通信電子線路習(xí)題答案.doc

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高頻電子線路習(xí)題集 主編 白秋果 黃力群 鄂那林 東北大學(xué)秦皇島分校 第一章 緒論 1－1 畫出無線通信收發(fā)信機(jī)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(jìn)行調(diào)制后變成一個高頻已調(diào)波，然后可通過變頻，達(dá)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(yáng)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(yáng)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？ 答： 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?yàn)橹挥刑炀€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(yuǎn)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(jìn)行凋制？如何進(jìn)行調(diào)制？ 答： 因?yàn)榛鶐д{(diào)制信號都是頻率比較低的信號，為了達(dá)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(shí)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？各段的傳播特性和應(yīng)用情況如何？ 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(jī)的中頻放大器，其中心頻率f0=465 kHz．B0.707=8kHz，回路電容C=200pF，試計算回路電感和 QL值。若電感線圈的 QO=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： 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)236.66kΩ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 12～260 pF，Ct為微調(diào)電容，要求此回路的調(diào)諧范圍為 535～1605 kHz，求回路電感L和Ct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 答：電容Ct為19pF，電感L為0.3175mH. 2－3 圖示為一電容抽頭的并聯(lián)振蕩回路。諧振頻率f0=1MHz，C1=400 pf，C2=100 pF 求回路電感L。若 Q0=100，RL=2kΩ，求回路有載 QL值。 題2－3圖 解2-3 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(diǎn)？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(diǎn) 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(diǎn)，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 C0=6pF，，ro=15Ω。求此諧振器的Q值和串、并聯(lián)諧振頻率。 解2-5： 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(yùn)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。8 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=10kΩ，C=200 pF，T=290 K。 題2－7圖 解2-7： 答：電路的等效噪聲帶寬為125kHz，和輸出均方噪聲電壓值為19.865μV2. 2－8 如圖所示噪聲產(chǎn)生電路，已知直流電壓 E=10 V，R=20 kΩ,C=100 pF，求等效噪聲帶寬B和輸出噪聲電壓均方值（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 等效噪音帶寬為： 2－9 求圖示的T型和П 型電阻網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)。 題2－9圖 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) （1）采用額定功率法 （2）采用開路電壓法 （3）采用短路電流法 2.解П型網(wǎng)絡(luò) （1）采用額定功率法 （2）采用開路電壓法 （3）采用短路電流法 2－10 接收機(jī)等效噪聲帶寬近似為信號帶寬，約 10kHz，輸出信噪比為 12 dB，要求接收機(jī)的靈敏度為 1PW，問接收機(jī)的噪聲系數(shù)應(yīng)為多大？ 