高頻電子電路參考答案(王衛(wèi)東版).doc

第1章 高頻小信號諧振放大器1.1給定串聯(lián)諧振回路的，諧振時電阻，試求和。又若信號源電壓振幅，求諧振時回路中的電流以及回路上的電感電壓振幅和電容電壓振幅。解：（1）串聯(lián)諧振回路的品質因數(shù)為根據(jù)有：（2）諧振時回路中的電流為 回路上的電感電壓振幅為 回路上的電容電壓振幅為1.2在圖題1.2所示電路中，信號源頻率，信號源電壓振幅，回路空載值為100，是回路損耗電阻。將11端短路，電容調(diào)至時回路諧振。如將11端開路后再串接一阻抗（由電阻與電容串聯(lián)），則回路失諧；調(diào)至時重新諧振，這時回路有載值為50。試求電感、未知阻抗。解：（1）空載時的電路圖如圖(a)所示。根據(jù)有：根據(jù)有：（2）有載時的電路圖如圖(b)所示?？蛰d時，時回路諧振，則，；有載時，時回路諧振，則，。根據(jù)諧振頻率相等有，解得：。 根據(jù)品質因數(shù)有：，解得。1.3在圖題1.3所示電路中，已知回路諧振頻率，匝，匝，匝，。試求回路電感、有載值和通頻帶。解：本電路可將部分接入電路（圖（a）等效成電路圖（b）。圖中，為諧振電阻，部分接入系數(shù)，。根據(jù)諧振頻率有：根據(jù)空載時的品質因數(shù)有：根據(jù)圖（b）有載時的品質因數(shù)為通頻帶為1.4在圖題1.4所示電路中，。試求回路在有載情況下的諧振頻率、諧振電阻（不計和）、值和通頻帶。 解：將、看作負載導納，并折合至回路兩端，則空載時和有載時的電路如下圖所示。部分接入系數(shù)，回路總電容（1）有載時的諧振頻率為（2）根據(jù)有（3）有載時的品質因數(shù)為（4）通頻帶為1.6（1）并聯(lián)諧振回路如圖題1.6所示。已知通頻帶，電容為，若回路總電導。試證明：。（2）若給定，求。（1）證明： 有載品質因數(shù)（1）通頻帶（2）（1）代入（2）中有：故。（2）解：根據(jù)（1）有： ； 故 因此1.7并聯(lián)諧振回路與負載間采用部分接入方式，如圖題1.7所示，已知，（、間互感可以忽略），空載品質因數(shù)，負載電阻，負載電容。計算諧振頻率及通頻帶。 解：設回路的諧振電阻為，圖題1.7可等效為圖1.7。圖中的接入系數(shù)為；回路兩端總電感；回路兩端總電容。（1）諧振頻率為（2）由有通頻帶第2章 高頻功率放大器2.1為什么低頻功率放大器不能工作于丙類，而高頻功率放大器則可工作于丙類？答：兩種放大器最根本的不同點是：低頻功率放大器的工作頻率低，但相對頻帶寬度卻很寬，因而只能采用無調(diào)諧負載，工作狀態(tài)只能限于甲類、甲乙類至乙類（限于推挽電路），以免信號嚴重失真；而高頻功率放大器的工作頻率高，但相對頻帶寬度窄，因而可以采用選頻網(wǎng)絡作為負載，可以在丙類工作狀態(tài)，由選頻網(wǎng)絡濾波，避免了輸出信號的失真。2.2丙類放大器為什么一定要用調(diào)諧回路作為集電極負載？回路為什么一定要調(diào)到諧振狀態(tài)？回路失諧將產(chǎn)生什么結果？答：選用調(diào)諧回路作為集電極負載的原因是為了消除輸出信號的失真。只有在諧振時，調(diào)諧回路才能有效地濾除不需要的頻率，只讓有用信號頻率輸出。此時，集電極電流脈沖只在集電極瞬時電壓最低區(qū)間流通，因而電流脈沖最小，平均電流也最小。若回路失諧，則集電極電流脈沖移至集電極瞬時電壓較高的區(qū)間流通，因而電流脈沖變大，上升，同時，輸出功率下降，集電極耗散功率將急劇增加，以致燒損放大管。因此，回路失諧必須絕對避免。2.3提高高頻放大器的效率與功率，應從哪幾方面入手？答：（1）使放大器工作于丙類，并用選頻網(wǎng)絡作為負載； （2）適當選取電流導通角。