高頻電子線路總結(jié)

1、 第一章 思考題與習(xí)題  1-1  無(wú)線電通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的功能如何？    答：典型的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線電通信系統(tǒng)的基本組成：  圖示的無(wú)線電通信系統(tǒng)由信源、調(diào)制器、發(fā)信機(jī)、信道、收信機(jī)、解調(diào)器和信宿七部分組成。信源將原始的語(yǔ)音、圖像信息變化為電信號(hào)，如麥克風(fēng)將聲音轉(zhuǎn)化為語(yǔ)音電信號(hào)、各種傳感器獲得的電信號(hào)等。這種原始的電信號(hào)，在頻譜上表現(xiàn)為低頻信號(hào)，稱為基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)通過調(diào)制器轉(zhuǎn)化為高頻的已調(diào)波信號(hào)，使之適合信道中的傳輸，已調(diào)波信號(hào)大多為帶通信號(hào)。 高頻的已調(diào)波信號(hào)經(jīng)過發(fā)信

2、機(jī)進(jìn)行功率放大，由發(fā)送天線產(chǎn)生電磁波輻射出去；電磁波經(jīng)過自由空間傳播，到達(dá)接收天線，在接收天線上感應(yīng)電流，再通過收信機(jī)進(jìn)行信號(hào)放大等處理恢復(fù)已調(diào)波信號(hào)；由接收端的解調(diào)器對(duì)已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)原基帶信號(hào)，并經(jīng)過信息處理獲得信息。   1-2  無(wú)線電通信為什么需要采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)？其作用是什么？ 答：由于無(wú)線信道的各種影響，無(wú)線電通信必須選擇可靠的傳輸信道，將基帶信號(hào)調(diào)制到指定的信道上傳輸，降低天線要求，適應(yīng)多路傳輸?shù)囊蟮?，無(wú)線電傳輸均采用調(diào)制技術(shù)。在模擬調(diào)制技術(shù)中，主要是用基帶信號(hào)去控制載波信號(hào)的振幅、頻率或相位的變化，即幅度調(diào)制、頻率調(diào)

3、制和相位調(diào)制。   1-3  無(wú)線電通信的接收方式有哪幾種？超外差接收機(jī)有何優(yōu)點(diǎn)？ 答：通常，由于信號(hào)的衰落，接收天線獲得的電磁波信號(hào)微弱，需要先進(jìn)行信號(hào)放大，再進(jìn)行解調(diào)，這種接收機(jī)的結(jié)構(gòu)稱為直接放大式接收機(jī)，該接收機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)不同的接收頻率，其接收機(jī)的靈敏度(接收微弱信號(hào)的能力)和選擇性(選擇不同電臺(tái)的能力)不同，已經(jīng)較少實(shí)用。 目前大多采用超外差接收機(jī)的結(jié)構(gòu)，接收天線獲得感應(yīng)信號(hào)，經(jīng)過高頻小信號(hào)放大器進(jìn)行放大，并與本地振蕩器進(jìn)行混頻，獲得兩個(gè)高頻信號(hào)的頻率之和信號(hào)或頻率之差信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)的包絡(luò)仍保持已調(diào)波信號(hào)的包絡(luò)不變，稱為中頻，和

4、頻稱為高中頻，差頻稱為低中頻，后續(xù)的中頻放大器選擇和頻信號(hào)(或差頻信號(hào))進(jìn)行放大和檢波，恢復(fù)原始的調(diào)制信號(hào)。 超外差接收機(jī)將接收到的不同載波頻率的高頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ǖ闹蓄l，如調(diào)幅收音機(jī)的中頻為465kHz。由于中頻信號(hào)的載波頻率是固定的，中頻放大器的選擇性和增益與接收的載波頻率無(wú)關(guān)，因此簡(jiǎn)化了接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。  1-4  中波、短波收音機(jī)，調(diào)頻收音機(jī)各有什么特點(diǎn)？ 1-5  電磁波有哪幾種傳播方式？與信道、工作頻率有何關(guān)系？ 解：無(wú)線電傳播方式可分為地波傳播、空間波傳播和天波傳播。 電磁波的頻率不

5、同，其傳輸方式會(huì)有所差異。對(duì)頻率較高的信號(hào)，電磁波為直線傳輸，稱為空間波。由于地球曲率的影響，此時(shí)的收發(fā)天線必須足夠高，電磁波才能直達(dá)，因此空間波傳輸也稱為視距傳輸，長(zhǎng)距離通信時(shí)就需要進(jìn)行中繼傳輸。 對(duì)頻率較低信號(hào)，電磁波可沿地面?zhèn)鬏?，稱為地波，由于波的繞射特性，地波可應(yīng)用于遠(yuǎn)程通信。 在地球大氣層中，從最低層往上依次為對(duì)流層、平流層和電離層。在地球表面1012km處的對(duì)流層，存在大量隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的不均勻介質(zhì)，能對(duì)電磁波產(chǎn)生折射、散射和反射，在地球上空60km以上的電離層，可吸收、反射電磁波，利用電磁波在大氣層的折射、反射、散射的傳輸方式稱為天波。 對(duì)于短波電臺(tái)而言，

6、短波廣播通常集中在某一段時(shí)間播放，顯得異常擁擠。不過通常電臺(tái)會(huì)在不同時(shí)段使用不同頻率播出相同的節(jié)目，例如短波15-18MHz在每天中午至傍晚可以收聽到很多電臺(tái)節(jié)目，晚間10點(diǎn)以后只能收到極少電臺(tái)節(jié)目，甚至連收音機(jī)的背景噪音都變小了；短波7MHz以下在白天很難清楚地收聽廣播，但到了深夜，卻能很好地收聽節(jié)目，短波9-12MHz全天都能收到廣播，但早晨和晚上收聽效果最好，電臺(tái)多，聲音又清楚。還有，如果您經(jīng)常收聽廣播，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多電臺(tái)每小時(shí)都有規(guī)律地改變播出頻率。 由于電離層經(jīng)常發(fā)生快速的變化，使得收聽短波經(jīng)常出現(xiàn)類似海浪般忽大忽小的聲音，這是收聽短波的一種普遍現(xiàn)象，即使在電子線路利用了自