解2-10： 根據(jù)已知條件 答：接收機(jī)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fo=465kHz，晶體管經(jīng)中和后的參數(shù)為：gie=0.4mS,Cie=142pF，goe=55μS，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=0.35，p2=N2/N=0.035,回路無載品質(zhì)因數(shù)Q0=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 3 dB帶寬 B0.7;（2）放大器的電壓增益；(3) 中和電容值。（設(shè)Cb’c=3 pF） 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yre的影響。得： 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Coe、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(bǔ)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fT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(dá)到溫度的自動補(bǔ)償。 3－4 三級單調(diào)諧中頻放大器，中心頻率f0=465 kHz，若要求總的帶寬 B0.7=8 kHZ，求每一級回路的 3 dB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： 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fo=465 kHz，當(dāng)要求 3 dB帶寬為 8 kHz時，每級放大器的3 dB帶寬有多大？當(dāng)偏離中心頻率 10 kHZ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B1，則： 答：每級放大器的3 dB帶寬為11.2kHz,當(dāng)偏離中心頻率 10 kHZ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(diǎn)？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(diǎn)： 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(bǔ)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(diǎn)？當(dāng)EC、Eb、Ub、RL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，電壓利用率較高。 過壓和欠壓狀態(tài)分界點(diǎn)，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(dú)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(dú)改變EC時，隨著EC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(dú)改變Eb時，隨著Eb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(dú)改變Ub時，隨著Ub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(shí)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Ic1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Ic1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RL，集電極電流Ic1增大，IC0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，Ic1、IC0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=24 V，Uc=21V，基極偏壓為零偏，Ub=3 V，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θ、P1、P0、η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 題3－11圖 2、求解θ、P1、P0、η及負(fù)載阻抗的大小。 3、符合要求的基極回路為 3－12 某高頻功放工作在臨界伏態(tài)，通角 θ=75o”，輸出功率為 30 W，Ec=24 V，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 （1） （2）可增加負(fù)向偏值，但同時增大激勵電壓，保證IC1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(jìn)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2ω的頻率，回路阻抗為： 因此，輸出功率下降到原來的2/3Q倍。 