通信电子线路 清华大学出版社 课后习题答案

通信电子线路 (侯丽敏) 习题 绪论

0-1 什么是载波？什么是调制信号和基带信号？给出调制的定义。 解：由振荡电路输出的、其频率可保证天线的长度大大下降到实际能发射的高频信号称为载波。待发射的有用的模拟信号为调制信号；有用的模拟信号转换为数字信号称为基带信号；调制是指携带有用信息的调制信号去控制高频载波信号。 0-2 为什么要进行调制？给出两种理由。

解：根据天线理论，天线的长度与电信号的波长需可比拟，发射的电信号必须是高频信号；而且，直接发射调制信号会导致信道混叠。 0-3 给出无线广播的中波和短波的各自频率范围。 解：中波(MF)：0.3~3MHz

短波(HF)：3~30MHz

0-4 给出中国移动通信GSM 的载波频率范围。

解：GSM 的频段：GSM900：上行880~915MHZ ， 下行925~960MHZ ；

GSM1800：上行1710~1785MHZ ， 下行1805~1880MHZ ； GSM1900：1850~1910MHZ ，1930~1990MHZ ；

上行和下行组成一频率对, 上行就是手机发射、机站接收；下行就是基站到手机。

0-5将下列功率转换为dBm 值。

ＷＷＷＷμ25)4(;0001.0)3(;001.0)2(;1)1(2222====P P P P

解：(1) 30dBm; (2) 0dBm; (3)－10dBm; (4)－41.9dBm

０-6 一通信系统的电压为2.15V ，负载阻抗50Ω，转换为dBm(50)值。

解：19.66dBm(50)

第一章 习题一

1-1. 某单级中频放大器的调谐频率为465kHz ，调谐回路包含一电容为200pF 与一电感并联，电感的品质因数Q 0=100，不考虑任何负载影响。试计算此放大器的电压增益和通频带，如果回路两端并联一负载阻抗R L =40k ，那么电压增益和通频带变为多少？

解：(1) Ω=????==

-k 17110

20010465π2100

12

300p C Q R ω, A V0=R p =171000，

,dB 104)171000log(200==V A kHz 65.4100

10465BW 3

00=?==Q f

(2)

,

32400,

k 4.3240

17140

171//'p 'V0L p '

p ==Ω=+?=

=R A R R R

,dB 90)32400log(20'

V0==A

kHz 5.2495

.18465BW ,

95.18171

4

.32100,L 0'L p

'p

0L ===

=?=

∴=Q f Q R R Q Q 1-2. 如题图E1.1所示，场效应管的转移导纳g m =3mA/V ，漏级输

出阻抗R ds =120k

，如果电感线圈损耗r =2.0

，调谐回路的调谐

频率为850kHz 。试求：

E1.1 题1-2图

(1) 调谐回路的电容C =?

(2) 忽略负载影响，最大电压增益为多少？ (3) 通频带为多少？ 解：(1) pf

195180

)10850()π2(10)π2(12

32

6

2

0=???=

=

L

f C

(2) ,k 54.46121019510180126

p Ω=???=

=-Cr L

R 总的回路并联阻抗为,k 24.95120//54.461//ds p T Ω===R R R 72.28524.953T m V0=?==∴R g A

,dB 49)285log(200==V A

(3) ,9918010850π2101024.953

6

30L =?????==L R Q T ω kHz 59.899

10850BW 3L 0=?==Q f 1-3.

如题图E1.2所示，晶体管的参数为y oe =20

S ，线圈L 品质

因数为Q 0=45，调谐频率为460kHz ，计算放大器的通频带。

E1.2 题1-3图

解：Ω=????==

-k 58.1510

110460π245

9

300p C Q R ω 总的并联阻抗 ,k 62.1050//100//58.15)//()1

//(

L oe

p T Ω===R y R R 68.301010460π21062.109330T L =?????==-C R Q ω，kHz 15BW L

==

Q f 1-4. 某中频调谐放大器电路如题图E1.3所示。调谐频率为465kHz ，

L 1=350H ，两个晶体三极管具有相同的参数：R ie =3.75k

，

y fe =90S ，y oe =15

S 。计算：

E1.3 题1-4图

(1) 回路电容值C ；

(2) 变压器的次级与初级线圈比值； (3) 最大电压增益。

解：回路电容 pf 335350)10465()π2(10)π2(12

326

120=???==L f C

237.0,1,10357.1415

1033510350oe ie oe

2ie 6

12

611p ==∴=Ω?=???==-y R p y p R Cr L R 总的并联阻抗 ,k 3.33)//()1

//(

2ie oe p T Ω==p

R y R R 711103.3390237.03fe T V0=???==∴y pR A ，

20lg(711)=57dB

1-5. 题图E1.4为一电容抽头的并联振荡回路，谐振频率为1MHz ，

C 1=100pF ，C 2=400pF ，求回路电感L 。若Q 0=100，R L =2k

，求

回路有载品质因数Q L 和通频带。

E1.4 题1-5图

解：总电容pf 80212

1=+=

C C C C C ，mH 32.0π210≈∴=

L LC

f

接入系数：2.02

11

=+=

C C C p ，R L 折合到回路两端的等效阻抗：Ω==

k 502L

'

