3高频电子线路第三章答案

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第３章谐振功率放大器

3.1谐振功率放大器电路如图3.1.1所示，晶体管的理想化转移特性如图P3.1所示。已知：VBB?0.2V，ui?1.1cos(?t)V，回路调谐在输入信号频率上，试在转移特性上画出输入电压和集电极电流波形，并求出电流导通角?及Ic0、Ic1m、Ic2m的大小。

[解]由uBE?VBB?ui?0.2V?1.1cos(?t)V?0.2V?1.1cos(?t),可作出它的波形如图P3.1(2)所示。

根据uBE及转移特性，在图P3.1中可作出ic的波形如(3)所示。由于t?0时，

uBE?uBEmax?(0.2?1.1)V=1.3V,则

iCmax?0.7A。

由于Uimcos??UBE(on)?VBB，所以

cos??UBE(on)?VBBUim?0.6?0.21.1?0.364,则得

??69?

由于?0(69?)?0.249，?1(69?)?0.432，?2(69?)?0.269，则

Ic0??0(69?)iCmax?0.249?0.7?0.174AIc1m??1(69?)iCmax?0.432?0.7?0.302AIc2m??2(69?)iCmax?0.269?0.7?0.188A

3.2已知集电极电流余弦脉冲iCmax?100mA，试求通角??120?，??70?时集电极电流的直流分量Ic0和基波分量Ic1m；若Ucm?0.95VCC，求出两种状况下放大器的效率各为多少？

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[解](1)??120?，?0(?)?0.406，?1(?)?0.536

Ic0?0.406?100?40.6mA,Ic1m?0.536?100?53.6mA12?c???1(?)?0(?)?UcmVCC?12?0.5360.406?0.95?62.7%

(2)??70?，?0(?)?0.253，?1(?)?0.436

Ic0?0.253?100?25.3mA,Ic1m?0.436?100?43.6mA?c?12?0.4360.253?0.95?81.9%

3.3已知谐振功率放大器的VCC?24V，IC0?250mA，Po?5W，Ucm?0.9VCC，试求该放大器的PD、PC、?C以及Ic1m、iCmax、?。

[解]PD?IC0VCC?0.25?24?6W

PC?PD?Po?6?5?1WPoPD2PoUcm56?C?Ic1m???83.3%2?50.9?24?0.463A

?g1(?)?2?CiCmax?IC0VCCUcm??2?0.833?0.250.18310.9?1.85,??50?

?0(?)?1.37A

3.4一谐振功率放大器，VCC?30V，测得IC0?100mA，Ucm?28V，??70?，求Re、

Po和?C。

Ic01000.253[解]iCmax??0(70?)??395mA

Ic1m?iCmax?1(70?)?395?0.436?172mARe?UcmIc1m?280.172?163Ω

Po?1?C?2PoIc1mUcm??2.412?0.172?28?2.4W?80%

PD0.1?30

3.5已知VCC?12V，UBE(on)?0.6V，UBB??0.3V，放大器工作在临界状态

Ucm?10.5V，要求输出功率Po?1W，??60?，试求该放大器的谐振电阻Re、输入电压Uim1Ucm2Po2及集电极效率?C。

[解]Re?Uim??12?10.512?55?

UBE(on)?VBBcos?1?1(60?)2?0(60?)??0.6?(?0.3)0.51?1.8V?C?UcmVCC0.39110.5????78.5.21812

3.6谐振功率放大器电路如图P3.6所示，试从馈电方式，基极偏置和滤波匹配网络等方面，分析这些电路的特点。

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[解](a)V1、V2集电极均采用串联馈电方式，基极采用自给偏压电路，V1利用高频扼圈中固有直流电阻来获得反向偏置电压，而V2利用RB获得反向偏置电压。输入端采用L型滤波匹配网络，输出端采用?型滤波匹配网络。

(b)集电极采用并联馈电方式，基极采用自给偏压电路，由高频扼流圈LB中的直流电阻产生很小的负偏压，输出端由L2C3，C3C4C5构成L型和T型滤波匹配网络，调理C3C4和C5使得外接50欧负载电阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻，输入端由C1、C2、

