高频电子线路答案

第一章绪论

1-1画出无线通信收发信机的原理框图，并说出各部分的功用。

答：

上图是一个语音无线电广播通信系统的基本组成框图，它由发射部分、接收部分以及无线信道三大部分组成。

发射部分由话筒、音频放大器、调制器、变频器(不一定必须)、功率放大器和发射天线组成。

低频音频信号经放大后，首先进行调制后变成一个高频已调波，然后可通过变频，达到所需的发射频率，经高

频功率放大后，由天线发射出去。接收设备由接收天线、高频小信号放大器、混频器、中频放大器、解调器、音频

放大器、扬声器等组成。由天线接收来的信号，经放大后，再经过混频器，变成一中频已调波，然后检波，恢复出

原来的信息，经低频功放放大后，驱动扬声器。

1-2无浅通信为什么要用高频信号？“高频”信号指的是什么？

答：高频信号指的是适合天线发射、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，可利用的频带宽度就越宽，信道容量就越大，而且可以减小或避免频道间的干扰：

(2)高频信号更适合电线辐射和接收，因为只有天线尺寸大小可以与信号波长相比拟时，才有较高的辐射效率和

接收效率，这样，可以采用较小的信号功率，传播较远的距离，也可获得较高的接收灵敏度。

1-3无线通信为什么要进行凋制？如何进行调制？

答：因为基带调制信号都是频率比较低的信号，为r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字调制。在模拟调制中，用调制信号去控制高频载波的某个参数。在调幅方式中，AM

普通调情、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).

在数字调制中，一般有频率键控(FSK)、幅度键控(ASK).相位徙控＜PSK)等调制方法。

1-4无线电信号的频段或波段是如何划分的？各个频段的传播特性和应用情况如何？

答：无线电信号的频段或波段的划分和各个频段的传播特性和应用情况如下表

波段名称波长范围原率范围原段名称主要传播方式和用途

长波(LW)10J-104m30-300kHi低演(LF)地波；远距高通信

中波(MH)IO?〜103m300kHz〜3MHz槐(MF)地波、天波；广播、通信、导航

10~100m3-30MHzSS(HF)天波、地波，广播、通信,

直线传播、对流层敢射।通信、电

超近波(VSW)1~10m3g300MHz甚高频(VHF)

视广着豳广熹雷达

直线传播、做射传揄通信、中继

分米祖(USW)10〜100cm300MHz〜3GHz特高原(UHF)

*与卫星通信、鲁达、电视广播

厘米读(SSW)3-30GHz超高频(SHF)直线传揄中继和卫星通信、富达

ft1~10cm

毫米波(ESW)1~10mm30-300GHJ极高频(EHF)直线传榆版通信、雷达

第二章高频电路基础

2—1对于收音机的中频放大器，其中心频率「L165kHz.Bo7o--8kllz,回路电容C-200pF,试订算回路电感和QL值。

若电感线圈的Q尸100,问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。

解2-1:

皿。=薮必得:由B。.7。7=合得:

£——_________________________

一(2%人)2。-4万2x4652x106X200x10-12

匿=六空%58.125

8x103

«0.586/??H00.797

4^2X4652X200

100_________109

因为：凡171.22W

2^x465xl0'x200xl0-12-2^x465x2

°二4c二gC二Qo

‘gz%+处，i+殳

RL

所以：H,=(&-1)R..=Q,/?,.=58,125X171.22»237.66^/2

LQ,&一心100-58.125

答：回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66k。的电阻。

2-2图示为波段内调谐用的并联振荡回路，可变电容C的变化范围为12〜260pF,Ct为微调电容，要求此回

路的周谐范围为5M〜I6CRkHz.求网路电感【.和C,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。工=C+G，因此可以得到以下方程组

.11

1605X103=-j=---------------,==---------------

2力"„,加2"J〃12xl0-”+C)

535x1O3=J=广]

2-2/r7^260xl0-,2+C,)

1605_260x1。-"+C,26()xl0T+C,_

535.V12x10*+。,'12x1()72+c,一

8C,=260xl0-,2-9xl2xl0n

______________1

(InX535X10-')2(260+19)x1O'12

IQ6

»0.3175wH

-3149423435

答：电容Ct为19pF,电感L为0.3175mH.题2—3图

2-3图示为•电容抽头的并联振荡回路。谐振频率fo=lMHz,Cl=400pf,以100pF求回路电感L若Qo=lOO,Ri=2k

Q,求回路有载Qi值。

解2-3

40000

二80"',

G+c2500折合到回路两端的负载电阻为勺=*=急=3/25m

L-------------：-

(2万A)2c100

回路固有谐振阻抗为凡Q，一199/1/2

27tfC6.28X106X80X10~

«0.317/nA/n

(2z-xl06)-8()xl0-,2有载品质因数。，=—"=%工1546

1+41+------

R；3.125

负载R1,接入系数为=器=0・8

L*[■L*2nuv

答：回路电感为0.317mH,有载品质因数为L546

2-4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高？

答2-4：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、儿何形状等有关，温度系数非常小，因此受外界温度