7、動(dòng)增益控制（AGC）來(lái)消除這種現(xiàn)象，但是在嚴(yán)重的情況下，仍會(huì)感覺出聲音忽大忽小。  1-6  查閱相關(guān)資料，了解短波信道、移動(dòng)通信信道各有什么特點(diǎn)？ 解：短波與超短波大部分為天波和對(duì)流層散射。由于易受到大氣環(huán)流、太陽(yáng)風(fēng)暴、宇宙射線等環(huán)境影響，天波傳播的信道非常不穩(wěn)定，導(dǎo)致接收電磁波信號(hào)的幅度發(fā)生隨機(jī)性的變化，稱為衰落(Fading)，如在收聽短波廣播節(jié)目時(shí)，聲音時(shí)高時(shí)低，甚至斷斷續(xù)續(xù)。電離層的多變性及對(duì)電波的吸收作用，將會(huì)減弱短波信號(hào)，或造成較長(zhǎng)時(shí)間的通信阻斷。同時(shí)，當(dāng)被調(diào)制的無(wú)線電波信號(hào)在電離層內(nèi)傳播時(shí)，組成信號(hào)的不同頻率成分有著不同的傳播路

8、徑和傳播時(shí)延，因此會(huì)導(dǎo)致波形失真，這就是電離層的色散性。電離層的高度是變化的，甚至發(fā)生劇烈變化，會(huì)導(dǎo)致電磁波產(chǎn)生附加的頻移呈現(xiàn)“多普勒效應(yīng)”。  移動(dòng)通信的工作頻段多為分米波段，即特高頻段，電磁波的傳播方式為直射傳播或反射。移動(dòng)通信信道中，由于基站和移動(dòng)臺(tái)之間的反射體、散射體和折射體的數(shù)量特別多，電磁波發(fā)生散射、反射和折射，引起信號(hào)的多徑傳輸，使到達(dá)的信號(hào)之間相互疊加，其合成信號(hào)幅度表現(xiàn)為快速的起伏變化，稱為幅度衰落。電磁波在傳播過程中，具有不同的信道時(shí)延，這將導(dǎo)致接收信號(hào)的波形被展寬，稱為時(shí)延擴(kuò)展，從而導(dǎo)致接收信號(hào)的頻率選擇性衰落。同時(shí)，移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移，并由

9、此引起衰落過程的頻率擴(kuò)散，稱為時(shí)間選擇性衰落。移動(dòng)通信的信道特性非常復(fù)雜，選擇性衰落特性嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。為了獲得滿意的通信質(zhì)量，需要采用各種抗衰落的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、編解碼接收技術(shù)及擴(kuò)頻技術(shù)等，其中最廣泛使用的是分集接收技術(shù)。  1-7  什么是基帶信號(hào)、載波信號(hào)和已調(diào)波信號(hào)？各有什么特點(diǎn)？ 解：為適合信道傳輸，降低天線要求，適應(yīng)多路傳輸?shù)囊蟮龋瑹o(wú)線電傳輸均采用調(diào)制技術(shù)。在模擬調(diào)制技術(shù)中，主要是用基帶信號(hào)去控制載波信號(hào)的振幅、頻率或相位的變化，即幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制?；鶐盘?hào)為低頻信號(hào)，也稱為調(diào)制信號(hào)，如語(yǔ)音信號(hào)、圖像信號(hào)等。&

10、#160;載波信號(hào)為高頻信號(hào)，即通過天線發(fā)送的高頻信號(hào)，為發(fā)射機(jī)本身產(chǎn)生，用于攜帶基帶信號(hào)。 已調(diào)波為調(diào)制波，如幅度調(diào)制信號(hào)即保持載波頻率大小，但幅度受到基帶信號(hào)的控制；頻率調(diào)制信號(hào)的幅度為恒定值，其頻率的大小受到基帶信號(hào)的控制；相位調(diào)制信號(hào)保持幅度恒定，其頻率為載波頻率，但相位變化受到基帶信號(hào)控制。  1-8  為什么說(shuō)調(diào)頻波所占的頻帶比調(diào)幅波寬很多，調(diào)頻波比調(diào)幅波的抗干擾能力強(qiáng)？  解：中、短波收音機(jī)采用調(diào)幅方式，帶寬為9kHz，調(diào)頻廣播為調(diào)頻方式，帶寬為75kHz。    語(yǔ)音信

11、號(hào)為帶寬為300-3kHz，高達(dá)10kHz，顯然，調(diào)幅廣播對(duì)語(yǔ)音的高音部分是抑制的，因此，調(diào)頻廣播的音質(zhì)優(yōu)于中短波廣播。    同時(shí)，無(wú)線電傳播的干擾，表現(xiàn)為幅度干擾，若干擾幅度較小時(shí)，干擾不足以改變載波頻率的變化。因此干擾對(duì)幅度的影響，對(duì)調(diào)幅收音機(jī)將直接影響話質(zhì)，而調(diào)頻收音機(jī)在解調(diào)前有一級(jí)幅度穩(wěn)幅電路，消除干擾的影響，語(yǔ)音信息均攜帶在頻率變化中，因此，干擾對(duì)話音的影響較小。 此外，干擾信號(hào)大多處于低頻段，如中短波段，而調(diào)頻處于更高頻段，干擾信號(hào)的能量要低一些，如電機(jī)干擾等。  2-2  查閱功率管MRF

