高頻電子線路課后習(xí)題答案-曾興雯 000

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

答：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（不一定必須）、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，因?yàn)橹挥刑炀€尺寸大小可以與信號(hào)波長(zhǎng)相比擬時(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：因?yàn)榛鶐д{(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。第二章高頻電路基礎(chǔ)2－1對(duì)于收音機(jī)的中頻放大器，其中心頻率f0=465kHz．B=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，問在回路上應(yīng)并聯(lián)多大的電阻才能滿足要求。解2-1：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)Ω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圖答：電容Ct為19pF，電感L為mH.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2-32－4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)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(diǎn)，會(huì)使頻率非常穩(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：答：該晶體的串聯(lián)和并聯(lián)頻率近似相等，為5kHz，Q值為88464260。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;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，如圖所示。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，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)相同。試計(jì)算：（1）回路有載品質(zhì)因數(shù)QL和3dB帶寬B;（2）放大器的電壓增益；(3)中和電容值。（設(shè)Cb’c=3pF）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：答：品質(zhì)因數(shù)QL3－3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)載阻抗過大，增益過高也容易引起自激振蕩。一般采取提高穩(wěn)定性的措施為：（1）采用外電路補(bǔ)償?shù)霓k法如采用中和法或失配法（2）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：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：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)整方便。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？為什么通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，因此必須用諧振電路做負(fù)載，才能得到所需頻率的正弦高頻信號(hào)。3－9已知高頻功放工作在過壓狀態(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？在此過程中集電極輸出功率如何變化？答3-9可以通過采取以下措施: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。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圖所示，已知Ec=24V，Uc=21V，基極偏壓為零偏，Ub=3V，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。畫出滿足要求的基極回路。解3-111、求動(dòng)態(tài)負(fù)載線題3－11圖2、求解θ、P1、P0、η及負(fù)載阻抗的大小。3、符合要求的基極回路為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3-12（1）（2）可增加負(fù)向偏值，但同時(shí)增大激勵(lì)電壓，保證IC1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：因此，輸出功率下降到原來(lái)的2/3Q倍。3－13試回答下列問題：

(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。也可以選擇在過壓狀態(tài)，此時(shí)輸出電壓幅度比較穩(wěn)定。3－16改正圖示線路中的錯(cuò)誤，不得改變饋電形式，重新畫出正確的線路。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4-14－2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f01<f<f02,這時(shí)是一個(gè)電感反饋振蕩器;(f)可能振蕩，振蕩的條件是LC3支路呈感性，即要求f03<f,這時(shí)是一個(gè)電容反饋振蕩器4－3圖示是一三回路振蕩器的等效電路，設(shè)有下列四種情況：