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，因此谐振阻抗很大

5.构成虞荡器非常方便，而且由于上述特点，会使频率非常稳定。

2-5•个5kH7的基频石英晶体谐振器.C,=24Y10-2pFCo=6pF..ro=15Q,求此谐振曙的Q值和串、并联谐振频

率。

解2-5：^™«0.024pF=C

总电容C=

6+0.024q

串联频率fq=-^-—«O.998fo=4.99kHz

品质因数Q88464260

-2

2兀x5x10'x0.024xIO'x153.6兀

答:该晶体的串联和并联频率近似相等,为5kHz,Q值为88464260。

2-6电阻热噪声有何特性？如何描述

答2-6：电阻的热噪音是由于温度原因使电阻中的自由电子做不规则的热运动而带来的，因此热噪音具有起伏性质,

而且它具有均匀的功率谱密度，所以也是白噪音，噪音的均方值与电阻的阻值和温度成正比。

噪音电压功率谱与=4kTR,噪音电压均方值E；=4kTRB

噪音电流功率谐S’=4kTGt噪音电流均方值/；=4kTGB

2-7求如图所示并联电路的等效噪声带宽和输出均方噪声电压值。设电阻R=10kQ,C=200pF,T=290K。

解2-7-

网络传输函数为

1R

H(jty)=------------=--------------,HC=R

"MCA

R1

则等效噪音带宽为

8

Bn=^--------------------=f---------------Tdf

nHlJl+(a)CR)2

df=arctan(2C7f)

=jX+(^fCR^^7^^l«

1+\LKjCK)Z7TCK

11106…

=------=---------:---------------rr=-----=125kHz

4CR4X104X200X10-128

输出噪音电压均方值为

U：=4kTGB,,H：=4kT—BR2=4kTRB“

n"°Rnn

=4x1.37x10-2Jx290x104x125xlO5=19.865(juV2)

答：电路的等效噪声带宽为125kHz,和输出均方噪声电压值为19.865uV2.

2-8如图所示噪声产生电路，已知直流电压E=10V,R=20kQ,C=100pF,求等效噪声带宽B和输出噪声电压均

方值（图中二极管V为硅管）。

解2-8：此题中主要噪音来自二极管的散粒噪音，因此

流过二极管的电流为

E-VD9.3

1。=0.465mA,

R20000

二极管电阻为R"=写上》56c

网络传输函数为

H(jM=-7—5--------------------------=[NR，H“=R„

---+ja)C—+ja)C1+JMRD

R"RD%,

题2—8图

等效噪音带宽为:

=-2----------5---------=f-----------------Tdf=\----------------Tdf

H：{1+3CRJ{1+(2%/CR">

==-2

=2%时,"而n(2"/C/?")|o4C/?W4xlOOxIO'x56

10,*

=—«44.64MHz

224

U：=2/泌1H:

=2x0.465X10~3X1.6X10-19X44.64X106X562«2083x(//V2)

2-9求图示的T型和II型电阻网络的噪声系数。

解2-9

设两个电路的电源内阻为Rs

1.解T型网络

输出电阻为R0=题2—9图

（1）采用额定功率法

输入匹配功率?加=条，编出匹配功率4„"=【缶纥

4R0

噪音系数_殳(R、+号+&

1vmo

4/CTBRQUi=4kTBR

（2）采用开路电压法%u

入4+g+&

3券矶一广

MIO

（）采用短路电流法

3I-n=o4kTH—n

R“

____________

鼠=4kTIiQR、-----------X-----------

&g&+&

凡+A+

&+R、

=4kTB—

凡（凡（4+4+&）+&（&+4）

=4kTBR,g=4kTBR、

(R,+N+号),

R、+Ri+R、

丁

R禺

2.解口型网络+&|凡/、

尺+凡(R阳+&R,+R府R、

输出电阻为：&=J

IRR[+(R»+/?.)(/?+/?.)

