高频电子线路第三章习题答案
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第一章测试1.无线电发射机中,用于将低频调制信号搬移到高频的器件是()。
A:放大器B:混频器C:解调器D:调制器答案:D2.无线通信接收机中,用于将天线通信接收的高频信号进行初步选择和放大的器件是()。
A:中频放大器B:激励放大器C:高频小信号放大器D:高频功率放大器答案:C3.以下电路中,属于无线通信接收机的是()。
A:调制器B:高频小信号放大器C:高频功率放大器D:解调器答案:BD4.下列波段的无线电信号中,可以采用地波传播的是()。
A:超短波B:微波C:短波D:长波答案:CD5.无线电波的波段中,短波信号主要采用的传播方式为()。
A:对流层散射B:直线方式C:地波绕射D:天波答案:D6.无线电波的波段中,长波信号主要采用的传播方式为()。
A:天波B:直射传播C:对流层散射D:地波绕射答案:D7.在无线电波谱中,用于调幅广播的波段是()。
A:微波C:长波D:中波答案:D第二章测试1.串联谐振回路工作在谐振状态时()。
A:电路呈纯阻性B:回路两端电压与回路电流同相C:回路阻抗最大D:回路电流最小答案:AB2.并联谐振回路工作在谐振状态时()。
A:回路两端电压与回路电流反相B:回路两端电压最小C:回路阻抗最大D:电路呈纯阻性答案:CD3.并联谐振回路并联上负载电阻后,下列说法正确的是()A:谐振电阻减小B:带宽增大C:谐振频率减小D:品质因数增大答案:AB4.串联谐振回路串联负载电阻后,下列说法正确的是()A:带宽增加B:品质因数增加C:谐振电阻减小D:谐振频率减小答案:A5.串联谐振回路和并联谐振回路用于选频时,和负载的连接方式分别为()。
A:并联,串联B:并联,并联C:串联,并联D:串联,串联答案:C6.某串联谐振回路的谐振频率,带宽,则回路品质因数Q为()。
A:50B:20C:100答案:A7.下列组件中,不能实现阻抗变换功能的是()。
A:并联谐振回路B:传输线变压器C:耦合谐振回路D:抽头并联谐振回路答案:A8.下列高频电子线路组件中,不具备选频功能的是()。
高频电子线路第五版课后习题答案高频电子线路第五版课后习题答案高频电子线路是电子工程中的一个重要分支,其研究的是高频电路的设计、分析和优化。
在学习高频电子线路的过程中,课后习题是巩固知识、提高技能的重要方式。
本文将为大家提供高频电子线路第五版课后习题的答案,希望对大家的学习有所帮助。
第一章:基础知识1. 什么是高频电子线路?高频电子线路是指工作频率在几十千赫兹(kHz)到几百千赫兹(MHz)之间的电子线路。
它主要应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
2. 高频电子线路的特点有哪些?高频电子线路的特点包括信号失真小、传输损耗小、耦合效应显著、传输线效应显著、元器件参数变化大等。
3. 什么是S参数?S参数是描述高频电子线路中信号传输和反射特性的参数。
S参数包括S11、S12、S21和S22四个参数,分别表示输入端反射系数、传输系数、输出端反射系数和逆传输系数。
第二章:传输线1. 什么是传输线?传输线是一根用于传输高频信号的导线。
常见的传输线有平行线、同轴电缆和微带线等。
2. 传输线的特性阻抗有哪些?传输线的特性阻抗包括平行线的特性阻抗、同轴电缆的特性阻抗和微带线的特性阻抗等。
3. 传输线的特性阻抗如何计算?平行线的特性阻抗可以通过导线间距、导线半径和介质介电常数等参数计算得到。
同轴电缆的特性阻抗可以通过内外导体半径和介质介电常数等参数计算得到。
微带线的特性阻抗可以通过导线宽度、介质厚度和介质介电常数等参数计算得到。
第三章:射频二极管1. 什么是射频二极管?射频二极管是一种特殊的二极管,其工作频率在几十千赫兹(kHz)到几百千赫兹(MHz)之间。
射频二极管具有快速开关速度和低噪声等特点。
2. 射频二极管的工作原理是什么?射频二极管的工作原理是基于PN结的电子流动和载流子的注入与抽取。
当正向偏置时,电子从N区域流向P区域,形成电流;当反向偏置时,电子不能流动,形成电流截止。
3. 射频二极管的主要参数有哪些?射频二极管的主要参数包括最大工作频率、最大直流电流、最大反向电压、最大功率损耗和最大噪声系数等。
第3章 谐振功率放大器3.1填空题(1) 谐振功放工作在丙类的目的是 提高效率 ,其导通角 小于90 ° ,故要求其基极偏压V BB <U BE (on ) 。
(2) 输入单频信号时,丙类谐振功放中,当U cm 过大,在ωt=0附近晶体管工作在 饱和 区,集电极电流脉冲出现 凹陷 ,称为 过压 状态。
(3) 丙类谐振功放工作在临界状态,当电压参数不变,减小R e 时,则集电极电流直流分量 I C0 增大 ,输出功率P o 将 减小 ,管耗P C 将 增大 ;此时若通过改变V CC 使放大重新回到临界状态,则V CC 应 减小 。
(4) 滤波匹配网络的作用是 阻抗变换 , 滤除高次谐波 , 高效率传送有用功率 。
