高频电路原理与分析

1、成都理匸大学高频电路原理与分析期末复习资料陈皓编10级通信工程2012年12月1 单调谐放大电路中，以LC并联谐振回路为负载，若谐振频率4>1O.7MHZ,50pF, 5ir；7=150kHz,求回路的电感厶和Q。如将通频带展宽为30()kH“解：(1)求厶和Q"(2砍吃应在回路两端并接一个多大的电阻?：« 4.43 灯0，2?rxl0.7xl06) x50xlQ-12(H) = 443“HBW 150xl05(2)电阻并联前回路的总电导为47.1 0S)电阻并联后的总电导为=300x10s x50xl0-12 =舛？(冏故并接的电阻为2图示为波段内调谐用的并联振荡回

2、路，可变电容C的变化范围为12260pF, Ct为微调电容，要求此回路的调谐范围为5351605 kH2,求回路电感L和G的值，并要求C的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。根据已知条件，可以得出：回路总电容为Cg -c+c,W此可以得到以下方程组1605 x 10 1 12 龙 jLCmg 21(12x10+Cf)535 x 103J_L=2心(7唤 2 心(260xl(r"+G)1605 _ 1260xlO-12 + Ct 260 x IO"12 + G _ ® 議12xlO+C/ '12x10-,2+C,8C( =260x10"i2-9

3、x12x10-12Cf = 26°""108xl0"12 = 19pF oL =!一(2 x535xlO3)2(260 +19)x IO'12106=« 0.3175/wH31494234353在三级相同的单调谐放大器中，中心频率为465kH二，每个回路的（?=40,试 问总的通频带等于多少？如果要使总的通频带为lOkH：,则允许最大的Q为多 少？解：（1）总的通频带为Qe = 5928(kHJ一肥心X爷= 23.7(2)每个回路允许杲大的Q为4图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率fo=lMH2, C=400 pf, C2.100

4、pF求回路电感L。若Q°=100,瓦=2如，求回路有载QL值。IQQpFTc.+U°解答:400(H)5001(2x106)280x10-12aO.317wA/3.125负载心接入系数如暑r器皿R 2折合到回路两端的负栽电阻为& =4- = 7-77 = 3125 矿 0.64回路固有谐振阻抗为K =念=6如捕；亦时Q 199 有栽品质因数0 =- =% « 1546哙-199100答：回路电感为0.317mH,W品质因数为15465外接负载阻抗对小信号谐振放大器有哪些主要影响?答：外接负载电阻使LC回路总电导增大，即总电阻减小，从而使Qu下降，带宽BW0

5、.7 展宽；外接负载电容使放大器的谐振频率©降低。因此，在实用电路中，三极管的输出端 和负载阻抗都将采用部分接入的方式与LC回路相连，以减小它们的接入对回路Qc值和 谐振频率的影响。6通频带为什么是小信号谐振放大器的一个重要指标？通频带不够会给信号带来什么影响？为什么？答：小信号谐振放大器的基本功能是选择和放大信号，而被放大的信号一般都是已调信 号，包含一定的边频，小信号谐振放大器的通频带的宽窄宜接关系到信号通过放大器后是 否产生失真，或产生的频率失真是否严重，因此，通频带是小信号谐振放大器的一个重要 指标。通频带不够将使输入信号中处于通频带以外的分星衰减，使信号产生失真。7改正图示

6、线路中的错误，不得改变馈电形式，重新画出正确的线路。解答:8晶体管组成的单回路中频放大器，如图所示。巳知兔=465吐，晶体管经中和后 的参数为：e=0.4mS,Cie=142pF, =55, Coe=18pF, Yie=36.8mS,Yfe=0,回路等 效电容C=200pF,中频变压器的接入系数Pi=N/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，参数相同。试计算：(1)回路有载品质因数Ql和3dB带宽B°(2)放大器的电压增益；中和电容值。(设 Cy c=3 pF)解:根据已知条件可知,能够忽略中和电容和yrc的影响。得： 回路总