K禺51、、1

（）采用额定功率法+&+63

1风十段

输入匹配功率匕„j=余

RR+R+R

&+&+&+&

2

得噪音系数为，匕.=袅=3x

AR

&______kJtmoK,

E,&+周’

&+A型一凡+&I

氏十及25与/凡+("+&)(凡+凡)

输出匹配功率

=4仃畋4&(

（2）采用开路电压法R[RS+R]R,+居此

R\_____________.

u2.RR

mo=4kTBR

凡+々23

队

=AkTBR、R\x

E4

=4kTBRR2

+&A+&a,

V21R、R#+R,R]+R)R.

ntII

吃=4kTBG。

（3）采用短路电流法

2

%=4kTBG、段6

Ri凡+&&+RR,

=4kTBR%

+R禹+RR,

1(RR+RM+RR

=-T

R1

2-10接收机等效噪声带宽近似为信号带宽，约10kHz,输出信噪比为12dB,要求接收机的灵敏度为1PL间接

收机的噪声系数应为多大？

解2T0：根据已知条件区=1()12=15.85

N“

：接收机的噪音系数应为32dB。

si10-12

$_=而=__________________

-234

So15.8515.85x1.37xIOx290xlO

及

106

。1588。32dB

15.85x1.37x29

第三章高频谐振放大器

3-1对高频小信号放大型的主要要求是什么？高频小信号放大器有哪些分类？

答3-1：对高频小信号器的主要要求是：比较高的增益，比较好的通频带和选择性,噪音系数要小,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。

3-2一晶体管组成的单回路中频放大器，如图所示。已知9=4651412,晶体管经中和后的参数为：

g.=0.4mS,C.=142pF,g=55uS,C=18pF,Y.=36.8mS,Y=0,回路等效电容C=200pF,中频变压器的

1DJv*wt?wvIDIt/

接入系数Pl=N]/N=0.35,「2=电小=0.035,回路无载品质因数Qo=8O,设下级也为同一晶体管，参数相同。

（2）放大器的电压增益；（3）中和电容值。

试计算：(1〉回路有载品质因数QL和3dB带宽Bo7

(设华，c=3pF)

解3-2：根据已知条件可知1,能够忽略中和电容和y”的影响。得：

XV

回路总电容为

C,=C+p：Cg+p；Cje=200+0.35)x[8+0.0352x142«202pF

固有谐振电导为

2^4Cr2%X465X10''X202X10/2"0

统=七二---------疝----------"7.3742

回路总电导为

=++

gxP\8t)ePlSieSo题3-]图

=0.352x55xIO6+O.O352xo.4xl(r+7.374x10^«14.6/S

品质因数Q,=2.X465X10-X^2X10

"gx14.6x10^

3dB带宽B。7=&=—»11.51kHz

QL40.4

P/21%I_0.35x0.035x36.8x10“

谐振增益K。==30.88

14.6X10-6

中和电容°"=缶&=含G=黑X3"6I5"

答：品质因数Q为40.4,带宽为11.51kHz,谐振时的电压增益为30.88,中和电容值为1.615pF

3-3高侦谐振放大器中，造成工作不稳定的王要因素是什么？它行哪些不良影响？为使放大器稳定工作，可以采

取邸些措施？

答3-3集电结电容是主要引起不稳定的因素，它的反馈可能会是放大器自激振荡：环境温度的改变会使晶体管参

数发生变化，如以、G。、g.c>&“.、.、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6比较高的晶体管

（4）选用温度特性比较好的晶体管，或通过电路和其他措施，达到温度的自动补偿。

3-4三汲单调谐中频放大器，中心频率f°=465kHz,若要求总的带宽B0.7=8kHZ,求每一级回路的3dB带宽和

回路有我品质因数。俏。

解3—4：设每级带宽为R,则：n—

因为总带宽为B0,=BN23-1

则每级带宽为坊=~^==«15.7kHz

V2J-1

答：每级带宽为15.7kHz,有载品质因数为29.6。有载品质因数QL=3。29.6

3-5若采用三级临界耦合双回路谐振放大器作中频放大器（三个双回路），中心频率为/°=465kHz,当要求3dB

带宽为8kHz时，每级放大器的3dB带宽有多大？当偏离中心频率10kHZ时，电压放大倍数与中心频率时

相比，下降了多少分贝？

解3-5设每级带宽为则:

根据总带宽B”=B1超二I得：

每级带宽为叫=~^==«H2kHz

j/-U./H

V2J-1

当偏离中心频率10kHz时，根据谐振特性，有:

