通信电子电路(何丰)习题及解答

第一章绪论习题指导思考题1.1.1能识别不同频率信号的元器件有哪些？1.1.2你知道信号在传输和处理中是如何利用“空分”、“频分”和“时分”来区分不同信号的实际例子吗？1.1.3若无线信道能容许通过带宽为无限的有用信号，则从频分的角度，我们能将这样的信号通过无线方式传输吗？为什么？思考题：1.2.1为了接收端能将收到的图1-2-5（d）所示信号按发送信号周期进行“同步分离”，接收端是否应该有一个与发端同步的标准“同步时钟信号”？1.2.2你知道有关利用“空分”、“频分”和“时分”理论来组成电路系统的实际例吗？1.2.3问：下列说法是否正确？图1-2-2（a）、（b）的数字信号和图1-2-3（a）的数字的模拟信号都具有时间上离散的携带信息特征；图1-2-2（c）的模拟基带信号具有时间上连续的携带信息特征。思考题：1.3.1在输入有用信号带宽有限的情况下，为了减弱平均噪声对电路输出波带来的影响，电路的带宽是否应与输入有用信号带宽一致？为什么？思考题与练习题1-11-1实际通信信道有哪几种？电信道中的有线和无线信道中哪个更有利于接收电路对信号的识别？1-21-2多路通信中的频分复用和时分复用是否可以用同一功能电路来实现？举例说明。（提示：参见图1-2-5和图1-3-1）1-31-3用于远距离发射的数字调制和模拟调制的输入和输出信号的差异如何？1-41-4对发送和接收电路的基本要求是什么？解：这里的发送设备是在保持信息不变的前提下，以基带信号为有效信号的信号变换电路，它涉及信号的调制、放大、滤波和发射等具体电路。能使已调信号成为符合特定信道传输要求的信号形式，能实现在一个物理通道中的多路信号传输，并具有较好的信号抗干扰的潜在能力。接收电路的基本要求是：在理想情况下，能从信道中提取出特定发射端输出的有用已调信号，并将此信号进行与发射端相反的信号处理，从而恢复原基带信号。接受电路通常涉及小信号选频放大电路、混频器、中频放大器、解调电路等具体电路。（上述设计的具体电路是以电信号为例讲的）1-51-5在接收端识别信号的基本思路是什么？信道中有哪些因素能影响接收端识别信号？1-61-6在多路通信中，发射端载波的不稳定会带来什么影响？1-71-7消除噪声和干扰的基本途径有哪些？1-81-8数据信号有那两种基本形式？数据信号的基本特点是什么？数据通信一定要传送数字信号吗？（注意：数字的模拟信号）第二章高频小信号选频放大器的结构与电路习题指导思考题：2.2.1试用矩形系数说明选择性与通频带的关系。思考题：2.2.2以放大和选频两部分的组成结构为线索，分析图2-2-2（a）电路中各元件的作用？2.2.3在工作点设置合理的情况下，图2-2-2（b）中三极管能否用不含结电容的小信号等效电路来等效。为什么？思考题：2.2.4在电路给定，接入系数n1和n2可变情况下，n1和n2对单调谐选频放大器的性能指标有何影响？2.2.5请证明式（2-2-12）。思考题：2.3.1由式（2-3-4）证明式（2-3-5）。思考题：2.3.2双调谐回路谐振放大器为何要采用n1、n2为代表的抽头方式将放大器与谐振回路相连接？2.3.3参差调谐放大器相对于双调谐回路放大器来说，其选频频率更容易在电路实现时得到控制，为什么？思考题：2.5.1通过本章“频分”信号识别技术的讨论，我们能确定在同一时间和同一电路空间中能容许不同信号的共存条件吗？需要事先进行安排吗?2.5.2若放大器的选频是理想的，我们能认为放大器能滤除全部噪声吗？为什么？思考题与练习题2-1.谐振放大器的特点是什么？采用谐振放大器的主要目的是为了提高选择性？这种说法是否全面？2-2．谐振放大器的谐振回路Q值是不是越高越好？为什么？2-3．已知单调谐回路谐振放大器的中心频率为465kHz，当频率偏离频率±5kHz，放大器的增益降低3dB，试求谐振回路的品质因数？2-4.写出四端网络的Y参数方程，画出Y参数等效电路，以及相关参数的单位。2-5．题图2-5是单调谐放大器的交流通路，当谐振频率等于10MHz时，测得晶体的Y参数为：yie＝2＋j0.5(mS)；yfe＝20＋j5(mS)；yoe＝20＋j40(μS)；yre＝0放大器的通频带为300kHz，谐振电压增益为50，试求电路元件C、L和RL的参数值。