3－13 試回答下列問題： (1)利用功放進(jìn)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)？ (2)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)？。 (3)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(jìn)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β、α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CbˊC 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/(1+j/f/fβ)，試求Le而引起的放大器輸入阻抗Z`i。并以此解釋晶體管發(fā)射極引線電感的影響。 解3-15 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： 3—17 試畫出一高頻功率放大器的實(shí)際線路。要求(1)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=5 MHZ，調(diào)諧時電容 C=200 pF，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RLr=50 Ω，試計算回路電感L和接入系數(shù) P。 解3-18： 3－19 如圖（a）所示的D型網(wǎng)絡(luò)，兩端的匹配阻抗分別為RP1、RP2。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： 并證明回路總品質(zhì)因數(shù)Q=Q1＋Q2。 題3－19圖 解3-19 首先將電路分解成兩個L回路，如圖（1）。然后利用并串轉(zhuǎn)換，將Xp2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： 再利用串并轉(zhuǎn)換，將Xs1和Rs的并聯(lián)轉(zhuǎn)換為Rp和Xp的并聯(lián)，得到圖（4），其中 3－20 上題中設(shè)RP1=20Ω，Rp2=100Ω，F(xiàn)=30MHz，指定Q2=5，試計算Ls、CP1、CP2和回路總品質(zhì)因數(shù)Q。 解3-20 3－21 如圖示互感耦合輸出回路，兩回路都諧振，由天線表 IA測得的天線功率PA=10 W，已知天線回路效率 η2=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)QL=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ωL1=50Ω，試計算初級的反映電阻rf，和互感抗ωM。當(dāng)天線開路時，放大器工作在什么狀態(tài)？ 題3－21 圖 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(jìn)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(diǎn)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RL，若考慮晶體管導(dǎo)通至飽和時，集電極飽和電阻Rcs(Rcs=1/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： 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 100 W，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： 不平衡- 平衡轉(zhuǎn)換 反相分配 平衡- 不平衡轉(zhuǎn)換 1:4阻抗變換 反相合成 阻抗變換 100 W反相功率合成器的實(shí)際線路 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 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(diǎn) 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(diǎn)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 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？ 題4-2圖 答4-2 (a) 可能振蕩，電感三點(diǎn)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f01L2C2>L3C3; （2）L1C1L3C3; （4）L1C1f02>f03,因此，當(dāng)滿足fo1>f02>f>f03,就可能振蕩，此時L1C1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）fo1=f02f02=f03不能振蕩，因?yàn)樵谌魏晤l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。 