高频总结课后题


无线电发射机框图及信号波形

高频振荡

倍频

高频 放大

调制功放

声音

话筒

音频放大

无线电超外差式接收机框图及信号变化波形

fo–fs=fi

高频放大 fs fo fs

混频

中频放大 fi

检波 F

低频放大 F

本地振荡

1.6(1)并联谐振回路如图题 1.6 所示。已知通频带 B ? 2?f0.7 ,电容为 C ,若回路总电导
g? ? g S ? GP ? G L 。试证明: g? ? 4??f0.7C 。

(2)若给定 C ? 20pF , 2?f0.7 ? 0.6MHz , RP ? 10kΩ , RS ? 10kΩ ,求 RL 。

iS

RS

C L

Rp

RL

图题1.6

(1)证明: 有载品质因数 QL ? 通频带 B ?
R? ?C ? R??0C ? 0 ……(1) ?0 L g?

f0 ? 2?f 0.7 ……(2) QL
g? g ? ? ?0C 2? C

(1)代入(2)中有: 2?f 0.7 ? f 0 ? 故 g? ? 4??f0.7C 。

(2) 根据 解: (1) g? ? 4??f0.7 C ? 2? ? 2?f0.7 ? C ? 2? ? 6 ? 106 ? 20 ? 10?12 ? 7.5398 ? 10?4 (S) 有: 1 1 1 1 ? ? 1? 10?4 (S) gS ? ? ? 1 ? 10?4 (S) ; GP ? RP 10 ? 103 RS 10 ? 103 故 GL ? g? ? GP ? g S ? 7.5398 ? 10?4 ? 10?4 ? 10?4 ? 5.5398 ? 10?4 (S) 1 1 因此 RL ? ? ? 1.8 ? 103 (?) ? 1.8kΩ GL 5.5398 ? 10?4 1.10 图题 1.10 是中频放大器单级电路图。已知工作频率 f0 ? 30MHz ,回路电感 L ? 1.5μH ,
Q0 ? 100 , N1 N2 ? 4 , C1 ~ C4 均为耦合电容或旁路电容。晶体管采用 CG322A,Y 参数与

题 1.8 的相同。 (1)画出 Y 参数表示的放大器微变等效电路。 (2)求回路总电导 g ? 。 (3)求回路总电容 C? 的表达式。 (4)求放大器电压增益 Auo 。 (5)当要求该放大器通频带为 f0 ? 10MHz 时,应在回路两端并联多大的电阻? 解: (1)其交流通路如图 1.10(a)所示,相应的 Y 参数微变等效电路如图 1.10(b)所示。 N 1 图中: g o 为谐振回路的损耗电导,接入系数 p ? 2 ? 。 N1 4

C

1

3

+

2 +

2 4 + VT1

uo
VT2

ui
-

gie

ui
图1.10(a)

Cie y feui

g oe

Coe

C

L

go

2 p 2 gie p Cie

1 图1.10(b)

(2)由 Q0 ?

1 有: ?0 Lgo 1 Q0?0 L ? 1 ? 3.5368 ? 10?5 (S) 6 ?6 100 ? 2? ? 10.730 ? 10 ? 1.5 ? 10

回路的损耗电导 go ? 回路总电导为

g? ? go ? goe ? p 2 gie ? 3.5368 ? 10?5 ? 200 ? 10?6 ? (1 4)2 ? 2860 ? 10?6 ? 414.118 ? 10?6 (S)

(3)由 f 0 ?
C? ?

1 2? LC?


1 ? 1.8763 ? 10?11 (F) ? 18.763pF 1.5 ? 10 ? (2? ? 30 ? 106 ) 2
?6

1 L(2? f0 )
2

?

(4)放大器的电压增益为 Au ?

uo pu12 ? ui ube
? g ? ? g ? g e? 2p g?e o o i ? ? ? C ? C ? C ? 2p C ? o o e i ? ? ?e

由图(b)有: u12 ? ?

y fe ui y fe ube ?? 1 1 g? ? ? j?C? g? ? ? j?C? j? L j? L

∴ Au ? ?

py fe 1 g? ? ? j?C? j? L

∴谐振时的电压增益为 Auo ? (5)由 B ?
f0 有 QL

p y fe g?

