高频电子电路参考答案(王卫东版).doc

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1、第1章 高频小信号谐振放大器1.1给定串联谐振回路的，谐振时电阻，试求和。又若信号源电压振幅，求谐振时回路中的电流以及回路上的电感电压振幅和电容电压振幅。解：（1）串联谐振回路的品质因数为根据有：（2）谐振时回路中的电流为 回路上的电感电压振幅为 回路上的电容电压振幅为1.2在图题1.2所示电路中，信号源频率，信号源电压振幅，回路空载值为100，是回路损耗电阻。将11端短路，电容调至时回路谐振。如将11端开路后再串接一阻抗（由电阻与电容串联），则回路失谐；调至时重新谐振，这时回路有载值为50。试求电感、未知阻抗。解：（1）空载时的电路图如图(a)所示。根据有：根据有：（2）有载时的电路图如图(

2、b)所示。空载时，时回路谐振，则，；有载时，时回路谐振，则，。根据谐振频率相等有，解得：。 根据品质因数有：，解得。1.3在图题1.3所示电路中，已知回路谐振频率，匝，匝，匝，。试求回路电感、有载值和通频带。解：本电路可将部分接入电路（图（a）等效成电路图（b）。图中，为谐振电阻，部分接入系数，。根据谐振频率有：根据空载时的品质因数有：根据图（b）有载时的品质因数为通频带为1.4在图题1.4所示电路中，。试求回路在有载情况下的谐振频率、谐振电阻（不计和）、值和通频带。 解：将、看作负载导纳，并折合至回路两端，则空载时和有载时的电路如下图所示。部分接入系数，回路总电容（1）有载时的谐振频率为（2

3、）根据有（3）有载时的品质因数为（4）通频带为1.6（1）并联谐振回路如图题1.6所示。已知通频带，电容为，若回路总电导。试证明：。（2）若给定，求。（1）证明： 有载品质因数（1）通频带（2）（1）代入（2）中有：故。（2）解：根据（1）有： ； 故 因此1.7并联谐振回路与负载间采用部分接入方式，如图题1.7所示，已知，（、间互感可以忽略），空载品质因数，负载电阻，负载电容。计算谐振频率及通频带。 解：设回路的谐振电阻为，图题1.7可等效为图1.7。图中的接入系数为；回路两端总电感；回路两端总电容。（1）谐振频率为（2）由有通频带第2章 高频功率放大器2.1为什么低频功率放大器不能工作于丙

4、类，而高频功率放大器则可工作于丙类？答：两种放大器最根本的不同点是：低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽，因而只能采用无调谐负载，工作状态只能限于甲类、甲乙类至乙类（限于推挽电路），以免信号严重失真；而高频功率放大器的工作频率高，但相对频带宽度窄，因而可以采用选频网络作为负载，可以在丙类工作状态，由选频网络滤波，避免了输出信号的失真。2.2丙类放大器为什么一定要用调谐回路作为集电极负载？回路为什么一定要调到谐振状态？回路失谐将产生什么结果？答：选用调谐回路作为集电极负载的原因是为了消除输出信号的失真。只有在谐振时，调谐回路才能有效地滤除不需要的频率，只让有用信号频率输出。此时，集电

5、极电流脉冲只在集电极瞬时电压最低区间流通，因而电流脉冲最小，平均电流也最小。若回路失谐，则集电极电流脉冲移至集电极瞬时电压较高的区间流通，因而电流脉冲变大，上升，同时，输出功率下降，集电极耗散功率将急剧增加，以致烧损放大管。因此，回路失谐必须绝对避免。2.3提高高频放大器的效率与功率，应从哪几方面入手？答：（1）使放大器工作于丙类，并用选频网络作为负载； （2）适当选取电流导通角。2.9晶体管放大器工作于临界状态，。试求与。解：查课本后附录得： 2.10已知谐振功率放大器的导通角分别为、和时，都工作在临界状态，且三种情况下的、也都相同。试计算三种情况下效率的比值和输出功率的比值。解：（1） 、