題4-4圖 解4-4 改正過的電路圖如下 4－5 將圖示的幾個互感耦合振蕩器交流通路改畫為實(shí)際線路，并注明互感的同名端。 題4-5圖 解4-5， 畫出的實(shí)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10 MHZ，（1）計算C1、C2取值范圍。（2）畫出實(shí)際電路。 題4-6 解4-6 （1）因?yàn)? （2）實(shí)際電路如下 4－7 在圖示的三端式振蕩電路中，已知 L=1.3μH，C1=51pF，C2=2000pF，Q0=100，RL=1kΩ，Re=500Ω試問IEQ應(yīng)滿足什么要求時振蕩器才能振蕩？ 解4-7 4－8 在圖示的電容三端式電路中，試求電路振蕩頻率和維持振蕩所必須的最小電壓增益。 解4-8 題4-8圖 4-9 圖示是一電容反饋振蕩器的實(shí)際電路，已知C1=50 pF，C2=100 pF，C3= 10～260pF，要求工作在波段范圍，即f=10～1OMHz，試計算回路電感L和電容C。設(shè)回路無載Q。=100，負(fù)載電阻R=1kΩ，晶體管輸入電阻Ri=500Ω．若要求起振時環(huán)路增益K。KF=3，問要求的跨gs。和靜態(tài)工作電流 IcQ必須多大？ 題4-9圖 解4-9 4－10 對于圖示的各振蕩電路；（1）畫出交流等效電路，說明振蕩器類型；（2）估算振蕩頻率和反饋系數(shù)。 題4-10圖 解4-10 （1）交流等效圖如下 (a)是一個西勒振蕩器，當(dāng)忽略15pF的電容后，是一個電容三點(diǎn)式反饋振蕩器；（b）是一個電容三點(diǎn)式反饋振蕩器 （2） 對于（b）電路 答：該電路的振蕩頻率可在2.285MHz到2.826MHz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 因此，該電路的的反饋系數(shù)隨著振蕩頻率的調(diào)節(jié)也發(fā)生改變，近似值為0.9。 4－11 克拉潑和西勒振蕩線路是怎樣改進(jìn)了電容反饋振蕩器性能的？ 答4-11 由于克拉波振蕩器在回路中串行接入了一個小電容，使的晶體管的接入系數(shù)很小，耦合變?nèi)酰虼?，晶體管本身的參數(shù)對回路的影響大幅度減小了，故使頻率穩(wěn)定度提高，但使的頻率的調(diào)整范圍變小，所以，西勒振蕩器是在克拉波振蕩器的基礎(chǔ)上，在回路兩端在并聯(lián)一個可調(diào)電容，來增大頻率調(diào)節(jié)范圍。由于存在外接負(fù)載，當(dāng)接入系數(shù)變小時，會帶來增益的下降。 4－12 振蕩器的頻率穩(wěn)定度用什么來衡量？什么是長期、短期和瞬時穩(wěn)定度？引起振蕩器頻率變化的外界因素有哪些？ 答4-12 振蕩器的穩(wěn)定度是用在一定的時間間隔內(nèi)，振蕩頻率的相對變化量大小來衡量的。 長期穩(wěn)定度：一般是指一天以上時間內(nèi)的穩(wěn)定度。 短期穩(wěn)定度：一天或小于一天時間內(nèi)，如小時、分、或秒 計時間隔的頻率穩(wěn)定度 瞬時穩(wěn)定度：秒或毫秒時間間隔內(nèi)的頻率的相對變化。 4－13 在題4－8圖所示的電容反饋振蕩器中，設(shè)晶體管極間電容的變化量為ΔCce=ΔCbe=1pF，試計算因極間電容產(chǎn)生的頻率相對變化Δω1/ω1 解4-13 4－14 泛音晶體振蕩器和基頻晶體振蕩器有什么區(qū)別？在什么場合下應(yīng)選用泛音晶體振蕩器？為什么？ 答4-14 所謂泛音，就是石英晶體振動的機(jī)械諧波，位于基頻的奇數(shù)倍附近，且兩者不能同時存在。在振蕩器電路中，如果要振蕩在某個泛音頻率上，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，肯定會抑制泛音頻率。 當(dāng)需要獲得較高的工作頻率時，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。 4－15 圖示是兩個實(shí)用的晶體振蕩器線路，試畫出它們的交流等效電路，并指出是哪一種振蕩器，晶體在電路中的作用分別是什么？ 題4-15圖 解4-15 交流等效電路如下 圖（a）電路是一個并聯(lián)晶體振蕩器，晶體在電路中相當(dāng)于一等效的大電感，使電路構(gòu)成電容反饋振蕩器。 圖（B）電路是一個串聯(lián)晶體振蕩器，晶體在電路中在晶體串聯(lián)頻率處等效一個低阻通道，使放大器形成正反饋，滿足相位條件，形成振蕩。 4－16 試畫出一符合下列各項(xiàng)要求的晶體振蕩器實(shí)際線路； （1）采用NPN高頻三極管； （2）采用泛音晶體的皮爾斯振蕩電路； （3）發(fā)射極接地，集電極接振蕩回路避免基頻振蕩。 解4-16 所設(shè)計的電路如下 4－17將振蕩器的輸出送到一倍頻電路中，則倍頻輸出信號的頻率穩(wěn)定度會發(fā)主怎樣的變化？并說明原因。 解4-17 如果將振蕩器的頻率為f1的輸出信號送入一n倍頻器，則倍頻器輸出信號頻率為n f1。但由于倍頻器是對輸入頻率倍頻，所以如果倍頻器本身是穩(wěn)定的，則它的頻率穩(wěn)定度不會發(fā)生改變。