7、电容为q = c + pCie = 200 + 0.352 X18 + 0.0352 x 142 « 202pF固有谐振电导为2兀仇 2x465x103x202x1012_=Q / .3 /go=Qq回路总上导为SZ = P：g°e + P；gie + g。=0.352 x55x 10" + 0.0352 x0.4x 10+ 7.374x 10" q 146“S 口 工中卅八2好心2x465x103x202x10 ,2 ,品质因数0 = 丽云沪«4043JB带宽血7 厶匹q 11.5MHz040.4谐振增益K。"也加.（）3»

8、;（）.（）3乜 36：乜 1（） . 30.888014.6x10"gx14.6 x 10-6中和电容1 禹C”七C牆宀1.6叶答：品质因数Q为40.4,带宽为11.51kHz,谐振时的电压增益为30.8&中和电容值 为 1.615pF9图示是一三回路振荡器的等效电路，设有下列四种情况:(1) 1»。1>1<(22>1虫3；(2) L1C1<L2C2<L3C3;(3) 也=咏2>1也；(4) L1C1<L2C2=L3C3o试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率人与回路谐振频率有何关系?根据给定条件，可知(1) fol&l

9、t;fo2<U因此,当满足就可能振荡，此时LQ回路和l2c2 回路呈容性，而LC：回路呈感性，构成一个电容反馈振荡器。(2) 仏,因此,当满足f(11>f112>f>U就可能振荡,此时LQ回路和L2C2 回路呈感性，而LC,回路呈容性，构成一个电感反馈振荡器。(3) fol=fi>2<fo3,因此，当满足昭眾就可能振荡,此时LQ回路和L2C2 回路呈容性，而LC,回路呈感性，构成一个电容反馈振荡器。(4) b>£尸扁不能振荡，因为在任何频率下，LQ回路和LC回路都呈相同 性质，不可能满足相位条件。10. H岀下列已调波的波形和频谱图(设s=5

10、。(1) n(=(l+sin/2sind>cr (V)；成都理工大学(2) u(=(l+0.5cos/2coscr (V);(3) u(0=2 c(s/2心)sej (V)解:(1)为如=1的普通调幅波,其波形与频谱图如图2 (a), (b)所示；(2)为九=0.5 的普通调幅波，其波形与频谱图如图2 (c)、(d)所示；(3)为双边带调幅波，其波形与频谱图如图2 (c). (0所示。0.5V10.5V|4IV仍C_Q%c +刀0.25V0.25V11>IV&)*11I1- 1 PIV IV3 £ D2(£)11 简要叙述减小混频干扰的措施。解：减小混频

11、干扰的措施有：(1) 混频器的干扰程度与干扰信号的大小有关，因此提高混频器前端电路的选择性(如 天线回路、高放级的选择性)，可有效地减小干扰的有害影响。(2) 将中频选在接收频段以外，可以避免产生最强的干扰哨声，同时，也可以有效地发 挥混频前各级电路的滤波作用，将最强的干扰信号滤除。如采用高中频，可基本上抑制镜像频率干扰、中频干扰和某些副波道干扰。(3) 台理选择混频管的工作点，使其主要工作在器件特性的二次方区域，或者选择具有 平方律特性的场效应管作为混频器件，可减少输出的组台频率数目，迸而减小混频干扰。但这种办法对于减小中频干扰和镜像频率干扰是 无效的。(4) 采用模拟乘法器、平衡混频器、环

12、形混频器，可大大减少组台频率分長，也就减小 了混频干扰。12丙类放大器为什么一定要用谐振回路作为集电极的负载？谐振回路为什么一定要调谐在信号频率上？答：这是因为放大器工作在丙类状态时，其集电极电流将是失真严重的脉冲波形，如果 采用非调谐负载，将会得到严重失真的输出电压，因此必须采用谐振回路作为集电极的负 载。调谐在信号频率上集电板谐振回路可以将失真的集电极电流脉冲中的谐波分長滤除， 取出其基波分是，从而得到不失真的输出电压。13.无线通信为什么要用高频信号？ “高频”信号指的是什么?笞：高频信号指的是适台天线发射、传播和接收的射频信号。采用高频信号的原因主要是:(1) 频率越高，可利用的频带宽