6、相同，因此有 （2）2.11已知谐振功率放大器电路，。当时，试计算和。若保持不变，提高到，则和减小为多少？ 解：（1） （2） 2.12实测一谐振功放，发现仅为设计值的，却略大于设计值。试问该功放工作在什么状态？如何调整才能使和接近于设计值？解：通常功放设计工作在临界状态，则：，。 根据P73图2.17知：此功放工作于欠压工作状态。故增大就可使此功放工作于临界状态，及都可接近于设计值。2.14某一晶体管谐振功率放大器，已知，电压利用系数。试求、和电流导通角。解：（1）（2） （3） （4） （5） 查附录知：，故。2.15一高频功放以抽头并联谐振回路作负载，谐振回路用可变电容调谐。工作频率，谐

7、振时电容，回路有载品质因数，放大器要求的最佳负载阻抗。试计算回路电感和接入系数。解：（1）根据有： （2）设并联谐振回路谐振阻抗为，则有：2.16某高频谐振功率放大器工作于临界状态，输出功率为，且，导通角。功放管参数为：，。试问：（1）直流电源提供的功率、功放管的集电极损耗功率、效率和临界负载电阻各是多少？（注：，）（2）若输入信号振幅增大一倍，功放的工作状态将如何改变？此时的输出功率约为多少？（3）若负载电阻增大一倍，功放的工作状态将如何改变？（4）若回路失谐，会有何危险？如何指示调谐？解：仿照P72例2-1，先求。 即 （1） （2）由于功放工作于临界状态，若增大一倍，则功放的工作状态进入

8、过压工作状态。下凹部分且、缓增缓增（几乎不变）（P75图2.20）（3）由于功放工作于临界状态，若增大一倍，则功放的工作状态进入过压工作状态。（P73图2.17）（4）回路失谐时负载阻抗模值即进入欠压状态、功耗大，烧坏管子。用的最小值来指示调谐。2.17高频大功率晶体管3DA4的参数为，额定输出功率，临界饱和线跨导，用它做成的谐振功率放大器，选定，并工作于临界状态。试计算、与。解：临界状态时， （1）（2）（3）（4）（5）第3章 正弦波振荡器3.1 为什么振荡电路必须满足起振条件、平衡条件和稳定条件？试从振荡的物理过程来说明这三个条件的含义。答：（1）在刚接通电源时，电路中会存在各种电扰动，

9、这些扰动在接通电源瞬间会引起电路电流的突变（如晶体管或突变），这些突变扰动的电流均具有很宽的频谱，由于集电极LC并联谐振回路的选频作用，其中只有角频率为谐振角频率的分量才能在谐振回路两端产生较大的电压。通过反馈后，加到放大器输入端的反馈电压与原输入电压同相，并且有更大的振幅，则经过线性放大和正反馈的不断循环，振荡电压振幅会不断增大。故要使振荡器在接通电源后振荡幅度能从小到大增长的条件是：即： 起振条件 （2）振荡幅度的增长过程不可能无休止地延续下去。随着振幅的增大，放大器逐渐由放大区进入饱和区截止区，其增益逐渐下降。当因放大器增益下降而导致环路增益下降至1时，振幅的增长过程将停止，振荡器达到平

10、衡状态，即进入等幅状态。振荡器进入平衡状态后，直流电源补充的能量刚好抵消整个环路消耗的能量。故平衡条件为： （3）振荡器在工作过程中，不可避免地要受到各种外界因素变化的影响，如电源电压波动、噪声干扰等。这些会破坏原来的平衡条件。如果通过放大和反馈的不断循环，振荡器能产生回到原平衡点的趋势，并且在原平衡点附近建立新的平衡状态，则表明原平衡状态是稳定的。振荡器在其平衡点须具有阻止振幅变化、相位变化的能力，因此：振幅平衡状态的稳定条件是：;相位平衡状态的稳定条件是：3.2 图题3.2所示的电容反馈振荡电路中，。画出电路的交流等效电路，试估算该电路的振荡频率和维持振荡所必需的最小电压放大倍数。解：电路

