《習題參考答案 》PPT課件

高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 1 第 3章 習 題 參 考 答 案3-1 3-2 3-3 3-4 3-53-6 3-7 3-8 3-9 3-103-11 3-12 3-13 3-14 3-153-16 3-17 3-18 3-19 3-203-21 3-22 3-23 3-24 3-25 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 2 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 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 3 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=55S， 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) Q 0=80， 設(shè) 下 級 也 為 同 一 晶 體管 ， 參 數(shù) 相 同 。 試 計 算 ： 題 3 1圖（ 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) Cbc=3 pF） 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 4 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2 2 2 21 2 200 0.35 18 0.035 142 202oe ieC p C p C pF 回 路 總 電 容 為C 3 -1200 02 2 465 10 202 10 7.37480fg SQ 固 有 諧 振 電 導 為C 2 21 2 02 6 2 3 60.35 55 10 0.035 0.4 10 7.374 10 14.6oe iep g p g g S 回 路 總 電 導 為g 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 5 3 -120 600.7 31 20 61 11 1 2 2 465 10 202 10 40.414.6 104653 11.5140.4| | 0.35 0.035 36.8 10 30.8814.6 100.35 3 1.6151 0.65L L fen b c b c fQ fdB B kHzQp p yK N p C C C pFN N p C品 質(zhì) 因 數(shù) g帶 寬諧 振 增 益 g 中 和 電 容答 ： 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 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 6 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 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 償 的 辦 法 如 采 用 中 和 法 或 失 配 法（ 2） 減 小 負 載 電 阻 ， 適 當 降 低 放 大 器 的 增 益（ 3） 選 用 f T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 到 溫 度 的 自 動 補 償 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 7 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 。 130.7 1 0.71 13 0L 1 B B 2 1B 8B 15.7kHz0.50982 1fQ 29.6B 因 為 總 帶 寬 為則 每 級 帶 寬 為有 載 品 質(zhì) 因 數(shù)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。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 8 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 要 求 3 dB帶 寬 為 8 kHz時 ， 每 級 放 大 器 的 3 dB帶 寬 有 多 大 ？ 當 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 ： 14 30.7 10.71 14 3B B 2 1B 8B 11.2kHz0.7142 1 根 據(jù) 總 帶 寬 得 ：每 級 帶 寬 為 10kHz當 偏 離 中 心 頻 率 時 ， 根 據(jù) 諧 振 特 性 ， 有 ： 1 2 2 2 2 401K 2A 2K A 1(1 A ) 4 4 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 9 331 3 34 440 0 2 20 3 342 2401 0 13 4 243 K K 2 8 8K K 1 4 (4 ) f4 2Q f8 82f f 2 2 f4 (2 ) 4B f B 8 8 0.027, 20log0.027 31.4dB2992 2 104 11.2 10 答 ： 每 級 放 大 器 的 3 dB帶 寬 為 11.2kHz,當 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 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 10 3 6 集 中 選 頻 放 大 器 和 諧 振 式 放 大 器 相 比 ， 有 什 么 優(yōu) 點 ？ 設(shè)計 集 中 選 頻 放 大 器 時 ， 主 要 任 務 是 什 么 ？ 答 3-6優(yōu) 點 ： 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 考 慮 ： 濾 波 器 與 寬 帶 放 大 器 及 其 負 載 之 間 的 匹 配 。 另 外 還 要 考 慮補 償 某 些 集 中 參 數(shù) 濾 波 器 的 信 號 衰 減 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 11 3 7 什 么 叫 做 高 頻 功 率 放 大 器 ？ 它 的 功 用 是 什 么 ？ 應 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 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 載 ， 才 能 得 到 所 需 頻 率 的 正弦 高 頻 信 號 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 12 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 ？ 