高頻電路原理與分析(曾興雯-第四版)課后習(xí)題答案

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)低頻功放放大后，驅(qū)動揚聲器。

1-2無線通信為什么要用高頻信號？“高頻”信號指的是什么？

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?

破段名稱波長范圍以率范圍旗段名稱主要傳幡方式和用途

長波(LW)10J104m3g300kHz低旗(LF)地揄遠電高通信

中波(MW)1()2?103m300kHz-3MHz中旅(MF)地波、天曲廣抵通信、導(dǎo)航

短波(SW)10?100m3?30MHz敏(HF)天被、地波?廣播、通信

直線傳抵對流昌敢札通信、電

超短波(VSW)l~10m30?300MHz甚高頻(VHF)

機廣著觸廣抵雷達

直線傳播、散射傳淅通信、中繼

分米波(USW)10?100cm300MHz~3GHz特高頻(UHF)

與衛(wèi)星通信、雷達、電視廣播

s厘米波(SSW)l~10cm3~30GHz超高頻(SHF)直線傳揄中繼和衛(wèi)星通信、雷達

塞米波(ESW)170mm30-300GHz極高頻(EHF)直線傳密微施伍雷達

?

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

第二章高頻電路基礎(chǔ)

2-1對于收音機的中頻放大器，其中心頻率f0=465

kHz.Bo,7o7=8kHz,回路電容C=200pF,試計算回路電感和QL值。

若電感線圈的Q°=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：

L=_____=_____________

(初/Jc4^2x4652xio6x200x1O-12

10A

X0.586mH

4〃x4652x200

由B得力=春

上L

^_=465x101=58125

3

B0,078X10

因為：R?=a171.22kC

gC2%x465x1()3x200x10“2〃x465x2

QL=

%go+g^]+凡)

R.

Q,

所以：R()=魚-1Ro=Ru=—里至一x171.22a237.66*12

*Q,.Qn~Q,.°100-58.125

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)

236.66kQ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C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)。

題2-2圖

根據(jù)已知條件，可以得出：

回路總電容為何鵬T以得到以下方程組

1605X103=—TL==-1-------------------------

2%2^L(12X10-'2+C,)

535xlO3=___J=[

2-〃/'2^1(260xIO-12+C,)

1605_卜60x10-12+5260xIO"+。_

535一112x1012+C,J12xlO-12+C,-

SC,=260xIO”-9x12xIO12

L=-------------r—:-------------------------

(加乂53區(qū)劃032260+19X

106

b0.3175m"

3149423435

答：電容Ct為19pF,電感L為C31751nH.

2-3圖示為一電容抽頭的并聯(lián)振蕩回路。諧振頻率f0=lMHz,

0400pf,C2.100pF求回路電感L。若Qo=lOO,RL=2kO,

求回路有載QL值。

解2-3

40000

=80p尸,

a+C?500

(2”,)2。

X0.317mW

(2萬X106)280x10-12

負(fù)載搔入系數(shù)為P=方M[=器=0?8

?I2OUU

D2

折合到回路兩端的負(fù)載電阻為此=甘=F=3.125AA

p0.64

回路固有諧振阻抗為R。=5d19MA

InfnC6.28x10x80x10

有載品質(zhì)因數(shù)0.=鼻-=—喘-?1.546

答：回路電感為0.317mH,有載品質(zhì)因數(shù)為1.546

2-4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

1.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

2.具有很高的品質(zhì)因數(shù)

3.具有非常小的接入系數(shù)，因此手外部電路的影響很小。

4.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

5.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。

2-5一個5kHz的基頻石英晶體諧振器，Cq=2.4X10-2pF

Co=6pF,,r0=15Oo求此諧振器的Q值和串、并聯(lián)諧振頻

率。

解2-5:

總電容C二貴二鬻篙

工0

串聯(lián)頻率fq二—^?0.998f0=4.99kHz

7c^i

1+j1+———

k2Co,12

11109

品質(zhì)因數(shù)Q二=88464260

312瓦

27tf0Crq2TIX5X10X0.024x10x153.6

答：該晶體的串聯(lián)和并聯(lián)頻率近似相等，為5kHz,Q值為

88464260。

2-6電阻熱噪聲有何特性？如何描述

答2-6:

電阻的熱噪音是由于溫度原因使電阻中的自由電子做不規(guī)則

的熱運動而帶來的，因此熱噪音具有起伏性質(zhì)，而且它具有均勻

的功率譜密度，所以也是白噪音，噪音的均方值與電阻的阻值和

溫度成正比。

噪音電壓功率譜臊音拗S均方值E：=4kTRB

噪音電流功率譜5,噪音電流均方值!■=4kTGB

2-7求如圖所示并聯(lián)電路的等效噪聲帶寬和輸出均方噪聲電壓

值。設(shè)電阻R=10kQ,C=200pF,T=290Ko

題2-7圖

解2-7：

網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù)為

R

H(j(o)=-：------=H°=R

1+jmCR

R+j(OC

則等效噪音帶寬為

co

J\H(ja))\2df

B=-2-------；------df

nH：il+(a)CR)2

/1+(2*C=&S(2s

合=4x10^x200x10-=T=125AHz

輸出噪音電壓均方值為

u：=4kTGB“H；=4kT—BR2=4kTRB“

Rn

32

=4xl.37xIO"?x290xmx125xl0=19.865(〃V)

答：電路的等效噪聲帶寬為125kHz,和輸出均方噪聲電壓值為

19.865gV2.

2-8如圖所示噪聲產(chǎn)生電路，已知直流電壓E=10V,R=20k

Q,C=100pF,求等效噪聲帶寬B和榆出噪聲電壓均方值（圖

中二極管V為硅管）。

題2-8圖

解2-8:

此題中主要噪音來自二極管的散粒噪音，因此

流過二極管的電流為

_E-V9.3…公A

IT--------D-=---------=0.465/wA,

n°R20000

二極管電阻為=型”?56。

網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù)為

H(jo)=—j---------六------------%HT,

l+ja)CR

+jcoC—+jcoCv

R

RIIRD，D

等效噪音帶寬為：

fl"(jO)F4li

B"Hl=J1+(?€'/??)2=11+(2乃KTeJ"

=——-——arctan(2^-fCR)\^=---=---------------------

Dn|0,2

lnCRD4CRD4X100X10X56

IO10

=----?44.64MHz

224

U：=21°組出

=2x0,465xKT，%1.6x1(F19x44.64xl06x562?2083x(nV2)^

2-9求圖示的T型和口型電阻網(wǎng)絡(luò)豺窿聲系數(shù)。

題2-9

解2-9

設(shè)兩個電路的電源內(nèi)阻為Rs

1.解T型網(wǎng)絡(luò)

輸出電阻為R。=產(chǎn)+&

Ks+&+附3

(1)采用額定功率法

輸入匹配功率礴配功率Psmo=I"+?；",

噪音系數(shù)N.=養(yǎng)=AX(4邛+&)

*smo紋I&)

(2)采用開路電壓法

此

U2.=4kTBR,,U：0=4kTBR,

nio4+叫+&

殳(凡+凡+(

nio

\2

R

=4kTBR4=4kTB-^

s(凡

」R。2+&+R3

2.摩TT觀網(wǎng)敢&）

（&R,+%&+&&）&

輸出電阻為：山沙3

R°=一凡叫+（生+&）（凡+%）

RT小斗"

(1)采用額定功率法

E2

輸入匹配功率笈

E，

…W&+RM

輸出匹配功率

44

旦+&+叫、2

得噪音系數(shù)為Nf=*=*K+凡3

rsmo八s&&+禺*R

&段4+(凡+&)(段+為)