11、的交流等效电路如图3.2所示。（开路，短接到地，、被短路）振荡频率 ，式中要维持振荡首先要满足的振荡条件为：，即，而，故有3.3 图题3.3所示为互感耦合反馈振荡器，画出其高频等效电路，并注明电感线圈的同名端。解：相应的高频等效电路以及电感线圈的同名端（利用瞬时极性法来判断）如下图所示。3.4 试将图题3.4所示的几种振荡器交流等效电路改画成实际电路，对于互感耦合振荡器电路须标注同名端，对双回路振荡器须注明回路固有谐振频率的范围。解：以图（c）为例，应该加上直流偏置电路，则实际电路为：其振荡频率。3.5 利用相位条件的判断准则，判断图题3.5所示的三点式振荡器交流等效电路，哪个是不可能振荡的？

12、哪个是可能振荡的？属于哪种类型的振荡电路？有些电路应说明在什么条件下才能振荡。解：（a）可以振荡，属于电感三点式振荡电路； （b）（c）（d）不可能振荡，因为不满足相位条件； （e）可能振荡，条件是：呈容性，呈感性，即：，属于电感三点式振荡电路； （f）可能振荡，条件：考虑极间电容，属于电容三点式振荡电路。3.6 图题3.6所示是一个三回路振荡器的等效电路。设有下列四种情况：（1）；（2）；（3）；（4）试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率与回路谐振频率有何关系？解：根据三点式振荡电路组成原则来判断，即、同性质，为异性质。设：、。（1）即：当时，为电容三点式振荡电路；（2）即：当时，为电感

13、三点式振荡电路；（3）即：当时，为电容三点式振荡电路；（4）即： 当时，此电路不能起振。3.7 试检查图题3.7所示的振荡器电路有哪些错误，并加以改正。解：以图（a）、（d）为例，可检查直流偏置电路和交流通路（正反馈）来判断。图（a）：直流电源被变压器的次级线圈短路到地，加不到晶体管基极，故应加隔直电容； 交流通路：通过瞬时极性法得知，此反馈为负反馈，故应修改同名端的标注。图（d）：直流电源通过电感L、电阻到地，加不到晶体管基极，故应加隔直电容； 交流通路正确。 3.8 某振荡电路如图题3.8所示。 （1）试说明各元件的作用。 （2）回路电感，要使振荡频率为，则应调到何值？解：（1）、构成振荡

14、回路；、：偏置电阻；：高频扼流圈；：旁路电容；：集电极负载电阻；：发射极偏置电阻；：隔直电容。 （2）交流等效电路如图3.8所示。振荡回路两端总电容为而振荡频率3.9 图题3.9所示振荡电路的振荡频率，画出其交流等效电路并求回路电感。解：交流等效电路如图3.9所示。回路两端总电容3.10 对于图题3.10所示各振荡电路： （1）画出高频交流等效电路，说明振荡器类型；（2）计算振荡频率。解：（1）交流等效电路如图3.10所示。 （2）图（a）： 回路两端总电容 振荡频率图（b）： 回路两端总电容, 振荡频率3.11 图题3.11所示是一电容反馈振荡器的实际电路，已知，要求工作在波段范围，即，试计

15、算回路电感和电容。设回路无载，负载电阻，晶体管输入电阻，若要求起振时环路增益，问要求的跨导必须为多大？解：（1）交流等效电路如图3.11-1所示，并将高频小信号等效电路折合到c、e两端，变成图3.11-2。图中，而（为回路的谐振电导）。（2）回路两端总电容，振荡频率时对应的，则： 式中 时对应的，则： 式中 由式有：，代入式中可解得：根据时对应的有： （3）利用课本上求的方法求解。假设回路的谐振电阻为。 b、e两端总电导为而若要求，其中，则要求3.16 晶体振荡电路如图题3.16所示，已知，试分析电路能否产生自激振荡；若能振荡，试指出振荡角频率与、之间的关系。解：其交流等效电路如图3.16所示