1 ? 45 ? 10?3 4 ? ? 27.17 414.118 ? 10?6

QL ?

f0 30 ? 106 ? ?3 B 10 ? 106

设并联的电阻为 R,则有 1 1 R? ? ? 1307.5(?) ? 1.31kΩ 1 1 ?6 ? g? ? 414.118 ? 10 QL?0 L 3 ? 2? ? 30 ? 106 ? 1.5 ? 10?6

2.1 为什么低频功率放大器不能工作于丙类,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 I 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, I 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。
co

co

2.14 某一晶体管谐振功率放大器,已知 EC ? 24V , I co ? 250mA , Po ? 5W ,电压利用系数

? ? 1 。试求 PD 、 ? 、 R p 、 I c m1 和电流导通角 ? c 。
解: (1) PD ? EC I co ? 24 ? 250 ? 10?3 ? 6(W) P 5 (2) ? ? o ? 100% ? ? 100% ? 83.3% PD 6 (3) U cm1 ? ? ? EC ? 24V (4) I c m1 ?
Rp ?
2 U cm1 242 ? ? 57.6(?) 2 Po 2 ? 5

2 Po 2 ? 5 ? ? 0.417(A) U cm1 24 I c m1 0.417 ? ? 1.67 I co 0.25

(5) g1 (?c ) ?

查附录知: g1 (78?) ? 1.67 ,故 ?c ? 78? 。

2.17 高频大功率晶体管 3DA4 的参数为 fT ? 100MHz , ? ? 20 ,额定输出功率 Po ? 20W , 临界饱和线跨导 gcr ? 0.8A/V , 用它做成 2MHz 的谐振功率放大器, 选定 EC ? 24V , c ? 70? , ?
IC max ? 2.2A ,并工作于临界状态。试计算 R p 、 Po 、 PC 、 ? 与 PD 。

解:临界状态时, I c max ? gcr ( EC ? U c m1 )

∴ U cm1 ? EC ?

I c max 2.2 ? 24 ? ? 21.25(V) gcr 0.8

Ico ? Ic max?0 (?c ) ? 2.2 ? 0.253 ? 0.5566(A) Icm1 ? I c max?1 (?c ) ? 2.2 ? 0.436 ? 0.9592(A)

(1) Rp ?

U cm1 21.25 ? ? 22.15(?) I cm1 0.9592

1 1 (2) Po ? U cm1 I cm1 ? ? 21.25 ? 0.9592 ? 10.19(W) 2 2

(3) PD ? EC I co ? 24 ? 0.5566 ? 13.36(W) (4) P ? PD ? P ? 13.36 ? 10.19 ? 3.17(W) C o (5) ? ?
Po 10.19 ? 100% ? ? 100% ? 76.27% PD 13.36

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 L ? 1.5μH ,要使振荡频率为 fo ? 49.5MHz ,则 C4 应调到何值?
Rc Rb1

Lc

3pF C3

C5
L
输出 C4

Cb
Rb 2 Re

C1 6.2pF

C2

L

C1

C3

C2 30pF C4
图3.8

? EE 图题3.8

解: (1)C1 、C2 、C3 、C4 、 L 构成振荡回路; Rb1 、 Rb 2 :偏置电阻; Lc :高频扼流圈;Cb : 旁路电容; Rc :集电极负载电阻; Re :发射极偏置电阻; C5 :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
C ? C4 ? C1C2C3 C1C2 ? C1C3 ? C2C3

而振荡频率 f s ?

1

2? LC 1 1 ∴C ? ? ? 6.891 ? 10?12 (F) ? 6.891pF 2 6 2 ?6 (2? f s ) L (2? ? 49.5 ? 10 ) ? 1.5 ? 10

∴ C4 ? C ?