(5)丁类功率放大电路特点是:晶体管工作在 开关 状态,管耗 很小 ,效率 高 。
(6)传输线变压器具有 变压器 和 传输线 两种工作方式,其上限频率受 传输线长度 的限制,下限频率受 励磁电感量 的限制。
3.2 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:BB 0.2V V =,i 1.1cos ()u t V ω=,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θ及c0I 、c1m I 、c2m I 的大小。
[解] 由BE BB 0.2 1.1cos (),i u V u V t V ω=+=+可作出它的波形如图P3.1②所示。
根据BE u 及转移特性,在图P3.1中可作出c i 的波形如③所示。
当0t =时, BE BE max (0.2 1.1)=1.3,u u V V ==+则有max 0.7C i A =。
因为()cos im BE on BB U U V θ=-,所以 BE(on)BBim0.60.2cos 0.364,1.1U V U θ--===则得 69θ=︒6 由于0(69)0.249α︒=,1(69)0.432α︒=,2(69)0.269α︒=,则 00max 11max 22max (69)0.2490.70.174(69)0.4320.70.302(69)0.2690.70.188c C c m C c m C I i A I i A I i Aααα=︒=⨯==︒=⨯==︒=⨯= 3.3 已知集电极电流余弦脉冲max 100mA C i =,试求通角120θ=︒,70θ=︒时集电极电流的直流分量0c I 和基波分量1c m I ;若CC 0.95cm U V =,求出两种情况下放大器的效率各为多少?[解] (1) 120θ=︒,0()0.406αθ=,1()0.536αθ= 01100.40610040.6mA,0.53610053.6mA()110.5360.9562.7%2()20.406c c m cm c CC I I U V αθηαθ=⨯==⨯==⋅⋅=⨯⨯=(2) 70θ=︒,0()0.253αθ=,1()0.436αθ=010.25310025.3mA,0.43610043.6mA10.4360.9581.9%20.253c c m c I I η=⨯==⨯==⨯⨯= 3.4 已知谐振功率放大器的CC 24V V =,C0250mA I =,5W o P =,cm CC 0.9U V =,试求该放大器的D P 、C P 、C η以及c1m I 、max C i 、θ。
3—1 若反馈振荡器满足起振和平衡条件,则必然满足稳定条件,这种说法是否正确?为什么?解:否。
因为满足起振与平衡条件后,振荡由小到大并达到平衡。
但当外界因素(T 、V CC )变化时,平衡条件受到破坏,若不满足稳定条件,振荡器不能回到平衡状态,导致停振。
3—2 一反馈振荡器,欲减小因温度变化而使平衡条件受到破坏,从而引起振荡振幅和振荡频率的变化,应增大i osc )(V T ∂∂ω和ωωϕ∂∂)(T ,为什么?试描述如何通过自身调节建立新平衡状态的过程(振幅和相位)。
解:由振荡稳定条件知:振幅稳定条件:0)(iAiosc <∂∂V V T ω相位稳定条件:0)(oscT <∂∂=ωωωωϕ若满足振幅稳定条件,当外界温度变化引起V i 增大时,T(osc )减小,V i 增大减缓,最终回到新的平衡点。
若在新平衡点上负斜率越大,则到达新平衡点所需V i 的变化就越小,振荡振幅就越稳定。
若满足相位稳定条件,外界因素变化oscT()最终回到新平衡点。
这时,若负斜率越大,则到达新平衡点所需osc的变化就越小,振荡频率就越稳定。
3-3 并联谐振回路和串联谐振回路在什么激励下(电压激励还是电流激励)才能产生负斜率的相频特性?解:并联谐振回路在电流激励下,回路端电压V的频率特性才会产生负斜率的相频特性,如图(a )所示。
串联谐振回路在电压激励下,回路电流I的频率特性才会产生负斜率的相频特性,如图(b)所示。
3—5 试判断下图所示交流通路中,哪些可能产生振荡,哪些不能产生振荡。
若能产生振荡,则说明属于哪种振荡电路。
osc阻止osc 增大,解:(a)不振.同名端接反,不满足正反馈;(b)能振.变压器耦合反馈振荡器;(c)不振.不满足三点式振荡电路的组成法则;(d)能振。
但L2C2回路呈感性,osc 〈2,L1C1回路呈容性,osc >1,组成电感三点式振荡电路。
(e)能振。
计入结电容C b e,组成电容三点式振荡电路。
习题3.1 高频功率放大器的主要作用是什么?应对它提出哪些主要要求?答:高频功率放大器的主要作用是放大高频信号或高频已调波信号,将直流电能转换成交流输出功率。
要求具有高效率和高功率输出。
3.2 为什么丙类谐振功率放大器要采用谐振回路作负载?若回路失谐将产生什么结果?若采用纯电阻负载又将产生什么结果?答:因为丙类谐振功率放大器的集电极电流i c为电流脉冲,负载必须具有滤波功能,否则不能获得正弦波输出。
若回路失谐集电极管耗增大,功率管有损坏的危险。