當 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 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 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 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 ， 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 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 13 當 單 獨 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 單 獨 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 單 獨 改 變 Eb時 ， 隨 著 Eb的 負 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 單 獨 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) 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 14 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 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 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 載 電 阻 R L， 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 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 15 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 ，U b=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 、 P1、 P0、 及 負 載 阻 抗 的 大 小 。 畫 出 滿 足要 求 的 基 極 回 路 。 題 3 11圖 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 16 解 3-11 0.5 ,1 , cos( cos24 21cos(3cos 0.5bCm bece c cc m b b bcec m E vdig Sduu E U ti g U t E Eu ti g t 根 據(jù) 給 定 靜 態(tài) 特 性 ，得 到 晶 體 管 的 并 得 到 如 下 方 程 組 代 入 數(shù) 值 后 得可 以 解 出 ：）1、 求 動 態(tài) 負 載 線 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 17 c ce c Cc b o ce c cce c C c cmax m m t i =0, u E U 24 21 35Vt 0.5i =0, cos E 0.5,cos ,30.5 0.5arccos 80 u E U cos 24 21 20.5V,3 3 (3) t 0u E U 3V,i =i g (3cos0 0.5 2.5g b (1)當 時晶 體 管 截 止 ， 因 此 但 ，位 于 C點(2)當 時晶 體 管 臨 界 導 通 且 有 U因 此 。 位 于 B點 。當 時 ） = 2.5A.A 位 于 點 。連 接 A、 B、 C三 點 ， 就 是 它 的 動 態(tài) 特 性 曲 線 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 183 9 15 21 27 33 39 45 beu 3.0V2.52.01.51 /ci A ceu /V A B C02、 求 解 、 P1、 P0、 及 負 載 阻 抗 的 大 小 。 oCL oC1 1 cmax0.5arccos 803U 21 21R 17.8I (80 ) i 2.5 0.472 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 19 C1 C11 o0 C0 C 1 cmax C C 0 110 I U 21 2.5 0.472P 12.39W2 2P I E (80 ) i E 0.286 2.5 24 17.16WP P P 17.16 12.39 4.77WP 12.39 0.722P 17.16 3、 符 合 要 求 的 基 極 回 路 為 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 6-Aug-2005 Sheet of File: D:Design Explorer 99MyDesign2.ddb Drawn By: v + _ COSb bu U t 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 20 3 12 某 高 頻 功 放 工 作 在 臨 界 伏 態(tài) ， 通 角 =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 載電 阻 ； （ 2） 若 負 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 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 ？ C1 1 Cmax 1 C C C 21 C1 C 1 C C C C 1 C C C 1 C CI i S (E U )1 1 1 1P I U S (E U )U S E U S U2 2 2 2 因 為所 以 =解 3-12（ 1） 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 21 2 21 C C 1 C C 1 C 1 C C 1C 1 C 1 C2 C o1C C 2C1 Lcr2 2CLcr 1 S E ( S E ) 8 S P E E 2PU 2 S 2 4 S24 24 2 30 60U 12 144 12 8.062 4 (75 )1.67 0.455 1.6720.06V( U 20.06 0.836E 24UP 2RU 20.06R 62P 2 30 解 之 得 到代 入 數(shù) 值 后 得 到 集 電 極 電 壓 振 幅 為取 正 值 ) 集 電 極 效 率=因 為 ， 所 以 .7 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 22 （ 2） 可 增 加 負 向 偏 值 ， 但 同 時 增 大 激 勵 電 壓 ， 保 證 IC1不 變 ，但 這 樣 可 使 導 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 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 2的 頻 率 ， 回 路 阻 抗 為 ： L L r 000 L1 0 Ln 1 L(r j L) C rCZ 1r j L 1 jQCLZ rC LrC n Z 11 jQ n n 回 路 阻 抗 為在 時 ，在 時 ， 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 23 Ln 2L1Ln 22 2 n 2 L1 Z 1 n1Z 1 jQ(n 1)1 jQ n nZ n n 2Z Q(n 1) 3Q1 Q(n 1) 所 以因 此 ， 輸 出 功 率 下 降 到 原 來 的 2/3Q倍 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 24 3 13 試 回 答 下 列 問 題 ： (1)利 用 功 放 進 行 振 幅 調(diào) 制 時 ， 當 調(diào) 制 的 音 頻 信 號 加 在 基 極 或 集 電 極 時 、 應 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 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 如 何 選 擇 功 放 的 工 作 狀 態(tài) ？ 