12、137相關(guān)資料，了解三極管各模型的電路參數(shù)含義與物理意義。 解：MRF137為射頻場(chǎng)效應(yīng)功率管，N溝道增強(qiáng)型模型。 寬帶打工率輸出，頻率上限到400MHz， 工作電壓28V、150MHz時(shí)，輸出功率達(dá)到30W、最小增益13dB，典型的效率達(dá)到60%。 2-3  試分析圖2-23的9:1傳輸線變壓器的阻抗變換原理。 解：9:1傳輸線變壓器有兩種結(jié)構(gòu)，如圖所示，以圖(a)為例。 首先，考慮傳輸線模式，傳輸線1-2與3-4、5-6與3-4、7-8與3-4構(gòu)成三組傳輸線，其對(duì)應(yīng)電流大小相等，方向相反，若3-4上大小為I，如

13、圖示，負(fù)載RL上的電流為3I、電壓為U12。 其次，考慮變壓器模式，有U12=U34=U56=U78  該電路的輸入阻抗為2-4  設(shè)計(jì)電子噪聲測(cè)試系統(tǒng)，觀測(cè)電阻在不同電壓條件下的噪聲情況，并與集成放大器(如OP07、OP27、OP37)的噪聲情況進(jìn)行比較。 解：略  2-5  無(wú)源集總器件在高頻工作時(shí)的等效模型，Philips公司給出了如題圖2-1所示的不同模型，試分析其模型含義，并就其響應(yīng)特性與本章介紹的等效模型進(jìn)行比較，說(shuō)明其合理性。 解：a)與教材給出模型相比，如圖（a），RC

14、為電阻的端分布電容，R為實(shí)際電阻，RL為引線電感。與圖(1)相比，差別為引線分布電容RC，圖(1)忽略引線電感的分布電容。 b)與教材給出模型相比，如圖（b），2xR為電容C的引線損耗電阻，C為實(shí)際電容，CL為引線電感，兩者差別不大。c)與教材給出模型相比，如圖（c），Lbr為電感L的損耗電阻，C為實(shí)際電容，Lar為引線電感，兩者差別不大，但圖(C)更簡(jiǎn)化2-6  研究二極管噪聲的產(chǎn)生機(jī)理，設(shè)計(jì)一白噪聲發(fā)生器，要求輸出噪聲電壓30300mV。 解：PN結(jié)二極管的噪聲主要有三種來(lái)源，即熱噪聲、散粒噪聲和閃變?cè)肼暎?/f噪聲）。熱噪聲和散粒噪聲（中低頻）都與

15、頻率無(wú)關(guān)，即是所謂白噪聲。 熱噪聲與通過電阻多數(shù)載流子的熱運(yùn)動(dòng)相關(guān)，這種噪聲的大小既與溫度有關(guān)，也與電阻（交流電阻）大小有關(guān)。由于PN結(jié)的正向交流電阻很小，而反向電流又很小，所以熱噪聲也很弱，如其噪聲均方根電壓僅大約為4nV。 散粒噪聲是電子管、晶體管器件中產(chǎn)生的一種電流噪聲，載流子通過勢(shì)壘區(qū)不均勻引起的電流微小起伏而形成的。由于越過PN結(jié)的少數(shù)載流子將會(huì)不斷遭受散射而改變方向，同時(shí)又會(huì)不斷復(fù)合與產(chǎn)生，載流子的速度和數(shù)量將會(huì)出現(xiàn)起伏，從而造成通過PN結(jié)的電流和相應(yīng)其上的電壓的漲落，這就是散粒噪聲。顯然，通過PN結(jié)的電流愈大，載流子的速度和 數(shù)量的起伏也愈大，則散粒

16、噪聲電流也就愈大。散粒噪聲的電壓有效值比熱噪聲的要大得多，可以忽略熱噪聲。 采用雪崩式擊穿二極管所產(chǎn)生的噪聲電平大于隧道效應(yīng)二極管所產(chǎn)生的噪聲電平，而且該噪聲電平還會(huì)隨二極管的齊納電壓而上升，這是由于雪崩擊穿是在電場(chǎng)作用下，載流子能量增大，不斷與晶體原子相碰，使共價(jià)鍵中的電子激發(fā)形成自由電子-空穴對(duì)。新產(chǎn)生的載流子又通過碰撞產(chǎn)生自由電子-空穴對(duì)，這就是倍增效應(yīng)，因此反向電壓應(yīng)大于6V。這里放大器選擇：低噪聲、寬帶；也可選擇AD603、AD844、BUF634組合。2-7 如題圖2-2所示某無(wú)源器件的阻抗頻率特性，試畫出其等效電路，分析該器件是電阻、電容或電感？解：該元件為電

17、阻。等效電路為2-9 如題圖2-3所示三種情況，其中電容、電感的電抗值是工作頻率100MHz時(shí)阻抗值，單位為歐姆。試計(jì)算該點(diǎn)電容，電感的大小，并在BFG425W晶體管輸出的阻抗圓圖中畫出它們的阻抗圖。解： 已知特性阻抗為50，負(fù)載阻抗如下： Z1 = 100 + j50    Z2 = 75 - j100   Z3 = j200     Z4

18、60;= 150 Z5 = （開路）    Z6 = 0（短路）   Z7 = 50      Z8 = 184 - j900 Z9=10+j25        Z10=25-j(10-25)   Z11=(25-50)+j25&

19、#160;對(duì)上面的值進(jìn)行歸一化并標(biāo)示在圓圖中： z1 = 2 + j         z2 = 1.5 - j2        z3 = j4       z4 = 3  z5 = 8

