通信电路(第二版)课后习题答案-沈伟慈编著.doc 33页

'【‘通信电路（高频）课后习题答案1.1在题图1.1所示的电路中，信号源频率f0=1MHz，回路空载Q值为100，r是回路损耗电阻。将1—1端短路，电容C调到100pF时回路谐振。如将1—1端开路后再串接一阻抗Zx（由电阻rx与电容Cx串联），则回路失谐，C调至200pF时重新谐振，这时回路有载Q值为50。试求电感L、未知阻抗Zx。解：1．2在题图1.2所示的电路中，已知回路谐振频率f0=465kHz，Q0=100，N=160匝，N1=40匝，N2=10匝。C=200pF，Rs=16kΩ，RL=1kΩ。试求回路电感L、有载Q值和通频带BW0.7。解：33 1．3在题图1.3所示的电路中，L=0.8uH，C1=C2=20pF，Rs=10kΩ，RL=5kΩ，Q0=100。试求回路在有载情况下的谐振频率f0，谐振电阻RΣ，回路有载Q值和通频带BW0.7。解：33 1．4设计一个LC选频匹配网络，使50Ω负载与20Ω的信号源电阻匹配。如果工作频率20MHz，各元件的值是多少？解：33 1．6试求题图1.6所示虚线框内电阻网络的噪声系数。解：1．8某卫星接收机的线性部分如题图1.8所示，为满足输出端信噪比为20dB的要求，高放I输入端信噪比应为多少？解：33 2．1已知高频晶体管3CG322A，当IEQ=2mA，f0=30MHz时测得Y参数如下：试求的值。解：2．2在题图2.2所示调谐放大器中，工作频率f0=10.7MHz，L1~3=4μH，Q0=100，N1~3=20匝，N2~3=5匝，N4~5=5匝。晶体管3DG39在IEQ=2mA，f0=10.7MHz时测得：。试求放大器的电压增益Au0和通频带BW0.7。解：Y参数等效电路：33 15Ciegie|yfe|UiCoegoegeoC2gieCie342．3题图2.3是中频放大器单级电路图。已知工作频率f0=30MHz，回路电感L=1.5μH，Q0=100，N1/N2=4，C1~C4均为耦合电容或旁路电容。晶体管采用3CG322A，在工作条件下测得Y参数与题2.1相同。（1）画出Y参数表示的放大器等效电路。（2）求回路谐振电导gΣ。（3）求回路电容CΣ的表达式。（4）求放大器电压增益Auo。（5）当要求该放大器通频带为10MHz时，应在回路两端并联多大的电阻RP？解：（1）等效电路：33 N1N2Ciegie|yfe|UiCoegoegeoCgieCie2．4在三级调谐放大器中，工作频率为465kHz，每级LC回路的Qe=40，试问总的通频带是多少？如果要使总的通频带为10kHz，则允许最大Qe为多少？解：33 2．5已知单调谐放大器谐振电压增益Au0=10，通频带BW0.7=4MHz，如果再用一级放大器与之级联，这时两级放大器总增益和通频带各为多少？若要求级联后总通频带仍为4MHz，则每级放大器应总样改动？改动后总谐振电压增益是多少？解：3．1已知谐振功率放大电路Ucc=24V，P0=5W。当ηc=60%时，试计算Pc和Ico。若Po保持不变，ηc提高到80%，则Pc和Ico减小为多少？解：33 3．2已知谐振功率放大电路工作在乙类状态，Ucc=24V，R∑=53Ω，Po=5W。试求PD、ηc和集电极电压利用系数ξ。解：33 3．3已知谐振功率放大电路的导通角θ分别为1800、900和600时都工作在临界状态，且三种情况下的Ucc和Icm也都相同。试计算三种情况下的效率ηc的比值和输出功率Po的比值。解：3．4已知晶体管输出特性中饱和临界线跨导gcr=0.8A/V，用此晶体管做成的谐振功放电路，Ucc=24V，θ=900，Icm=2.2A，并工作在临界状态，试计算Po、PD、ηc和R∑。