1、高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎 1 第三 章习题 3.9 在图 3.1 中， 晶体管的直流工 作点是 CE V 8V = ， E I 2mA = ；工 作频率 0 f 10.7MHz = ； 调谐回路采 用中频变压器 1 3 L 4 H = ， 0 Q 100 = ，其抽头为 2 3 N 5 = 匝， 1 3 N 20 = 匝， 4-5 N 5 = 匝。试计算放大器下列各值：电压增益、功率增益、通频 带、回路插入损耗和稳定系数 S （设放大器和前级匹配 s ie g g = ） 。晶体管在 CE V 8V = ， E I 2mA = 时参数如 下： ie ie g 2860 S C 18
2、pF = = ， oe oe g 200 S C 7pF = = ， fe fe y 45mS 54 = = ， re re y 0.31mS 88.5 = = 解：1 ）接入系数 2-3 1 1-3 N 5 p 0.25 N 20 = = = ， 4 5 2 1 3 N 5 p 0.25 N 20 = = = 等效并联电阻 6 6 0 1 1 37.185 S 100 2 10.7 10 4 10 p p G Q L = = 谐振时的电压增益 3 1 2 fe v0 2 2 6 2 -6 2 6 p 1 oe 2 ie p p y 0.25 0.25 45 10 54 A 12.3 54 G
3、 p g p g 37.185 10 0.25 200 10 0.25 2860 10 = = + + + + 2 ）谐振时，功率增益为 2 2 ie1 P0 V0 ie2 g A A ) 12.312 151.6 g = （ 3 ）回路有载品质因数高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎 2 L 2 2 p p p 1 oe 2 ie p 6 2 -6 2 6 1 1 Q G L (G p g p g ) L 1 16.278 (37.185 10 0.25 200 10 0.25 2860 10 ) 2 10.7 4 = = + + = + + 回路通频带 6 p 0.7 L f 10.7 1
4、0 2 f 0.657MHz Q 16.278 4 ）回路插入损耗 2 L 1 2 0 Q 1 K 1/(1 ) 1.427 Q (1 16.278 /100) = = ， 1 10lg K 1.54dB 5）GL 为本级负载，把 Gp 和下一级的输入电导 ie g 折算到本级晶体管的输出端： p 2 6 L 2 ie2 2 2 1 1 G 1 G p g 16 37.185 2860 3455 10 S p p = + = + = 根据匹配条件， ie2 2 2 p 1 oe 2 1 g p G g p = + ， 且 s ie g g = ， 有 2 1 oe1 p -6 s 2 2 g
5、=794.96 10 p g G uS p + = fe re 54 88.5 tg tg 2.946 2 2 + = = 稳定系数 2 2 12 s ie oe L 6 fe re (g g )(g G )(1 ) (794.96 2860)(200 3455)(1 2.946 ) 10 S 9.27 y y 45 0.31 10 + + + + + + = = 由于 S5 ，所以放大器是稳定的。 3.10 图 3.2 表示一单调谐回路中频放 大器。已知工作频率 0 f 10.7MHz = ， 回路电容 2 C 56pF = ，回路电感 L 4 H = ， 0 Q 100 = ，L 的匝数
6、N 20 = ，接入系数 1 2 p p 0.3 = = 。晶 体管 T1 的主要参数为： T f 250MHz ， bb r 70 = ， b c C 3pF ， ie y (0.15 j1.45)mS = + ， oe y (0.082 j0.73)mS = + ， fe y (38 j4.2)mS = 。 静态工作点电流由 R1 、 R2 、 R3 决定， E I 2mA = ， 对应得 0 50 = 。 求：1） 单级电压增益 v0 A ；2） 单级通频带 0.7 2 f ；3） 四级的总电压增益 v0 4 (A ) ；高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎 3 4）四级的总通频带 0.