解 3-13(1） 利 用 功 放 進 行 振 幅 調(diào) 制 時 ， 當 調(diào) 制 的 音 頻 信 號 加 在 基 極 或集 電 極 時 、 功 放 應 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 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 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 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 25 3 I4 當 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 、 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 。4. 非 線 性 電 抗 效 應 ， 如 Cb C 的 影 響 。5. 發(fā) 射 極 引 線 電 感 的 影 響 ， 對 高 頻 反 饋 加 深 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 26 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/f)， 試求 Le而 引 起 的 放 大 器 輸 入 阻 抗 Zi。 并 以 此 解 釋 晶 體 管發(fā) 射 極 引 線 電 感 的 影 響 。 3 15題 圖fe fei i e i ee fei e fe i2 2 2 f f2i e fe i e feh hZ Z j 1 L Z j Lf f1 j 1 jf ff fj Lhf f 1Z Lh Z jf f f1 1 1f f ffZ 2 Lh f Z 2 Lh ff 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 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 27 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 2C 2E2L 改 正 后 的 電 路 圖 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 28 3 17 試 畫 出 一 高 頻 功 率 放 大 器 的 實 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 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 7-Aug-2005 Sheet of File: D:Design Explorer 99MyDesign3.ddb Drawn By: Rb Cb v Cc C1 C Lc L Ec 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 29 3 18 一 高 頻 功 放 以 抽 頭 并 聯(lián) 回 路 作 負 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 載 阻 抗RLr=50 ， 試 計 算 回 路 電 感 L和 接 入 系 數(shù) P。 解 3-18 0 2 2 12 120Lcr 0 Lcr 0 Lcr 0 L 2 L L6 12 3 1f = 2 LC1 1L 5.07 H(2 f ) C 4 25 10 200 10R C R C R 2 f CQ , pp Q Q 50 2 5 10 200 10 50 10 2 0.12520 由 得 ，因 所 以 ， 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 30 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 給 定 Q2=RP2/XP2時 ， 證 明 下 列 公 式 ： p1p1 p1 22p2 p2 p1 2s s1 s2 2 222 p2RX R (1 Q ) 1R R RX X X Q (1 Q ) 11 Q R 并 證 明 回 路 總 品 質(zhì) 因 數(shù) Q=Q1 Q2。 題 3 19圖 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 31 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） 。 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 7-Aug-2005 Sheet of File: D:Design Explorer 99MyDesign3.ddb Drawn By: p1X p2Xs1X s1X p2R p1Xs1X s1X s3XsR p1X s1X sR p1X pX pR(1) (2) (3) (4)根 據(jù) 串 并 轉(zhuǎn) 換 關(guān) 系 ， 得 ： p2 p2 p2 p2s s3 p2 p22 2p2 p2 p2 p22 2p2 p2p2 p22 2 2 2p2 p2 p2 p2jX R jX RR jX (R jX )R jX R XX RR j XR X R X 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 32 p2 s32 p2 sp2 p2 p2 p22 2s p2 s3 p22 2 2 2 2p2 p2 2 p2 p2 2 2s3 s2 s R XQ X RR R X XR X X R 1R X 1 Q R X 1 QX X R 因 為 = ,所 以= ，當 時 ， 產(chǎn) 生 諧 振 ， 電 路 簡 化 為 圖 （ 3） ， 諧 振 電 阻 為再 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 p2 s1p 1 s p s1 121 P sR X1R 1 Q R X 1 X QQ X R （ ） ， （ ） ， 其 中p1 p p p1X X , R R當 產(chǎn) 生 并 聯(lián) 諧 振 ， 諧 振 阻 抗 為 = ， 因 此 有 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 33 2p1 1 s2p2 2 sp11 p1 p1 p1 21 2s p2p1 p1p1 1 p1 22 p2 R 1 Q R 1R 1 Q R 2 1 , 2RQ 3XR RQ 1 1 Q 1 3R RR R X (Q R 1 Q 1R （ ）（ ） 由 得 到 ，（ ） 代 入 得 = 證 明 完 畢 ）（ ） 2p1 p2 p2 22s 1 s 2 s2 s3 2p2 222R X X QR Q R 1 Q 1,X X 1R 1 Q1 Q s1又 因 為 ，X （ ） ， 因 此 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 34 2p1 p2 22s s1 s2 s 2 2p2 22p1 p2 22s 2p2 p2 p1 2s 2 2p2p2 p1 22 222 p2 R X QX X X R 1 Q 1R 1 QR X QR 1 Q 1R RRR 1 Q 1 QR R R (1 Q ) 1 Q1 Q R （ ）（ ）（ ） （ 證 明 完 畢 ）s2 s3 s1 s2 s1 s3 1 2s sX XX X X XQ Q Q (R R 因 為 ， 因 此 從 圖 （ 2） 可 以 看 出 ， 總 的 品 質(zhì) 因 數(shù) 為證 明 完 畢 ） 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 35 3 20 上 題 