20、60;          z6 = 0             z7 = 1        z8 = 3.68 - j18 Z9=0.2+j0.5    

21、60; Z10=0.5-j(0.2-0.5)   Z11=(0.5-1)+j0.52-11 試計(jì)算T型和型電阻網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)1、 T型網(wǎng)絡(luò)1） 對(duì)于無(wú)源電阻網(wǎng)絡(luò)，其輸入噪聲功率和輸出總噪聲功率相等，噪聲系數(shù)的計(jì)算可以簡(jiǎn)化為功率增益的倒數(shù)。 2）采用額定功率法3） 采用開路電壓法2、 型網(wǎng)絡(luò)1） 對(duì)于無(wú)源電阻網(wǎng)絡(luò)，其輸入噪聲功率和輸出總噪聲功率相等，噪聲系數(shù)的計(jì)算可以簡(jiǎn)化為功率增益的倒數(shù)（無(wú)源電阻網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)經(jīng)過電阻網(wǎng)絡(luò)，會(huì)被衰落，而電阻噪聲不能被衰落，而是維持不變；這與放大器不同：放大器放大信號(hào)的同時(shí)，也會(huì)放大噪聲，同時(shí)放大器本身還產(chǎn)生

22、噪聲）。輸出匹配功率：4） 采用短路電流法第3章  思考題與習(xí)題 第4章 3-1 LC串聯(lián)諧振回路和并聯(lián)諧振回路的特點(diǎn)各是什么？在電路中各有何作用？ 解：1                      串、并聯(lián)諧振回路的性能比較3-2 當(dāng)LC串聯(lián)諧振回路諧振于f0時(shí)，回路阻抗 最小   且為

23、 純電阻 ；當(dāng)激勵(lì)信號(hào)頻率f<f0時(shí)，回路呈現(xiàn) 容性  特性，當(dāng)f>f0時(shí)，回路呈現(xiàn) 感性  特性。  3-3當(dāng)LC并聯(lián)諧振回路諧振于f0時(shí)，回路阻抗 最大  且為 純電阻 ；當(dāng)激勵(lì)信號(hào)頻率f<f0時(shí)，回路呈現(xiàn) 感性  特性，當(dāng)f>f0時(shí)，回路呈現(xiàn) 容性   特性。3-4 某LC并聯(lián)諧振回路的固有頻率為f0，當(dāng)其串聯(lián)在電路中時(shí)，能阻止信號(hào)通過的

24、頻率為   f0 ，相對(duì)于 帶阻 濾波器；當(dāng)其并接在電路中時(shí)，卻容許信號(hào)通過的頻率為 f0  ，相對(duì)于 帶通  濾波器。 3-5 部分接入系數(shù)為p，則對(duì)應(yīng)的阻抗和信號(hào)源接入后的值為  3-6  收音機(jī)的中頻放大器，其中頻頻率為465kHz，帶寬為9kHz。 （1）若一級(jí)中頻電路實(shí)現(xiàn)，回路電容為200pF，試計(jì)算回路電感和品質(zhì)因數(shù)；若電感線圈的品質(zhì)因數(shù)為100，則回路上需要并聯(lián)多大的電阻才能滿足要求?

25、0;（2） 一般收音機(jī)采用三級(jí)中頻級(jí)聯(lián)，試重新計(jì)算上一題。3-7  接收機(jī)的波段內(nèi)調(diào)諧的回路如題圖3-1所示?？勺冸娙軨的變化范圍為12260pF，Ct為微調(diào)電容。當(dāng)要求該回路調(diào)諧范圍為5351 605kHz，求回路的電感L和電容Ct的值，使電容的C的范圍與調(diào)諧頻率范圍一致。3-8 試分析圖3-14(b)所示，電容耦合雙調(diào)諧回路的歸一化輸出電壓幅頻特性。 解：耦合電容兩端的電壓為sU和0U 。令3-9試分別計(jì)算RC串聯(lián)、LC并聯(lián)諧振回路、部分接入諧振回路的噪聲均方值和噪聲系數(shù)。 解：噪聲系數(shù)的概念僅僅適用與線性網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于非線

26、性網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)與噪聲、噪聲與噪聲間會(huì)相互作用，因此即使網(wǎng)絡(luò)為無(wú)噪聲網(wǎng)絡(luò)，輸出信噪比與輸入信噪比也不相等。 1）RC并聯(lián)電路3部分接入電路 顯然，若回路為無(wú)噪聲網(wǎng)絡(luò)，即00G=，噪聲系數(shù)1FN=。 說(shuō)明：對(duì)于線性網(wǎng)絡(luò)，如選頻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)白噪聲的頻譜是有影響的，如輸入的為寬帶白噪聲，輸出為非均勻的窄帶噪聲。這里計(jì)算是假設(shè)噪聲帶寬沒有變化，簡(jiǎn)化計(jì)算得到的。第四章 思考題與習(xí)題 4-1  A類、B類、C類功率放大器各有什么特點(diǎn)?試詳細(xì)比較。4-2  為什么低頻功率放大器不能工作于C類，但可以采用高效D類功率放大器(脈沖

27、功率放大器)？  解：C類放大器的信號(hào)導(dǎo)通半角小于90度，信號(hào)嚴(yán)重失真，后續(xù)諧振回路進(jìn)行選頻輸出，音頻信號(hào)為帶通信號(hào)，信號(hào)頻率為300-3000kHz，若直接進(jìn)行C類放大器，則信號(hào)的低音300-1500Hz信號(hào)的諧波失真成分仍在信號(hào)的帶寬內(nèi)，無(wú)法通過濾波器或諧振回路選取，因此不能工作于C類放大；D類功率放大器就是PWM型功率放大器，是一種調(diào)制解調(diào)型放大器，將音頻信號(hào)控制載波的脈寬，通過放大PWM信號(hào)，通過低通濾波器選擇獲得放大的音頻信號(hào)輸出。4-3  C類功率放大器工作在過壓狀態(tài)時(shí)，為什么電流波形會(huì)出現(xiàn)下凹?若用阻性負(fù)載時(shí)為什么不會(huì)出現(xiàn)下凹？ 