2.9晶體管放大器工作于臨界狀態(tài)，。試求與。解：查課本后附錄得： 2.10已知諧振功率放大器的導通角分別為、和時，都工作在臨界狀態(tài)，且三種情況下的、也都相同。試計算三種情況下效率的比值和輸出功率的比值。解：（1） 、相同，因此有 （2）2.11已知諧振功率放大器電路，。當時，試計算和。若保持不變，提高到，則和減小為多少？ 解：（1） （2） 2.12實測一諧振功放，發(fā)現(xiàn)僅為設計值的，卻略大于設計值。試問該功放工作在什么狀態(tài)？如何調(diào)整才能使和接近于設計值？解：通常功放設計工作在臨界狀態(tài)，則：，。 根據(jù)P73圖2.17知：此功放工作于欠壓工作狀態(tài)。故增大就可使此功放工作于臨界狀態(tài)，及都可接近于設計值。2.14某一晶體管諧振功率放大器，已知，電壓利用系數(shù)。試求、和電流導通角。解：（1）（2） （3） （4） （5） 查附錄知：，故。2.15一高頻功放以抽頭并聯(lián)諧振回路作負載，諧振回路用可變電容調(diào)諧。工作頻率，諧振時電容，回路有載品質因數(shù)，放大器要求的最佳負載阻抗。試計算回路電感和接入系數(shù)。解：（1）根據(jù)有： （2）設并聯(lián)諧振回路諧振阻抗為，則有：2.16某高頻諧振功率放大器工作于臨界狀態(tài)，輸出功率為，且，導通角。功放管參數(shù)為：，。試問：（1）直流電源提供的功率、功放管的集電極損耗功率、效率和臨界負載電阻各是多少？（注：，）（2）若輸入信號振幅增大一倍，功放的工作狀態(tài)將如何改變？此時的輸出功率約為多少？（3）若負載電阻增大一倍，功放的工作狀態(tài)將如何改變？（4）若回路失諧，會有何危險？如何指示調(diào)諧？解：仿照P72例2-1，先求。 即 （1） （2）由于功放工作于臨界狀態(tài)，若增大一倍，則功放的工作狀態(tài)進入過壓工作狀態(tài)。下凹部分且、緩增緩增（幾乎不變）（P75圖2.20）（3）由于功放工作于臨界狀態(tài)，若增大一倍，則功放的工作狀態(tài)進入過壓工作狀態(tài)。（P73圖2.17）（4）回路失諧時負載阻抗模值即進入欠壓狀態(tài)、功耗大，燒壞管子。用的最小值來指示調(diào)諧。2.17高頻大功率晶體管3DA4的參數(shù)為，額定輸出功率，臨界飽和線跨導，用它做成的諧振功率放大器，選定，并工作于臨界狀態(tài)。試計算、與。解：臨界狀態(tài)時， （1）（2）（3）（4）（5）第3章 正弦波振蕩器3.1 為什么振蕩電路必須滿足起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件？試從振蕩的物理過程來說明這三個條件的含義。答：（1）在剛接通電源時，電路中會存在各種電擾動，這些擾動在接通電源瞬間會引起電路電流的突變（如晶體管或突變），這些突變擾動的電流均具有很寬的頻譜，由于集電極LC并聯(lián)諧振回路的選頻作用，其中只有角頻率為諧振角頻率的分量才能在諧振回路兩端產(chǎn)生較大的電壓。通過反饋后，加到放大器輸入端的反饋電壓與原輸入電壓同相，并且有更大的振幅，則經(jīng)過線性放大和正反饋的不斷循環(huán)，振蕩電壓振幅會不斷增大。故要使振蕩器在接通電源后振蕩幅度能從小到大增長的條件是：即： 起振條件 （2）振蕩幅度的增長過程不可能無休止地延續(xù)下去。隨著振幅的增大，放大器逐漸由放大區(qū)進入飽和區(qū)截止區(qū)，其增益逐漸下降。當因放大器增益下降而導致環(huán)路增益下降至1時，振幅的增長過程將停止，振蕩器達到平衡狀態(tài)，即進入等幅狀態(tài)。