R

RR+RR+RR

RA段7

(2)采用開路電壓法

U：0=4kTBR。

、2

U：『4kTBRs-Lx&

&+&RlRsiR+R

、2

RiR。

=4kTBRs

叫+凡

\2

2段

=4kTBR3R0

-2

U.no

32~

unioRA叫Z

(3)采用短路電流法

2

no=4kTBG0

-2RR

nio=4kTBGs

<R1RS+R2RS+RYR2

(

(

=4kTBRs

<RiRs+R2Rs+RtR2

1片紋+&紋+用犬2

巫=

N-■2-

nioRK居7

2-10接收機等效噪聲帶寬近似為信號帶寬，約10kHz,輸出信

噪比為12dB,要求接收機的靈敏度為1PW,間接收機的

噪聲系數(shù)應(yīng)為多大？

解2-10：

根據(jù)已知條件

^-=1012=15.85

N。

S]空

N=2=加=

FS?15.8515.85x1.37xl0-23x290xlO4

瓦

答：接收機的噪音系數(shù)應(yīng)為32dB。

第三章高頻諧振放大器

3-1對高頻小信號放大器的主要要求是什么？高頻小信號放大

器有哪些分類？

答3-1：

對高頻小信號器的主要要求是：

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

4=465kHz,晶體管經(jīng)中和后的參數(shù)為：

gie=0.4mS,Cie=142pF,goe=55gS,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/N=O.35,p2=N2/N=0.035,回路無載

品質(zhì)因數(shù)Q（）=80,設(shè)下級也為同一晶體管，參數(shù)相同。

試計算：（1）回路有載品質(zhì)因數(shù)QL和3dB帶寬Bo.7；

（2）放大器的電壓增益；（3）中和電容值。（設(shè)與，

c=3pF）

題3-1圖

解3-2：

根據(jù)已知條件可知,能夠忽略中和電容和y「e的影響。得:

回路總電容為

22

C￡=C+p^Coe+p}Cie=200+0.35X18+0.035x142?202pF

固有諧振電導(dǎo)為

2%foG2%x465x1()3x202x10”2

—?7.374//S

向路總的導(dǎo)為80

22

=P|g“+P2ga+g。

=0.352x55X10^+0.0352X0.4X10-3+7.3,74xKT6?14.6〃S

品質(zhì)因數(shù)Q,=包組=2空空嚶”140.4

,-14.6x10^

3d8帶寬端7==竺1，11.51kHz

7

"-QL40.4

P』21打!_0.35X0.035X36.8x10-3

諧振增益K。=30.88

g￡14.6x10"

N()35

中和電容二=菽右（7/Pi。以=嬴*3=1615P歹

-Pi

答：品質(zhì)因數(shù)QL為40.4,帶寬為11.51kHz,諧振時的電壓增益為

30.88,中和電容值為1.615pF

3-3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，它的反饋可能會是放

大器自激振蕩；環(huán)境溫度的改變會使晶體管參數(shù)發(fā)生變化，如

C°e、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R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，

達到溫度的自動補償。

3-4三級單調(diào)諧中頻放大器，中心頻率f°=465kHz,若要求總

的帶寬B0.7=8kHZ,求每一級回路的3dB帶寬和回路有

載品質(zhì)因數(shù)QL值。

解3-4：

設(shè)每級帶寬為B1，則:

因為總帶寬為BO7MBI

則每級帶寬為此=?15.7kHz

A/23-l

有載品質(zhì)因數(shù)QI=3,29.6

答：每級帶寬為15.7kHz,有載品質(zhì)因數(shù)為29.6。

3-5若采用三級臨界耦合雙回路諧振放大器作中頻放大器(三

個雙回路)，中心頻率為4=465kHz,當(dāng)要求3dB帶寬

為8kHz時，每級放大器的3dB帶寬有多大？當(dāng)偏離中

心頻率10kHZ時，電壓放大倍數(shù)與中心頻率時相比，下

降了多少分貝？

解3-5

設(shè)每級帶寬為

根據(jù)總帶寬松.嚴(yán)叫#2；-1

每級帶寬為B|=件==京?11.2kHz

4/—U*/JL4

\23-1

當(dāng)偏離中心頻率的kiW據(jù)諧振特性，有:

K_______2A_______2

%-J(1+A2-&2)2+M2A=l"也隹

88

-------------------------rR-----內(nèi)0.027,201og0.027=-31.4dB

答：每級放大器的3dB帶寬為11.2kHz,當(dāng)偏離中心頻率lOkHZ

時，電壓放大倍數(shù)與中心頻率時相比，下降了多少31.4dB

3-6集中選頻放大器和諧振式放大器相比，有什么優(yōu)點？設(shè)計

集中選頻放大器時，主要任務(wù)是什么？

答3-6

優(yōu)點：

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)計時應(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

償某些集中參數(shù)濾波器的信號衰減

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

號能量的放大電路，其主要功能是放大放大高頻信號功率，具有

比較高的輸出功率和效率。對它的基本要求是有選頻作用、輸出

功率大、自身損耗小、效率高、所以為了提高效率，一般選擇在

B或C類下工作，但此時的集電極電流是一個余弦脈沖，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。

3-8高頻功放的欠壓、臨界、過壓狀態(tài)是如何區(qū)分的？各有什

么特點？當(dāng)瓦、瓦、11八及四個外界因素只變化其中的一個

時，高頻功放的工作狀態(tài)如何變化？

答3-8

當(dāng)晶體管工作在線性區(qū)時的工作狀態(tài)叫欠壓狀態(tài)，此時集電

極電流隨激勵而改變，電壓利用率相對較低。如果激勵不變，則

集電極電流基本不變，通過改變負(fù)載電阻可以改變輸出電壓的

大，輸出功率隨之改變；該狀態(tài)輸出功率和效率都比較低。

當(dāng)晶體管工作在飽和區(qū)時的工作狀態(tài)叫過壓狀態(tài)，此時集電極電

流脈沖出現(xiàn)平頂凹陷，輸出電壓基本不發(fā)生變化，電壓利用率較

I^Jo

過壓和欠壓狀態(tài)分界點，及晶體管臨界飽和時，叫臨界狀態(tài)。此

時的輸出功率和效率都比較高。

?當(dāng)單獨改變RL時，隨著RL的增大，工作狀態(tài)的變化是從欠壓逐

步變化到過壓狀態(tài)。

?當(dāng)單獨改變及時，隨著瓦的增大，工作狀態(tài)的變化是從過壓逐

步變化到欠壓狀態(tài)。

?當(dāng)單獨改變及時，隨著琉的負(fù)向增大，工作狀態(tài)的變化是從過

壓逐步變化到欠壓狀態(tài)。

?當(dāng)單獨改變1時，隨著國的增大，工作狀態(tài)的變化是從欠壓逐

步變化到過壓狀態(tài)。

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實現(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

1.減小激勵Ub,集電極電流Li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％和電壓振幅Uc

基本不變，輸出功率和效率基本不變。

3.減小負(fù)載電阻瓦，集電極電流L1增大，1c。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，Icl、Ico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)

換為高頻信號功率，減小晶體管的功率損耗，可降低對晶體管的

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，UHV,試作出它的動特性曲線。

此功放工作在什么狀態(tài)？并計算此功放的6、Pi、P。、n及

負(fù)載阻抗的大小。畫出滿足要求的基極回路。

解3-11

1、求動態(tài)負(fù)載線

根據(jù)給定靜態(tài)特性，

得到晶體管的琢=0.5匕

=4支=1S,并得到如下方程組

u=E-Ucosco/

cecc代入數(shù)值后得

ic=gm(Uhcos(ot-E^+Eb

fu=24-21cos3t

ce可以解出：

Vr=g,?(3cos?Z-0.5)

