曾兴雯《高频电路原理与分析》第6版--课后答案

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：音频放大器调制器激励放大输出功率放大载波振荡器天线开关高频放大混频器中频放大与滤波解调器音频放大器话筒本地振荡器扬声器变频器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无线通信为什么要用高频信号？“高频”信号指的是什么？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，为了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普通调幅、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）、相位键控（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？1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f0=465kHz．B0.707=8kHz，回路电容C=200pF，试计算回路电感和QL值。若电感线圈的QO=100，问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。解2-1：022606221211244651020010100.5864465200fLCLfCmHππππ−===××××=≈××2由得：（）1203034651058.125810LL0.707fQfQB=×===×0.707由B得：2900312000000000010010171.222465102001024652158.1251171.22237.6610058.125LLLLLLLQRkCCCQQRgggRQQRRRkQQQΩωππωωΩ∑−===≈××××××===++=−==×≈−−因为：所以：（）答：回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66kΩ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，要求此回路的调谐范围为535～1605kHz，求回路电感L和Ct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。题2－2图12min12max,1122(1210)1122(26010)tttCCCLCLCLCLCππππ∑−−=+⎧×==⎪×+⎪⎨⎪×==⎪×+⎩33根据已知条件，可以得出：回路总电容为因此可以得到以下方程组1605105351031212121212121226010260109121012108260109121026010810198ttttttCCCCCCpF−−−−−−−×+×+==×+×+=×−××−=×=1605，535321253510260190.3175LmHπ=××+×=≈-126（）（）10103149423435答：电容Ct为19pF，电感L为0.3175mH.2－3图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率f0=1MHz，C1=400pf，C2=100pF求回路电感L。若Q0=100，RL=2kΩ，求回路有载QL值。题2－3图解2-312122062124000080,5001(2)10.317(210)8010CCCpCCLfCmHππ−===+==≈××F答：回路电感为0.317mH,有载品质因数为1.5462－4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？2061200023.1250.6410019926.281080101001.546199113.125LLLLRRkpQkfCQQRRΩΩπ−′=====≈×××==≈++′01L12C400R0CC500==+负载接入系数为p=.8折合到回路两端的负载电阻为路固有谐振阻抗为R因数回有载品质4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、几何形状等有关，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.构成震荡器非常方便，而且由于上述特点，会使频率非常稳定。2－5一个5kHz的基频石英晶体谐振器，Cq=2.4X10－2pFC0=6pF，，ro=15Ω。求此谐振器的Q值和串、并联谐振频率。解2-5：0qq0q00q0q093120qCC60.024C0.024pFCCC60.024fff0.998f4.99kHz0.024C11122C1110Q884642602fCr25100.02410153.6−×==≈=++==≈=⎛⎞++⎜⎟⎝⎠====ππ×××××π总电容串联频率品质因数5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224,444UnInSkTREkTRBSkTGIkTGB====功率谱噪音电压均方值噪音电流功率谱，噪音电流均方值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=10kΩ，C=200pF，T=290K。