C1C2C3 6.2 ? 30 ? 3 ? 6.891 ? ? 4.997(pF) ? 5pF C1C2 ? C1C3 ? C2C3 6.2 ? 30 ? 6.2 ? 3 ? 30 ? 3

3.11 图题 3.11 所示是一电容反馈振荡器的实际电路,已知 C1 ? 50pF , C2 ? 100pF ,
C3 ? 10 ~ 260pF ,要求工作在波段范围,即 f ? 10 ~ 20MHz ,试计算回路电感 L 和电容 C0 。

设回路无载 Q0 ? 100 ,负载电阻 RL ? 1kΩ ,晶体管输入电阻 Ri ? 500Ω ,若要求起振时环路 增益 Au F ? 3 ,问要求的跨导 g m 必须为多大?
EC

Rb1 L C1 Cb Rb 2 Re
C2 C0

Cc C1
C3

RL

C2

C0 C3

L

RL

图3.11-1 图题3.11

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。
2 图中 g ? ? kF gie ? p 2 g L? ,而 g L? ? g p ? g L ( g p 为回路的谐振电导) 。

c

L

g m ube

g?

C0 ? C3 C2 C1

e 图3.11-2

(2)回路两端总电容 C ? C0 ? C3 ?

C1C2 1 ,振荡频率 f ? C1 ? C2 2? LC

① C3 ? 10pF 时对应的 f ? 20MHz ,则: CC 1 50 ? 100 式中 C ? ? C0 ? C3 ? 1 2 ? C0 ? 10 ? 20MHz ? C1 ? C2 50 ? 100 2? LC ? ② C3 ? 260pF 时对应的 f ? 10MHz ,则: CC 1 50 ? 100 式中 C ?? ? C0 ? C3 ? 1 2 ? C0 ? 260 ? 10MHz ? C1 ? C2 50 ? 100 2? LC ?? 由①②式有: C ? C ?? ? 1 4 ,代入①②式中可解得: C0 ? 40pF 根据 C3 ? 10pF 时对应的 f ? 20MHz 有:
C ? ? 40 ? 10 ? 50 ? 100 ? 83.33(pF) 50 ? 100





∴L?

1 1 ? ? 0.76 ? 10?7 (H) ? 0.76μH 2 6 2 (2? f ) C (2? ? 20 ? 10 ) ? 83.33 ? 10?12

(3)利用课本上求 Auo 的方法求解。假设回路的谐振电阻为 R p 。
Q0 ? Rp

?0 L

∴ Rp ? Q0?0 L ? 100 ? (10 ~ 20) ? 106 ? 0.76 ? 10?6 ? (4.775 ~ 9.550) ? 103 (?)

b、e 两端总电导为
? 1 1 9 ? 1 2 g ? ? k F gie ? p 2 g L? ? ? ? ?? ? 10?3 ? ? (2.9856 ~ 3.22115) ? 10?3 (S) 3 4 500 4 ? (4.775 ~ 9.55) ? 10 ?

而 Auo ?

uceo g mubeo g ? g m ? ? ubeo ubeo g?

若要求 Auo F ? 3 ,其中 F ?

C1 1 ? ,则要求 Auo ? 6 C2 2

∴ gm ? 6 g? ? 6 ? (2.9856 ~ 3.22115) ? 10?3 ? (17.91 ~ 19.33) ?10?3 (S)

5.16 检 波 电 路 如 图 题 5.16 所 示 , 其 中 us ? 0.8(1 ? 0.5cos ?t )cos ?s t (V) , F ? 5kHz ,
f s ? 465kHz , rD ? 125? 。试求输入电阻 Rid 及传输系数 K d ,并检验有无惰性失真及底部切

割失真。
+ 2AP9 +

us
-

0.01μF

4.7kΩ

10μF 10kΩ

uo
-

图题5.16

解: (1)输入电阻 Rid ? (2)传输系数 K d 电流导通角 ? ?
3

R 1 ? ? 4.7 ? 2.35(kΩ) 2 2

3? rD 3 3? ? 125 ? ? 0.6305(rad) ? 36? RL 4.7 ? 103

∴ Kd ? cos? ? cos36? ? 0.809 (3)无惰性失真的条件为 RC ?
RC ? 4 . 7 1 0 ? 3?
2 1 ? ma 2 1 ? ma

?ma

? 0? 0 1 6 ? 0 ? 4 . 57 1 0 . ? 1

?ma

?