28、解：3  C類功率放大器工作在欠壓狀態(tài)或臨界時(shí)，輸出基波電壓幅度與電流脈沖幅度沿負(fù)載線成比例關(guān)系變化，但在過壓區(qū)，電流脈沖值較小時(shí)，輸出電壓與電流脈沖變化沿負(fù)載線變化；但當(dāng)電流脈沖值較大時(shí)，進(jìn)一步上升時(shí)，由于負(fù)載的作用（諧振回路），產(chǎn)生的基波電壓幅度較大，致使三極管的集電極-發(fā)射極的電壓減小，進(jìn)入深度飽和狀態(tài)：當(dāng)基波電壓按照自身的正弦波規(guī)律減小時(shí)，集電極-發(fā)射極的飽和電壓減小，由于基區(qū)調(diào)制效應(yīng)，導(dǎo)致基極電流和集電極減小，從而出現(xiàn)電流脈沖減??；當(dāng)基波電壓按照自身的正弦波規(guī)律增大時(shí)，集電極-發(fā)射極的飽和電壓增大，由于基區(qū)調(diào)制效應(yīng)，導(dǎo)致基極電流和集電極增大，從而出現(xiàn)電流脈沖開始上

29、升，這樣出現(xiàn)電流脈沖下凹的現(xiàn)象。 如果采用電阻負(fù)載，則輸出電壓波形與電流波形一致，兩者為線性關(guān)系：當(dāng)基極電流增大使三極管進(jìn)入到飽和狀態(tài)時(shí)，集電極電流不再增大，出現(xiàn)失真，對(duì)應(yīng)的輸出電壓也不再增大，出現(xiàn)飽和失真（這一點(diǎn)與諧振回路負(fù)載不同，電流脈沖不再增大，但輸出電壓仍按自身規(guī)律增大或減小，反過來(lái)對(duì)電流波形產(chǎn)生影響。）；當(dāng)基極電流減小使三極管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，則集電極電流也減小到零，出現(xiàn)截止失真，輸出電壓也跟隨出現(xiàn)截止失真，因此輸出電壓不會(huì)對(duì)集電極電流形成反作用。4-4  圖4-2為小信號(hào)調(diào)諧放大器，工作頻率f0 = 10.7MHz，回路電感L13&#

30、160;= 4 mH、Q0 = 100，線圈的匝數(shù)分別為：N12 = 15、N23 = 5、N45 = 5，所用晶體管的主要參數(shù)：250MHzTf、gie = 1.2mS、Cie = 12pF、goe = 400 mS、Coe = 9.5pF、yfe=45ms-22°、yr=310ms-88.8°。 求：1)單級(jí)放大器的電壓增益、功率增益、有載品質(zhì)因數(shù)、通頻帶和矩形系數(shù)；

31、60;    2)若兩級(jí)級(jí)聯(lián)，試計(jì)算電壓增益、功率增益、通頻帶和矩形系數(shù)；     3)若集基電容bc3pFC¢=，試設(shè)計(jì)中和電路消除其影響。 解：等效電路4-5  高頻功率放大器的臨界、欠壓和過壓是如何劃分的？各有什么特點(diǎn)？當(dāng)EBB、ECC、Vim、RL四個(gè)外界因素中，一個(gè)因素發(fā)生變化、其他因素不變時(shí)，高頻功率放大器的狀態(tài)如何變化？ 解：高頻功率放大器的臨界、欠壓和過壓狀態(tài)的劃分是依據(jù)輸出基波電壓幅度與電源大小的關(guān)系劃分的。 部分文獻(xiàn)根據(jù)高頻功

32、率放大器的工作是否進(jìn)入飽和區(qū)，可將放大器的工作狀態(tài)分為欠壓、過壓和臨界三種，這種區(qū)分方法不夠準(zhǔn)確。   C類放大器，信號(hào)較小時(shí)，處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)信號(hào)較大時(shí)，進(jìn)入放大、甚至達(dá)到飽和區(qū)。欠壓、過壓和臨界均工作在放大或飽和區(qū)，具體的劃分如圖所示。圖中，臨界線為QA，上方為欠壓區(qū)，下方為過壓區(qū)。   當(dāng)輸入信號(hào)較小時(shí)，集電極電流脈沖如圖中所示，當(dāng)負(fù)載阻抗不同時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出基波電壓不等，顯然，當(dāng)集電極電流脈沖幅度一定時(shí)，過壓區(qū)輸出的基波電壓幅度高于臨界輸出電壓幅度，也高于欠壓區(qū)工作的輸出基波電壓幅度。因此，當(dāng)輸入信號(hào)一定時(shí)，處于過壓狀態(tài)的輸出基

33、波電壓幅度要高于欠壓狀態(tài)時(shí)的，此時(shí)集電極電流均為余弦脈沖。  當(dāng)輸入信號(hào)較大時(shí)，使三極管進(jìn)入飽和區(qū)。在欠壓區(qū)，輸出基波電壓不會(huì)對(duì)集電極電流脈沖產(chǎn)生影響，但在過壓區(qū)，由于集電極電壓minCEu較小，進(jìn)入深度飽和，輸出基波電壓對(duì)集電極電流脈沖產(chǎn)生影響，出現(xiàn)下凹。4-6  一高頻功率放大器工作于臨界狀態(tài)，電源電壓ECC穩(wěn)定，若出現(xiàn)以下現(xiàn)象，試分析其產(chǎn)生的原因，并說(shuō)明其工作狀態(tài)是如何變化的。 (1) 輸出功率變大，但效率降低，而uBEmax和輸出電壓幅度V0卻沒有改變。 (2)輸出功率變小，但效率提高，而uBEmax和uCEmin卻沒有改變。