振蕩器進入平衡狀態(tài)后，直流電源補充的能量剛好抵消整個環(huán)路消耗的能量。故平衡條件為： （3）振蕩器在工作過程中，不可避免地要受到各種外界因素變化的影響，如電源電壓波動、噪聲干擾等。這些會破壞原來的平衡條件。如果通過放大和反饋的不斷循環(huán)，振蕩器能產(chǎn)生回到原平衡點的趨勢，并且在原平衡點附近建立新的平衡狀態(tài)，則表明原平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。振蕩器在其平衡點須具有阻止振幅變化、相位變化的能力，因此：振幅平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件是：;相位平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件是：3.2 圖題3.2所示的電容反饋振蕩電路中，。畫出電路的交流等效電路，試估算該電路的振蕩頻率和維持振蕩所必需的最小電壓放大倍數(shù)。解：電路的交流等效電路如圖3.2所示。（開路，短接到地，、被短路）振蕩頻率 ，式中要維持振蕩首先要滿足的振蕩條件為：，即，而，故有3.3 圖題3.3所示為互感耦合反饋振蕩器，畫出其高頻等效電路，并注明電感線圈的同名端。解：相應的高頻等效電路以及電感線圈的同名端（利用瞬時極性法來判斷）如下圖所示。3.4 試將圖題3.4所示的幾種振蕩器交流等效電路改畫成實際電路，對于互感耦合振蕩器電路須標注同名端，對雙回路振蕩器須注明回路固有諧振頻率的范圍。解：以圖（c）為例，應該加上直流偏置電路，則實際電路為：其振蕩頻率。3.5 利用相位條件的判斷準則，判斷圖題3.5所示的三點式振蕩器交流等效電路，哪個是不可能振蕩的？哪個是可能振蕩的？屬于哪種類型的振蕩電路？有些電路應說明在什么條件下才能振蕩。解：（a）可以振蕩，屬于電感三點式振蕩電路； （b）（c）（d）不可能振蕩，因為不滿足相位條件； （e）可能振蕩，條件是：呈容性，呈感性，即：，屬于電感三點式振蕩電路； （f）可能振蕩，條件：考慮極間電容，屬于電容三點式振蕩電路。3.6 圖題3.6所示是一個三回路振蕩器的等效電路。設有下列四種情況：（1）；（2）；（3）；（4）試分析上述四種情況是否都能振蕩，振蕩頻率與回路諧振頻率有何關系？解：根據(jù)三點式振蕩電路組成原則來判斷，即、同性質，為異性質。設：、。（1）即：當時，為電容三點式振蕩電路；（2）即：當時，為電感三點式振蕩電路；（3）即：當時，為電容三點式振蕩電路；（4）即： 當時，此電路不能起振。3.7 試檢查圖題3.7所示的振蕩器電路有哪些錯誤，并加以改正。解：以圖（a）、（d）為例，可檢查直流偏置電路和交流通路（正反饋）來判斷。圖（a）：直流電源被變壓器的次級線圈短路到地，加不到晶體管基極，故應加隔直電容； 交流通路：通過瞬時極性法得知，此反饋為負反饋，故應修改同名端的標注。圖（d）：直流電源通過電感L、電阻到地，加不到晶體管基極，故應加隔直電容； 交流通路正確。 3.8 某振蕩電路如圖題3.8所示。 （1）試說明各元件的作用。 （2）回路電感，要使振蕩頻率為，則應調(diào)到何值？解：（1）、構成振蕩回路；、：偏置電阻；：高頻扼流圈；：旁路電容；：集電極負載電阻；：發(fā)射極偏置電阻；：隔直電容。 （2）交流等效電路如圖3.8所示。振蕩回路兩端總電容為而振蕩頻率3.9 圖題3.9所示振蕩電路的振蕩頻率，畫出其交流等效電路并求回路電感。解：交流等效電路如圖3.9所示?；芈穬啥丝傠娙?.10 對于圖題3.10所示各振蕩電路： （1）畫出高頻交流等效電路，說明振蕩器類型；（2）計算振蕩頻率。解：（1）交流等效電路如圖3.10所示。 （2）圖（a）： 回路兩端總電容 振蕩頻率圖（b）： 回路兩端總電容, 振蕩頻率3.11 圖題3.11所示是一電容反饋振蕩器的實際電路，已知，要求工作在波段范圍，即，試計算回路電感和電容。設回路無載，負載電阻，晶體管輸入電阻，若要求起振時環(huán)路增益，問要求的跨導必須為多大？解：（1）交流等效電路如圖3.11-1所示，并將高頻小信號等效電路折合到c、e兩端，變成圖3.11-2。圖中，而（為回路的諧振電導）。（2）回路兩端總電容，振蕩頻率時對應的，則： 式中 時對應的，則： 式中 由式有：，代入式中可解得：根據(jù)時對應的有： （3）利用課本上求的方法求解。假設回路的諧振電阻為。 b、e兩端總電導為而若要求，其中，則要求3.16 晶體振蕩電路如圖題3.16所示，已知，試分析電路能否產(chǎn)生自激振蕩；若能振蕩，試指出振蕩角頻率與、之間的關系。解：其交流等效電路如圖3.16所示。其中晶體相當于電感，而與呈容性。 此電路可產(chǎn)生自激振蕩，且條件是：。3.23 圖題3.23所示為用集成運放組成的文氏電橋振蕩器。 （1）說明電路中各元件的功能；（2）標出集成運放輸入端的極性。解：、組成串/并聯(lián)RC選頻網(wǎng)絡，運放、組成同相放大器。其極性標示如圖3.23所示。第5章 振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻5.1有一調(diào)幅波的表達式為（1）試求它所包含的各分量的頻率與振幅；（2）繪出該調(diào)幅波包絡的形狀，并求出峰值與谷值幅度。解：（1）此調(diào)幅波所含的頻率分量與振幅為頻率（Hz）振幅（V）258.753.75 （2）此調(diào)幅波的包絡為：利用高等數(shù)學求極值的方法求解出包絡的峰值與谷值：當時，包絡的谷值為0；當時，包絡的峰值約為37.6。5.2有一調(diào)幅波，載波功率為100W。試求當與時每一邊頻的功率。解：設調(diào)幅波載波功率為，則邊頻功率為。（1）時，（2）時，5.3一個調(diào)幅發(fā)射機的載波輸出功率為5kW，被調(diào)級的平均效率為50。試求：（1）邊頻功率；（2）電路為集電極調(diào)幅時，直流電源供給被調(diào)級的功率；（3）電路為基極調(diào)幅時，直流電源供給被調(diào)級的功率。解：設調(diào)幅波載波功率為，則邊頻功率為。（1）（2）集電極調(diào)幅時： （3）基極調(diào)幅時：，而 5.4載波功率為1000W，試求與時的總功率和兩邊頻的功率各為多少？解：設載波功率為，則，邊頻功率為，總功率為，因此1250W250W1500W0.7122.5W122.5W1245W5.6圖題5.6示出一振幅調(diào)制波的頻譜。試寫出這個已調(diào)波的表達式，并畫出其實現(xiàn)調(diào)幅的方框圖。解：（1）根據(jù)頻譜得到該已調(diào)波的表示式為： （2）由（1）知：此信號是一個AM信號，其調(diào)制信號又是由兩個AM信號構成。相應的實現(xiàn)框圖為：5.7圖題5.7所示二極管平衡調(diào)幅電路中，單頻調(diào)制信號，載波信號，且，即滿足線性時變條件，兩個二極管VD1、VD2的特性相同，均為式中，和分別為二極管的正、反向電阻，且。試求輸出雙邊帶調(diào)幅波電流的表達式。解：設輸入變壓器匝數(shù)比為1：1。當時，VD1、VD2導通；時，VD1、VD2均截止，故其等效電路如圖（a）所示，時的等效電路如圖（b）所示，其中，。（1）時，流過的電流設為，則有： （利用疊加定理求解）電壓源單獨作用時，且電壓源單獨作用時，且（2）時，流過的電流設為，同理可求得：綜合（1）（2）有：一個周期內(nèi)，為：引入開關函數(shù)： 則有：將進行傅立葉級數(shù)展開有：輸出的雙邊帶調(diào)幅波電流表達式為5.8判斷圖題5.8中，哪些電路能實現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅作用？