13、度就越宽，信道容旻就越大，而且可以减小或避免频道 间的干扰； 高频信号更适台电线辐射和接收，因为只有天线尺寸大小可以与信号波长相比拟时,成都理工大学才有较高的輻射效率和接收效率，这样，可以采用较小的信号功率，传播较远的距商，也 可获得较高的接收灵敏度。14无线通信为什么要进行凋制？如何进行调制?答：因为墓带调制信号都是频率比较低的信号，为了达到较高的发射效率和接收效率，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附近；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 制和数宇调制。在模拟调制中，用调制信号去控制高频载波的某个参教。

14、在调幅方式中， AM普通调幅、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)。在数宇调制中，一般有频率键控(FSK)、 幅度键控(ASK)、相位键控(PSK)等调制方法。15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髙？答：石英晶体有以下几个特点：(1) 晶体的谐振频率只与晶片的材料、尺寸、切割方式、几何形状等有关，温度系数非 常小，因此受外界混度影响很小；(2) 具有很高的品质因数；(3) 具有非常小的接入系数，因此手外部电路的影响很小；(4) 在工作频率附近有很大的等效电感，阻抗变化率大，因此1振阻

15、抗很大；(5) 构成賽荡器非常方便，而且由于上述待点，会使频率非常稳定。16对髙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？成都理匸大学答：对高频小信号器的主要要求是:(1) 比较高的増益；(2) 比较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。根据选频电路的不同，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。17.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，可以采取哪些措施？答：集电结电容是主要引起

16、不稳定的因素，它的反馈可能会是放大器自激振荡；环境混度 的改变会使晶体管参教发生变化，如G、G、戲、S、张、引起频率和增益的不稳定。负 载阻抗过大，增益过高也容易引起自激振荡。一般采取提高稳定性的措施为：(1 )采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法；(2) 减小负载电阻，适当降低放大器的增益；(3) 选用fr比较高的晶体管;(4) 选用温度特性比较奸的晶体管，或通过电路和其他措施，达到温度的自动补偿。18 克拉泼和西勒振荡线路是怎样改进了电容反馈振荡器性能的？答：由于克拉波振荡器在回路中串行接入了一个小电容，使的晶体管的接入系数很小，耦 台变弱，因此，晶体管本身的参数对回路的影响大幅度减小

17、了，故使频率稳定度提高，但 使的频率的调整范围变小，所以，西勒振荡器是在克拉波振荡器的荃础上，在回路两端在 并联一个可调电容，来増大频率调节范围。由于存在外接负载，当接入系数变小时，会带来増益 的下降。19 试分析与解释下列现象:(1) 在某地,收音机接收到1090 kHz信号时,可以收到1323 kHz的信号；(2) 收音机接收1080 kHz信号时，可以听到540 kHz信号；(3) 收音机接收930 kHz信号时，可同时收到690 kHz和810 kHz信号，但不能单独收到其中的一个台(例如另一电台停播)。解答: 接收到W90 kHz信号时，同时可以收到1323 kHz的信号；证明132

18、3kHz是副波道干 扰信号，它与本振信号混频，产生了接近中频的干扰信号。此时本振频率为 fL= 1090+465= 1555kHz,根据 pfL-q= ± 的判断条件，当 p=2,q=2时，2=3110-2646=464 因此断定这是4阶副波道干扰。接收到1080 kHz信号时，同时可以收到540 kHz的信号；证明也是副波道干扰信号， 此时本振频率为匸=1080+465=1545kHz,当 p=1,q=2时，fL-2f；= 1545-1080=465=fo 因此断定 这是3阶副波道干扰。当接收有用台信号时，同时又接收到两个另外台的信号，但又不能单独收到一个干扰 台，而且这两个电台信