7、7 4 (2 f ) ；5）如四级的总通频带 0.7 4 (2 f ) 保持和单级的通频 带 0.7 2 f 相同，则单级的通频带应加宽多少？四级的总电压增益下降多少？ 解：1 ） 谐振阻抗 p 6 6 0 0 1 1 G 37.1857 S Q L 100 2 10.7 10 4 10 = = 等效谐振阻抗 2 2 2 2 p p 5 1 2 p p 1 G G 158 R R R S = + + + = 2 2 1 oe p 2 ie G p g G p g 0.09 82 158 0.09 150 178.5818 S = + + = + + 谐振时的电压增益 3 1 2 0 6 0.3
8、 0.3 38.2314 10 6.31 19.2675 6.31 19.3 6.31 178.5818 10 f e v p p y A G = = 2 ）回路有载品质因数 L 6 p 1 1 Q 20.8228 20.8 G L 178.5818 10 2 10.7 4 = = 回路通频带 6 p 0.7 L f 10.7 10 2 f 514kHz Q 20.8228 3）四级的总电压增益 4 5 v0 4 (A ) (19.2675 6.31 ) 1.38 10 25.2 = 4）四级的总通频带 6 0.25 0.25 0 0.7 4 L f 10.7 10 (2 f ) 2 1 2
9、1 223.5kHz Q 20.8228 = 5） 单级的品质因数 6 0.25 0.25 0 L 3 0.7 f 10.7 10 Q 2 1 2 1 9.057486 9.057 2 f 513.86 10 = 单级通频带 6 p 0.7 L f 10.7 10 2 f 1.181MHz Q 9.057486 单级回路总电导 6 6 L 0 1 1 G 410.552 S Q L 9.057486 2 10.7 10 4 10 = = 高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎 4 单级放大器的增益 3 1 2 0 6 0.3 0.3 38.2314 10 6.31 8.38 6.3 G 410.
10、552 10 f e v p p y A = = 四级的总电压增益 4 3 v0 4 (A ) ( 8.380357 6.31 ) 4.93 10 25.2 = 注： 此题隐含需要调 L 或 C 使电路调谐于10.7MHz 。 由于 C 较小， 所以本题应 使用 L 求 QL ，若用 C 求 QL 将引起误差。 3.11 设计一个中频放大器。要求：采用电容耦合双调谐放大器，初次级抽头 p1=0.3 ，p2=0.2, ；中频频率为 1.5MHz ；中频放大器增益大于 60dB ；通频带为 30KHz ； 矩形系数 Kr0.1 因为中放前的变频器也采用双调谐回路做负载， 所以一共有 m=4 级双调
11、谐回路。 三级中放采用同样形式的电路，且参数也相同时，要求每级增益大于 20dB 。 总通频带要求为 30KHz ， 4 0.25 0.7 4 0.7 0.7 (2 f ) 2 1(2 f ) 30 2 f =45.5kHz = = 单级等效电路如图： C 1 C 2 C 0 L 1 L 2 p 1 p 2 回路电容 C1=C2=500pF ， 2 0 1 oe 1 p 0.09 18pF=1.62pF C e C C = = 2 2 ie 2 p 0.04 74pF=2.96pF C i e C C = = 高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎 5 2 2 oe 1 oe ie 2 ie g
12、 p g 0.09 18 1.62 ,g p g 0.04 1000 40 S S = = = = = = 谐振阻抗 6 12 0 p 0 2 1 .5 10 500 10 G 58.9 S Q 80 C = = 与初级回路 L1C1 的并联电导 2 1 1 oe p g p g +G 60.5 S = = 与次级回路 L2C2 的并联电导 2 2 2 ie p g p g +G 98.9 S = = 有载品质因数 6 0 L 3 0.7 2 2 1.5 10 Q 46.6 2 45.5 10 f f = = = 初次级回路的总电导 6 12 0 p L 2 1 .5 10 500 10 G
13、101.12 S Q 46.6 C = = = 初次级回路通过并联电导实现 0 L Q Q ， 初级回路并联的电导 3 p 1 g G g 101.12 60.5=40.62 S = = ， 电阻 3 3 1 R = 24.6 g K = 次级回路并联的电导 4 p 2 g G g 101.12 98.9=2.4 S = = ，电阻 4 4 1 R = 417 g K = 确定元件：电感 0 1 2 1 = L L 22.5 2 LC f H = = 确定 C0： 1 0.0215 L c c Q k k = = = ， 0 0 0 0 0 1 0 2 11 ( )( ) c C C k C