题2－7图解2-7：20220002064121),11|()|11()11arctan(2)1(2)211101254410200108RHRjCRjCRHjdfdfHCRdffCRfCRCRkHzCRωωωωωπππ∞∞∞∞−===++=+==+====×××∫∫∫0n网络传输函数为H(j则等效噪音带宽为B=6222023432144441.3710290101251019.865()nnnnkTGBHkTBRkTRBRVμ−====××××××=输出噪音电压均方值为U答：电路的等效噪声带宽为125kHz，和输出均方噪声电压值为19.865μV2.2－8如图所示噪声产生电路，已知直流电压E=10V，R=20kΩ,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）。题2－8图解2-8：此题中主要噪音来自二极管的散粒噪音，因此009.30.465,20000265611),111//DDDDDDmAmVRIRHRjCRjCjCRRRωωωω===≈Ω=≈=+++D0=二极管的电流为E-VI=R二极管电阻为网络传输函数为j流过H(7等效噪音带宽为：2－9求图示的T型和П型电阻网络的噪声系数。20220000121020031962|()|111()1(2)111arctan(2)24410010561044.64224220.465101.61044.6410562083()DDDDDnHjdfd22fdfHCRfCfCRCRCRMHzIqBHVωωπππμ∞∞∞∞−−−==++===×××=≈==×××××××≈×∫∫∫n2nB=RU题2－9图解2-9设两个电路的电源内阻为Rs1.解T型网络13213()ssRRRRRRR+=+++0输出电阻为R（1）采用额定功率法232132013344ssssmismossmisFsmosRERRREPPRPRRRRNPRR⎛⎞⎜⎟++⎝⎠==⎛⎞++==×⎜⎟⎝⎠0输入匹配功率，输出匹配功率R噪音系数（2）采用开路电压法82223013220132344niosnosnosFniosRUkTBRURRRURRRRNURR⎛⎞==⎜⎟++⎝⎠⎛⎞++==⎜⎟⎝⎠，kTBR（3）采用短路电流法2.解П型网络20223232312323213312233201331132132141414()()44()()()nosniossssssssssssnoFIkTBRRRIkRRTBRRRRRRRRRkTBRRRRRRRRRRRkTBRkTBRRRRRRRRRRRRRRIN=⎛⎞⎜⎟⎜⎟=×⎜⎟+++⎜⎟+⎝⎠⎛⎞=⎜⎟++++⎝⎠⎛⎞⎜⎟⎛⎞⎜⎟==⎜⎟⎜⎟++⎛⎞+⎝⎠⎜⎟+++⎜⎟⎜⎟++⎝⎠⎝⎠=201323sniosRRRRR⎛⎞++=⎜⎟⎝⎠IR()12312121012311231()(ssssssssRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR⎛⎞+⎜⎟+++⎝⎠==+++⎛⎞++⎜⎟+⎝⎠输出电阻为：3)（1）采用额定功率法22311123144ssmissssssmo0EPRRRERRRRRRRRPR=⎛⎞⎜⎟⎜⎟×⎜⎟+++⎜⎟+⎝⎠=输入匹配功率输出匹配功率92123011ssmisFsmosRRRRPRRRNRPR⎛⎞++⎜⎟+⎜⎟==×⎜⎟得噪音系数为31201231132121201()()1sssssssRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR⎜⎟+⎝⎠⎛⎞+++=⎜⎟⎝⎠⎛⎞++=⎜⎟⎝⎠（2）采用开路电压法0202231112312011121221121222121220144441noniosssssssssssnossFniosUkTBRRRUkTBRRRRRRRRRRRkTBRRRRRRRRRkTBRRRRRRRRURRRRRRNURRR=⎛⎞⎜⎟⎜⎟=×⎜⎟+++⎜⎟+⎝⎠⎛⎞⎜⎟⎜⎟=×⎜⎟++⎜⎟+⎝⎠⎛⎞=⎜⎟++⎝⎠⎛⎞++==⎜⎟⎝⎠（3）采用短路电流法2022112122112122212122014441nosniossssssnossFniosIkTBGRRIkTBGRRRRRRRkTBRRRRRRRIRRRRRRNIRRR=⎛⎞=⎜⎟++⎝⎠⎛⎞=⎜⎟++⎝⎠⎛⎞++==⎜⎟⎝⎠2－10接收机等效噪声带宽近似为信号带宽，约10kHz，输出信10噪比为12dB，要求接收机的灵敏度为1PW，问接收机的噪声系数应为多大？解2-10：根据已知条件1201212234061015.85101015.8515.851.3710290101015883215.851.3729oiiFoSNSNkTBNSNdB−−−=====××××=≈≈××。答：接收机的噪音系数应为32dB。第三章高频谐振放大器3－1对高频小信号放大器的主要要求是什么？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:1.比较高的增益2.比较好的通频带和选择性3.噪音系数要小4.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11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fo=465kHz，晶体管经中和后的参数为：gie=0.4mS,Cie=142pF，