中 設(shè) RP1=20， Rp2=100， F=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 p2 p1 2s 2 222 p2 22 ss 6p1p1 2p1 22 p2 R RX (1 Q ) 1 Q1 Q R100 20 (1 5 ) 1 5 27.111 5 100X 27.11L 0.144 H2 f 2 30 10R 20 X 9.76R 20 (1 5 ) 11 Q 1 100R （ ） 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 36 p1 6p1p2p2 2 p2 6p2p1 2 21 2p2 1 2 1 1C 544pF2 fX 2 30 10 9.76R 100X 20Q 51 1C 265pF2 fX 2 30 10 20 R 20Q 1 Q 1 (1 5 ) 1 2.05R 100Q Q Q 5 2.05 7.05 （ ） 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 37 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 2=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L1=50， 試 計 算 初 級 的 反 映 電 阻 rf， 和 互 感 抗 M。 當 天線 開 路 時 ， 放 大 器 工 作 在 什 么 狀 態(tài) ？ 題 3 21 圖 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 38 1A 2 rP P 2 fk解 2-21： 設(shè) 次 級 損 耗 電 阻 為 r， 初 級 損 耗 電 阻 為 ， 反 射 電 阻 為 r，中 介 回 路 效 率 天 線 功 率 為 ， 次 級 總 功 率 為 。 則 ：A A 2 A2 A 2 A L2 02 11 1k 0 1 1L f 11 f Lf A 2 P R 1 0.2r R 50 12.5P R r 0.8P Q10 10P 12.5W 1 1 0.90.8 Q 100P L12.5 50P 13.9W r 0.50.9 Q 100L L 50Q , r r 0.5 4.5 r r Q 10M r R r 4.5 62.5 16.8 k因 為 ， 得 到， ，因 為 所 以（ ） 當 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 入 過 壓 狀 態(tài) 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 39 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 3-22D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 通 或 截 止 ， 飽 和 導 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 通 ， 一 個 截 止 ， 因 此 ， 兩 管 的 中 間 點電 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 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 40 3 23 圖 3 33的 電 壓 開 關(guān) 型 D類 放 大 器 ， 負 載 電 阻 為 RL， 若考 慮 晶 體 管 導 通 至 飽 和 時 ， 集 電 極 飽 和 電 阻 Rcs(Rcs=1/Sc)，試 從 物 理 概 念 推 導 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 ： ic2 iLL0 C0 RLV2u ce2 uce1V1T1 Ec (a) ic1 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 8-Aug-2005 Sheet of File: D:Design Explorer 99MyDesign3.ddb Drawn By: S? SW SPST Eccs1Rcs1R 0L 0C LRLi(b) 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 41 2 222 2 20 22 22 0 0 22 21 cos sin2 21 1cos cos2 2 ( ) ( ) 2( )22 c cL L LL ccs L cs L cs L c cLC L cs L cs LcC C cs LL cLL L E ER R RU E td t tR R R R R RE EUI td t td tR R R R R EP E I R RR EUP R 輸 出 電 壓 振 幅集 電 極 平 均 電 流直 流 輸 入 功 率 負 載 上 的 功 率 22 2( )cs LR R 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 42 0 2 20 2 2 22 02 ( )2 2( ) ( )2( )L Lcs L c L cC L cs L cs L c cs cscs L cs L cs L P RP R R E R EP P P R R R RE R RPR R R R R R 集 電 極 效 率集 電 極 耗 散 功 率 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 43 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 出 從 晶 體 管 輸 出 端 至 負 載 間各 處 的 阻 抗 值 。 設(shè) 兩 管 正 常 工 作 時 ， 負 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 載 上 的 功 率 下 降 多 少 瓦 ？ R2 75 T8T7 T5 T6 Ze18.5 Zc18.5 V13DA7 3DA7 36 VV2 T1 T2 T3 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 際 線 路9.375 18.7537.537.59.375 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 44 當 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 載 的 電 流 2 20 0 2 ,2 212 2 12 UI UU U UUR RII I I R 0 2 設(shè) 功 率 降 低 一 半 的 晶 體 管 原 來 正 常 輸 出 電 壓 為 它 貢 獻 合 成 器的 電 流 為 ， 異 常 輸 出 電 壓 為 ， 該 管 的 負 載 電 阻 為 R 則 有 ：，那 么 ， 流 過 合 成 器 的 電 流 為（ 1+ 合 成 后 的 功 率 為1+ 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 45 2 21 12 2 0.7284 40.728 100 72.8I I W 2 2與 正 常 相 比 ， 有1+ 1+所 以 ， 故 障 后 的 合 成 功 率 為P= 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 46 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 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 。 高 頻 電 子 線 路 習 題 參 考 答 案 47