(完整版)高频电子线路简答及计算

一、简答题（共23分）1.（7分）石英晶体振荡器有几种基本类型？石英晶体在这几种电路中分别起什么作用？试画出石英谐振器的基频等效电路。答：石英晶体振荡器有两种类型：并联谐振型晶体振荡器和串联谐振型晶体振荡器。（2分）并联型：晶体的作用是把晶体置于反馈网络的振荡回路之中，作为感性元件与回路其他元件一起按照三端电路的基本准则组成三端振荡器。（2分）串联型：反馈信号要经过石英晶体后，才能送到前端，石英晶体在串联谐振时阻抗接近于0，正反馈最大，使得回路满足振荡条件。（2分）基频等效电路（1分）：2.（7分）分别画出双调谐回路放大器耦合因数η1、η＝1和η1时的谐振曲线。设回路的谐振频率为f0，品质因数为QL，写出η＝1时，该回路的通频带7.02f和矩形系数1.0rK的值。答：（3分）η＝1，即临界耦合时的通频带为：LQff07.022（2分）矩形系数：16.311002247.01.01.0ffKr（2分）3.（9分）分别写出正弦波振荡器起振条件、平衡条件和稳定条件的表达式。如图所示三端式振荡器的交流等效电路中假设332211CLCLCL，试问该电路能否起振，如能起振，电路等效为哪种类型的振荡电路？起振条件：（2分）平衡条件：（2分）稳定条件：0Z（2分）路，可以振荡。反馈三端电呈容性，电路成为电感均呈感性，与时，当，即，因此由于3311221203123112233332211111CLCLCLCLCLCLCLCLCL（3分）4.高频已调波信号和本机振荡信号经过混频后，信号中包含哪些成分？如何取出需要的成分？答：高频已调波信号和本机振荡信号经过混频后，信号中包含直流分量、基波分量、谐波、和频、差频分量，通过LC并联谐振回路这一带通滤波器取出差频分量，完成混频。5.画出锁相环路的组成框图并简述各部分的作用，分析系统的工作过程。解：锁相环路的系统框图如下图所示。锁相环路是由鉴相器PD(PhaseDetector)、环路滤波器LF(LoopFilter)和压控振荡器VCO组成的，其中LF为低通滤波器。各部分功能如下：(1)鉴相器PD：鉴相器是一个相位比较器，完成对输入信号相位与VCO输出信号相位进行比较，得误差相位)()()(tttoie。1)()(FAπ2)()(fan0omQomomVVVA1)()(00FAπ2)()(0f0an(2)环路滤波器LF：环路滤波器(LF)是一个低通滤波器(LPF)，其作用是把鉴相器输出电压ud(t)中的高频分量及干扰杂波抑制掉，得到纯正的控制信号电压uc(t)。(3)压控振荡器VCO：压控振荡器是一种电压-频率变换器，它的瞬时振荡频率o(t)是用控制电压uc(t)控制振荡器得到，即用uc(t)控制VCO的振荡频率，使i与o的相位不断减小，最后保持在某一预期值。6.已知：调幅波表达式为uAM（t）=10（1+0.6cos2π×3×102t+0.3cos2π×3×103t)cos2π×106t(v)求：(1)调幅波中包含的频率分量与各分量的振幅值。(2)画出该调幅波的频谱图并求出其频带宽度BW。解：(1)包含载波分量：频率为1000kHz，幅度为10V上边频分量：频率为1003kHz，幅度为1.5V上边频分量：频率为1000.3kHz，幅度为3V下边频分量：频率为997kHz，幅度为1.5V下边频分量：频率为999.7kHz，幅度为1.5V(2)带宽BW＝2×3＝6kHz7.下图所示为某晶体管收音机检波电路，问：(1)电阻RL1、RL2是什么电阻？为什么要采用这种连接方式？(2)电路中的元件R、C是什么滤波器，其输出的UAGC电压有何作用？(3)若检波二极管VD开路，对收音机将会产生什么样的结果，为什么？kHz10V1.5V3V3V1.5V10031000.31000997999.7解：(1)电阻RL1、RL2是检波器得直流负载电阻，采用这种连接方式目的是减小检波器交、直流负载电阻值得差别，避免产生负峰切割失真。