（已知）解：33 3．6实测一谐振功放，发现Po仅为设计值的20%，却略大于设计值。试问该功放工作在什么状态？如何调整才能使Po和Ico接近设计值。解：（1）由图3.2.7可知，该功放工作在欠压状态。（2）由于造成功放工作在欠压状态的原因可能有以下几种情况，因此必须根据具体情况进行调整（见P60例3.3）：a)若负载电阻R∑偏小，可增大R∑。b)若静态工作点UBB偏低，可提高UBB。c)若激励信号Ubm不足，可增大Ubm。4．1题图所示为互感耦合反馈振荡器，画出其高频等效电路，并注明电感线圈的同名端。解：等效电路图如下：33 4．2题图所示各振荡电路中，哪些能够产生振荡？哪些不能够产生振荡？为什么？解：（a）图交流等效电路如下图所。此图不满足三点式振荡电路的振荡条件，不能起振。（b）图交流等效电路如图下所示，此电路反馈选频网络利用了串联谐振回路阻抗特性，其相频特性为正斜率，不满足相位稳定条件，因此不能起振。（c）图交流等效电路如下图所示，此电路为三点式振荡电路，若三极管bc极之间的支路为容性电路，将满足三点式振荡电路的振荡条件，可以起振。33 （d）图电路反馈选频网络利用了并联谐振回路阻抗特性，其相频特性为负斜率，满足相位稳定条件，并联谐振回路谐振阻抗最大，满足环路增益大于1的要求，反馈环路为正反馈，因此能够起振。（e）图电路反馈选频网络利用了串联谐振回路阻抗特性，其相频特性为正斜率，不满足相位稳定条件，因此不能起振。4.3在题图所示的电容三点式电路中，C1=100pF,C2=300pF,L=50uH,试求电路的振荡频率f0和维持振荡所必须的最小电压增益Aumin。解：其交流等效电路如图所示：其共基极π参数等效电路如图所示：33 ①振荡频率：②最小电压增益Aumin：4．4已知题图中所示振荡器中晶体管在工作条件下的Y参数为：gie=2mS,goe=20uS,|yfe|=20.6mS，L，C1和C2组成的并联回路Q0=100。（1）画振荡器的共射交流等效电路。（2）估算振荡频率和反馈系数。（3）根据振幅起振条件判断该电路是否起振。解：（1）振荡器的共射交流等效电路：（2）振荡频率和反馈系数：（3）该电路起振条件判断：①y参数等效电路：33 ②③④因为起振条件要求：所以有：由题目条件|yfe|=20.6mS知此电路可以起振。4．5题图所示振荡电路的振荡频率为f0=50MHz，画出其交流等效电路并求回来电感L。33 解：交流等效电路：4．6对题图所示各振荡电路：（1）画出高频交流等效电路，说明振荡器类型；（2）计算振荡频率。解：①图（a）此电路为电容三点式振荡电路，其振荡频率为：①图（b）33 此电路有三个谐振频率：50uH电感与可变电容形成的串联谐振频率f1，470uH电感与1000pF电容的并联谐振频率f2,两个1000pF电容与可变电容和50uH电感串连形成的谐振环路的谐振频率f3，只有f3＞f1＞f2，此电路才能满足电容三点式振荡电路的要求，从上面交流等效电路中可看出，上述条件是满足的，因此此电路为电容三点式振荡电路。4．7在题图所示的两个振荡电路中，两个LC并联谐振回路的谐振频率分别是和，试分别求两个电路中振荡频f0与f1、f2之间的关系，并说明振荡电路的类型。解：（1）图（a）显然只能构成电感三点式振荡电路。根据三点式振荡电路的组成法则，此电路中三极管发射极所接两个支路都必须为感性；对并联谐振回路，只有外加频率低于其谐振频率才表现为感性，因此图（a）中，f0＜f1、f2。（2）图（b）显然只能构成电容三点式振荡电路。根据三点式振荡电路的组成法则，此电路中三极管发射极所接两个支路都必须为容性；另一支路必须为感性。