K,_______2A_________2

K°|一“1+AT2)2+.A=广也+m

答：每级放大器的3dB带宽为11.2kHz,当偏离中心频率10kHZ时,电压放大倍数与中心频率时相比,下降了多

少3L4dB

3-6集中选频放大器和谐振式放大器相比，有什么优点？设计集中选频放大器时，主要任务是什么？

答3-6优点：选频特性好、中心频率稳定、Q值高、体积小、调整方便。设计时应考虑：

滤波器与宽带放大器及其负载之间的匹配。另外还要考虑补偿某些集中参数滤波器的信号衰减。

3-7什么叫做高频功率放大器？它的功用是什么？应对它提出哪些主要要求？为什么高频功放一般在B类、C类状

态卜工作？为什么通常采用谐振回路作负载？

答3-7高频功率放大器是一种能将直流电源的能量转换为高频信号能量的放大由路，其主要功能是放大放大高

频信号功率，具有比较高的输出功率和效率。对它的基本要求是有选频作用、输出功率大、自身损耗小、效率高、

所以为了提高效率，般选择在B或C类卜工作，但此时的集电极电流是个余弦脉冲，因此必须用谐振电路做负

我，才能得到所需频率的正弦高频信号。

3-8高频功放的欠压、临界、过压状态是如何区分的？各有什么特点？当反、Eb、氏、电四个外界因素只变化其中

的一个时，高频功放的工作状态如何变化？

答3-8当晶体管工作在线性区时的工作状态叫欠压状态，此时集电极电流随激励而改变，电压利用率相对较低。如

果激励不变，则集电极电流基本不变，通过改变负载电阻可以改变输出电压的大，输出功率随之改变：该状态输出

功率和效率都比较低。当晶体管工作在饱和区时的工作状态叫过压状态，此时集电极电流脉冲出现平顶凹陷，输出

电压基本不发生变化，电压利用率较高。

过压和欠压状态分界点，及品体管临界饱和时，叫临界状态.此时的愉出功率和效率都比较高.

•当单独改变R时，随着R的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。

•当单独改变反时，随着民的增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。

•当单独改变反时，随着以的负向增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。

•当单独改变出时，随着U,的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。

3-9已知高频功放工作在过压状态，现欲将它调整到临界状态，可以改变哪些外界因素来实现，变化方向如何？

在此过程中集电极输出功率如何变化？

答3-9可以通过采取以下措施

1.减小激励口，集甩极电流■和电玉振幅Uc基本不变，输出功率和效率基本不变。

2.增大基极的负向偏置电压，集电极电流k和电压振幅U,基本不变，输出功率和效率基本不变。

3.减小负载电阻R,集电极电流匕梢大，Ie也增大，但电压振幅Uc减小不大，因此输出功率上升。

4.增大集电极电源电压，1小L和M增大，输出功率也随之增大，效率基木不变。

3-10高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么？

答3T0主要意义在于提高了电源的利用率，将直流功率的更多的转换为高频信号功率，减小晶体管的功率损耗，

可降低对晶体管的最大允许功耗1％的要求，提高安全可靠性。

3-11设一理想化的晶体管静特性如图所示，已知E..=24V,U=21V,基极偏压为零偏，U„=3V,试作出它的动特性

曲线.此功放工作在什么状态？并计算此功放的。、Pi、P。、n及负载阻抗的大小。画出满足要求的基极回路。

解3Tl

1、求动态负载线

根据给定静态特性，

得到晶体管的耳=0.5v,

魇=善=IS,并得到如下方程组

u=E-Ucoscof

cecc代入数值后得

ic=gm(Ut,cosa)i-E；+Eb

u=24-21cosCD/题3—11图

{r可以解出：

ic=gm(3coscor-0.5)

⑴当cot=几时

晶体管截止,因此［=0,但4=Ec+Uc=24+21=35V,

位于C点

⑵当函=9时

晶体管临界导通ic=0,且有U,cos6=E；=0.5,cos9=母，

因此6=arccos-^«80°oucc=Ef-Uccos0=24-21x-^=20.5V,

位于B点。

⑶当st=0时

%-Uc=3V,ic=icraax=gm(3cos0-0.5)=2.5gm=2.5A.