14、pF C C C C C C = = = + + + 最后判断单级增益： 6 1 2 0 6 0.3 0.2 36000 10 10.7 2G 2 101.12 10 f e v p p p y A = = = 3.14 用晶体管 CG30 做一个 30MHz 的中频放大器，当工作电压 CE V 8V = ， E I 2mA = 时，其 y 参数是： ie y (2.86 j3.4)mS = + ， ie y (0.08 j0.3)mS = + ， fe y (26.4 j36.4)mS = ， oe y (0.2 j1.3)mS = + 。求此放大器的稳定电压增益 v0 s (A ） ， 要
15、求稳定系数5 。 解：1） 由于前级与本级一样， 所以有 s ie oe L g g g G g + = + = 和 fe v0 y g A = ， 稳定系数高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎 6 为 2 2 2 2 fe s ie oe L 2 fe re fe e v0 e y (1 ) (g g )(g G )(1 ) g (1 ) S y y y y A y + + + + + = = = 稳定增益为 2 2 fe v0 re y (1 ) 44.97 (1 2.102 ) A 12.5 S y 5 0.31 + + = 。 其中， fe y 44.97 54.05 = ， re y
16、 0.3103 75.07 = ， fe re 54.05 75.07 tg tg 2.102 2 2 + = = 注： 因为放大器增益与 g 有关， 在本题中没有给出 g 的具体数值，g 与晶体管参 数和接入系数有关，所以只有从 S 中消去个。 若设工作频率远低于特征频率， 0 T f f ，则有 fe 0 ， re 90 ， fe re tg tg( 45 ) 1 2 + = = ， 2 fe v0 re y (1 ) 44.97 2 A 7.617 S y 5 0.31 + = 。 3.17 图 3.3 所示的双调谐电感耦 合电路中， 设第一级放大器的输 出导纳和第二级放大器的输入 导纳
17、分别是： -6 o o g 20 10 S C 4pF = = ， -3 i i g 0.62 10 S C 40pF = = ， -3 fe y 40 10 S = ， 0 f 465kHz = ， 中频变压器初、次级线圈的空 载， 0 Q 100 = ，线圈抽头 12 N 73 = 匝， 34 N 60 = 匝， 45 N 1 = 匝， 56 N 13.5 = 匝，L1 和 L2 是紧耦合 。 求：1） 电压放大 倍数；2）通频带和矩形系数。高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎 7 解：1 ）接入系数 34 45 56 12 N N N N + + , 1 p 1 = ， 56 2 34
18、56 N 13.5 p 0.183673 N N 73.5 = = + ， 2 2 12 ie 2 i C p C 0.183673 40 10 1.349pF = 2 ie 2 C C C 1.35+1000 1001.35pF = + 2 2 3 2 12 p 2 1 1 L 0.116811mH C (2 465 10 ) 1001 10 = = 1 oe 1 C C C 4+1000 1004pF = + = = 3 12 0 1 p1 0 C 2 465 10 1004 10 G 29.3333 S Q 100 = = ， o p1 g g G 49.3333 S = + = ， 1
19、 2 3 2 12 p 1 1 1 L 0.116811mH C (2 465 10 ) 1004 10 = = 3 12 p 1 L1 L2 6 1 C 2 465 10 1004 10 Q 59.460 Q g 49.3333 10 = = L1 与 L2 紧耦合时，耦合系数 k=1，即 1 2 1 2 k 1 M M L L L L = = = 总的耦合系数 1 2 1 36 1 36 k 0.0134 L L M L L L L = = = 耦合因数 L1 k Q =0.8 = 由 1 ，可知该耦合回路属于强耦合回路，因此回路的电压放大倍数 3 1 2 0 2 6 2 0.183673
20、 40 10 0.8 71.2 1 49.333 10 1 0.8 f e v p p y A g = = = + + 2 ） 通频带： 由 2 v 2 2 2 2 v0 A 1 1 A 2 (1 ) 4 + = + + 求广义失谐 0.7 。 将 0.814521 代 入，可得 4 2 0.7 0.7 0.648902 2.596927 0 + = ，从中可解得 0.7 1 .148645 。通频带 3 0 0.7 0.7 L f 465 10 2 f 1.148645 8.982kHz Q 59.460 = 3 ）矩形系数： 由 2 v 2 2 2 2 v0 A 1 1 A 10 (1 )