19、号频率都接近有用信号并小于有用信号频率，根据匸舟=治龟的判 断条件，930-810=810-690=120kHZ,因此可证明这可是互调干扰且在混频器中由4次方顼 产生，在放大器中由3次方项产生，是3阶互调干扰。20有一个AM和FM波，载频均为1MHz,调制信号均为s (0 =0.1sin(27u x 1()%) V。FM灵敏度为kr-lkHZ/V,动态范围大于20 Vo (1)求AM波和FM波 的信号带宽； 若g (v) =20sin(27u*10) V,重新计算AM波和FNI波的带宽;由此、(2)可得岀什么结论。解： 根据已知条件，调制信号频率F=1000H2AM调幅时，信号带宽为B=2F=

20、2 x 1000=2000HzoFM 调制时，仁=0lkf=100Hz,则调频信号带宽为 B汙20&+F)二 2(l()0+1000)=2200Hz.(2)若"(I)=20sin(27c*10H),则：AM调幅时，信号带宽仍然B=2F=2 v 1000=2000Hzo但在FM调制时，Fni=20kf=20Hz,则调频信号带宽为B：=2(Afm+F)= 2(20+l)=42kHz. 比较(1)和(2)的结果，可以看到，AM调幅时的信号带宽只取决于调制信号的频 率，而与调制信号的大小无关。对于FM调制，在窄带调制时，信号带宽基本上等于 AM信号带宽，但在宽带调制时，主要取决于调制

21、灵敏度和调制信号的振幅，带宽基 本不随调21 设变频器的输入端除有用信号(£二2() MHz)夕卜，还作用着两个频率分别 为切=19.6 MHz,f)2= 19.2 MHz的电压。已知中频£二3 MHz,问是否会产生干扰？ 干扰的性质如何？解：由于有两个干扰信号，而且这两个信号频率都接近并小于有用的信号频率。所以可 能会产生互调干扰。因为 f)i=20-19.6=0.4MHz,fj2=19.6=19.2=0.4MHz,足 &沪 §r f)2的条件，因此将产生3阶互调干扰。22泛音晶体振荡器和基频晶体振荡器有什么区别？在什么场合下应选用泛音晶体振荡器？为什么

22、？窖：所谓汉音，就是石英晶体振动的机械谐波，位于墓频的奇教倍附近，且两者不能同时 存在。在振荡器电站中，如果要振荡在某个泛音频率上，那么就必须设法抑制基频和其他 泛音频率。而因为石英晶体的带宽很窄，所以在基频振荡时，肯定会抑制泛音频率。当需 要获得较高的工作频率时，如果不想使用倍频电路，则可采用泛音振荡器直接产生较高的 频率信号。期末复习试卷（选编）试卷一一、埴空题（每空1分，共16分）1. 通常将携带有信息的电信号称为调制信号，未调制的高频振荡信号称为敦波、通过调制后的高频振荡信号称为巳调波 。2. 丙类谐振功率放大器根据集电极电流波形的不同，可分为三种工作状态，分别为欠压 状态、 临界 状

23、态、 过压 状态;欲使功率放大器高效率地输 出最大功率，应使放大器工作在 临界 状态。3. 無调是调制的遮过程。振幅调制信号的解调电路称为振幅 检波电路，它的作用是从调幅借号中不失真地捡出调制倍号。4-常用的混频电路有二极管混频、 三极管混频 和 场效应管混频等。5 调频和调幅相比，调频的主要优点是 抗干扰性强、伯号传输保真度高和调频发射机的功率放大管的利用率高°二、选择题（每小题2分、共30分）将一个正确选项前的宇母埴在括号內1 正弦波振荡器中正反馈网络的作用是（A ）A. 保证产生自激振荡的相位条件A. 9.2VB 4.6VC 6.5V成都理工大学B. 提高放大器的放大倍数，使输

24、出信号足够大C. 产生单一频率的正弦波2电容三点式LC正弦波振荡器与电感三点式LC正弦波振荡器比较，优点是(B )A. 电路组成简单 B.输出波形好C.容易调节振荡频率 P.频率稳定度3 高频功率放大器放大 AM信号时，工作状态应选(A )A欠压B临界C过压4. 高频小信号调谐放大器主要工作在(A )A.甲类B.乙类C.甲乙类P.丙类5. 如图所示为示波器测長正弦波波形参数的画面，若V()LTS/P1VW的指示值是2V,D 3.25V成都理匸大学6. 如图所示电路，以下说法正确的是（C ）A. 该电阳由于放大器不能正常工作，不能产生正弦波振荡B. 该电路由于无选频网络，不能产生正弦波振荡C.