对并联谐振回路，只有外加频率低于其谐振频率才表现为感性；外加频率高于其谐振频率才表现为容性。因此图（a）中，f2＜f0＜f1。4．9题图4.9(a)、(b)分别为10MHz和25MHz的晶体振荡器。试画出交流等效电路，说明晶体在电路中的作用，并计算反馈系数。解：图（a）的交流等效电路：33 图（b）的交流等效电路：4．10试画出同时满足下列要求的一个实用晶体振荡电路：（1）采用NPN管；（2）晶体谐振器作为电感元件；（3）晶体管c、e极之间为LC并联回路；（4）晶体管发射极交流接地。解：电路如图所示：4．12试将晶体谐振器正确地接入题图所示电路中，以组成并联型或串联型晶振电路。33 解：（a）图可构成的电路：（b）图可构成的电路：5．1已知非线性器件的伏安特性为，若，试写出电流i中有哪些组合频率分量，说出其中分量是由i哪些项产生的。解：（1）频率组合分量为：（见例5.3）（2）是由i中的a2u2和a4u4项产生的。5．2已知非线性器件的伏安特性为：33 若，且，满足线性时变条件，求时变电导g(t)的表达式。解：（1）补充：对下图所示开关函数K(t)，其傅立叶级数可按以下步骤求解：(2)6．1已知普通调幅信号表达式为33 （1）写出此调幅信号所包含的频率分量及其振幅；（2）画出此调幅信号的频谱图，写出带宽；（3）求出此调幅信号的总功率、边带功率、载波功率及功率利用率。（设负载为1欧）解：(1)（2）带宽：（4）载波功率：边带功率：总功率：功率利用率：6．2已知单频普通调幅信号的最大振幅为12V，最小振幅为4V，试求其中载波振幅和边频振幅各是多少？调幅指数又是多少？解：33 6．3在图6.3.1所示集电极调幅电路中，载波输出功率为50W，平均调幅指数为0.4，集电极平均效率为50%，求直流电源提供的平均功率PD，调幅信号产生的交流功率PΩ和总输出平均功率Pav。解：6．4题图所示为推挽二极管检波电路。设二极管伏安特性是从原点出发的直线，若输入，流经二极管的周期性窄脉冲电流i可用傅氏级数展开为，RLC是理想低通滤波器。试求：（1）电压传输系数。（2）输入电阻Ri=Um/Ilm，其中Ilm是流经二极管电流i中的基波分量振幅。解：（1）理想状态下:33 (2)输入电阻:6．6在图示二极管检波电路中，已知二极管导通电阻Rd=100Ω、R1=1KΩ、R2=4KΩ。输入调幅信号载频fc=4.7MHz，调制信号的频率范围为100~5kHz，Mmax=0.8，若希望电路不产生惰性失真和底部切割失真，则对电容C和负载RL的取值有何要求？解：（1）对滤波电容C的要求：（2）避免惰性失真：由式（6.45）得(3)避免切割失真：由（6.4.6）式33 6．8在图（6.5.6）所示晶体管混频电路中，若晶体管转移特性为：，求混频跨导。解：由P111（5.3.1）式：又因为g(t)为非正弦周期波，可用傅立叶级数展开：由图（ 6.5.6）知，其输出项中只有uI，即（ωL-ωS），所以只需求出g1项，即：33 6．11在题图所示混频器中，(1)如果将输入信号us与本振uL互换位置，则混频器能否正常工作？为什么？（2）如果将二极管V1（或V2）的正负极倒置，则混频器能否正常工作？为什么？解：设33 从上面表达式可看出此调制为平衡调幅（DSB）。（1）当将输入信号us与本振uL互换位置后有：从上面表达式可看出此调制为普通调幅（AM）。（2）若将V2正负极对调后：从上面表达式可看出此电路不能产生调制信号。33 （3）若将（1）中V2正负极对调后：从上面表达式可看出此电路不能产生调制信号。7．