（1）L1C1>L2C2>L3C3;（2）L1C1<L2C2<L3C3;（3）L1C1=L2C2>L3C3;（4）L1C1<L2C2=L3C3。

試分析上述四種情況是否都能振蕩，振蕩頻率f1與回路諧振頻率有何關(guān)系？解4-3根據(jù)給定條件，可知（1）fo1<f02<f03,因此，當(dāng)滿足fo1<f02<f<f03,就可能振蕩，此時(shí)L1C1回路和L2C2回路呈容性，而L3C3回路呈感性，構(gòu)成一個(gè)電容反饋振蕩器。（2）fo1>f02>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=f02<f03,因此，當(dāng)滿足fo1=f02<f<f03,就可能振蕩，此時(shí)L1C1回路和L2C2回路呈容性，而L3C3回路呈感性，構(gòu)成一個(gè)電容反饋振蕩器。（4）fo1>f02=f03不能振蕩，因?yàn)樵谌魏晤l率下，L3C3回路和L2C2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(cuò)誤？并加以改正。題4-4圖解4-4改正過的電路圖如下:4－15圖示是兩個(gè)實(shí)用的晶體振蕩器線路，試畫出它們的交流等效電路，并指出是哪一種振蕩器，晶體在電路中的作用分別是什么？題4-15圖解4-15交流等效電路如下圖（a）電路是一個(gè)并聯(lián)晶體振蕩器，晶體在電路中相當(dāng)于一等效的大電感，使電路構(gòu)成電容反饋振蕩器。圖（B）電路是一個(gè)串聯(lián)晶體振蕩器，晶體在電路中在晶體串聯(lián)頻率處等效一個(gè)低阻通道，使放大器形成正反饋，滿足相位條件，形成振蕩。第五章頻譜的線性搬移電路5－2若非線性器件的伏安特性冪級(jí)數(shù)表示i=a0+a1u+a2u2,式中a0、a1、+a2是不為零的常數(shù)，信號(hào)u是頻率為150kHz和200kHz的兩個(gè)正弦波，問電流中能否出現(xiàn)50kHz和350kHz的頻率成分？為什么？答5-2:能出現(xiàn)50kHz和350kHz的頻率成分，因?yàn)樵趗2項(xiàng)中將會(huì)出現(xiàn)以下2次諧波和組合頻率分量。200kHz-150kHz=50kHz200kHz+150kHz=350kHz2x200kHz=400kHz2x150kHz=300kHz5－4二極管平衡電路如圖所示，u1及u2的注入位置如圖所示，圖中， u1=U1COSω1t，u2=U2COSω2t且U2>>U1.求u0(t)的表示式，并與圖5－7所示電路的輸出相比較。解5-4設(shè)變壓器變比為1：1，二極管伏安特性為通過原點(diǎn)的理想特性，忽略負(fù)載的影響，則每個(gè)二極管的兩端電壓為：當(dāng)假設(shè)負(fù)載電阻RL時(shí)這個(gè)結(jié)果和把u1、u2換位輸入的結(jié)果相比較，輸出電壓中少了ω1的基頻分量，而多了ω2的基頻分量，同時(shí)其他組合頻率分量的振幅提高了一倍。5－5圖示為二極管平衡電路，u1=U1COSω1t，u2=U2COSω2t,且U2>>U1。試分析RL上的電壓或流過RL的電流頻譜分量，并與圖5－7所示電路的輸出相比較。解5-5設(shè)變壓器變比為1：1，二極管伏安特性為通過原點(diǎn)的理想特性，忽略負(fù)載的影響，則每個(gè)二極管的兩端電壓為：和把這個(gè)結(jié)果與u1、u2換位輸入的結(jié)果相比較，輸出電壓中少了ω1的基頻分量，而多了直流分量和ω2的偶次諧波分量。5－10圖示二極管平衡電路，輸入信號(hào)u1=U1COSω1t，u2=U2COSω2t,且ω2>>ω1，U2>>U1。輸出回路對(duì)ω2諧振，諧振阻抗為R0，帶寬B=2F1(F1=ω1/2π）。

（1）不考慮輸出電壓的反作用，求輸出電壓u。的表示式；

（2）考慮輸出電壓的反作用，求輸出電壓u。的表示式，并與（1）的結(jié)果相比較。題5-10圖解:第六章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻6－1已知載波電壓uc=UCsinωCt，調(diào)制信號(hào)如圖所示，fC>>1/TΩ。分別畫出及m=1兩種情況下所對(duì)應(yīng)的AM波波形以及DSB波波形。題6-1圖解6-1，各波形圖如下6－3試用相乘器、相加器、濾波器組成產(chǎn)生下列信號(hào)的框圖（1）AM波；（2）DSB信號(hào)；（3）SSB信號(hào)。X++X++X濾波器XX6－4在圖示的各電路中，調(diào)制信號(hào)uΩ(t)=UΩcosΩt，載波電壓uC=UCcosωct，且ωc>>Ω,UC>>UΩ，二極管VD1和VD2的伏安特性相同，均為從原點(diǎn)出發(fā)，斜率為gD的直線。（1）試問哪些電路能實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)制？（2）在能夠?qū)崿F(xiàn)雙邊帶調(diào)制的電路中，試分析其輸出電流的頻率分量。題6-4圖解6-4所以，（b）和（c）能實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)幅而且在（b）中，包含了ωc的奇次諧波與Ω的和頻與差頻分量，以及ωc的偶次諧波分量。在（c）中，包含了ωc的奇次諧波與Ω的和頻與差頻分量，以及ωc的基頻分量。6－13檢波電路如圖所示，uS為已調(diào)波(大信號(hào))。根據(jù)圖示極性，畫出