(2)R、C构成低通滤波器，其输出的UAGC电压送到收音机前级控制调谐放大器的增益，实现自动增益控制。(3)若检波二极管VD开路，则收音机收不到任何电台。8．通信系统由哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？答：通信系统由输入、输出变换器，发送、接收设备以及信道组成。输入变换器将要传递的声音或图像消息变换为电信号（基带信号）；发送设备将基带信号经过调制等处理，并使其具有足够的发射功率，再送入信道实现信号的有效传输；信道是信号传输的通道；接收设备用来恢复原始基带信号；输出变换器将经过处理的基带信号重新恢复为原始的声音或图像。9．当谐振功率放大器的输入激励信号为余弦波时，为什么集电极电流为余弦脉冲波形？但放大器为什么又能输出不失真的余弦波电压？答：因为谐振功率放大器工作在丙类状态（导通时间小于半个周期），所以集电极电流为周期性余弦脉冲波形；但其负载为调谐回路谐振在基波频率，可选出ic的基波，故在负载两端得到的电压仍与信号同频的完整正弦波。10．在谐振功率放大电路中，若Ubm、Ucm及UCC不变，而当UBB改变时，Ic1有明显的变化，问放大器此时工作在何种状态？为什么？答：由右图谐振功率放大器的基极调制特性知：Ubm、Ucm及UCC不变，而当UBB改变时，只有工作在欠压工作状态，Ic1有明显的变化。11．检查下列电路能否产生振荡？若能振荡写出振荡类型，不能振荡是何原因？（1）（2）（3）（4）解:(1)不能振荡,因为晶体管b极e极短路,放大电路无法正常工作.(2)能振荡,是电感三点式振荡器.(3)不能振荡,不满足相位平衡条件.(4)不能振荡,不满足相位平衡条件.12．无线电广播发送和接收设备由哪些主要部分组成？答：发送设备由振荡器、倍频器、调制器、低频放大及功率放大器等部分组成。接收设备由高频放大器、混频器、本地振荡器、中频放大器、检波器及低频放大器等组成。13．石英晶体振荡电路如图所示：(1)说明石英晶体在电路中的作用是什么？(2)Rb1、Rb2、Cb的作用是什么？(3)电路的振荡频率f0如何确定？解：1.石英晶体在电路中的作用是作为短路元件，只有当LC调谐回路谐振在石英晶体的串联谐振频率时，该石英晶体呈阻性，满足振荡器相位起振条件。2．Rb1、Rb2的作用是基极偏置电阻，Cb的作用是高频旁路电容，3．LC21fo14．某调幅波表达式为uAM（t）=（5+3cos2π×4×103t）cos2π×465×103t(v)，画出此调幅波的波形。解：15．为什么发射台要将信息调制到高频载波上再发送？答：1）信号不调制进行发射天线太长，无法架设。2）信号不调制进行传播会相互干扰，无法接收。16．在谐振功率放大电路中，若UBB、Ubm及Ucm不变，而当UCC改变时Ic1有明显的变化，问放大器此时工作在何种状态？为什么？答：由右图谐振功率放大器的集电极调制特性知：Ubm、Ucm及UBB不变，而当UCC改变时，只有工作在过压工作状态，Ic1有明显的变化17.反馈控制电路有哪些类型，各自的功能是什么？答：(1)自动增益控制AGC，主要用于接收机中，以维持整机输出恒定，几乎不随外来信号的强弱而变化。(2)自动频率控制AFC，又称自动频率微调，主要用于电子设备中稳定振荡器振荡频率。它利用反馈控制量自动调节振荡器的振荡频率，使振荡器稳定在某一预期的标准频率附近。(3)锁相环路PLL，它用于锁定相位，实现无频差反馈控制。二、计算题1．设载频fc＝12MHz，载波振幅Ucm＝5V，调制信号uΩ(t)=1.5cos2π×103t，调频灵敏度kf＝25kHz/V，试求：(1)调频表达式(2)调制信号频率和调频波中心频率；(3)最大频偏、调频系数和最大相偏；(4)调制信号频率减半时的最大频偏和相偏；(5)调制信号振幅加倍时的最大频偏和相偏。