并分析其輸出電流的頻譜。已知：調(diào)制信號，載波信號，且，。二極管VD1、VD2的伏安特性均為從原點出發(fā)斜率為的直線。解：設變壓器的匝數(shù)比為2：1，則負載等效至初級的電阻為，且VD1、VD2的伏安特性為。以（c）圖為例介紹分析過程，做如圖的假設，圖中，。當時，VD1導通，VD2截止；時，VD1截止，VD2均導通。則利用開關函數(shù)分析法有： 式中，式中，因此，（c）圖可產(chǎn)生AM信號。 結論：（a）圖沒有輸出，（b）圖可產(chǎn)生DSB信號，（d）圖可實現(xiàn)倍頻的作用。第6章 角度調(diào)制與解調(diào)6.1（1）當FM調(diào)制器的調(diào)制靈敏度，調(diào)制信號時，求最大頻率偏移和調(diào)制指數(shù)；（2）當PM調(diào)制器的調(diào)相靈敏度，調(diào)制信號時，求最大相位偏移。解：（1）FM：（） （2）PM：（） 6.2角調(diào)波。試確定：（1）最大頻偏；（2）最大相偏；（3）信號帶寬；（4）此信號在單位電阻上的功率；（5）能否確定這是FM波或是PM波？解：由題意得： （） （1）（2）（3）（4）（5）不能確定6.3調(diào)制信號，載波為，調(diào)頻靈敏度。試寫出此FM信號的表達式。解：由題意得瞬時頻率為瞬時相位6.4已知調(diào)制信號為，求此時FM波和PM波的帶寬。若不變，F(xiàn)增大一倍，兩種調(diào)制信號的帶寬如何變化？若F不變，增大一倍，兩種調(diào)制信號的帶寬如何變化？若和F都增大一倍，兩種調(diào)制信號的帶寬又如何變化？解：由題意得：（1） （2）FM： PM：當不變，時，不變；（增大一倍）（3）FM： PM：當F不變，時，；（4）FM： PM：當，時，不變，； 6.5調(diào)頻振蕩回路由電感L和變?nèi)荻O管組成，變?nèi)荻O管的參數(shù)為：，調(diào)制信號。求輸出FM波時： （1）載波；（2）由調(diào)制信號引起的載頻漂移；（3）最大頻率偏移；（4）調(diào)頻靈敏度。解：變?nèi)荻O管的結電容為：，其中，。（1） （2）調(diào)制指數(shù) （3）（4）6.6調(diào)制信號的波形如圖題6.6所示。（1）畫出FM波的和曲線；（2）畫出PM波的和曲線；解：FM波：， PM波：，（1）FM波的和曲線如下圖所示：（2）PM波的和曲線如下圖所示：6.7若FM調(diào)制器的調(diào)制指數(shù)，調(diào)制信號，載波。求： （1）由表6.2所示的第一類貝塞爾函數(shù)數(shù)值表，求振幅明顯的邊頻分量的振幅。（2）畫出頻譜，并標出振幅的相對大小。解：（1）由表6.2可得：調(diào)頻指數(shù)時，邊頻振幅分別為： （2）其頻譜為：6.8求的瞬時頻率，說明它隨時間的變化規(guī)律。解：由題意得：瞬時相位，故 瞬時頻率，且它隨時間t成線性變化。6.10已知載波頻率，載波振幅，調(diào)制信號，設最大頻偏。試寫出調(diào)頻波的數(shù)學表達式。解：本題的關鍵是求，利用求。設調(diào)制靈敏度，則瞬時頻偏為。因此令，則，再利用高等數(shù)學求極值的方法可得到。瞬時頻率瞬時相位 6.11若調(diào)制信號，試分別畫出調(diào)頻波的最大頻偏、調(diào)制指數(shù)與和之間的關系曲線。解：瞬時頻偏：，最大頻偏瞬時相移調(diào)制指數(shù)其曲線為：6.12