因?yàn)楸额l器輸出信號的穩(wěn)定度為： 但實(shí)際上倍頻器電路同樣也存在著不穩(wěn)定因素，所以實(shí)際上，振蕩器信號經(jīng)倍頻后的信號頻率穩(wěn)定度將會降低。 4－18 在高穩(wěn)定晶體振蕩器中，采用了哪些措施來提高頻率穩(wěn)定度？ 答4-18 ●采用溫度系數(shù)低的晶體切片。 ●保證晶體和電路在恒定溫度環(huán)境下工作，如采用恒溫槽或溫度補(bǔ)償電路。 ●選擇高穩(wěn)定性的電源。 ●選擇溫度特性好的電路器件。 第五章 頻譜的線性搬移電路 5－l 一非線性器件的伏安特性為： 試寫出電流i中組合頻率分量的頻率通式，說明它們是由哪些乘積項(xiàng)產(chǎn)生的，并求出其中的ω1、2ω1+ω2、ω1+ω2-ω3頻率分量的振幅。 解5-1 那么，頻率分量的頻率通式可表示為  從上面可以看出： 直流分量是由i的表達(dá)式中的常數(shù)項(xiàng)和2次項(xiàng)產(chǎn)生 各頻率的基頻分量是由i的表達(dá)式中的1次和3次項(xiàng)產(chǎn)生 各頻率的3次諧波分量和組合系數(shù)之和等于3的組合頻率分量是由i的表達(dá)式中的3次項(xiàng)產(chǎn)生 5－2 若非線性器件的伏安特性冪級數(shù)表示i=a0+a1u+a2u2 ,式中a0、a1、+a2是不為零的常數(shù)，信號u是頻率為150 kHz和200 kHz的兩個正弦波，問電流中能否出現(xiàn) 50 kHz和 350 kHz的頻率成分？為什么？ 答5-2 能出現(xiàn)50 kHz和 350 kHz的頻率成分，因?yàn)樵趗2項(xiàng)中將會出現(xiàn)以下2次諧波和組合頻率分量。 200 kHz-150 kHz=50 kHz 200 kHz+150 kHz=350 kHz 2x200 kHz=400 kHz 2x150 kHz=300 kHz 5－3 一非線性器件的伏安特性為 式中，u＝EQ＋ul＋u2＝EQ＋U1COSω1t＋U2COSω2t。若U1很小，滿足線性時變條件，則在EQ=-U2/2時，求出時變電導(dǎo)gm(t)的表示式。 解5-3，根據(jù)已知條件， 5－4 二極管平衡電路如圖所示，u1及u2的注入位置如圖所示，圖中， u1=U1COSω1t，u2=U2COSω2t且U2>>U1.求u0(t)的表示式，并與圖5－7所示電路的輸出相比較。 解5-4 設(shè)變壓器變比為1：1，二極管伏安特性為通過原點(diǎn)的理想特性，忽略負(fù)載的影響，則每個二極管的兩端電壓為： 當(dāng)假設(shè)負(fù)載電阻RL時 這個結(jié)果和把u1、u2換位輸入的結(jié)果相比較，輸出電壓中少了ω1的基頻分量，而多了ω2的基頻分量，同時其他組合頻率分量的振幅提高了一倍。 5－5 圖示為二極管平衡電路，u1=U1COSω1t，u2=U2COSω2t, 且U2>>U1。試分析RL上的電壓或流過RL的電流頻譜分量，并與圖5－7所示電路的輸出相比較。 解5-5 設(shè)變壓器變比為1：1，二極管伏安特性為通過原點(diǎn)的理想特性，忽略負(fù)載的影響，則每個二極管的兩端電壓為： 和把這個結(jié)果與u1、u2換位輸入的結(jié)果相比較，輸出電壓中少了ω1的基頻分量，而多了直流分量和ω2的偶次諧波分量。 5－6 試推導(dǎo)出圖5－17（下圖）所示單差分對電路單端輸出時的輸出電壓表示式（從V2集電極輸出）。 題5-6圖 解5-6 當(dāng)諧振回路對ω1諧振時，設(shè)諧振阻抗為RL,且ω1>>ω2，則： 5－7 試推導(dǎo)出圖5－18所示雙差分電路單端輸出時的輸出電壓表示式。 題5-7圖 解5-7 5－8 在圖示電路中，晶體三極管的轉(zhuǎn)移特性為 題5-8圖 若回路的諧振阻抗為R。試寫出下列三種情況下輸出電壓u。的表示式。 （1）u1=U1COSω1t ，輸出回路諧振在2ω1上； （2）u=UCCOSωCt+UΩCOSωΩt,UΩ很小，滿足線性時變條 件，輸出回路諧振在ωC上； （3）u=U1COSω1t+ U2COSω2t,且ω2>>ω1,U1很小,滿足線性時變條件,輸出回路諧振在 (ω2-ω1)上。 解5-8 5－9 場效應(yīng)管的靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性如圖所示 題5-9圖 式中，uGS=EGS+U1COSω1t＋U2COSω2t;若U1很小，滿足線性時變條件。 （1）當(dāng)U2≤|VP-EGS|,EGS=VP／2時，求時變跨導(dǎo)gm(t)以及gm1； （2）當(dāng)U2=|VP-EGS|,EGS=VP／2時，證明gm1為靜態(tài)工作點(diǎn)跨導(dǎo)。 解5-9 5－10 圖示二極管平衡電路，輸入信號u1=U1COSω1t，u2=U2COSω2t, 且ω2>>ω1，U2>>U1。輸出回路對ω2諧振，諧振阻抗為R0，帶寬B=2F1(F1=ω1/2π）。 （1）不考慮輸出電壓的反作用，求輸出電壓u。的表示式； （2）考慮輸出電壓的反作用，求輸出電壓u。的表示式，并與（1）的結(jié)果相比較。 題5-10圖 解5-10 第六章 振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 6－1 已知載波電壓uc=UCsinωCt，調(diào)制信號如圖所示，fC>>1/TΩ。