1已知调制信号uΩ由1kHz和2kHz两个频率组成，振幅分别是1.5V和0.5V，若载波信号，且单位调制电压产生的频偏和相偏分别为4kHz/V和0.2rad/V，试分别写出调频信号和调相信号的表达式。解：7．2已知调角信号，（1）若是调频信号，试写出载波频率fc、调制频率F、调频指数Mf和最大频偏△fm。（2）若是调相信号，试写出载波频率fc、调制频率F、调相指数Mp和最大频偏△fm。解：33 7．3对于单频调频信号，若其调制信号振幅不变，频率F增大1倍，试问uFM(t)的最大频偏△fm和带宽BW有何变化？若调制信号频率不变，振幅增大1倍，试问uFM(t)的最大频偏△fm和带宽BW有何变化？若同时将调制信号频率和振幅增大1倍，试问uFM(t)的最大频偏△fm和带宽BW有何变化？解：可知：（1）调制信号振幅不变，频率F增大1倍，则△fm不变、带宽BW增加;（2）调制信号频率不变，振幅增大1倍，则△fm增加1倍、带宽BW增加;（3）同时将调制信号频率和振幅增大1倍，则△fm增加1倍、带宽BW增加1倍。7．4若调制信号振幅不变而频率改变，试比较相应的调幅信号、调频信号和调相信号的频谱和带宽如何变化。解：设调制信号为单频正弦波，载波为（1）调幅信号（AM）：频谱中只有和。带宽为；当频率Ω增加1倍，频谱成份没有变化，边带功率不变（），带宽增加2倍。（2）调频信号：频谱成份为。带宽为；当频率Ω增加1倍，由知Mf减小，根据贝塞尔函数的性质知边频成份减少、边频功率减小，带宽增加。（3）调相信号：频谱成份为。带宽为；当频率Ω增加1倍，由知Mp不变，根据贝塞尔函数的性质知边频成份不变、边频功率不变，带宽增加2倍。7．5已知调频信号uFM(t)和调相信号upM(t)所对应的单频调制信号的频率均为0.5kHz，Mf和Mp分别为3rad。（1）试求uFM(t)和uFM(t)的最大频偏和带宽；（2）若调制系数kf(kp)不变，调制信号振幅不变，频率改为1kHz，试求这两种调角信号的△fm和BW；（3）若调制系数kf(kp)不变，调制信号频率不变，仍为0.5kHz，而振幅降为原来的1/2，试求这两种调角信号的△fm和BW。解：（1）FM：33 PM：（2）对1kHz的FM信号：对1kHz的PM信号：（3）0.5kHz，1/2UΩm的FM信号：0.5kHz，1/2UΩm的PM信号：7．8在题图所示的晶振变容二极管调频电路中，若石英晶体谐振器的串联谐振频率fs=10MHz、串联电容Cq与未加调制信号时变容二极管的静态结电容CjQ之比为2×103，并联电容C0可以忽略，又变容二极管的参数n=2，UB=0.6V，加在变容管上的反偏电压UQ=2V，调制电压振幅为Um=1.5V。（1）分别画出变容二极管直流通路、低频交流通路和高频等效电路，并说明这是哪一种振荡电路；（2）求出最大线性频偏△fm。33 解：（1）变容二极管直流通路、低频交流通路和高频等效电路：此电路为电容三点式振荡电路。（2）最大线性频偏△fm：7．10已知题图是间接调频方案，uΩ(t)是调制信号，输出uo(t)是调相信号，试写出uo(t)的表达式，并且说明在什么条件下此电路可以实现间接调频。33 解：（1）uo(t)的输出表达式为：（2）设间接调频输出表达式为：所以有：7．12在题图所示的调频电路方框图中，已知调制信号频率F=100~15kHz，载频fc=100MHz，要求最大线性频偏△fm=75kHz，若调相器的调相指数Mp=0.2rad，混频器输出频率f3=fL-f2，试求：（1）倍频次数n1和n2；（2）各单元输出频率f1(t)、f2(t)和f3(t)的表达式。解：令I、积分：II、调相：33 I、调相指数：II、频偏：III、倍频数：IV、频率表达式：由II得：33 33'