若采用纯电阻负载则没有连续的正弦波输出。
3.3 高频功放的欠压、临界和过压状态是如何区分的?各有什么特点?答:根据集电极是否进入饱和区来区分,当集电极最大点电流在临界线右方时高频功放工作于欠压状态,在临界线上时高频功放工作临界状态,在临界线左方时高频功放工作于过压状态。
欠压状态的功率和效率都比较低,集电极耗散功率也较大,输出电压随负载阻抗变化而变化,较少使用,但基极调幅时要使用欠压状态。
临界状态输出功率大,管子损耗小,放大器的效率也较高。
过压状态下,负载阻抗变化时,输出电压比较平稳且幅值较大,在弱过压时,效率可达最高,但输出功率有所下降,发射机的中间级、集电极调幅级常采用过压状态。
3.4 分析下列各种功放的工作状态应如何选择?(1) 利用功放进行振幅调制时,当调制的音频信号加到基极或集电极时,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信号时,应如何选择功放的工作状态?答:(1) 当调制的音频信号加到基极时,选择欠压状态;加到集电极时,选择过压状态。
(2) 放大振幅调制信号时,选择欠压状态。
、(3) 放大等幅度信号时,选择临界状态。
3.5 两个参数完全相同的谐振功放,输出功率P o分别为1W和0.6W,为了增大输出功率,将V CC提高。
结果发现前者输出功率无明显加大,后者输出功率明显增大,试分析原因。
若要增大前者的输出功率,应采取什么措施?答:前者工作于欠压状态,故输出功率基本不随V CC变化;而后者工作于过压状态,输出功率随V CC明显变化。
在欠压状态,要增大功放的输出功率,可以适当增大负载或增大输入信号。
3.6 一谐振功放,原工作于临界状态,后来发现P o明显下降,ηC反而增加,但V CC、U cm 和u BEmax均未改变(改为:V CC和u BEmax均未改变,而U cm基本不变(因为即使Ucm变化很小,工作状态也可能改变,如果Ucm不变,则Uce不变,故工作状态不应改变)),问此时功放工作于什么状态?导通角增大还是减小?并分析性能变化的原因。
答:工作于过压状态(由于Ucm基本不变,故功率减小时,只可能负载增大,此时导通角不变);导通角不变3.7 某谐振功率放大器,工作频率f =520MHz,输出功率P o=60W,V CC=12.5V。
(1) 当ηC=60%时,试计算管耗P C和平均分量I的值;(2) 若保持P o不变,将ηC提高到80%,试问管耗c0P C减小多少?解:(1) 当ηC=60%时,W P P CD 1006.060===η W P P P D C 40601000=-=-=A V P I CC D C 85.121000===(2) 若保持Po 不变,将ηC 提高到80%W P P CD 758.060===η W P P P D C 1560750=-=-=3.8 谐振功率放大器电路如图3.1(c)所示,晶体管的理想化转移特性如题3.8图所示。
已知:BB 0.2V V =,i 1.1cos ()u t V ω=,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θ及c0I 、c1m I 、c2m I 的大小。
u BE /V0.20.40.60.8i C /A解:由V t u V u i BB BE ωcos 1.12.0+=+=,可作出它的波形如图(2)所示。
根据u BE 及转移特性,在图中可作出i C 的波形如题图3.8(s)。
由于t=0时,BE BE max (0.2 1.1)=1.3,u u V V ==+则max 0.7C i A =。
因为()cos im BE on BB U U V θ=-,所以BE(on)BBim0.60.2cos 0.364,1.1U V U θ--===则得 69θ=︒由于0(69)0.249α︒=,1(69)0.432α︒=,2(69)0.269α︒=,则00max 11max 22max (69)0.2490.70.174(69)0.4320.70.302(69)0.2690.70.188c C c m C c m C I i A I i A I i Aααα=︒=⨯==︒=⨯==︒=⨯= 3.9 谐振功率放大器工作在欠压区,要求输出功率P o =5W 。
已知V CC =24V ,V BB = V BZ ,题3.8图题3.8(s)图R e =53Ω,设集电极电流为余弦脉冲,即⎩⎨⎧≤>ω=0u 00u t cos i i i i Cmax C试求电源供给功率P D ,集电极效率ηC 。