分別畫出m=0.5及m=1兩種情況下所對應(yīng)的AM波波形以及DSB波波形。 題6-1圖 解6-1，各波形圖如下 6－2 某發(fā)射機(jī)輸出級在負(fù)載RL=100Ω上的輸出信號為u0(t)=4(1-0.5cosΩt)cosωct V。求總的輸出功率Pav、載波功率Pc和邊頻功率P邊頻。 解6-2 顯然，該信號是個AM調(diào)幅信號，且m=0.5,因此 6－3 試用相乘器、相加器、濾波器組成產(chǎn)生下列信號的框圖（1）AM波；（2） DSB信號；（3）SSB信號。 解6-3 X + + X 濾波器 X X 6－4 在圖示的各電路中，調(diào)制信號uΩ(t)=UΩ cosΩt，載波電壓uC=UCcosωct，且ωc>>Ω,UC>>UΩ，二極管VD1和VD2的伏安特性相同，均為從原點(diǎn)出發(fā)，斜率為gD的直線。（1）試問哪些電路能實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)制？（2）在能夠?qū)崿F(xiàn)雙邊帶調(diào)制的電路中，試分析其輸出電流的頻率分量。 題6-4圖 解6-4 所以，（b）和（c）能實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)幅 而且在（b）中，包含了ωc的奇次諧波與Ω的和頻與差頻分量，以及ωc的偶次諧波分量。 在（c）中，包含了ωc的奇次諧波與Ω的和頻與差頻分量，以及ωc的基頻分量。 6－5試分析圖示調(diào)制器。圖中，Cb對載波短路，對音頻開路； uC=UCcosωct, uΩ=UΩcosΩt （1）設(shè)UC及UΩ均較小，二極管特性近似為i=a0+a1u2+a2u2.求 輸出uo(t)中含有哪些頻率分量（忽略負(fù)載反作用）？ （2）如UC>>UΩ,二極管工作于開關(guān)狀態(tài)，試求uo(t)的表示式。 （要求：首先，忽略負(fù)載反作用時的情況，并將結(jié)果與（1）比較；然后，分析考慮負(fù)載反作用時的輸出電壓。) 題6-5圖 解6-5 （1）設(shè)二極管的正向?qū)ǚ较驗(yàn)樗碾妷汉碗娏鞯恼较?，則： （2） 在考慮負(fù)載的反作用時 與不考慮負(fù)載的反作用時相比，出現(xiàn)的頻率分量相同，但每個分量的振幅降低了。 6－6 調(diào)制電路如圖所示。載波電壓控制二極管的通斷。試分析其工作原理并畫出輸出電壓波形；說明R的作用(設(shè)TΩ=13TC, TC 、TΩ分別為載波及調(diào)制信號的周期)。 題6-6圖 解6-6 設(shè)二極管為過原點(diǎn)的理想二極管，跨導(dǎo)為gD,，變壓器變比為1:1.。電阻R可看作兩個電阻的串聯(lián)R=R1+R2則：當(dāng)在uc的正半周，二極管都導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻RD和R1、R2構(gòu)成一個電橋，二極管中間連點(diǎn)電壓為零，初級線圈中有電流流過，且初級電壓為uΩ。當(dāng)在uc的負(fù)半半周，二極管都截止，變壓器初級下端斷開，初級線圈中電流為零。下圖是該電路的等效電路圖。因此在uc的正半周，次級獲的電壓為: 通過次級諧振回路，選出所需要的頻率。輸出電壓的只包含ωCΩ頻率分量 在圖中R的作用是用來調(diào)整兩個二極管的一致性，以保證在二極管導(dǎo)通是電橋平衡，使變壓器下端為地電位。 6－7 在圖示橋式調(diào)制電路中，各二極管的特性一致，均為自原點(diǎn)出發(fā)、斜率為gD的直線，并工作在受u2控制的開關(guān)狀態(tài)。若設(shè)RL>>RD(RD=1/gD)，試分析電路分別工作在振幅調(diào)制和混頻時u1、u2各應(yīng)為什么信號，并寫出uo的表示式。 解6-7 當(dāng)u2的正半周，二極管全部導(dǎo)通，電橋平衡，輸出為零。 當(dāng)u2的負(fù)半周，二極管全部截止，，輸出為電阻分壓。 所以輸出電壓為： 當(dāng)做AM調(diào)制時，u1應(yīng)為載波信號，u2應(yīng)為調(diào)制信號. 當(dāng)做DSB調(diào)制時，u1應(yīng)為調(diào)制信號，u2應(yīng)為載波信號. 當(dāng)做混頻器時，u1應(yīng)為輸入信號，u2應(yīng)為本振信號 6－8 在圖(a)所示的二極管環(huán)形振幅調(diào)制電路中，調(diào)制信號uΩ=UΩcosΩt，四只二極管的伏安特性完全一致，均為從原點(diǎn)出發(fā)，斜率為gd的直線，載波電壓幅值為UC，重復(fù)周期為TC=2π/ωC的對稱方波，且UC>>UΩ，如圖(b)所示。試求輸出電壓的波形及相應(yīng)的頻譜。 題6-8圖 解6-8 6－9 差分對調(diào)制器電路如圖所示。設(shè)： （1）若ωC=107rad/S，并聯(lián)諧振回路對ωC諧振，諧振電阻RL=5kΩ, Ee=Ec=10V,Re=5kΩ, uC=156cosωCt mV, uΩ=5.63cos104t V。 試求uo(t)。 （2）此電路能否得到雙邊帶信號？為什么？ 題6-9圖 解6-9 (1) (2) 該電路不能產(chǎn)生DSB信號，因?yàn)檎{(diào)制信號加在了線性通道，無法抑制載波分量。