高频电子线路课后答案.ppt

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1、（谈文心主编，西安交通大学出版社,1996年）,高频电子线路,部分习题参考题解,2005年6月,张相臣,目录,第1章：小信号调谐放大器,第2章：非线性电路与时变参量电路的分析方法,第3章：高频功率放大器,第4章：正弦波振荡器,第5章：振幅调制与解调,第6章：角度调制与解调,第7章：混频,第8章：反馈控制电路,第01章 小信号调谐放大器,1-1 解：已知 r=25，L=800H，C=200pF，则,第01章 小信号调谐放大器,1-2 解：,已知 C1=15pF，C2=5pF，Ri=75，RL=300,根据题意，Ri和RL折算到回路两端后的Ri和RL应相等。根据功率等效原理，有,即,又知：,则有,

2、第01章 小信号调谐放大器,所以有,1-3 解：,并联电阻后，使回路损耗增大，即增大，所以极点将远离虚轴。另外，损耗增大则使谐振增益减小、同频带增宽、选择性变差。,回路电感L的损耗电阻r增大，则将使回路的Q减小，将引起同一样的变化。,已知,所以：,第01章 小信号调谐放大器,1-4 解：,由于rL不变，所以,所以，L大的回路能取得较高的增益和较窄的通频带。,1-5 解：,不管信号是单频信号、宽频信号，只要它的频率落在窄带放大器同频带内，该信号就可以得到放大。,1-6 解：,因为采用部分接入，晶体管的参数折算到谐振回路两端后，其值大大减小，所以，晶体管参数的变化对回路的影响也相对大大减小，当更换

3、晶体管时，晶体管参数的不同对回路的影响很小。,1-7 解：,已知 p1=48/162=0.296，p2=13/162=0.08，f0=465kHz，Q0=100，L=560H，以及晶体管的参数。,可计算出：,第01章 小信号调谐放大器,(注意：由于giegoe，不能按匹配情况计算),第01章 小信号调谐放大器,1-8,双参差调谐放大器中，两级单调谐放大器的衰减系数相等（参看教材29页图1-19，在双参差调谐放大器中，两级单调谐放大器的衰减系数必须相等），其中第二个回路的有载品质因数QL2=50，调谐频率分别为 fo1=6.2MHz，f02=6.8MHz，试判断此放大器是欠参差还是过参差？若保持

4、不变，要达到平坦参差，两级放大器应调谐在什么频率上？最大平坦带宽BW 等于多少？,第01章 小信号调谐放大器,已知 fo1=6.2MHz，f02=6.8MHz，两回路的相等，其中第二个回路的有载品质因数QL2=50。,所以 s，为过参差,平坦参差应为 s=即,解：,第01章 小信号调谐放大器,BW=21/2 平坦参差的同频带,o,图1-19 双参差调谐放大器的极零点图,第01章 小信号调谐放大器,1-9 解：,两级相同的单调谐放大器平坦参差级联时，因为中心频率不在两级的谐振频率上，而处在两级的半功率点处，即 AVo=(AVo1/2)(AVo2/2)=AVo/2，所以总的电压增益将小于同步级联时

5、的谐振增益。,1-10 解：,(1)在回路两端并联一个电阻，将使,(2)缺点是,1-11 解：,因为当频率变化较大时，yre的电纳部分将发生变化，原来的中和电容不再能实现中和。,第01章 小信号调谐放大器,1-13 解：,已知 f0=465kHz，C=200pF，BW=8kHz,(1),第01章 小信号调谐放大器,(2),若并联电阻，使 BW=10kHz，则,QL又可表示为,Rp是并联电阻后的回路总的等效并联电阻。未并联电阻时，BW=8kHz，则回路总的等效并联电阻可按如下计算,设，外接并联电阻为Rx，则,第01章 小信号调谐放大器,所以，由此式可求出外接并联电阻为RX=397.887 k,1

6、-14 解：,已知,以及晶体管的y参数，可先算出如下结果,根据以上计算结果，可得,图p1-14,第01章 小信号调谐放大器,第02章 非线性电路与时变参量电路的分析方法,2-1 解：,VD为二极管的端电压。,该方程为二极管的外特性，为直线,图p2-1,（a）,（b）,第02章 非线性电路与时变参量电路的分析方法,2-2 解：,(1),非线性的伏安特性中只有a2项才能产生差频成分，所以,其中，差频分量为,振幅为,(2),二倍频成分的振幅为,2-3 解：,第02章 非线性电路与时变参量电路的分析方法,由题意可做出如下图,-2V,1V,5.2V,(2)由图可以看出，要使 I1增大，需要减小|VQ|或