解: 90=θ,5.0319.010==αα,A R P I I R P e m c e m c 434.0535222101201=⨯==⇒=A I i mc C 868.05.0434.011max ===α A i I C C 277.0319.0868.00max 0=⨯==α W I V P C CC D 65.6277.0240=⨯==%7565.650===D C P P η 3.10 已知集电极电流余弦脉冲max 100mA C i =,试求通角120θ=︒,70θ=︒时集电极电流的直流分量0c I 和基波分量1c m I ;若CC 0.95cm U V =,求出两种情况下放大器的效率各为多少? [解] (1) 120θ=︒,0()0.406αθ=,1()0.536αθ=%7.6295.0406.0536.021)()(216.53100536.0,6.40100406.00110=⨯⨯=⨯⨯==⨯==⨯=cc cm c m c c V U mA I mA I θαθαη(2) 70θ=︒,0()0.253αθ=,1()0.436αθ=010.25310025.3mA,0.43610043.6mA10.4360.9581.9%20.253c c m c I I η=⨯==⨯==⨯⨯=3.11 已知谐振功率放大器的CC 24V V =,C0250mA I =,5W o P =,cm CC 0.9U V =,试求该放大器的D P 、C P 、C η以及c1m I 、max C i 、θ。
解: 00.25246W D C CC P I V ==⨯=1651W583.3%62250.463A 0.924C D o o C D o c m cm P P P P P P I U η=-=-====⨯===⨯11()220.833 1.85,.50?09CC C cm V g U θθη==⨯⨯=︒= 0max 00.25 1.37()0.183C C I i A αθ=== 3.12 试画一高频功率放大器的实际电路,要求: (1) 采用PNP 型晶体管,发射极直接接地; (2) 集电极并联馈电,与谐振回路抽头连接; (3) 基极串联馈电,自偏压,与前级互感耦合。
解:(略)3.13 谐振功率放大器电路如题3.13图所示,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。
解:(a) 1V 、2V 集电极均采用串联馈电方式,基极采用自给偏压电路,1V 利用高频扼圈中固有直流电阻来获得反向偏置电压,而2V 利用B R 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B L 中的直流电阻产题3.13图生很小的负偏压,输出端由23L C ,345C C C 构成L 型和T 型滤波匹配网络,调节34C C 和5C 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1C 、2C 、1L 、6C 构成T 和L 型滤波匹配网络, 1C 用来调匹配,2C 用来调谐振。
3.14 某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图T3.3所示。
工作频率为2 MHz ,已知天线等效电容C A =500pF ,等效电阻8A r =Ω,若放大器要求80e R =Ω,求L 和C 。
C A r A解:先将L 、AC 等效为电感A L ,则A L、C 组成L 形网络,如题3.14(s)图所示。
由图可得3e Q === 由图又可得/e A A Q L r ω=,所以可得6622122626381.9110 1.91μH 2π210111 1.91μH 12.122μH 311298710F 2987pF (2π210) 2.12210e AA A A e AQ r L H L L Q C L ωω---⨯===⨯=⨯⨯⎛⎫⎛⎫'=+=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭===⨯='⨯⨯⨯⨯因为1A AL L C ωωω=-,所以 6262126111.9110(2π210)5001014.5910H 14.59μHA A L L C ω---=+=⨯+⨯⨯⨯⨯=⨯=3.15 一谐振功率放大器,要求工作在临界状态。
已知CC 20V V =,o 0.5W P =,L 50R =Ω,集电极电压利用系数为0.95,工作频率为10 MHz 。
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e R 等于22(0.9520)361220.5cm e o U R P ⨯===Ω⨯由于e R >L R ,需采用低阻变高阻网络,所以题3.14图R Ler A题3.15(s)图66221226262.4942.494501.98610 1.986μH 2π1010111 1.98612.31μH 2.4941111010F 110pF (2π1010) 2.3110e e Le Q Q R L H L L H Q C L ωμω---==⨯===⨯=⨯⨯⎛⎫⎛⎫'=+=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭===⨯='⨯⨯⨯⨯3.16 已知实际负载50L R =Ω,谐振功率放大器要求的最佳负载电阻121e R =Ω,工作频率30MHz f =,试计算题3.16图所示π型输出滤波匹配网络的元件值,取中间变换阻抗2L R '=Ω。