L p

R R ， k Ω20000p ==L Q R ω，总的并联阻抗k Ω40//'

L p T ==R R R ，

有载品质因数200T

L ==

L R Q ω，带宽kHz 50BW L

0==Q f 1-6. 调谐放大器如题图E1.5所示，调谐频率为465kHz ，调制信号的最高频率为5kHz ，电感L =300

H ，Q 0=90，晶体管输出导纳y oe =8

S ，负载阻抗R L =5.36k ，在调谐频率处电压增益不得小于250，

电感总匝数为70。试确定L 1部分匝数、必要的通频带宽和晶体管的

y fe 。

E1.5 题1-6图

解：

207.01081036.5,K 12510

81

163oe L 26oe 2L =???==Ω=?==--y R p y p R

151==∴pN N 匝。

Ω==Ω==k 78.34)21

//(

,

k 8.78oe

p T 00p y R R L Q R ω kHz 625.11BW ,4010

30010465π21078.340

6

33

0T L ==

∴≈?????==-L

Q f L R Q ω m s 35,

250fe T fe V0≥∴≥=y R py A

1-7. 单回路调谐放大器如题图E1.6所示，已知工作频率f 0=465kHz ，通频带BW=10kHz ，回路空载时Q 0=100，晶体管参数：g ie =0.5mS ，

g oe =60S ，|y fe |=30mS 。试求：

E1.6 题1-7图

(1) 回路的有载品质因数Q L ；

(2) 若不考虑回路固有损耗，放大器的最大功率增益为多少(dB)？ (3) 若考虑回路损耗，则放大器的最大功率增益又为多少(dB)？ 解：(1) 5.46kHz

10kHz 465BW 0L ====f Q (2)

dB

8.38)7500lg(10)dB (,

75001060105.0

4)1030(4max p06

323oe ie 2

fe max p0===?????==---A g g y A (3)

dB

3.33)2145lg(10)dB (,7.2146)100

5.461(7500)1(0p 2

20L max p0p0==∴=-?=-

=A Q Q A A 1-8. 如题图E1.7所示，工作频率f 0=465kHz ，L =560H ，Q 0=100，晶体三极管Q1和Q2参数相同：y ie =1.7ms ，y oe =290s ，y fe =32ms 。

通频带BW = 35kHz 。试求：

E1.7 题1-8图

(1) 阻抗匹配时的接入系数p 1、p 2； (2) 阻抗匹配时的谐振功率增益(dB)； (3) 回路的插入损耗(dB)。 解：(1)μS 95.451

μS,

11.61

,3.1335

465

BW L

00

0p 0L ==

==

====

LQ g LQ g f Q T ωω 108.0μs,84.392,ie 2

2'ie p T 'oe 'ie =∴==-=+p g p g g g g g

262.01,

ie 21'

oe =∴=p g p g

(2) 回路的插入损耗dB 25.1)dB (,7516.0)1(12

L 1-==-=ηηQ Q

(3) 匹配时的谐振功率增益

3.3907516.04,

1,

4oe

ie 2

fe

0p 221oe

ie 2

fe

0p =?=∴=??=g g y A g g y A ηηηΘ

dB 9.25lg 10)dB (0p 0p ==A A

1-9. 单级小信号谐振放大器的交流等效电路如图E1.8所示，要求谐振频率f 0=10MHz ，通频带BW=500kHz ，谐振电压增益A V0=100。在工作点和工作频率上测得晶体管的y 参数为

μS )40j 20(,

m S )5j 20(0,

m S,

)5.0j 2(oe fe re ie +=-=≈+=y y y y

如果电感品质因数Q 0=60，计算谐振回路参数L 、C 和外接电阻

R

的值。

E1.8 题1-9图

解：由,100fe

0V ==T

g y A 得,μS 16.2061005202

20V fe T =+==A y g 0e p T g g g g ++=如下图：

所以 μH 86.31010210206105007

763

00T =?????==-πωf g BW L ， pF 65102105001010206BW 7

37

600T =?????==-πωf g C ，

又 μS 03.680

0p ==

Q C

g ω，所以μS 118e 0p T =--=g g g g ，R =8.5k 。

1-10．三级相同的单调谐中频放大器级联，工作频率f 0=450kHz ，总电压增益为60dB ，总带宽为8kHz 。求每一级的增益、3dB 带宽和有载品质因数Q L 值。 解：