7、增大Vi，这 样既增大了IM又增大了导通角。,(1),第02章 非线性电路与时变参量电路的分析方法,2-4 解：,已知,，得,第02章 非线性电路与时变参量电路的分析方法,2-5 解：,已知非线性器件伏安特性 i=a0+a1v+a2v 2+a3v 3输入信号为两个余弦波，频率分别为f1=150kHz和f2=200 kHz，根据非线性器件幂级数分析法中组合频率|pf1qf2|原则，得,a0项：,直流,a1项：,n=1 取 p+q=1,p=1,q=0 f1=150 kHz,p=0,q=1 f2=200 kHz,a2项：,n=2 取 p+q=2,p=2,q=0 2f1=300 kHz,p=0,q=2

8、 2f2=400 kHz,p=1,q=1|f1f2|,为50kHz 和350kHz,n2 取 p+q=0,直流,a2项：,n=3 取 p+q=3,p=3,q=0 3f1=450 kHz,p=0,q=3 3f2=600 kHz,p=2,q=1|2f1f2|,为100kHz 和500kHz,p=1,q=2|f12f2|,为250kHz 和550kHz,n3 取 p+q=1,p=1,q=0 f1=150 kHz,p=0,q=1 f2=200 kHz,所以i 中会出现50kHz、100kHz、250kHz、300kHz、350kHz分量。,第02章 非线性电路与时变参量电路的分析方法,2-6 解：,（

9、1）由题意可作图如下,1,2,3,o,1,2,3,o,o,vc,vc,由图可看出，在vc在0V1V变化时，gm=10mS，在vc0V和vc2V时，gm=0。因此gm(t)的脉冲宽度为,（2）由题意可作图如下,第02章 非线性电路与时变参量电路的分析方法,1,2,3,o,1,2,3,o,o,vc,vc,由图可看出，gm(t)的脉冲宽度为,第02章 非线性电路与时变参量电路的分析方法,2-7 解：,2-8 解：,第02章 非线性电路与时变参量电路的分析方法,第03章 高频功率放大器,3-1 解：,第03章 高频功率放大器,3-2 解：,由图2-7查曲线，得 76 o。,第03章 高频功率放大器,3

10、-3 解：,由图2-7查曲线，得 90 o。,3-4 解：,第03章 高频功率放大器,3-5 解：,（1）现在谐振功放是工作在欠压状态；,（2）由晶体管的输出特性可求出（可看出VBB=0V）：,B点的电流值Ic，为,B点的电压值VCC，为,所以,由图可看出，晶体管的起始导通电压VD=0.6V（横轴在0.6V处）,（3）若要功率增大、效率高，负载Re应增大。,第03章 高频功率放大器,3-6 解：,(1)Re增大一倍，ICM，Po,(2)Re减小一半，ICM不变，但VcmPo,3-7 解：,(1)调整Re或VCC，或Vim，或VBB;,(2)不同的调整方法，输出功率将不同。,由教材图3-5的负载

11、线，可以分析出,3-8 解：,此时放大器工作在欠压状态；调整Re，即，使Re，才能使Po、Ic0接近设计值。,3-11 解：,(1)天线断开,集电极负载电阻Re将增大,晶体管将进入强过压状态,所以,集电极直流电流Ic0，天线电流等于零。,(2)天线接地，集电极负载电阻Re将减小，晶体管将进入欠过压状态，所以，集电极直流电流Ic0，天线电流将增大。,(3)中介回路失谐，集电极负载阻抗Ze将减小，晶体管将进入欠过压状态，所以，集电极直流电流Ic0，Ic1，输出电压减小，天线电流将减小。,(1)当输入信号频率增加一倍，谐振回路呈现阻抗仍为 Re；由于输入信号振幅及偏置不变，所以，导通角2不变，ICM

12、不变，0不变；但此时相当于高频功放，输出功率正比于1，而不是2，因此PO，Ic0不变，Pdc不变；所以效率提高。,第03章 高频功率放大器,3-13 解：,3-12 解：,(1)PA=Po-PK=3-1=2 W(2)k=PA/Po=2/3=0.667(3)c=Po/Pdc=3/10=0.3=kc=0.6670.3=0.2,(2)因为Re不变、输入信号振幅及偏置不变所以晶体管的工作不变状态。,第03章 高频功率放大器,3-14 解：,(a)电压、电流的大小和方向如图示。若R上的电压为V，则每个传输线变压器的始端和终端电压均为V，因此，信号源端的电压为3V。当信号源端提供的电流为I，则，每个传输线

