高频电子线路第三章习题答案

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ic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Po分别为1W和0.6W，为了增大输出功率，将VCC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VCC变化；而后者工作于过压状态，输出功率随VCC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Po明显下降，C反而增加，但VCC、Ucm和uBEmax均未改变（改为：VCC和uBEmax均未改变，而Ucm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Po=60W，VCC=12.5V。(1)当C=60%时，试计算管耗PC和平均分量c0I的值；(2)若保持Po不变，将C提高到80%，试问管耗PC减小多少？解：(1)当C=60%时，WPPCD1006.0600WPPPDC40601000AVPICCDC85.121000(2)若保持Po不变，将C提高到80%WPPCD758.0600WPPPDC1560750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：BB0.2VV，i1.1cos()utV，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c0I、c1mI、c2mI的大小。0uBE/V0.20.40.60.80.61.2iC/A解：由VtuVuiBBBEcos1.12.0，可作出它的波形如图(2)所示。根据uBE及转移特性，在图中可作出iC的波形如题图3.8(s)。由于t=0时，BEBEmax(0.21.1)=1.3,uuVV则max0.7CiA。因为()cosimBEonBBUUV，所以BE(on)BBim0.60.2cos0.364,1.1UVU则得69由于0(69)0.249，1(69)0.432，2(69)0.269，则00max11max22max(69)0.2490.70.174(69)0.4320.70.302(69)0.2690.70.188cCcmCcmCIiAIiAIiA3.9谐振功率放大器工作在欠压区，要求输出功率Po=5W。已知VCC=24V，VBB=VBZ，题3.8图题3.8(s)图Re=53，设集电极电流为余弦脉冲，即0u00utcosiiiiCmaxC试求电源供给功率PD，集电极效率C。解：90，5.0319.010，ARPIIRPemcemc434.0535222101201AIimcC868.05.0434.011maxAiICC277.0319.0868.00max0WIVPCCCD65.6277.0240%7565.650DCPP3.10已知集电极电流余弦脉冲max100mACi，试求通角120，70时集电极电流的直流分量0cI和基波分量1cmI；若CC0.95cmUV，求出两种情况下放大器的效率各为多少？[解](1)120，0()0.406，1()0.536%7.6295.0406.0536.021)()(216.53100536.0,6.40100406.00110cccmcmccVUmAImAI(2)70，0()0.253，1()0.436010.25310025.3mA,0.43610043.6mA10.4360.9581.9%20.253ccmcII3.11已知谐振功率放大器的CC24VV，C0250mAI，5WoP，cmCC0.9UV，试求该放大器的DP、CP、C以及c1mI、maxCi、。解：00.25246WDCCCPIV1651W583.3%62250.463A0.924CDooCDocmcmPPPPPPIU11()220.8331.85,.50?09CCCcmVgU0max00.251.37()0.183CCIiA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BR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BL中的直流电阻产题3.13图生很小的负偏压，输出端由23LC，345CCC构成L型和T型滤波匹配网络，调节34CC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2MHz，已知天线等效电容CA=500pF，等效电阻8Ar，若放大器要求80eR，求L和C。LCACRerA解：先将L、AC等效为电感AL，则AL、C组成L形网络，如题3.14(s)图所示。由图可得801138eeARQr由图又可得/eAAQLr，所以可得6622122626381.91101.91μH2π2101111.91μH12.122μH311298710F2987pF(2π210)2.12210eAAAAeAQrLHLLQCL因为1AALLC，所以6262126111.9110(2π210)5001014.5910H14.59μHAALLC3.15一谐振功率放大器，要求工作在临界状态。已知CC20VV，o0.5WP，L50R，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eR等于22(0.9520)361220.5cmeoURP由于eRLR，需采用低阻变高阻网络，所以题3.14图CRLLReLACRerA题3.14(s)图题3.15(s)图6622122626361112.494502.494501.986101.986μH2π10101111.98612.31μH2.4941111010F110pF(2π1010)2.3110eeLeLeRQRQRLHLLHQCL3.16已知实际负载50LR，谐振功率放大器要求的最佳负载电阻121eR，工作频率30MHzf，试计算题3.16图所示型输出滤波匹配网络的元件值，取中间变换阻抗2LR。RLL1ReC1C2RLL11ReC1C2L12R’L解：将题3.16图拆成两个L型电路，如题3.16(s)图所示。由此可得2150114.92121117.712LeLeeLRQRRQR1222622222912262122911164.952010520pF2π3010501115201542pF4.9115210H52nH(2π3010)542107.71281.810H81.8nH2π3010eLeeLQCFRCCpFQLCQRL11112211212629111111211181.8nH183nH7.711133910339pF(2π3010)8310(81.852)nH133.8nHeLLQCFLLLL题3.16图题3.16(s)图