(b)rlcostdcct =Rcs+Rl-EcJsigt兀圖簡化為（b）圖所示的等效電路。設(shè)Rsi=Rs2=R

22、s,LC回路對開關(guān)頻率諧集電極平均電流Ic0=2 貨直流輸入功率2；!1 2 _coscjtd 皿 = fCOSCO tdt =2 兀護(Rcs+Rl)-22Ec2Ec沢2( Rcs+Rl)Po =Ec I C0(Rcs +Rl)負(fù)載上的功率uLP L2Rl；i2(Rcs+Rl)22RlEc2集電極效率T| _ PL _RlPT （Rcs+Rl）集電極耗散功率PfP, 2E：2RlE：兀2(Rcs + Rl)兀 2(Rcs + Rl)2 2Ec2,RcsRcs= ；I2( Rcs+Rl,Rcs+RlfRcs 十 Rl3-24根據(jù)圖3 - 37的反相功率合成器線路，說明各變壓器和傳輸線變壓器所完

23、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，負(fù)載電阻上的功率為100 W,若某管因性能變化，輸出功率下降一半，根據(jù)合成器原理，問負(fù)載上的功率下 降多少瓦？解 3 -24 :不平衡- 平衡轉(zhuǎn)換反相分配TiTJ平衡-不平衡轉(zhuǎn)換1:4阻抗變換V13DA9.375。反相合成Z=18.5F2I751當(dāng)某管上的功率下降一半時，最后流過合成器負(fù)載的電流100 W反相功率合成器的實際線路込號T6芝8.53DA7 36 V證明該管上的輸出電壓降低，其值是原來的0.707倍。那么設(shè)功率降低一半的晶體管原來正常輸出電壓為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Ro則有

24、：曠 U2 Z U藥，UpRo那么，流過合成器的電流為If 1 )I +=1( 11+ /2I 72 丿合成后的功率為1I2 11+ 亠I運丿與正常相比，有J 1 Y fI211+11+-r41 24所以，故障后的合成功率為P= 0.728X100 =72.8W7.7283 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)點答 3-25射頻模塊放大器的最基本的形式是一個采用混合電路技術(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，并將有源和無源元件以 及互連做成一個整體。用這種放大器可以構(gòu)成振蕩器、調(diào)制器、混頻器、功率

25、合成與分配期、環(huán)行器、定向耦合器;采用多個模塊可構(gòu)成一個射頻系統(tǒng)。采用射頻模塊的主要優(yōu)點是電路性能好、可靠性高、尺寸小、重量輕、散熱好、損耗低、價格便宜等。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？振蕩器輸出信號的振幅和頻率分別 是由什么條件決定？答4-1起振條件:平衡條件:Tj)1,即卩j)3振幅條件“丿I護(T)=2n;i,n=0,1,2. 相位條件.一卩(j如1=1振幅條件1半(T)=2n;i,n=0,1,2.相位條件Tj) =1,即 2穩(wěn)定條件:妙 UizUI坐CO0iAL2C2L3C3；LQVL2C2VL3G；LiCi=L2C2L3C3;LiCiVL2C2

26、=L3C3o試分析上述四種情況是否都能振蕩，振蕩頻率f 1與回路諧振頻率有何關(guān)系?fpl解4-3題4-3圖根據(jù)給定條件，可知（1 ） fo1f02f03,因此，當(dāng)滿足fo1f02ff02f03,因此，當(dāng)滿足fo1f02ff 03,就可能振蕩，此時 而L3C3回路呈容性，構(gòu)成一個電感反饋振蕩器。（3）fo1=f02f03,因此，當(dāng)滿足fo1=f02ff02=f03不能振蕩，因為在任何頻率下，L3C3回路和L2G回路都呈相同性質(zhì)，不可能 滿足相位條件。4-4試檢查圖示的振蕩器線路，有哪些錯誤？并加以改正。LiC回路和L2C回路呈容性,LiCi回路和L2G回路呈感性,LiC回路和L2C2回路呈容性,

27、USt題4-4解4-4 改正過的電路圖如下(C)卜_1bl13)V%L2Ec1rHi3(fl23454-5將圖示的幾個互感耦合振蕩器交流通路改畫為實際線路，并注明互感的同名端。S)題4-5圖解4-5,畫出的實際電路如下Ec上-EcQ?PNP4-6振蕩器交流等效電路如圖所示，工作頻室為10 MHZ, (1)計算C、C2取值范圍。(2)畫出實際電路。解4-6(1)因為Beb*宀麗冇（2時）2X10- -12if X10-lOpHzh020 gH105題4-6=39-438必一1 0,呈感性，所以Be-fC1 X102X10如畑10-1，也應(yīng)呈感性,2對 X3X10（2 求）g10%j0,2對 X3X102CY_ = =竺赳5 PF（2f）3X10-4兀2咒10 X3咒10-1215Xb22咒102對 “2(BFwt1應(yīng)該呈容性,2對 XC2（2f）S10jC2X105 _4兀2咒1014咒2咒10實際電路如下CEC：5