13、上、下两绕组的电流也均为I，因此，流过R的电流为3I。所以,-,+,-,-,-,-,+,+,+,+,图p3-14(a),输入电阻,输出电阻,所以,第03章 高频功率放大器,(b)电压、电流的大小和方向如图示。,+,+,+,-,-,-,+,+,-,-,由图可看出，信号源端电压为3V，负载端电压为2V。如果下面传输线电流为I，负载端电流为3I，信号源端电流为2I。所以,输入电阻,输出电阻,所以,图p3-14(b),第03章 高频功率放大器,(c)电压电流的大小和方向如图示。,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,由图可看出，信号源端电压为2V，负载端电压为V。如果信号端电流为I，负载端电流为2I

14、。所以,图p3-14(c),输入电阻,输出电阻,所以,3-15 解：,第03章 高频功率放大器,由图可看出，如果负载端电压为V，信号端电流为I，信号源端电压为4V，负载端电流为4I。所以,(1)画出第一种16:1结构如图示。,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,+,-,输入电阻,输出电阻,所以,答题图p3-15(1),第03章 高频功率放大器,(2)画出第二种16:1结构如图示。,+,-,+,+,+,+,-,-,-,-,由图可看出，如果信号端电流为I，负载端电压为V，则信号源端电压为4V，负载端电流为4I。所以,答题图p3-15(2),输入电阻,输出电阻,所以,第03章 高频功率放

15、大器,3-16 解：,已知Po=100W，所以晶体管T1、T2各输出50W。即得,因此，要求A对地电阻应为,所以，Tr6的特性阻抗 Zc6=8，R4=8/4=2,各传输线变压器的特性阻抗为：,第04章 正弦波振荡器,4-1 解：,(1)反馈振荡器由放大部分、选频网络、反馈网络组成；,(2)放大部分对反馈的信号进行足够放大，选频网络使振荡器稳定工作在一定频率上，反馈网络形成正反馈，以便产生自激振荡条件；,(3)能够产生自激振荡的条件是：正反馈、A(j0)F(j0)1。,4-2 解：,(1),平衡条件是:,起振条件是:,稳定条件是:,(2),物理意义,第04章 正弦波振荡器,起振条件的物理意义是：

16、在满足起振条件时，振荡器在接通电源后，振荡回路电压将逐渐增大，进而形成自激振荡。,平衡条件的物理意义是：在满足平衡条件时，经过放大、反馈后形成的反馈信号，应等于输入信号，使振荡器工作在等幅状态，输出是一个频率稳定的等幅信号。,稳定条件的物理意义是：振幅稳定条件的物理意义：当有外界干扰使振荡幅值发生了变化时，通过振荡器自身调节，仍能满足振幅稳定条件。当干扰消除后，振荡器又恢复原来的振幅。当有外界干扰使振荡频率发生了变化时，在新的频率上仍能满足相位平衡条件。当干扰消除后，振荡器又恢复到原来的频率。,第04章 正弦波振荡器,4-3 解：,不能振荡，基极直流对地短路；不能振荡，变压器的同名端不对，是负

17、反馈；不能振荡，不满足三点式构成原则；不能振荡，基极无偏压；不能振荡，集电极无供电。,4-4 解：,(1)Xce、Xbe 为同性质元件，Xbc 应与前两个元件性质相反。,(2)由起振条件,可以看出，反馈系数太大或太小都不利于起振。,4-5 解：,不能，不满足三点式构成原则；不能，三极管供电错误,PNP管集电极应是负压供电，变压器反馈相位也不对，是负反馈；,第04章 正弦波振荡器,(c)能，变压器反馈式;(d)能，电容三点式；(e)能，多级串联正反馈式。,4-6 解：,基极对地直流短路；同名端错。改正：串入隔直电容；改正同名端。,(b)基极交流悬浮；射极交流接地。改正：基极对地接旁路 电容；去掉

18、Ce。,(c)不符合三点构成原则。改正：按电感三点式修改电路；,(d)C、E直流短路。改正：串入隔直电容。,(e)C、B直流短路；射极交流悬浮。改正：串入隔直电容；去掉Re。,集电极无供电；C、B直流短路。改正：按电容三点式修 改电路；,第04章 正弦波振荡器,4-7 解：,第04章 正弦波振荡器,(4)不能振荡。不管fosc安排在何处，三个回路的等效电 抗都不能满足三点式电路的构成原则。,4-8 解：,第04章 正弦波振荡器,回路谐振电阻,反馈系数：,起振条件：AVFV 1，即,gi为基极回路的输入电导，通常gi 1/RE，且,pL是负载RL到回路的接入系数，pL=0.5。,第04章 正弦波