10

dB,2020lg dB,

60lg 60lg 20,

1V V1V1V 3

1V V32V 1V V ==∴===??=∑∑A A A A A A A A A Θ

由于 kHz 7.15BW ,

12BW kHz 8,

12BW BW 3/1/1≈∴-=-=∑n

29kHz

7.15kHz

450BW 0L ≈===

f Q

1-11. 一个晶体管IF放大器如题图E1.9所示。(1)指出各个元件的作用；

(2)画出交流等效电路；(3)利用晶体管Q1和Q2的y参数等效电路，在问题(2)的基础上继续画出部分接入与回路之间的连接。

E1.9 题1-11图

解：(1)C2的作用是隔直流、低频交流，只让高频交流信号进入

Q；

1

C6的作用也是隔直、低频电流，只让高频信号进入

Q；C3、C7均对

2

高频呈现低阻抗，近似短路，用作高频旁路阻抗；C4对低、高频均呈现高阻，用作谐振回路电容；C1对高频呈现低阻抗，使R1与R2一同构成Q1基极偏置。

(2)交流等效电路图：

(3)

第二章 习题二

2-1.某谐振功率放大器CC U =12V ，输入t U u ωcos im i =，工作于临界状态，I cm =1A ，功放管输出特性如题图E2.1所示。

E2.1 题2-1图

(1)当谐振功率放大器分别工作于甲类(=180o ，i c 的振幅为0.5A)，乙类(=90o )和丙类(=60o )状态，根据折线分析法在输出特性平面上粗略画出三种放大器的动态线；

(2)分别画出三种放大器集电极电流i c (ωt )和u ce (ωt )的波形； (3)求丙类(=60o )时的输出功率P 0和效率

c 。(已知

=60o 时，

1

()=0.391，g 1() =1.8)

解：(1)

红线：丙类；蓝线：乙类；黄线：甲类 (2)

(3) 丙类：A 1V ,11,60cm cm ===I U οθ W 1505.2)(2

121cm 1cm cm c10===U I U I P θα %5.82)(2

1

1dc 0c ===

θξηg P P 2-2. 已知谐振功率放大电路如图2-2所示，其基极偏压U BB =-0.2V ，晶体管导通电压U D =0.6V ，饱和压降U CES ＜1.5V ，输入信号电压振幅U im =1.6V ，集电极电源U CC =24V ，谐振回路的谐振阻抗R P =50Ω，集电极输出功率P 0= 4W 。

(1)计算输出电压的振幅U cm ，集电极电流最大值I cm ，导通角

，集

电极效率

c

。(已知0()0.218αθ=，1()0.391αθ=)

(2)指明工作在什么状态；若要调整到临界状态，定性指出可采取哪些措施，各种措施对应的P 0 和c 如何变化。

解：(1) V 20,400221cm P 02

cm 2

P

cm 0===→=

U R P U R U P ο60,5.06

.12

.06.0cos im BB D ==+=-=θθU U U A 4.050

20P cm 1c ===

R U I A 023.1)

(),(1c1

cm 1cm c1==

=θαθαI I I I %6.74)

(0cm CC 0

C0C 0dc 0c ====

θαηI U P I U P P P C (2) 欠压状态。（因为CES cm CC U U U >-） 措施有四项：

① 提高 , , P o c R P η↑↑ ② 减小↑c 0CC ,η不变，P U ③ 提高↓↑c 0im ,,ηP U ④ 提高↓↑c 0BB ,,ηP U

2-3. 已知谐振功率放大器的动态特性如题图E2.2所示，图中ABC 为动态线。

E2.2 题2-3图

(1)问放大器工作点在什么状态； (2)求对应的U CC 、U cm 、cos

值

(3)若改变谐振阻抗使放大器工作在临界状态，那么是将谐振阻抗增大还是减小？增大到或减小到原谐振阻抗的多少倍？ 解：(1) 欠压状态。

(2) V 18cm CC CEmax =+=U U U V 6cm CC CEmin =-=U U U ∴V 122

CEmin

CEmax CC =+=U U U

V 62

CEmin CEmax cm

=-=U U U

2V 1012cos cm =-=θU 1cos 3

θ=

(3) 增大谐振阻抗R p 使放大器工作在临界状态，设临界状态对应的谐振阻抗为'p R 1

C C1C1cm P 10

212''I I I U R =-==

原欠压状态对应的谐振阻抗为R p C1

C1cm P 6

I I U R ==

∴P P P cm cm P 67.16

10

''R R R U U R ===

2-4. 谐振功率放大的输出匹配网络采用互感耦合输出回路，其动态特性线如题图E2.3所示。已知0()0.271αθ=，1()0.456αθ=。输入回路的直流偏置V 0BB =U 。