21、 4 + = + + 求广义失谐 0.1 。 将 0.814521 代入，可得 4 2 0.1 0.1 0.648902 267.412 0 + = ，从中可解得 0.1 4.003936 。高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎 8 矩形系数 0.1 r0.1 0.7 4.003936 k 3.486 3.49 1.148645 = 3.24 某 接 收 机 的 前 端 电 路 由 高 频 放 大 器 、 晶 体 管 混 频 器 和 中 频 放 大 器 组 成 。 已 知晶体混频器的功率传输系数 pc k 0.2 = ，噪声温度 i T 60K = ，中频放大器的噪声 系数 ni F 6dB
22、= 。 现用噪声系数为 3dB 的高频放大器来降低接收机的总噪声系数 。 如果要使中的噪声系数降低到 10dB ，这高频放大器的功率增益至少要几分贝？ 解： 设 室 温 为 290K ， 晶 体 混 频 器 的 温 度 系 数 为 nm 60 F 1 1.2069 290 = + 。 n1 F 1.9953 ， ni F 3.9811 。将数值代入 nm ni n n1 p1 p1 pc F 1 F 1 F F K K K = + + 可得， p1 p1 0.2069 2.9811 10 1.9953 K K 0.2 = + + ，从中可解出 p1 K 1.8872 ，即 p1 K 2.76d
23、B 。 3.27 有 A 、B 、C 三个匹配放大器，它们的特性如下： 放大器 功率增益/dB 噪声系数 A 6 1.7 B 12 2.0 C 20 4.0 现把此三个放大器级连， 放大一低电平信号， 问此三个放大器应如何连接 ， 才能 使总的噪声系数最小，最小值为多少? 解 ： 6/10 p1 A =10 3.9811 ， 12/10 p2 A =10 15.849 ， 20/10 p3 A =10 100 = 。 将 数 值 代 入 3 2 n3 1 p1 p1 p2 F 1 F 1 2-1 4 1 F F 1.7+ 1.999 2 A A A 3.9811 3.9811 15.849 =
24、 + + + ， 应按 A 、B 、C 排列。 3.28 当接收机线性级输出的信号功率对噪声功率的比值超过 40dB 时， 接收机会 输 出 满 意 的 结 果 。 该 接 收 机 输 入 级 的 噪 声 系 数 为 10dB ， 损 耗 为 8dB ， 下 一 级 的K K K K p p p p 1 1 1 1 = = = = ? ? ? ? F F F F n n n n 1 1 1 1 = = = = 3 3 3 3 d d d d B B B B K K K K p p p p c c c c = = = = 0 0 0 0 . . . . 2 2 2 2 F F F F n n n
25、 n m m m m = = = = 1 1 1 1 . . . . 2 2 2 2 0 0 0 0 6 6 6 6 9 9 9 9 F F F F n n n n i i i i = = = = 6 6 6 6 d d d d B B B B高频电子线路 南京大学金陵学院 卢莎 9 噪声系数为 3dB ，并具有较高的增益。若输入信号对噪声的比为 10 5 ，问这样的 接收机结构形式是否满足要求， 是否需要一个前置放大器？若前置放大器增益为 10dB ，则其噪声系数应为多少？ 解：未接前置放大器前 -8/10 1 A =10 0.1585 ， 10/10 1 F =10 10 = ， 3/10
26、 2 F =10 1 .9953 。 噪声系数 2 n0 1 1 F 1 1.9953-1 F F 10+ 16.279 A 0.1585 = + ，即12.1dB 输出信噪比 0 i n0 SNR SNR F 50 12.2 37.9 40dB = = ，不满足要求。 接前置放大器后，噪声系数 1 2 n 0 0 0 0 1 F 1 F 1 10-1 1.9953-1 F F F + A A A 10 10 0.1585 = + + + ， 从中可解出 0 F 8.475 ，即前置放大器的噪声系数应大于9.3dB 。 F 0 =? A 0 =10dB F 1 =10dB A 1 =-8dB F 2 =3dB A 2 =10dB S S S S N N N N R R R R i i i i = = = = 5 5 5 5 0 0 0 0 d d d d B B B B S S S S N N N N R R R R o o o o = = = = 4 4 4 4 0 0 0 0 d d d d B B B B