位于A点。

连接A、B、C三点，就是它的动态特性曲线。

39152127333945

2、求解（）、P］、P。、n及负载阻抗的大小。

G=arccos—«80°

3

R=支=_?!_21

a17.8Q

Licl四(8(r)xig2.5x0.472

=—=21X2・5X0.472=]2.39W

22

Po=ICOEC=a,(80°)xicmiixxEc=0.286x2.5x24=17.16VV

p(：=%-R=17.16-12.39=4.77W

P,12.39

«0.722

17.16

3、符合要求的基极回路为ub=qCOS3

3-12某高频功放工作在临界伏态，通角8=75o”，输出功率为30肌Ec=24V,所用高频功率管的S<=L67V,管

子能安全工作。（1）计算此时的集电极效率和临界负载电阻；（2）若负载电阻、电源电压不变，要使输

出功率不变。而提高工作效率，问应如何调整？（3）输入信号的频率提高一倍，而保持其它条件不变，问

功放的工作状态如何变化，功放的输出功率大约是多少？

解3-12

（1）因为J=aJca=%Sc（Ec-G）

所以JUc=1a.Sc(Ec-Uc)Uc=1a1ScEcUc-la1ScL^

解之得到___________________

a&E(：土"(%ScEj-8aWEEE2P,

=-----------------------------------------=—I±J.I--------------

2a,Sc2y4a,Sc

代入数值后得到集电极电压振幅为

2x30=12±J144-------———=12±8.06

5号土楞a,(75°)1.67V0.455x1.67

=20.06V（取正值）

集电极效率

U20.06

rn=-=-»---0-.-8-36

Ec24

2

因为耳=U拚，所以

2K.r

U1二20.06?

2P^=2x30«6.7C

(2)可用加负向偏值，但同时增大激励电压，保证3不变，但这样可使导通角减小，效率增加。

(3)由于频率增加一倍，谐振回路失谐，集电极阻抗变小，电路由原来的临界状态进入欠压状态，输出幅度下降,

故使输出功率和效率都下降。对丁Y3的频率，回路阻抗为：

(r+jcoL)—所以

回路阻抗为ZL=-7——华

11

ZLB1

r+jsL---

kcoC1+jQ(吁D'+jQ而T)

在GJ=%时,Z[]=4

rvzn2

，/«---------------

71+IQ(n2-l)]2Q(n-1)n«23Q

痴0=吟时，Z

因此，输出功率下降到原来的2/3Q倍。

3-13试回答下列问题：

(D利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加在基极或集电

极时、应如何选择功放的工作状态？

(2)利用功放放大振幅调制信号时，应如何选择功放的工作状态？。

(3)利用功放放大等幅度的信号时，应如何选择功放的工作状态？

解3-13

(1)利用功放进行振幅调制时.,当调制的音频信号加在基极或集电极时、功放应选在过压状态。

(2)利用功放放大振幅调制信号时，功放应选在欠压状态，并为乙类工作°

(3)利用功放放大等幅度的信号时,功放应选在过压状态•此时有较大的输出功率和效率。也可以选择在过压状

态，此时输出电压幅度比较稳定。

3-14当工作频率提高后，高频功放通常出现增益下降，最大输出功率和集电极效率降低，这是由哪些因素引起的？

解3-14主要原因是

1.放大器本身参数，如B、。随频率下降。

2.电路失谐，集电极阻抗减小。

3.少数载流子渡越时间效应。

4.非线性电抗效应，如珠＜的影响,

5.发射极引线电感的影响，对高频反馈加深。

3-15如图所示，设晶体管工作在小信号A类状态，品体管的输入阻抗为Z,交流电流放大倍数为hr«/(l+j/f/fj,

试求Le而引起的放大器输入阻抗并以此解释晶体管发射极引线电感的影响。

=4+2元1小日+(']«Z.+2KLvh

可见，L越大，输入阻抗越大，反馈越深，电流越小，反馈越深，输出功率和效率越低。

3-16改正图示线路中的错误，不得改变馈电形式，重新画出正确的线路,

题3—16图

解3-16：

3-17试画出一高频功率放大器的实际线路。要求（1）采用NPN型晶体管，发射极直接接地：（2）集电极用并绘馈电,

与振荡回路抽头连接；（3）基极用串联馈电，自偏压，与前级

互感耦合。

解3T7：根据要求画出的高频功率放大器电路如下

3-18一高频功放以抽头并联回路作负载，振荡回路用可变电容调

谐。工作频率f=5MHZ,调谐时电容C=200pF,回路有载品质

因数5=20,放大器要求的最佳负载阻抗RL产50◎，试计算回

路电感L和接入系数P。

解3T8：

由f0二W?得'

L=--------；=7------T2-------------TTQ5.07J1H

22,212r

(2nf0)C4nx25xl0-x200xl0-

因a=区警，所以，P=*£=件亭^

P5V5

/50X2TCX5X106X200X10-石

=50x107后起0.125

V20-

3-19如图（a）所示的D型网络，两端的匹配阻抗分别为R”、电。将它分为两个L型网络，根据L型网络的计算

公式，当给定@=R”/X”时，证明下列公式：

RP.

舟“Q；一

+Q”

Q=Qi

因数

品质

路总

明回

并证

题

图

解T9

路分

将电