題3-11圖

(1)當(dāng)時=兀

晶體管截止，因此但〒0,UCC=EC+Uc=24+21=35V

位于C點

(2)當(dāng)時=6

晶體管臨界導(dǎo)通且狗(Ubcose=E；=0.5,cos9=^y,

因此。=arccosa80"ucc=Ec-cos0=24-21x^^=20.5V,

位于B點。

⑶當(dāng)時=0

2、求解e、PPP。、n及負(fù)載阻抗的大小。

0=arccos—?80°

3

R2—21_

——-——?17.8Q

L

ICIaGO與xia2.5x0.472

皿=生空%=12.39W

P[=

22

Po=ICOEC=a,(80°)xicmaxxEc=0.286x2.5x24=17.16W

Pc=P0-Pj=17.16-12.39=4.77W

P；12.39

?0.722

P--17.16

3、符合要求的基極回路為"產(chǎn)"cosw

3-12某高頻功放工作在臨界伏態(tài)，通角0

=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)計算此時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

因為Ici=ajcmax=a&(Ec-Uc)

所以耳|lclUc=1a,Sc(Ec-UC)UC=|aiScEcUc-|a,ScU^

(1)

解之得到

U二a、cEc士"(%ScEj_8alscP|二E。土性2Pl

c-2alsc-T證7

代入數(shù)值后得到集電極電壓振幅為

60

Uc=±=12+8.06

f0.455x1.67

=20.06V(取正值)

集電極效率

U20.06

『1c=-------?0.836

Ec24

因為6

?蹌20.062/rc

R.…=---------?6.7Q

Ur2Pl2x30

(2)可增加負(fù)向偏值，但同時增大激勵電壓，保證1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2s的頻率，回路阻抗為：

(r+ja)L)上L

________rC

回路阻抗為ZL=-7——華

~1+jQ(e-也

r+jcoL---

VG)Cg①

在財虧a)。

在財干n(D0

所以

2

ZLiJl+[Q(n2_l)f~Q(n-1)z3Q

因此，輸出功率下降到原來的2/3Q倍。

3-13試回答下列問題：

⑴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或集

電

極時、應(yīng)如何選擇功放的工作狀態(tài)？

⑵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)？。

⑶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)？

解3-13

(1)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或集

電極時、功放應(yīng)選在過壓狀態(tài)。

(2)利用功放放大振幅調(diào)制信號時，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時，功放應(yīng)選在過壓狀態(tài)，此時

有較大的輸出功率和效率。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.放大器本身參數(shù)，如6、a隨頻率下降。

2.電路失諧，集電極阻抗減小。

3.少數(shù)載流子渡越時間效應(yīng)。

4.非線性電抗效應(yīng)，如Cb，c的影響。

5.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A類狀態(tài)，晶體管的輸

入阻抗為Z,交流電流放大倍數(shù)為hfe/(l+j/f/f0),試求Le

而引起的放大器輸入阻抗并以此解釋晶體管發(fā)射極引

線電感的影響。

題圖"15

解3T5

可見，Le越大，輸入阻抗越大，反饋越深，電流越小，反饋越深,

輸出功率和效率越低。

3-16改正圖示線路中的錯誤，不得改變饋電形式，重新畫出正

確的線路。

題3-16圖

解3-16:

c2

-II-

3-17試畫出一高頻功率放大器的實際線路。要求⑴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。

解3-17:

根據(jù)要求畫出的高頻功率放大器電路如下

3-18一高頻功放以抽頭并聯(lián)回路作負(fù)載，振蕩回路用可變電容

調(diào)諧。工作頻率f=5MHZ,調(diào)諧時電容C=200pF,回路有

載品質(zhì)因數(shù)QL=20,放大器要求的最佳負(fù)載阻抗h=50Q,

試計算回路電感L和接入系數(shù)Po

解3T8曲%五菽

2

L=(2?tf0)C=4療x25XKT"x200x10-12"陽

因周I沏豆婪

p-

=嚴(yán)H嗎逆正=50x10^?0.125

3-19如圖（a）所示的D型網(wǎng)絡(luò)，兩端的匹配阻抗分別為JU、

RP2O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Q2=RP2/XP2時，證明下列公式：

(1+Qz)-1

并證明回路總品質(zhì)因數(shù)Q=Qi+Q2O

題3-19

解3-19

首先將電路分解成兩個L回路，如圖（IL然后利用并串轉(zhuǎn)

