高频电路原理与分析曾兴雯第四版课后习题答案.docx
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1、第一章 绪论11 画出无线通信收发信机的原理框图,并说出各局部的功用。答:上图是一个语音无线电播送通信系统的根本组成框图,它由放射局部, 接收局部以及无线信道三大局部组成。放射局部由话筒, 音频放大器, 调制器, 变频器不确定必需, 功率放大器和放射天线组成。低频音频信号经放大后,首先进展调制后变成一个高频已调波,然后可通过变频,到达所需的放射频率,经高频功率放大后,由天线放射出去。接收设备由接收天线, 高频小信号放大器, 混频器, 中频放大器, 解调器, 音频放大器, 扬声器等组成。由天线接收来的信号,经放大后,再经过混频器,变成一中频已调波,然后检波,复原出原来的信息,经低频功放放大后,驱
2、动扬声器。12 无线通信为什么要用高频信号?“高频信号指的是什么? 答: 高频信号指的是适合天线放射, 传播和接收的射频信号。 采纳高频信号的缘由主要是:1频率越高,可利用的频带宽度就越宽,信道容量就越大,而且可以减小或防止频道间的干扰;2高频信号更适合电线辐射和接收,因为只有天线尺寸大小可以及信号波长相比较时,才有较高的辐射效率和接收效率,这样,可以采纳较小的信号功率,传播较远的距离,也可获得较高的接收灵敏度。13 无线通信为什么要进展凋制?如何进展调制? 答:因为基带调制信号都是频率比较低的信号,为了到达较高的放射效率和接收效率,减小天线的尺寸,可以通过调制,把调制信号的频谱搬移到高频载波
3、旁边;另外,由于调制后的信号是高频信号,所以也提高了信道利用率,实现了信道复用。 调制方式有模拟调调制和数字调制。在模拟调制中,用调制信号去限制高频载波的某个参数。在调幅方式中,AM一般调幅, 抑制载波的双边带调幅DSB, 单边带调幅SSB, 残留单边带调幅VSSB;在调频方式中,有调频FM和调相PM。 在数字调制中,一般有频率键控FSK, 幅度键控ASK, 相位键控PSK等调制方法。14 无线电信号的频段或波段是如何划分的?各个频段的传播特性和应用状况如何?答: 无线电信号的频段或波段的划分和各个频段的传播特性和应用状况如下表第二章 高频电路根底21对于收音机的中频放大器,其中心频率f0=4
4、65 kHzB=8kHz,回路电容C=200pF,试计算回路电感和 QL值。假设电感线圈的 QO=100,问在回路上应并联多大的电阻才能满意要求。 解2-1:的电阻。22 图示为波段内调谐用的并联振荡回路,可变电容 C的变更范围为 12260 pF,Ct为微调电容,要求此回路的调谐范围为 5351605 kHz,求回路电感L和Ct的值,并要求C的最大和最小值及波段的最低和最高频率对应。题22图答:电容Ct为19pF,电感L为0.3175mH.23 图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率f0=1MHz,C1=400 pf,C2=100 pF 求回路电感L。假设 Q0=100,RL=2k,求回路
5、有载 QL值。 题23图解2-324 石英晶体有何特点?为什么用它制作的振荡器的频率稳定度较高? 答2-4:石英晶体有以下几个特点1. 晶体的谐振频率只及晶片的材料, 尺寸, 切割方式, 几何形态等有关,温度系数特别小,因此受外界温度影响很小2. 具有很高的品质因数3. 具有特别小的接入系数,因此手外部电路的影响很小。4. 在工作频率旁边有很大的等效电感,阻抗变更率大,因此谐振阻抗很大5. 构成震荡器特别便利,而且由于上述特点,会使频率特别稳定。25 一个5kHz的基频石英晶体谐振器, Cq=2.4X102pF C0=6pF,ro=15。求此谐振器的Q值和串, 并联谐振频率。 解2-5:答:该
6、晶体的串联和并联频率近似相等,为5kHz,Q值为88464260。26 电阻热噪声有何特性?如何描述 答2-6:电阻的热噪音是由于温度缘由使电阻中的自由电子做不规那么的热运动而带来的,因此热噪音具有起伏性质,而且它具有匀称的功率谱密度,所以也是白噪音,噪音的均方值及电阻的阻值和温度成正比。27 求如下图并联电路的等效噪声带宽和输出均方噪声电压值。设电阻R=10k,C=200 pF,T=290 K。 题27图解2-7:V2.28 如下图噪声产生电路,直流电压 E=10 V,R=20 k,C=100 pF,求等效噪声带宽B和输出噪声电压均方值图中二极管V为硅管。 题28图解2-8:此题中主要噪音来