要想產(chǎn)生DSB信號，調(diào)制信號應(yīng)該加在非線性通道，且信號幅度比較?。ㄐ∮?6Mv）。 6－10 調(diào)制電路如圖所示。已知uΩ=cos103t V ，uC=50cos107tmV。試求：（1）uo(t)表示式及波形；（2）調(diào)制系數(shù)m。 題6-10圖 解6-10 可見，由uC引起的時變電流分量是一個AM信號，而且調(diào)制深度m=0.5.輸出電壓為 6－11 圖示為斬波放大器模型，試畫出A、B、C、D各點(diǎn)電壓波形。 題6-11圖 解6-11 各點(diǎn)波形如下 6－12 振幅檢波器必須有哪幾個組成部分？各部分作用如何？下列各圖（見圖所示）能否檢波？圖中R、C為正常值，二極管為折線特性。 題6-12圖 解6-12 振幅檢波器應(yīng)該由檢波二極管，RC低通濾波器組成，RC電路的作用是作為檢波器的負(fù)載，在其兩端產(chǎn)生調(diào)制電壓信號，濾掉高頻分量；二極管的作用是利用它的單向?qū)щ娦?，保證在輸入信號的峰值附近導(dǎo)通，使輸出跟隨輸入包絡(luò)的變化。 (a)不能作為實(shí)際的檢波器，因?yàn)樨?fù)載為無窮大，輸出近似為直流，不反映AM輸入信號包絡(luò)。它只能用做對等幅信號的檢波，即整流濾波。 (b)不能檢波，因?yàn)闆]有檢波電容，輸出為輸入信號的正半周，因此是個單向整流電路。 (c)可以檢波 (d)不可以檢波，該電路是一個高通濾波器，輸出與輸入幾乎完全相同。 6－13 檢波電路如圖所示，uS為已調(diào)波(大信號)。根據(jù)圖示極性，畫出RC兩端、Cg兩端、Rg兩端、二極管兩端的電壓波形。 題6-13圖 解6-13 各點(diǎn)波形如右圖 6－14檢波電路如圖所示，其中us=0.8(1+0.5cosΩt)cosωCtV,F=5kHz, fC=465kHz,rD=125Ω.試計算輸入電阻Ri、傳輸系數(shù)Kd，并檢驗(yàn)有無惰性失真及底部切削失真。 題6-14圖 解6-14 6－15 在圖示的檢波電路中，輸入信號回路為并聯(lián)諧振電路，其諧振頻率f0=106Hz,，回路本身諧振電阻R0=20kΩ, ,檢波負(fù)載為10kΩ,C1=0.01μF,rD=100Ω.。 （1）若is=0.5cos2πⅹ106t mA,，求檢波器輸入電壓 us(t)及檢波器輸出電壓uo(t)的表示式； （2）若is=0.5(1+0.5cos2πⅹ103t)cos2πⅹ106t mA, 求uo(t)的表示式. 題6-15圖 解6-15 （1） （2） 6－16 并聯(lián)檢波器如圖所示。輸入信號為調(diào)幅波，已知C1=C2=0.01μF,R1=1kΩ，R2=5kΩ調(diào)制頻率F=1kHz，載頻fC=1MHz，二極管工作在大信號狀態(tài)。 （1）畫出AD及BD兩端的電壓波形； （2）其它參數(shù)不變，將C2增大至2μF ，BD兩端電壓波形如何變化？ 題6-16圖 解6-16 （1）此時低通網(wǎng)絡(luò)的截止頻率為 因?yàn)镕>Us。求輸出電壓表達(dá)式，并證明二次諧波的失真系數(shù)為零。 題6-17圖 解6-17 設(shè)二極管為過零點(diǎn)的理想折線特性 .檢波效率為Kd 同樣求得 因此 當(dāng)忽略高次項(xiàng)后，得到： 另外從上式可見，由于Ω二次諧波都是由coΩt的偶次方項(xiàng)產(chǎn)生的，但平衡輸出后，n為偶次方項(xiàng)被徹底抵消掉了，所以輸出只有調(diào)制信號的基頻和奇次諧波分量，偶次諧波分量為0；而二次失真系數(shù)定義為Ω的二次諧波振幅與基頻分量振幅之比，所以二次失真系數(shù)為0。 6－18 圖(a)為調(diào)制與解調(diào)方框圖。調(diào)制信號及載波信號如圖(b)所示。試寫出u1、u2、u3、u4的表示式，并分別畫出它們的波形與頻譜圖（設(shè)ωC>>Ω）。 題6-18圖 解6-18 當(dāng)帶通濾波器的中心頻率為載波頻率，且?guī)挒?Ω時，得 各點(diǎn)波形如下 6－19 已知混頻器晶體三極管轉(zhuǎn)移特性為：iC=a0+a2u2+a3u3,式中， u=UScosωSt+ULcosωLt,UL>>US,求混頻器對于及(ωL-ωS)及(2ωL-ωS)的變頻跨導(dǎo)。 解6-19 根據(jù)已知條件，電路符合線性時變條件。則線性時變跨導(dǎo)為 6－20 設(shè)一非線性器件的靜態(tài)伏安特性如圖所示，其中斜率為a；設(shè)本振電壓的振幅UL=E0。求當(dāng)本振電壓在下列四種情況下的變頻跨導(dǎo)gC。 （1）偏壓為E0； （2）偏壓為E0/2； （3）偏壓為零； （4）偏壓為-E0/2。 題6-20圖 解6-20 設(shè)偏壓為EQ,輸入信號為uS=UScosωSt,且UL>>US,即滿足線性時變條件。根據(jù)已知條件，則電流可表示為 6－21 圖示為場效應(yīng)管混頻器。已知場效應(yīng)管靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性為iD=IDSS(1-uGS/VP)2，式中，IDSS=3mA,VP=-3V.。輸出回路諧振于465kHz，回路空載品質(zhì)因數(shù)Q0=100