換，將七和Rp2的并聯(lián)轉(zhuǎn)換為Rs和Xs3的串聯(lián)，得到圖（2）。

根據(jù)串并轉(zhuǎn)換關(guān)系，得:

Xp2

因為@所上1》

p2、s

RRXX

R-p2y2-p2Y_p2R2_Cp2

「福而；才宙。一而不

Q：

當(dāng)同，書生諧振，電路簡化為圖（3）,諧振電阻為Rs

再利用串并轉(zhuǎn)換，將X」和Rs的并聯(lián)轉(zhuǎn)換為Rp和Xp的并聯(lián)，得到

圖（4）,其中

R,=（1+,Q：（）R,其極p=1+*X“Q|=，=>

Qi%Ks

當(dāng)正港蟀諧振，諧振阻抗為=,因此祖pRpl

由得回,<2>

<3>

又因為，

XsGHGWR摩l+Q；-l,Xs2=Xs3=^-

\Rp21+上

Q；

因為Xs因此叢圖（2）可以看出，總的品質(zhì)因數(shù)為

Q=X嚀X絲=X-^X-=Qi+Q2（證明完畢）

KsKs

3-20上題中設(shè)R『20Q,RP2=100Q,F=30MHZ,指定Q2=5,試

計算Ls、CPI、CP2和回路總品質(zhì)因數(shù)Q。

解3-20

富；

x=1+Q)-1+Qz

Kp2

100

J—(l+52)-l+5*27.1IQ

1+52vioo

X.27.11

?0.144gH

27tf2兀x30x106

Rp.20

?9.76Q

如；20

+Q-1(1+52)-1

1100

P

11

Cpi=?544pF

2nx30xl06x9.76

2KfXpl

1002

-----=200

Q,5

Cp2=?265pF

2兀fXp227rx30x1()6x20

畀1+Q；-1=20

(1+52)-1?2.05

Q.=100

Q=Q1+Q2=5+2.05=7.05

3-21如圖示互感耦合輸出回路，兩回路都諧振，由天線表L

測得的天線功率PA=10W,已知天線回路效率j=0.8。中介回

路的無載品質(zhì)因數(shù)Qo=100,要求有載品質(zhì)因數(shù)。=10,工作于臨

界狀態(tài)。問晶體管輸出功率P1為多少？設(shè)在工作頻率Su=50Q,

試計算初級的反映電阻rf,和互感抗當(dāng)天線開路時，放大

器工作在什么狀態(tài)？

M

50

題3-21圖

解3-21:設(shè)次級損耗電阻為r,初級損耗電阻為，反射電阻為r,f

中介回路效率未線功率為，次級總功率為。則肥2

<DM=血（即=74.5x62.5?16.8Q

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3-22

D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。

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，分別交替流過兩個晶體管，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)載電阻為瓦，若考

慮晶體管導(dǎo)通至飽和時，集電極飽和電阻RcsGU=l/Sc）,試從物

理概念推導(dǎo)此時開關(guān)放大器的效率。

解3-23

根據(jù)題意，將（a）圖簡化為（b）圖所示的等效電路。設(shè)

RCS1=RCS2=RCS,LC回路對開關(guān)頻率諧振，則：

輸出電壓振幅

Jt

U,=————\Ecossidst=————

LRCS+RLn&%+公冗

~2

集電極平均電流

1\U.172E,2E

?=—I--COS(j3ta(i>t=—I--------￡-----COS3td3t=—：------C￡-----

cr2兀！&2兀！兀(凡+/)&旦+勺)