34、 (3)輸出功率變大，且效率略有提高，而輸出電壓幅度V0卻沒有改變。 (4)輸出功率減小一半，而效率保持不變，此時(shí)發(fā)現(xiàn)輸入信號(hào)Vim也減小一半。 (2) 輸出功率變小，但效率提高，而uBEmax和uCEmin卻沒有改變。 如上圖，     從臨界狀態(tài)A到過壓狀態(tài)C：     先增大負(fù)載，再減小輸入電壓     結(jié)果：集電極電流減小，直流供電功率減小，輸出功率減小，此時(shí)功耗也減小，但效率增大（過壓狀

35、態(tài)）。  (3)輸出功率變大，且效率略有提高，而輸出電壓幅度V0卻沒有改變。     先減小負(fù)載到欠壓，再增大輸入電壓到微過壓狀態(tài) (4)輸出功率減小一半，而效率保持不變，此時(shí)發(fā)現(xiàn)輸入信號(hào)Vim也減小一半。4-7  某諧振功率放大器工作于臨界狀態(tài)，功率管的參數(shù)為：fT=100MHz，b=20、集電極最大耗散功率為20W，臨界飽和線的跨導(dǎo)為gcr = 1A/V，轉(zhuǎn)移特性曲線如題圖4-1所示。已知ECC=24V，EBB= -1.5V、VBZ=0.6V、Q0=100、QL

36、=10，=70ocq，=0.9x，求集電極輸出功率P0和天線饋出功率。天線輸出功率4-8  晶體管諧振功率放大器工作于臨界狀態(tài)，hc=70%，ECC=12V，Vc1=10.8V，電路回路電流Ik=2A(有效值)，回路損耗電阻r=1。試求qc，P0，Pc。4-9  放大器處于臨界工作狀態(tài)，如圖4-37所示，分析發(fā)生如下情況，集電極直流電流表與天線電流表的讀數(shù)如何變化。解：根據(jù)耦合電路理論，當(dāng)天線回路調(diào)諧到串聯(lián)諧振狀態(tài)時(shí)，其反射到L1C1中介回路的等效電阻為因而中介回路的諧振電阻為(1)天線開路：AR增大，pR減小，三極管進(jìn)入欠壓狀態(tài)，集電極直流電流表讀數(shù)增

37、大，天線電流表的讀數(shù)為零。 (2)天線短路：AR減小，pR增大，三極管進(jìn)入過壓狀態(tài)，集電極直流電流表讀數(shù)減小，此時(shí)，輸出功率也減小，因此，天線電流表的讀數(shù)也減小。 (3)中介回路失諧：集電極的集電極直流電流表讀數(shù)增大，但輸出功率下降，因此，天線電流表的讀數(shù)也減小4-10  某廣播電臺(tái)規(guī)劃發(fā)射功率為1 000W，現(xiàn)將采用傳輸線變壓器混合網(wǎng)絡(luò)組成功放機(jī)柜，現(xiàn)有單機(jī)功率50W、100W的功率放大器若干，試設(shè)計(jì)其混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，負(fù)載電阻為50。  4-11  試采用功率管MRF137，設(shè)計(jì)一功率放大器，輸出功率50

38、W，負(fù)載50，工作頻率50MHz。  4-12試結(jié)合表4-4所列舉的混合網(wǎng)絡(luò)功率分配與合成條件，分析功率分配的工作原理。  4-13 題圖4-2所示電路，分析其中傳輸線變壓器的作用。解：Tr：不平衡平衡轉(zhuǎn)換；2Tr反向分配；3Tr 4：1阻抗變換； 4Tr 4：1阻抗轉(zhuǎn)換；5Tr反向合成；6Tr平衡-不平衡轉(zhuǎn)換。 4-14 設(shè)計(jì)一個(gè)E類放大器，工作頻率為8MHz，輸出到負(fù)載12.5W上的功率為25W假設(shè)晶體管為理想器件，輸出電路的Q為10。4-15 若選用場(chǎng)效應(yīng)管，試分析E、F類高頻放

39、大器的功率與效率。第五章 思考題與習(xí)題 5-1  什么是正弦波振蕩器的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件？振蕩器輸出信號(hào)的波形、幅度和頻率分別由什么決定？ 解：自激振蕩器由放大、選頻和反饋三個(gè)環(huán)節(jié)組成，反饋網(wǎng)絡(luò)決定了起振蕩、平衡與穩(wěn)定條件，選頻網(wǎng)絡(luò)決定了輸出波形和頻率。 振蕩器在系統(tǒng)通電瞬間，由于沒有輸入信號(hào)，輸出本應(yīng)沒有信號(hào)。但電路中存在噪聲、通電瞬間的電流沖擊等，這些干擾或擾動(dòng)信號(hào)具有極寬的帶寬，含有豐富的頻率成分，經(jīng)過放大、選頻，輸出為單一頻率的信號(hào)，該信號(hào)又通過正反饋，不斷地進(jìn)行放大、選頻，最后獲得具有一定幅度、頻率純度高的正弦波信

40、號(hào)。 從相位上看，振蕩器必須是正反饋電路；從幅度上看，振蕩器起振是一個(gè)幅度漸漸增大的過程，但在實(shí)際電路中，振蕩器起振、振幅增大的過程是非常短暫的。 在正反饋的作用下，振蕩器的輸出信號(hào)幅度會(huì)越來(lái)越大，但由于放大器的非線性作用，信號(hào)幅度不可能無(wú)限增大，在合適的幅度上達(dá)到平衡，形成穩(wěn)定的輸出。幅度平衡時(shí)，輸出5-2  振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)為何置于微導(dǎo)通的位置？其幅度穩(wěn)定輸出是如何獲得的？倘若將其靜態(tài)工作點(diǎn)移至略小于導(dǎo)通處，試說(shuō)明在開機(jī)時(shí)如何才能產(chǎn)生振蕩，為什么？ 解：振蕩器在工作過程中，其工作狀態(tài)是變化的，從最初的甲類放大，到振蕩時(shí)的丙類。 