7、自二极管的散粒噪音,因此等效噪音带宽为:29 求图示的T型和 型电阻网络的噪声系数。题29图解2-9设两个电路的电源内阻为Rs 1. 解T型网络1采纳额定功率法2采纳开路电压法3采纳短路电流法型网络1采纳额定功率法2采纳开路电压法3采纳短路电流法210 接收机等效噪声带宽近似为信号带宽,约 10kHz,输出信噪比为 12 dB,要求接收机的灵敏度为 1PW,问接收机的噪声系数应为多大?解2-10:依据条件答:接收机的噪音系数应为32dB。第三章 高频谐振放大器31 对高频小信号放大器的主要要求是什么?高频小信号放大器有哪些分类?答3-1:对高频小信号器的主要要求是:1. 比较高的增益2. 比较
8、好的通频带和选择性3. 噪音系数要小4. 稳定性要高高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器, 集成放大器和选频电路组成的放大器。依据选频电路的不同,又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器;或用集中参数滤波器构成选频电路。32 一晶体管组成的单回路中频放大器,如下图。fo=465kHz,晶体管经中和后的参数为:gie=0.4mS,Cie=142pF,goe=55S,Coe=18pF,Yie=36.8mS,Yre=0,回路等效电容C=200pF,中频变压器的接入系数p1=N1/N=0.35,p2=N2/N=0.035,回路无载品质因数Q0=80,设下级也为同一晶体管,参数一样。试计算
9、: 1回路有载品质因数 QL和 3 dB带宽 B;2放大器的电压增益;(3) 中和电容值。设Cbc=3 pF题31图解3-2:依据条件可知,能够忽视中和电容和yre的影响。得:答:品质因数QL33 高频谐振放大器中,造成工作不稳定的王要因素是什么?它有哪些不良影响?为使放大器稳定工作,可以实行哪些措施? 答3-3 集电结电容是主要引起不稳定的因素,它的反应可能会是放大器自激振荡;环境温度的变更会使晶体管参数发生变更,如Coe, Cie, gie, goe, yfe, 引起频率和增益的不稳定。负载阻抗过大,增益过高也简单引起自激振荡。一般实行提高稳定性的措施为:1采纳外电路补偿的方法如采纳中和法
10、或失配法2减小负载电阻,适当降低放大器的增益3选用fT比较高的晶体管4选用温度特性比较好的晶体管,或通过电路和其他措施,到达温度的自动补偿。34 三级单调谐中频放大器,中心频率f0=465 kHz,假设要求总的带宽 B0.7=8 kHZ,求每一级回路的 3 dB带宽和回路有载品质因数QL值。 解34:设每级带宽为B1,那么:答:每级带宽为15.7kHz,有载品质因数为29.6。35 假设采纳三级临界耦合双回路谐振放大器作中频放大器三个双回路,中心频率为fo=465 kHz,当要求 3 dB带宽为 8 kHz时,每级放大器的3 dB带宽有多大?当偏离中心频率 10 kHZ时,电压放大倍数及中心频
11、率时相比,下降了多少分贝? 解3-5设每级带宽为B1,那么:36 集中选频放大器和谐振式放大器相比,有什么优点?设计集中选频放大器时,主要任务是什么? 答3-6优点: 选频特性好, 中心频率稳定, Q值高, 体积小, 调整便利。设计时应考虑: 滤波器及宽带放大器及其负载之间的匹配。另外还要考虑补偿某些集中参数滤波器的信号衰减。37 什么叫做高频功率放大器?它的功用是什么?应对它提出哪些主要要求?为什么高频功放一般在B类, C类状态下工作?为什么通常采纳谐振回路作负载? 答3-7 高频功率放大器是一种能将直流电源的能量转换为高频信号能量的放大电路,其主要功能是放大放大高频信号功率,具有比较高的输
12、出功率和效率。对它的根本要求是有选频作用, 输出功率大, 自身损耗小, 效率高, 所以为了提高效率,一般选择在B或C类下工作,但此时的集电极电流是一个余弦脉冲,因此必需用谐振电路做负载,才能得到所需频率的正弦高频信号。38 高频功放的欠压, 临界, 过压状态是如何区分的?各有什么特点?当EC, Eb, Ub, RL四个外界因素只变更其中的一个时,高频功放的工作状态如何变更? 答3-8当晶体管工作在线性区时的工作状态叫欠压状态,此时集电极电流随激励而变更,电压利用率相对较低。假如激励不变,那么集电极电流根本不变,通过变更负载电阻可以变更输出电压的大,输出功率随之变更;该状态输出功率和效率都比较低
13、。当晶体管工作在饱和区时的工作状态叫过压状态,此时集电极电流脉冲出现平顶凹陷,输出电压根本不发生变更,电压利用率较高。过压和欠压状态分界点,及晶体管临界饱和时,叫临界状态。此时的输出功率和效率都比较高。当单独变更RL时,随着RL的增大,工作状态的变更是从欠压逐步变更到过压状态。当单独变更EC时,随着EC的增大,工作状态的变更是从过压逐步变更到欠压状态。当单独变更Eb时,随着Eb的负向增大,工作状态的变更是从过压逐步变更到欠压状态。当单独变更Ub时,随着Ub的增大,工作状态的变更是从欠压逐步变更到过压状态。39 高频功放工作在过压状态,现欲将它调整到临界状态,可以变更哪些外界因素来实现,变更方向