25、该电路由于不满足相位平衡条件，不能产生正弦波振荡D. 该电路满足相位平衡条件，可能产生正弦波振荡7. 关于通角H的说法正确的是（B ）A. H是指一个信号周期内集电极电流导通角度BH是指一个信号周期内集电极电流导通角度的一半C. H是指一个信号周期内集电极电流导通角度的两倍8. 调制的描述（C ）A. 用载波信号去控制调制信号的某一个参数，使该参数按特定的规律发生变化。B. 用调制信号去控制载波信号的某一个参数，使该参数按特定的规律发生变化。C. 用调制信号去控制载波信号的某一个参数，使该参数随调制信号的规律发生变化。9. 在波形上它的包络与调制信号形状完全相同的是（A ）A. AMB. DS

26、BC. SSBD. VSB10. 同步检波器，输入信号为Us =Uscos（3c+Q） t,恢复载波ur =Urcos （0f + Aw） t,输 出信号将产生（B ）A.振幅失真B.频率失真C.相位失真11.自动增益控制简称A. AGCB. AFCC. APC12 调幅波的信息包含在它的(B )A.频率变化之中B.幅度变化之中C.相位变化之中13.调频收音机中频信号频率为(B )A. 465kHzB. 10.7MHzC 38MHz D不能确定14 在高频放大器中，多用调谐回路作为负载,其作用不包括(D )A.选出有用频率B.滤除谐波成分C.阻抗匹配D产生新的频率成分15 惰性失真和负峰切割失

27、真是下列哪种检波器特有的失真A小信号平方律检波器B.大信号包络检波器C.同步检波器三、某发射机输出级在负载Rl=iooq上的输出信号为us(t)=4 (1 + 0.5cosQt) coscoft V,请问:1.该输出信号是什么已调信号？该信号的调制度ma=?2总的输出功率PiV=?3. HI出该已调信号的波形、频谱图并求频带宽度B呼(15分)解：1.该输出倍号是调幅信号。该倍号的调制度ma=0.52.总的输出功卒卩纣=(l+0.5m2.)玖=(l + 05m2a) U2g/2RL=0.09W34VIVIVCD3cQ 3c 3c+GBW=2XQ/2 =Q/四、频率为WOMHz的载波被频率为5kH

28、z的正弦信号调频，最大频偏： = 50kHz,求:1.调频指教g及调频波有效带宽BW2如果调制信号的振幅加倍，频率不变时，调频指数g尺调频波有效带宽B監3如果调制信号的振幅和频率均加倍时，调频指数g及调频波有效带宽BW （15分）解：1调频系数m产AVFFOrad有效带宽 BW=2(m汁l)F=110kH22调频系数m产Afm/F=20rad有效带宽 BW=2(tnf+l)F=21OkH23调频系数mf=Afm/F=10rad有效带宽 BW=2(mf+l)F=220kHz五、1.试画出石英谐振器的电路符号、等效电站以及电抗曲线，并说明它在fvfs、f=fs、fsvYfp、f印时的电抗性质。2.