19、振荡器,又知,4-10 解：,通过减小晶体管和谐振回路耦合程度。,4-11 解：,答题图p4-11,回路电容,第04章 正弦波振荡器,4-12 解：,第04章 正弦波振荡器,(1)L的同名端标在最上面；,(2)Cb、Ce为交流旁路电容；它们开路将不能振荡；,(3)改变L中心抽头，会改变起振条件；,(4),C3=12pF 时，振荡频率为,C3=250pF 时，振荡频率为,第04章 正弦波振荡器,(5)C1将使低端频率抬高，C2将使高端频率拉低。,C3最大,C3最小,第04章 正弦波振荡器,4-13 解：,(a)并联型皮尔斯电路,(b)串联型电路,(c)多级串联型电路,(d)串联型电路,(e)此电

20、路不能振荡,答题图p4-13,第04章 正弦波振荡器,4-14 解：,须使,所以,答题图p4-14,则LC1回路失谐为容性，电路为电容三点式振荡电路。,(3)T2是缓冲放大，同时起隔离作用，有利于振荡器稳定。,(1)画出等效电路如图示。,(2)振荡频率计算如下：,第05章 振幅调制与解调,例5-2 解：,1.D2极性接反，如教材图(5-18)(a)，此时画出等效电路如下：,vc正半周，D1导通，D2截止；相应的开关函数为S1(t),vc负半周，D1截止，D2导通；相应的开关函数为S1(t+Tc/2),第05章 振幅调制与解调,由此可以写出,可见iL中无(c)频率分量，故不能实现调幅。,第05章

21、 振幅调制与解调,2.vc与v 互换位置，如教材图(5-18)(b)，画出等效电路如下：,vc正半周，D1导通，D2截止；相应的开关函数为S(t),vc负半周，D1截止，D2导通；相应的开关函数为S(t+Tc/2),S1(t)和S1(t+Tc/2)同上。,第05章 振幅调制与解调,可见iL中含有(c)频率分量，故可以实现标准调幅：AM波。,第05章 振幅调制与解调,5-1 解：,(1)已知调幅信号为,得出,载波功率,边频功率,边频功率,(2)已知调幅信号为,得出,第05章 振幅调制与解调,5-2 解：,(1)已知Po=9kW，PAV=10.125 kW，则,(1)已知Po=9kW，ma1=0.

22、5，ma2=0.4，则,5-3 解：,第05章 振幅调制与解调,其中调幅信号为,由上式可以看出 ma=0.3/10=0.03,第05章 振幅调制与解调,5-4 解：,(a)标准平衡调制器，可实现DSB波调幅；,(b)参考教材例5-2的第二个问题，可知，可实现AM波调幅；,(c)参考教材例5-2的第一个问题，可知，不能实现调幅；,(d)这里和标准平衡调制器相比，v、vc互换了位置，D2反接。这和教材例5-2的第二个问题类似，只是D2反接，所以,vc正半周，D1、D2导通vc负半周，D1、D2截止,故，这里仅需要一个开关函数:S(t),第05章 振幅调制与解调,可见，iL中无(c)成分，故不能实现

23、调幅。,5-5 解：,(1)在教材图5-11平衡调幅电路中，若D2反接，则,可见，iL中无v vc乘积项，故不能实现调幅。,(2)参考教材例5-2的第二个问题，可知，可产生AM波。不能产生DSB波。,第05章 振幅调制与解调,5-6 解：,等效电路如下，属于全桥调幅电路,答题图p5-6,vc正半周，D1D4均导通vc负半周，D1D4均截止所以仅需一个开关函数S(t+Tc/2),设，二极管的导通电阻RD=1/gD，则，vo为,用开关函数表示vc的控制作用，即,第05章 振幅调制与解调,可见，vO中包含有、(c)、(3c)，所以，该电路可以实现DSB调幅。,答题图p5-6 桥式调幅波形,vO是vO

24、经滤波后的输出电压。,第05章 振幅调制与解调,5-7 解：,5-8 解：,(1),(2),集电极平均输入功率：,集电极平均输出功率：,第05章 振幅调制与解调,5-9 解：,(1),(2)当C断开时，RL上的波形如下：,第05章 振幅调制与解调,第05章 振幅调制与解调,5-10 解：,(1),(2),等幅波，输出电压为,DSB波，输出电压为,(3),标准AM波，输出电压为,为方便起见，这里用正弦表示。,第05章 振幅调制与解调,(4),过调制的AM波，输出电压略。,5-11 解：,由vi表达式,(1)当R2滑动端在中间位置时，由电路参数，根据教材（5-41）式，有,可求出调幅指数，为,直流