E2.3 题2-4图

(1)求U cm 、、P o 、

c

、R P 的值；

(2)放大器工作在什么状态？

(3)如何调整互感M 可以使放大器工作于临界状态？这时R P 为多少？

c

为多少？

(4)画出集电极馈电为并馈的电路图。

解：(1) 从图中可读知：V 5.0D =U ，由于V 0BB =U ，V 2bemax im ==U U 4

1

25.0cos im BB D ==-=

U U U θ V 8412CEmin CC cm =-=-=U U U W 824.1)(2

121cm 1cm cm c10===U I U I P θα %09.56)(0cm CC 0C0CC 0dc 0c ====θαηI U P I U P P P Ω==

54.17)

(1cm cm

P θαI U R

(2) 欠压状态

(3) 减小M 可达到临界状态,这时 V 11'cm =U ，θ不变，∴Ω==12.24'

'p cm

cm P R U U R , 这时有：%77271

.0456

.0121121)(211CC cm c =??==

θηg U U (4)

2-5. 设一理想化晶体管特性如题图E2.4所示。已知V 24CC =U ，

V 21cm =U ，基极偏压为零偏， V 3im =U 。

E2.4 题2-5图

(1)试作出它的动态线，计算动态线A 、B 、C 三点坐标值； (2)此功放工作在什么状态，计算其效率c

；

(3)画出满足要求的基极偏置回路。

解：(1)

C 点横坐标： V 4532122CEmin cm C =+?=+=U U U B 点横坐标： θcos cm CC B U U U -=， 6

1

305.0cos im BB D =-=-=

U U U θ V 5.206

12124B =?-=U A 点坐标： A(3，2.5) (2) 临界状态

W 4215.12)(2

11cm cm 0==θαI U P W 238.17)(0cm CC dc ==θαI U P %72dc

c ==

P P η (3)

2-6. (1) 以图2-1-5中临界工作状态的动态线A 2B 2C 2为基准，若输入回路的偏置U BB 增大或减小(U im 、U CC 、R P 不变)，试分析动态线随之

变化的情况；指出对应工作状态的变化；画出对应的i c 波形，给出基极调制特性的规律。(2) 仍以图2-1-5中临界工作状态的动态线A 2B 2C 2为基准，若输出回路的直流电压U CC 增大或减小(U im 、U BB 、

R P 不变)，试分析动态线随之变化的情况；指出对应工作状态的变化；

画出对应的i c 波形，给出集电极调制特性的规律。

2-7. 谐振功率放大器工作于临界状态，U CC =25V ，U cm =22V ，输出功率P 0=5W ，集电极效率c

=50%，输出匹配网络效率

L

=0.9。

如题图E2.5所示。求：

E2.5 题2-7图

(1)电源直流功率P dc ； (2)直流电流I c0； (3)基波分量I c1；

(4)集电极阻抗R P 及负载功率P L 。 解：(1) W 105

.05

c

dc ==

=ηP P (2) A 4.0CC

dc

c0==U P I (3) A 45.02cm

CC

c0c c1==U U I I η (4) Ω==4.48c1

cm

P I U R ， W 5.4L 0L ==ηP P

2-8. 试画出一高频功率放大器的实际线路。要求：

(1)采用NPN型晶体管，发射极直接接地；

(2)集电极采用并馈，与天线用T型匹配网络连接；

(3)基极用串馈，自偏压，与前级互感耦合。

解：

2-9. 如题图E2.6所示的两个功放电路。(1)说明各元件的作用；(2)画出交流等效电路。

(a)

(b)

E2.6 题2-9图

解：（1）(a)图中：

C隔直通交，使交流信号进入晶体管；e C对高频

b

呈现低阻，近似短路，作高频旁路阻抗；

C隔直通交，使交流信号进

c

入LC回路；C对高低频均呈现高阻，用作谐振回路电容；RFC1与RFC2对交流呈现高阻，对直流呈现低阻，RFC1提供零偏，RFC2保证只有直流进入

U。

cc

(b)图的元器件与（a）图元器件的作用类似。

（2）(a)图的交流等效电路如下：

(b)图的交流等效电路如下：

2-10. 改正题图线路中的错误，要求不得改变馈电形式，公用一个电源，重新画出正确线路。