29、石英晶片之所以能做成谐振器是因为它具有什么特性?3.常用的石英晶体振荡电站有几种?解：1.石英谐振舉的电路符号.等效电路如下图fvfs电抗呈容性，f=E电抗呈阻性，fsvfv巾电抗呈感性，4巾电抗呈容性2.石英晶片之所以能做成谐振器是因为它具有压电和反压电特性3常用的石英晶体振荡电路有串联型和并联型两种六、画出混频器的组成框图及混频前后的波形图，并简述混频器的工作原理。（6分）解：滤波器混频器的工作床理：两个不同频卒的高频电压作用于非线性器件时，经非线性变换，电流 中包含直流分、基波、谐波、和频、差频分尊。其中差频分畳fLo-fs就理混频所需要 的中频成分，通过中频带逋滤波器把其它不需要的频卒

30、分長滤掉,取出差频分H宪成混频。七、如图所示为末级谐振功率放大器原理电路，工作在临界状态，图中C2为耦台电容，输 出谐振回路由管于输出电容以及元件D、L/、G组成，外接负载天线的等效阻抗近似为电 阻。现将天线短路、开站，试分别分析电路工作状态如何变化？功率管是否安全？ （6分）解：天线开路时，回路的品质因数升高，所以谐振阻抗氏急剧增加，功率管工作于过压状 态，5增高，很可能导致4论 Ua）ceo，功卒管不安全。天线短路时，回路严重失谐（呈感性），所以谐振阻抗凡急剧诚小，功率管工作于欠 压状态，Pc急增，很可能导致Pcx Pg功卒管烧坏。试卷二1. 下列振荡电路中频率稳定度最高的是()oA、改进

31、型电容三点式LC振荡器B、石英晶体振荡器C、RC桥式振荡器2. 锁相环路锁定时，其输岀信号与输入信号的相位差为()A.零E.常数 C.变化量3. 若低频调制信号的频率范围为片代，用来进行调幅，则产生的普通调幅波 的频带宽度为( )oA. 2F, B. 2Fn C. 2 (Fu -F.)4. 鉴频器的输入信号u(t)二1()cqs(27tX 107t)+5sin(27t X 1()%V,鉴频特性线性范 围大于2Afm,鉴频跨导SD=-10mV/kHz,则鉴频器输出电压的表达式为()。A、u0(t)=50cos(2ti X 10st)mVB、uu(t)=-50cos(27i X 103t)mVu&

32、lt;e=-50sin(27i X 103t)mV5二极管环形混频器件具有()功能。A放大E.振荡C.相乘6. 基极调幅要求谐振功放工作在()状态。A.临界E.过压C.欠压7. 单频调制时，宽带调频信号的最大频偏Afm=100kHz,现调制信号的振幅和频率都增加一倍，则Ah为()kHz。A、5()E、100C、2008. 包络检波电路只能适用于检波（）调幅信号。A. DSB B. SSB C. AM9. 二极管峰值包络检波器中，产生负峰切割失真的原因是（ ）oA.交流负载电阻过小 B.交流负载电阻过大 C.输入信号调幅 系数过小1（）. LC并联谐振回路谐振时其等效阻抗为（）。A.零 E.小且

33、为纯电阻C.大且为纯电阻11. 锁相环路锁定时，其输出信号与输入信号的（）严格相等。A.相位 E濒率C.幅度12. 调相信号的带宽为20kHz,当调制信号幅度不变，调制信号频率升高一倍，则带宽变为（）。A、40kHz E、20kHz C、10kHz13. 下列非线性器件中，产生混频干扰最小的器件是（）。A.二极管B.三极管 C.场效应管14. 丙类谐振功放，原工作在临界状态，电路其它参数不变，只使忆减小,放大器的功率与效率将发生下列（）变化。A.P“、P。、均减小 E.P“、Pc减小，增大CP<,、减小，Pc增大15. 图示电路中，“.,/） = t/.scos（d）cos/）、®a）= S,”cosg./） , Q为低频，3为髙频，则该电路为（）电路。A 调幅 E混频 C振幅解调1. 单谐振回路的Q值越大，其通频带越窄，矩形系数越小。（）2二极管峰值包络检波器输入信号幅度越大，检波效率越高，但惰性失真 和负峰切割失真也越大。（）3.谐振回路Q值越高，谐振曲线越尖锐，选择性越差，而通频带越窄。（）4. 双差分对模拟相乘器可以用来对AM. DSE、SSE信号进行解调。（）5. 混频过程就是输入信号频谱搬移过程，要求搬移过程输入信号的频谱结构不 能改变。（）6. 并联