L1、C6构成T和L型滤波匹配网络，C1用来调匹配，C2用来调谐振。

3.7某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图P3.7所示。工作频率为2MHz，已知天线等效电容CA?500PF，等效电阻rA?8?，若放大器要求Re?80?，求L和C。

[解]先将L、CA等效为电感LA，则LA、C组成L形网络，如图P3.7(s)所示。由图可得

Qe?RerA?1?808?1?3

由图又可得Qe??LA/rA，所以可得

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QerA3?82π?2?106

LA????1.91?10?6H?1.91μH?1?1????LA?1?2??1.91μH?1?2??2.122μHLAQe?3???C?1??LA12

?12?1(2π?2?10)?2.122?1062?6?2987?10F?2987pF由于?LA??L??CA，所以

1?1.91?10?6L?LA??CA?62?1(2π?2?10)?500?1062?12

?14.59?10H?14.59μH3.8一谐振功率放大器，要求工作在临界状态。已知VCC?20V，Po?0.5W，RL?50?，集电极电压利用系数为0.95，工作频率为10MHz。用L型网络作为输出滤波匹配网络，试计算该网络的元件值。

[解]放大器工作在临界状态要求谐振阻抗Re等于

Re?Ucm2Po2?(0.95?20)2?0.52?361?

由于Re>RL，需采用低阻变高阻网络，所以

Qe?L?ReRLQeRL?1?36150?1?2.494?6??2.494?502π?10?106?1.986?10H?1.986μH?1?L??L?1?2??1.986?HQe??C?11???2.31μH?1?2?2.494???6

?L?2?1(2π?10?10)?2.31?1062?110?10?12F?110pF3.9已知实际负载RL?50?，谐振功率放大器要求的最正确负载电阻Re?121?，工作频率f?30MHz，试计算图3.3.9(a)所示?型输出滤波匹配网络的元件值，取中间变换阻抗

??2?。RL

[解]将图3.3.9(a)拆成两个L型电路，如图P3.9(s)所示。由此可得

Qe2?RL?RLRe?RL?1?5021212?1?4.9

?1?7.71Qe1??1?

Qe29

C2??RL?4.92π?30?10?506?520?10?12F?520pF?1?1????C2?1?2??520pF?1?C2?542pF2?Q4.9??e2??L12?L11?1??C2?Qe1RL2

?9??1(2π?30?10)?542?107.71?22π?30?10662?12?52?10H?52nH??81.8?10?9H?81.8nH?1?1????L11?1?2??81.8nH?1?L11?83nH2?Q7.71??e1??C1?1??L112?1(2π?30?10)?83?1062?9?339?10?12F?339pF

L1?L11?L12?(81.8?52)nH?133.8nH3.10试求图P3.10所示各传输线变压器的阻抗变换关系及相应的特性阻抗。

1[解](a)Ri?(b)Ri?2UIU4I?14Zc,RL?U2I?124UI?4Zc,1211?4?,Zc?4Ri?RLRL4Zc164Ri?2RL,RiRL?2ZcZc/2?4RiZc?2Zc,RL?Zc,Zc?

3.11功率四分派网络如图P3.11所示，试分析电路的工作原理。已知RL?75?，试求

Rd1、Rd2、Rd3及Rs的值。

[解]当Tr1a与b端负载电阻均等于2Rs，a与b端获得信号源供给功率的一半。同理，

Tr2、Tr3两端负载RL都相等，且等于4Rs时，a、b端功率又由Tr2、Tr3平均分派给四个

Rd1?75?,Rd2?Rd3?150?,Rs?18.75?负载，所以每路负载RL获得信号源供给功率的1/4，故图P3.11构成功率四分派网络。

3.12图P3.12所示为工作在2~30MHz频段上、输出功率为50W的反相功率合成电

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路。试说明：(1)Tr1~Tr5传输线变压器的作用并指出它们的特性阻抗；(2)Tr6、Tr7传输线变压器的作用并估算功率管输入阻抗和集电极等效负载阻抗。

[解](1)说明Tr1~Tr5的作用并指出它们的特性阻抗

Tr1为1:1传输线变压器，用以不平衡与平衡电路的转换，Zc1?50?。

Tr2和Tr3组成9:1阻抗变换电路，Zc2?Zc3?50?/3?16.7?。

Tr4为1:1传输