41、    為了使振蕩器能夠自啟動(dòng)（即軟激勵(lì)），靜態(tài)工作點(diǎn)為何置于微導(dǎo)通的位置，微弱信號(hào)經(jīng)過不斷的放大-選頻-反饋-放大，增大幅度達(dá)到穩(wěn)定幅度輸出。 幅度的穩(wěn)定，使通過振蕩器自動(dòng)調(diào)整反饋回路的環(huán)路增益實(shí)現(xiàn)的，如自動(dòng)調(diào)整放大器的工作點(diǎn)改變放大增益，當(dāng)幅度增大時(shí)，環(huán)路增益下降，反之環(huán)路增益增大，維持輸出信號(hào)幅度一定。 倘若將其靜態(tài)工作點(diǎn)移至略小于導(dǎo)通處，開機(jī)時(shí)振蕩器無(wú)法自動(dòng)產(chǎn)生振蕩，為硬激勵(lì)，此時(shí)可以采用起子、手的接觸給予外部激勵(lì)，當(dāng)幅度增大，達(dá)到平衡的穩(wěn)定工作點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生連續(xù)的振蕩。  5-3溫度特性為何與晶體的振動(dòng)模式與

42、切割方式有關(guān)？為什么晶體振蕩器大多工作在泛音模式，有什么優(yōu)點(diǎn)？ 解：石英是由硅原子和氧原子組合而成的二氧化硅，以32點(diǎn)群的六方晶系形成的單結(jié)晶結(jié)構(gòu)，單結(jié)晶的石英晶體結(jié)構(gòu)具有壓電效應(yīng)特性，當(dāng)施加壓力在晶體某些方向時(shí)，垂直施力的方向就會(huì)產(chǎn)生電位。相對(duì)的，當(dāng)以一個(gè)電場(chǎng)施加在石英晶體某些軸向時(shí)， 在另一些方向就會(huì)產(chǎn)生變形或振動(dòng)現(xiàn)象，為壓電效應(yīng)，不同的石英切割角度及不同電極型狀的電場(chǎng)效應(yīng)，石英可展現(xiàn)出不同的振動(dòng)模態(tài)，如擾曲模態(tài)、伸縮模態(tài)、面剪切模態(tài)和厚度剪切模態(tài)。 溫度系數(shù)是晶體諧振頻率在溫度變化時(shí)的穩(wěn)定性或偏差量。決定溫度系數(shù)的因素有：振蕩模式、軸向與晶棒平面的關(guān)系、晶片

43、的尺寸及諧波，除此之外，振蕩線路上的負(fù)載電容、驅(qū)動(dòng)功率的特性，也會(huì)影響到振蕩線路輸出頻率對(duì)溫度變化的穩(wěn)定性。 石英切割有AT-、BT-、CT-、DT-、NT、GT等板片，不同的切割方向的板片具有不同的彈性常數(shù)張量、不同的壓電常數(shù)張量及不同的介電常數(shù)張量，這些張量在石英組件的設(shè)計(jì)及應(yīng)用上展現(xiàn)了不同的振蕩及溫度特性。從石英內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，石英頻率因溫度變化而改變，是由于石英材料在各個(gè)坐標(biāo)軸向的熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度變化時(shí)，影響晶體的彈性系數(shù)，各軸向晶格距產(chǎn)生些許變化。 所謂泛音，就是石英晶體振動(dòng)的機(jī)械諧波，位于基頻的奇數(shù)倍附近，且兩者不能同時(shí)存在。在振蕩器電路中，如果要振蕩在某個(gè)泛

44、音頻率上，那么就必須設(shè)法抑制基頻和其他泛音頻率。而因?yàn)槭⒕w的帶寬很窄，所以在基頻振蕩時(shí)，肯定會(huì)抑制泛音頻率。當(dāng)需要獲得較高的工作頻率時(shí)，如果不想使用倍頻電路，則可采用泛音振蕩器直接產(chǎn)生較高的頻率信號(hào)。 晶體振蕩電路的工作頻率越高，晶片越薄，其機(jī)械強(qiáng)度變差，因此，工作頻率高于20MHz時(shí)，一般采用泛音晶體振蕩電路。由于在同樣的頻率下，泛音諧振器比基音諧振器頻率穩(wěn)定性更好，所以，高穩(wěn)定度石英諧振器，盡管頻率低于20MHz也采用泛音晶體。  5-4  試將題圖5-1所示的幾種振蕩器交流等效電路改為實(shí)際電路。 解：5-5 

45、60;利用相位平衡條件的判決準(zhǔn)則，判斷題圖5-2所示的三點(diǎn)式振蕩器交流等效電路屬于哪一類振蕩器，指出哪些是可能振蕩的，哪些是不能起振的，并說(shuō)明如何修改不能振蕩的電路。解： (a)電感三點(diǎn)式振蕩器；(b)不能振蕩，更改：交換C1和L的位置 (c) 不能振蕩，更改：交換C1和L的位置 (d) 不能振蕩，更改：交換基極和發(fā)射極的接法 (e) 不能振蕩，更改：C1改為電感 (f)可能振蕩，看具體電感、電容的配置 (g)可以振蕩，反饋電容CbC構(gòu)成電容支路 (h) 不能振蕩，更改：C1或C2改為

46、電感  5-6  如題圖5-3所示振蕩器的交流通路，若振蕩器振蕩，試問振蕩器的輸出頻率與元器件值的關(guān)系如何？各支路為并聯(lián)支路5-7  某收音機(jī)的本機(jī)振蕩器電路如題圖5-4所示。 (1)在振蕩器的耦合線圈上標(biāo)出同名端，以滿足相位起振條件； (2)試計(jì)算當(dāng)L35100mH，C2=10pF時(shí)，在電容C3可調(diào)的范圍內(nèi)，電路的振蕩頻率范圍。解：1）這里三極管為共基組態(tài)，2、3為同名端。     2）振蕩頻率f0為5-8  題圖5-5為電感三點(diǎn)式振蕩器電路。