16、。其中晶体相当于电感，而与呈容性。 此电路可产生自激振荡，且条件是：。3.23 图题3.23所示为用集成运放组成的文氏电桥振荡器。 （1）说明电路中各元件的功能；（2）标出集成运放输入端的极性。解：、组成串/并联RC选频网络，运放、组成同相放大器。其极性标示如图3.23所示。第5章 振幅调制、解调及混频5.1有一调幅波的表达式为（1）试求它所包含的各分量的频率与振幅；（2）绘出该调幅波包络的形状，并求出峰值与谷值幅度。解：（1）此调幅波所含的频率分量与振幅为频率（Hz）振幅（V）258.753.75 （2）此调幅波的包络为：利用高等数学求极值的方法求解出包络的峰值与谷值：当时，包络的谷值为0；

17、当时，包络的峰值约为37.6。5.2有一调幅波，载波功率为100W。试求当与时每一边频的功率。解：设调幅波载波功率为，则边频功率为。（1）时，（2）时，5.3一个调幅发射机的载波输出功率为5kW，被调级的平均效率为50。试求：（1）边频功率；（2）电路为集电极调幅时，直流电源供给被调级的功率；（3）电路为基极调幅时，直流电源供给被调级的功率。解：设调幅波载波功率为，则边频功率为。（1）（2）集电极调幅时： （3）基极调幅时：，而 5.4载波功率为1000W，试求与时的总功率和两边频的功率各为多少？解：设载波功率为，则，边频功率为，总功率为，因此1250W250W1500W0.7122.5W12

18、2.5W1245W5.6图题5.6示出一振幅调制波的频谱。试写出这个已调波的表达式，并画出其实现调幅的方框图。解：（1）根据频谱得到该已调波的表示式为： （2）由（1）知：此信号是一个AM信号，其调制信号又是由两个AM信号构成。相应的实现框图为：5.7图题5.7所示二极管平衡调幅电路中，单频调制信号，载波信号，且，即满足线性时变条件，两个二极管VD1、VD2的特性相同，均为式中，和分别为二极管的正、反向电阻，且。试求输出双边带调幅波电流的表达式。解：设输入变压器匝数比为1：1。当时，VD1、VD2导通；时，VD1、VD2均截止，故其等效电路如图（a）所示，时的等效电路如图（b）所示，其中，。（

19、1）时，流过的电流设为，则有： （利用叠加定理求解）电压源单独作用时，且电压源单独作用时，且（2）时，流过的电流设为，同理可求得：综合（1）（2）有：一个周期内，为：引入开关函数： 则有：将进行傅立叶级数展开有：输出的双边带调幅波电流表达式为5.8判断图题5.8中，哪些电路能实现双边带调幅作用？并分析其输出电流的频谱。已知：调制信号，载波信号，且，。二极管VD1、VD2的伏安特性均为从原点出发斜率为的直线。解：设变压器的匝数比为2：1，则负载等效至初级的电阻为，且VD1、VD2的伏安特性为。以（c）图为例介绍分析过程，做如图的假设，图中，。当时，VD1导通，VD2截止；时，VD1截止，VD2均

20、导通。则利用开关函数分析法有： 式中，式中，因此，（c）图可产生AM信号。 结论：（a）图没有输出，（b）图可产生DSB信号，（d）图可实现倍频的作用。第6章 角度调制与解调6.1（1）当FM调制器的调制灵敏度，调制信号时，求最大频率偏移和调制指数；（2）当PM调制器的调相灵敏度，调制信号时，求最大相位偏移。解：（1）FM：（） （2）PM：（） 6.2角调波。试确定：（1）最大频偏；（2）最大相偏；（3）信号带宽；（4）此信号在单位电阻上的功率；（5）能否确定这是FM波或是PM波？解：由题意得： （） （1）（2）（3）（4）（5）不能确定6.3调制信号，载波为，调频灵敏度。试写出此FM信号