（13分）解：1.调频系数mf=Δfm/F=37.5rad调频波表达式uFM(t)=UCcos（ωCt＋mfsinΩt）=5cos（2π×12×106t＋37.5sin2π×103t）2.调制信号频率为1kHz,调频波中心频率为12MHz3.最大频偏Δfm=kfUm=25×1.5=37.5kHz调频系数mf=Δfm/F=37.5rad最大相偏=mf=37.5rad4.最大频偏Δfm=kfUm=25×1.5=37.5kHz最大相偏=mf=75rad5.最大频偏Δfm=kfUm=25×3=75kHz最大相偏=mf=75rad2．某调幅原理电路如图所示，求调幅系数ma的表达式。12分）解:uAM(t)=UCm（1＋macosΩt）cosωCtuo(t)=UCm（A0＋A1UmcosΩt）cosωCt所以ma=A1Um/A03．下图所示LC正弦波振荡电路，图中Lc为高频扼流圈，CE和CB可视为交流短路。(1)画出交流等效电路(2)判断是否满足自激振荡所需相位条件(3)若满足，电路属于何种类型的振荡器(4)写出估算振荡频率fo的表达式（12分）解：(1)图（略）(2)满足(3)串联改进型电容三点式振荡器4．某调幅波表达式为uAM（t）=（5+3cos2π×4×103t）cos2π×465×103t(v)(1)画出此调幅波的波形；(2)画出此调幅波的频谱图，并求带宽；(3)若负载电阻RL＝100Ω，求调幅波的总功率（13分）解：(1)(2)BW＝2×4kHz＝8kHz(3)Ucm=5ma=0.6Pc＝U2cm/2RL＝125mWPΣ=(1+m2a/2)Pc＝147.5mW4.在如图所示的振荡电路中，C1＝C2＝500pF，C＝50pF，L＝1mH，问：(1)该电路属于何种类型的振荡电路？(2)计算振荡频率f0；(3)若C1＝C2＝600pF，此时振荡频率f0又为多少？从两次计算的频率中能得出什么结论？（10分）解：(1)该电路属于串联改进型电容三点式振荡器(2)解得：C＝300pFfo＝290kHz(3)C＝350pFfo＝270kHz可见,当C远小于C1及C2时,振荡频率主要由小电容C决定5.已知调频波表达式为u(t)=10cos（2π×50×106t＋5sin2π×103t）(V)，调频灵敏度Sf=10kHz/V求:(1)该调频波的最大相位偏移mf、最大频偏Δf和有效带宽BW；(2)写出载波和调制信号的表达式；(10分)解：(1)调频系数mf=5rad又因为mf=Δfm/F所以最大频偏Δfm=mfF=5kHz有效带宽BW=2(mf+1)F=12kHz(2)载波表达式uc(t)=UCcosωCt=10cos（2π×50×106t）V调制信号的表达式u(t)=0.5cos2π×103tV6、（20分）某谐振功率放大器的折线化转移特性如图所示。已知所用晶体管参数为：MHzfT150，功率增益dBAp13，允许通过的最大集电极电流AICM3，容许的集电极耗散功率PCM=5W，VBZ=0.6V，负偏压VBB=1.4V，70c，VCC=24V，9.0。（342.070cos,253.070,436.07001）（1）试求PPPRccp和、、、O。（2）若该谐振功率放大器原先工作在过压状态，为了使该高频功率放大器工作在临界状态，可以改变哪些因素？CCCCC2121C＋CL21fo题三答：（1）：由图可得转移特性的斜率为：VAVAgc/5.0)6.06.2(1VVVVVcBZBBbm85.570cos6.04.1cos则：AVgicbmcC92.1342.0185.55.0cos1maxICM（安全工作）AAiIAAiIcCcmcCc837.0436.092.1486.0253.092.11max10max0又：VVVVCCcm6.21249.0，故：8.25837.06.211AVI