25、负载电阻为,交流负载电阻为,所以,不产生负峰切割失真。,第05章 振幅调制与解调,(2)当R2滑动端在最高位置时，由电路参数，根据教材（5-41）式，有,直流负载电阻为,交流负载电阻为,所以,将产生负峰切割失真。,5-12 解：,略,第05章 振幅调制与解调,5-13 解：,原题所给条件不明确。,5-14 解：,回路有载品质因数,LC回路谐振总电导,二极管并联检波器的输入电阻,输入电导,GT应等于,阻抗匹配时，应有,第05章 振幅调制与解调,所以由,得,而由,得,第05章 振幅调制与解调,5-14 解：,A、B、C、D各点的波形VA、VB、VC、VD如下,第05章 振幅调制与解调,5-18 解

26、：,解调部分相加器输出,解调部分上面乘法器器输出,经低通滤波器后，仅输出f1(t)/2部分，故不失真地恢复f1(t)。,解调部分下面乘法器器输出,经低通滤波器后，仅输出f2(t)/2部分，故不失真地恢复f2(t)。,第06章 角度调制与解调,6-1 解：,(1)调频时,设，调制信号的幅值为Vm，周期为T，则,为一二次曲线。,为一二次曲线。,第06章 角度调制与解调,(2)调相时,(t)为一方波。,调频、调相时的(t)、(t)的波形如下图所示：,第06章 角度调制与解调,调频时的波形,调相时的波形,答题图p6-1,第06章 角度调制与解调,6-2 解：,因为没有给出调制信号的方程表达式，所以不能

27、确定v(t)是FM、还是PM波。,6-3 解：,(1)已知 F=1000Hz，Vm=0.1V,调幅时：BW=2F=2000Hz,调频时：,(2)已知 F=1000Hz，Vm=20V,调幅时：BW=2F=2000Hz,调频时：,6-4 解：,已知 fc=83.75MHz，fm=50kHz，Fmax=15kHz,(1),第06章 角度调制与解调,(1),变化范围,6-5 解：,(1),由已知参数，算出,第06章 角度调制与解调,(2),(3),(4),(5),第06章 角度调制与解调,6-6 已知变容二极管的特性为,将它全部接入振荡回路调频，外加固定电压VQ=-4V，当载频fc=10MHz，调制电

28、压 v(t)=Vmcost时，试计算(1)调制灵敏度Kf；(2)若要求kf20.01，则最大频偏不能超过多少？,解：,加到变容二极管两端的电压为,所以,其中,第06章 角度调制与解调,将(t)在cost=0处展开为泰勒级数，得：,(1),(2),当要求Kf 21%时：,第06章 角度调制与解调,所以V必须限制在：,所允许的最大频偏：,6-7 解：,(1)该电路为电容三点式振荡电路，R2调节变容二极管静态电容，v(t)控制电容Cj以改变瞬时振荡频率f(t)，谐振回路由C1、C2、Cj和L组成。,(2),回路总电容为,第06章 角度调制与解调,(3),由小频偏直接调频原理（教材P178-179），

29、可计算如下,由于这里变容二极管没有串联电容，所以,第06章 角度调制与解调,6-9 解：,(1),(2),(3),第06章 角度调制与解调,6-10 解：,(1),故该支路等效电容为 gmCR，因此 C=C0+C+gmCR,(2),由给定元件参数，得总电容,(3),受调时：当gm=3800S时,当gm=3800S时,第06章 角度调制与解调,因此，f 在之间变化，fm=(f1-f2)/2=(3.063-2.943)/2=60 kHz,6-12 解：,v4中含调制信号f(t)，但还有失真项 f 2(t)。,第06章 角度调制与解调,6-13 解：,已知 mf=10，F=1kHz，得,鉴频输出电压

30、幅值,所以，输出电压,6-14 解：,(1),(2),第06章 角度调制与解调,6-15 解：,(1),(2),(3),如果 k 不变，增大QL，BP-P不变，SD增大。,6-16 解：,(1),2fm=12.64kHz 20kHz，不产生失真。,(2),第06章 角度调制与解调,2fm=20kHz=20kHz，将产生失真。,第07章 混频,7-1 解：,已知，非线性元件的伏安特性,外加电压为,将外加电压 v 代入元件伏安特性表达式，得,整理，经中心频率为（L-s）的滤波器滤波后，得,中频电流为,混频跨导为,第07章 混频,7-2 解：,本振频率为,伴音中频为,7-3 解：,略,第07章 混频,7-4 解：,第08章 反馈控制电路,8-1 解：,第08章 反馈控制电路,