14、如何?在此过程中集电极输出功率如何变更? 答3-9 可以通过实行以下措施1. 减小激励Ub,集电极电流Ic1和电压振幅UC根本不变,输出功率和效率根本不变。2. 增大基极的负向偏置电压,集电极电流Ic1和电压振幅UC根本不变,输出功率和效率根本不变。3. 减小负载电阻RL,集电极电流Ic1增大,IC0也增大,但电压振幅UC减小不大,因此输出功率上升。4. 增大集电极电源电压,Ic1, IC0和UC增大,输出功率也随之增大,效率根本不变。310 高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么? 答3-10主要意义在于提高了电源的利用率,将直流功率的更多的转换为高频信号功率,减小晶体管的功率损耗,
15、可降低对晶体管的最大允许功耗PCM的要求,提高平安牢靠性。311 设一志向化的晶体管静特性如下图, Ec=24 V,Uc=21V,基极偏压为零偏,Ub=3 V,试作出它的动特性曲线。此功放工作在什么状态?并计算此功放的, P1, P0, 及负载阻抗的大小。画出满意要求的基极回路。解3-111, 求动态负载线 题311图 2, 求解, P1, P0, 及负载阻抗的大小。3, 符合要求的基极回路为312 某高频功放工作在临界伏态,通角 =75o,输出功率为 30 W,Ec=24 V,所用高频功率管的SC=1.67V,管子能平安工作。1计算此时的集电极效率和临界负载电阻; 2假设负载电阻, 电源电压
16、不变,要使输出功率不变。而提高工作效率,问应如何凋整? (3输入信号的频率提高一倍,而保持其它条件不变,问功放的工作状态如何变更,功放的输出功率大约是多少? 解3-1212可增加负向偏值,但同时增大激励电压,保证IC1不变,但这样可使导通角减小,效率增加。3由于频率增加一倍,谐振回路失谐,集电极阻抗变小,电路由原来的临界状态进入欠压状态,输出幅度下降,故使输出功率和效率都下降。对于2的频率,回路阻抗为:因此,输出功率下降到原来的2/3Q倍。313 试答复以下问题: (1)利用功放进展振幅调制时,当调制的音频信号加在基极 或集电 极时, 应如何选择功放的工作状态? (2)利用功放放大振幅调制信号
17、时,应如何选择功放的工作状态?。 (3)利用功放放大等幅度的信号时,应如何选择功放的工作状态? 解3-13(1利用功放进展振幅调制时,当调制的音频信号加在基极或集电极时, 功放应选在过压状态。 (2利用功放放大振幅调制信号时,功放应选在欠压状态,并为乙类工作。 (3) 利用功放放大等幅度的信号时,功放应选在过压状态,此时有较大的输出功率和效率。 也可以选择在过压状态,此时输出电压幅度比较稳定。314 当工作频率提高后,高频功放通常出现增益下降,最大输出功率和集电极效率降低,这是由哪些因素引起的? 解3-14主要缘由是1. 放大器本身参数,如, 随频率下降。2. 电路失谐,集电极阻抗减小。3.
18、少数载流子渡越时间效应。4. 非线性电抗效应,如CbC 的影响。5. 放射极引线电感的影响,对高频反应加深。315 如下图,设晶体管工作在小信号A类状态,晶体管的输入阻抗为Z,沟通电流放大倍数为hfe/(1+j/f/f),试求Le而引起的放大器输入阻抗Zi。并以此说明晶体管放射极引线电感的影响。解3-15可见,Le越大,输入阻抗越大,反应越深,电流越小,反应越深,输出功率和效率越低。316 改正图示线路中的错误,不得变更馈电形式,重新画出正确的线路。题316图解3-16:17 试画出一高频功率放大器的实际线路。要求(1)采纳NPN型晶体管,放射极干脆接地;(2)集电极用并联馈电,及振荡回路抽头
19、连接;(3)基极用串联馈电,自偏压,及前级互感耦合。 解3-17:依据要求画出的高频功率放大器电路如下318 一高频功放以抽头并联回路作负载,振荡回路用可变电容调谐。工作频率f=5 MHZ,调谐时电容 C=200 pF,回路有载品质因数QL=20,放大器要求的最正确负载阻抗RLr=50 ,试计算回路电感L和接入系数 P。 解3-18:319 如图a所示的D型网络,两端的匹配阻抗分别为RP1, RP2。将它分为两个L型网络,依据L型网络的计算公式,当给定Q2=RP2/XP2时,证明以下公式:并证明回路总品质因数Q=Q1Q2。解3-19首先将电路分解成两个L回路,如图1。然后利用并串转换,将Xp2
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