2 1 ? ma

2? Fma

?

1 ? 0.52 ? 5.513 ? 10?5 2? ? 5 ? 103 ? 0.5

∴ RC ?

2 1 ? ma

?ma

条件成立,因此无惰性失真。
R? R

(4)无底部切割失真的条件为 ma ?
R? ? R ? RL ? 4 . 7 1? ? 0

3 . 1 Ω) ( k R ? 4 . 7Ω 97 k



R? 3.197 ? ? 0.68 ? ma ? 0.5 条件成立,因此无底部切割失真。 R 4.7

6.5 调频振荡回路由电感 L 和变容二极管组成, ? 2μH , 变容二极管的参数为: o ? 225pF , C L

? =1 2 , U D ? 0.6V , U Q ? ?6V ,调制信号 u? (t ) ? 3sin104 t 。求输出 FM 波时:
(1)载波 f o ; (2)由调制信号引起的载频漂移 ?f o ; (3)最大频率偏移 ?f m ; (4)调频 灵敏度 k f 。 解: 变容二极管的结电容为:C j ? C jQ (1 ? m cos ?t )?? , 其中 C jQ ?
Co ? UQ ? ?1 ? ? ? UD ?
?

,m ?

U ?m 。 U D ? UQ

(1) C jQ ?

Co ? UQ ? ?1 ? ? ? UD ? ? ?

?

?

225 6 ? ? ?1 ? ? 0.6 ? ?
12

? 67.84(pF)

∴ fo ?

1 2? LC jQ

?

1 2? 2 ? 10 ? 67.84 ? 10
?6 ?12

? 13.663 ? 106 (Hz) ? 13.7MHz

(2)调制指数 m ?

U ?m U D ? UQ

?

3 ? 0.4545 0.6 ? 6

1 ?1 ? ? 2 2 6 6 ? ? 1? m f o ? ? ? 1? 0.4545 ? 13.7 ? 10 ? 0.133 ? 10 (Hz) ? 133kHz 8?2 ? 16 ? 4 ? ? 1 (3) ?f m ? mfo ? 0.4545 ? 13.7 ? 106 ? 1.557MHz 2 4

∴ ?f o ?

? ??

(4) k f ?

?

fo

2 U D ? UQ

?

1 13.7 ? 106 ? ? 0.519 ? 106 (Hz V) 4 0.6 ? 6

6.21 某鉴频器的鉴频特性如图题 6.21 所示。鉴频器的输出电压 uo ? cos 4? ? 103 t 。
uo (V) 1

-100

0

100

?f (kHz)

图题6.21

(1)求鉴频跨导 S D ; (2)写出输入信号 uFM (t ) 和原调制信号 u? (t ) 的表达式; (3)若此鉴频器为互感耦合相位鉴频器,要得到正极性的鉴频特性,应如何改变电路。 ?u 1 解: (1)鉴频跨导 SD ? o ? ? ? ?0.01(V kHz) ?f 100 (2)瞬时频偏 ?f (t ) ?
uo (t ) cos 4? ? 103 t ?? ? ?100cos 4? ? 103 t (kHz) SD 0.01

∴原调制信号为 u? (t ) ? ?U FM cos 4? ? 103 t 输入信号为 uFM (t ) ? U FM cos ?ot ? 2? ? ?f (? )d?
0

?

t

?
?

? U FM cos ?o t ? 2 ? 105 ? ? cos(4? ? 103? )d?
0

?

t

? U FM cos ??o t ? 50sin(4? ? 103 t ) ? ? ?

(3)若此鉴频器为互感耦合相位鉴频器,要得到正极性的鉴频特性,只要改变互感耦合的 同名端、两个检波二极管的方向或鉴频器输出电压规定的正方向之一就可以了。


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