21、的表达式。解：由题意得瞬时频率为瞬时相位6.4已知调制信号为，求此时FM波和PM波的带宽。若不变，F增大一倍，两种调制信号的带宽如何变化？若F不变，增大一倍，两种调制信号的带宽如何变化？若和F都增大一倍，两种调制信号的带宽又如何变化？解：由题意得：（1） （2）FM： PM：当不变，时，不变；（增大一倍）（3）FM： PM：当F不变，时，；（4）FM： PM：当，时，不变，； 6.5调频振荡回路由电感L和变容二极管组成，变容二极管的参数为：，调制信号。求输出FM波时： （1）载波；（2）由调制信号引起的载频漂移；（3）最大频率偏移；（4）调频灵敏度。解：变容二极管的结电容为：，其中，。（1）

22、（2）调制指数 （3）（4）6.6调制信号的波形如图题6.6所示。（1）画出FM波的和曲线；（2）画出PM波的和曲线；解：FM波：， PM波：，（1）FM波的和曲线如下图所示：（2）PM波的和曲线如下图所示：6.7若FM调制器的调制指数，调制信号，载波。求： （1）由表6.2所示的第一类贝塞尔函数数值表，求振幅明显的边频分量的振幅。（2）画出频谱，并标出振幅的相对大小。解：（1）由表6.2可得：调频指数时，边频振幅分别为： （2）其频谱为：6.8求的瞬时频率，说明它随时间的变化规律。解：由题意得：瞬时相位，故 瞬时频率，且它随时间t成线性变化。6.10已知载波频率，载波振幅，调制信号，设最大频

23、偏。试写出调频波的数学表达式。解：本题的关键是求，利用求。设调制灵敏度，则瞬时频偏为。因此令，则，再利用高等数学求极值的方法可得到。瞬时频率瞬时相位 6.11若调制信号，试分别画出调频波的最大频偏、调制指数与和之间的关系曲线。解：瞬时频偏：，最大频偏瞬时相移调制指数其曲线为：6.12变容二极管直接调频电路，如图题6.12所示。其中心频率为360MHz，变容二极管的，。图中和为高频扼流圈，为隔直流电容，和为高频旁路电容。提示：该题变容二极管部分接入振荡回路中。 （1）分析电路工作原理和其余元件作用，画出交流等效电路； （2）当时，求振荡回路的电感量； （3）求调制灵敏度和最大频偏。解：（1）各元

24、件作用：、：高频扼流圈（通直流、，阻高频信号）；、为隔直流电容；、为高频旁路电容；-8.4V电源经和分压后给变容二极管提供静态负偏压；-15V电源经和分压后给晶体管基极提供静态负偏压；、及变容二极管组成电容三点式振荡器。其交流等效电路如图6.12所示。（2）回路两端总电容为由有：（3）反向静态电压为调制灵敏度最大频偏6.13变容二极管调相电路如图题6.13所示。图中，为隔直电容，为耦合电容；变容二极管参数，；回路等效品质因数。试求下列情况时的调相指数和最大频偏。 （1），；（2），；（3），。解：（1）元件作用：、为隔直流电容；、为耦合电容；、为旁路电容。其交流等效电路如图6.13所示。变容二极管两端的反向静态电压。 （2）瞬时相移最大相移为瞬时频偏最大频偏为在上述3种情况下，调相指数和最大频偏分别是： 调相指数0.4rad0.4rad0.2rad最大频偏400Hz800Hz200Hz6.14图题6.14所示电路为两个变容二极管调频电路。试画出简化的高频等效电路，并说明各元件的作用。解：高频等效电路如图6.14所示。6.15一调频设备如图题6.15所示。要求输出调频波的载波频率，最大频偏。本振频率，已知调制信号频率，设混频器输出频率，两个倍频器的倍频次数，。试求：（1）LC直接调频电路输出的和；（2）两个放大器的通频带、。解：（1）由图有： ，；,；， ， （2）