47、（原圖有誤） (1)畫出其高頻等效電路； (2) 設(shè)L1=0.5mH，L2=0.25mH，L3=0.12mH，C=125pF，Q0=50，gm=5mS，gib=0，問能否起振？3)用物理概念說(shuō)明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因： a電感線圈抽頭A向B端移動(dòng)時(shí)，振蕩減弱甚至停振； b電感線圈抽頭A向D端移動(dòng)時(shí)，振蕩減弱甚至停振； c負(fù)載加重后，停振； d將偏置電阻Rb1加大到某一值時(shí)，停振； e將偏置電阻Rb2加大到某一值時(shí)，停振。 解：1）交流通路與等效電路，通常，振蕩電路的交流通路是不考慮電阻支路的，如偏置電路，因?yàn)殡娐分肥?/p>

48、消耗能量的。取虛部為零，有：因此，該振蕩器是可以起振的。 說(shuō)明：關(guān)于振蕩頻率和起振條件的計(jì)算，不論是環(huán)路方程或上述的矩陣計(jì)算，其所謂實(shí)部、虛部是可以相互轉(zhuǎn)換的，如等式兩邊乘以j。因此，通常將含有mg的項(xiàng)用于考慮起振條件，含有w的項(xiàng)用于計(jì)算振蕩頻率。 (3) 用物理概念說(shuō)明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因：環(huán)路增益必然使放大電路進(jìn)入非線性區(qū)，使放大器的放大倍數(shù)A減小，以滿足AF=1的條件，所以振幅會(huì)減弱甚至停振；小時(shí)，滿足不了AF=1的條件，振蕩減弱甚至停振；    c負(fù)載加重后，即回路電阻變小，導(dǎo)致回路選擇性下降，諧振幅度也會(huì)明顯下降，以致停振；&

49、#160;   d將偏置電阻Rb1加大到某一值時(shí)，基極偏置電壓下降，進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，易停振；    e將偏置電阻Rb2加大到某一值時(shí)，基極偏置電壓增大，進(jìn)入飽和狀態(tài)，導(dǎo)致停振5-9  題圖5-6為電容三點(diǎn)式振蕩器電路，要求： (1)畫出其交流等效電路； (2)反饋系數(shù)?Fk=若將Fk降為原來(lái)的一半，如何調(diào)整電容C1、C2的值(振蕩頻率不變)； (3)將圖中Rc改為扼流圈，如何？ (4)Cb、Cc可否省去一個(gè)？ (5)Ce開路會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ 

50、60;(6)若輸出線圈匝數(shù)比N1/N2>>1，從2-2'端測(cè)得的振蕩頻率為500kHz，而從1-1'端測(cè)得的頻率為490kHz，為什么不一致？哪個(gè)準(zhǔn)確？解：1）該振蕩器為電容反饋三點(diǎn)式振蕩器，三極管為共射放大組態(tài)。        交流通路與等效電路分別為3)將圖中Rc改為扼流圈，維持電源電壓不變，此時(shí)三極管負(fù)載線為垂直線，動(dòng)態(tài)范圍增大，振蕩幅度將增大。 (4)Cb、Cc，從原理上看，是可以省掉一個(gè)的，不 影響振蕩器的工作，但實(shí)際上，隔直電容使三極管輸入電容或輸出電容部

51、分接入選頻回路，從而減小三極管等效電容的影響，提高振蕩器的頻率穩(wěn)定性。 (5)Ce提供發(fā)射極的交流通路，使eR為偏置電阻、交流旁路。不消耗交流能量。若開路，eR變?yōu)榻涣鞣糯笃鞯囊徊糠?，降低了放大器的放大倍?shù)，即環(huán)路增益下降，導(dǎo)致輸出幅度減小，甚至停振蕩。  (6) 振蕩器的工作頻率主要由諧振回路參數(shù)決定。若振蕩頻率發(fā)生變化，一定是導(dǎo)致參數(shù)L、C發(fā)生變化引起的。任何測(cè)量?jī)x器均存在輸入電容或輸入電感（大部分呈現(xiàn)容性），在接入被測(cè)電路中，將對(duì)被測(cè)電路產(chǎn)生影響。從2-2'端接入測(cè)量?jī)x器，則導(dǎo)致接入回路的容性負(fù)載為Cl（該電容與回路電容并聯(lián)）5-10 &#

52、160;題圖5-7為石英晶體振蕩器電路，試問： (1) 畫出振蕩器的交流等效電路，說(shuō)明石英晶體在電路中的作用； (2)Rb1、Rb2、Cb的作用是什么？ (3)電路的振蕩頻率如何確定？圖(a):電容反饋三點(diǎn)式振蕩器，晶體作為電感支路使用。圖(b):電容反饋三點(diǎn)式振蕩器，晶體作為串聯(lián)支路使用，窄帶濾波器。  (2)Rb1、Rb2為三極管工作提供直流偏置，Cb為旁路電容。 *關(guān)于電容是否為振蕩器選頻回路，通常根據(jù)其值的相對(duì)大小和位置進(jìn)行判斷。如圖(a)中，除0.01Fm電容外，所有電容均為pF級(jí)，因此，大電容0.01Fm判為旁路電容。 如圖(b)中，所有電容均為pF級(jí)，但Cb為6800pF，遠(yuǎn)大于其他電容值，且基極接偏置電阻Rb1、Rb2，因此，Cb為旁路電容（否則，偏置電阻Rb1、Rb2也為振蕩器的交流部分了，那會(huì)消耗交流能量的）。3)電路的振蕩頻率: 圖(a)的振蕩電路頻率由振蕩器的回路參數(shù)決定，在標(biāo)稱頻率5MHz附近，且微調(diào)電容可以適當(dāng)調(diào)整。 圖(b)