直流輸入功率

"=EJco=2/p1P\

負(fù)載上的功率

P二仇二2R國

L2&?！胺?&)2

集電極效率

穌（町+&）

集電極耗散功率

P=P一P=_^1_______20理—

°1兀2（勺+&）兀"七+Rj

=2E；（R"）=?（Res

（）

-兀2七+R,1R+RL尸八RCS+RL

3-24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100W,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：

當(dāng)某管上的功率下降一半時，證明該管上的輸出電壓降低，其

值是原來的0.707倍。那么最后流過合成器負(fù)載的電流

100W反相功率合成器的實際線路

設(shè)功率降低一半的晶體管原來正常輸出電壓為龍貢獻合成器

的電流為4異常輸出電壓為,。該管的負(fù)載電阻為R則有：

II'-SL

《一24'-V2

那么，流過合成器的電流為

合成后的功率為

所以，故障后的合成功率為

P,=0.728xl00=72.8W

3-25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

■|HJ?)|>1振幅條件

起振條件：T（觸）＞1

(p(T)=2〃兀，n=0,1,2.....相位條件.

/|r(；co)|=i振幅條件

平衡條件：r（卵＞）=1

<p(T)=2〃兀，?=0,1,2......相位條件

—＜0振幅穩(wěn)定條件

穩(wěn)定條件:叫"""

心＜0

相位穩(wěn)定條件

4-2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？

(e)(/)

題4-2圖

答4-2

(a)可能振蕩，電感三點式反饋振蕩器，

(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,這時是一個電感反饋振蕩器，

(f)可能振蕩，振蕩的條件是LC3支路呈感性，即要求f03<f,

這時是一個電容反饋振蕩器

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)LOL2c2>L3c3；

(3)LC=L2c2>L3c3；

(4)LCCCz—Cs。

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？

題4-3圖

解4-3

根據(jù)給定條件，可知

(1)fol<f02<f03,因此，當(dāng)滿足fol<f02<f<f03,就可能振蕩，此時LC

回路和L2c2回路呈容性，而L3c3回路呈感性，構(gòu)成一個電容

反饋振蕩器。

(2)fol>f02>fo3,因此，當(dāng)滿足fol>f02>f>f03,就可能振蕩，此時LC

回路和L2c2回路呈感性，而L3c3回路呈容性，構(gòu)成一個電感

反饋振蕩器。

(3)fol=fo2<fo3,因此，當(dāng)滿足f°l=fo2<f<f03,就可能振蕩，此時

LC回路和L2c2回路呈容性，而L3c3回路呈感性，構(gòu)成一個

電容反饋振蕩器。

(4)f°i>fo2=f1)3不能振蕩，因為在任何頻率下，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，有哪些錯誤？并加以改正。

(C)

kHl1rWh4

9

題4-4圖

解4-4改正過的電路圖如下

⑷（e）S

4-5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。

⑷S）?

題4-5圖

解4-5,畫出的實際電路如下

4-6振蕩器交流等效電路如圖所示，工作頻室為10MHZ,(1)

計算3、C2取值范圍。(2)畫出實際電路。

題4一6

解4-6

(1)因為

『2"0”詞條

="^=喑*＜。,呈感性,所以

25

(3V3X1Q-C,-1；0

2n/'x3xl0-5-，

9

「-1_______________1_________io-..pfP

'<(24)23x10-，-4幾？'10"x3xl0-s-12冗2~,P

X?=2k"x2x10-s_二(2B)：2;1：尸G-1應(yīng)該呈容性,及

21tfxC2litfxG

(2)實際電路如下

4-7在圖示的三端式振蕩電路中，已知L=l.3|1H,Ci=51pF,

C2=2000pF,Q?=100,RL=lkQ,Re=500Q試問3應(yīng)滿足什么要求

時振蕩器