2-6．有一单回路谐振放大器如题图2-6所示。(1)若将L1的抽头从B移到A，则放大器的通频带和选择性怎样变化？为什么？(2)若将L1两端并联1kΩ电阻，则放大器的通频带和选择性（矩形系数）将发生怎样的变化？2-7．电路如题图2-7所示。已知：f0＝30MHz，C＝20pF；线圈本身的Q0＝60，等效到1、3端的总损耗电阻为Rz1；R1＝10kΩ，Rs＝2.5MΩ，RL＝830Ω，Cs＝9pF，CL＝12pF；等效到1、3端的n1＝0.4，n2＝0.24，求电感L和传递函数的3dB带宽。2-8．某接收机的中频放大电路如题图2-8所示，已知C=15pF，晶体管1T和2T为3DG6，其参数如下：ier=500Ω；Cie=12pF；︱yfe︱=40mS；oer=4kΩ；Coe=4pF；yre=0试求：（1）放大器的谐振频率fo；（2）放大器谐振回路的品质因数Q；（3）放大器的3dB通频带；（4）放大器的谐振电压增益。解答：（1）求电感1、3端的等效电路元件的参数通过电感折合到1、3端的接入系数：n1=1312131323N/NN/NN=0.2，n2=N45/N13=0.2三极管输出端和负载折合到1、3端的总电导：mS09.0/rn/rngie22oe21e（在4R、5R未知条件下，可以认为是放大管的偏置电阻，其值很大；当然，也可以认为ier包含了4R和5R。）三极管输出端和负载折合到1、3端的总电容：pFCnCCnCieoee64.152221（2）求电感1、3端的等效谐振回路的参数ω0＝1/（LCe）1/2≈79.96×106rad/s，f0＝ω0/（2π）≈12.73MHz；Q＝Lge01＝LCgee1≈13.9；BW0.7≈ω0／Q＝ge/Ce≈5.75×106rad/s≈0.916MHzAv0＝Av(ω0)＝n1n2∣yfe1∣／ge≈17.78倍2-9．有一共基极单回路谐振放大器如题图2-9所示。放大器的中心频率为30MHz，晶体管在工作点上的Y参数为：yie＝0.5＋j4(mS)；yfe＝50(mS)；yoe＝j0.94(mS)；yre＝0线圈L本身的品质因数为60，回路电容C等于20pF，回路分布电容为3pF（与C并联），输出回路接入系数n2＝0.07，负载电阻RL＝50Ω。试求放大器的谐振电压增益，通频带和失谐±5MHz的电压增益。2-10．设单调谐中频放大器，其增益为10倍，通频带为4MHz。若它与另一级技术指标完全相同的中放级联，试问总的增益和总通频带各为多少？若要求级联后的总通频带仍为4MHz，则每级放大器应怎样改动？改动后的总增益是多少？2-11．什么叫参差调谐？在什么情况下采用参差调谐方式？2-12．设单回路谐振放大器的谐振增益为20倍，带宽为400kHz。若由这样的四级放大器组成中心频率为10MHz的两级基本单元参差调谐放大器。试求最大平坦条件下的总增益、总通频带和每级放大器的谐振频率。2-13．选频放大器的谐振回路线圈为什么要采用抽头连接？2-14．高频小信号谐振放大器产生不稳定现象的具体表现是什么？产生不稳定的根本原因是什么？克服不稳定的措施是什么？2-15．说明共射极-共基极级联小信号谐振放大器电路的优点。2-16．中频放大器为什么要采取中和措施？题图2-16中中和电容CN的接法是否正确？为什么?请改正。答：考虑到放大三极管在高频运用时，不能不考虑到三极管内部集电结的结电容cbc'形成的内反馈所导致放大电路出现自激，即放大电路不能正常完成放大功能的情况，因此，采用加外电容反馈的中和措施来达到减小总反馈电量的目的，即使自激现象不易出现。第三章高频功率放大器的结构与实现习题指导思考题：思考题和练习题3-1.丙类功放与小信号谐振放大器中的增益元器件工作时的差异是什么？谁对输出失真的影响大？为什么？解：（1）丙类功放中的增益元器件小信号谐振放大器中的增益元器件输入信号特点及信号环境情况窄带信号，不含无用信号窄带信号，通常含有无用频率信号增益元器件工作情况工作点一般位于截止区位于放大区对信号的处理情况属于大信号工作，对有用信号放大属于小信号工作，对所有输入信号进行放大（2）若仅考虑增益元器件对输出失真的影响问题，我们可以依据丙类谐振功放中增益元器件工作于非线性情况得出丙类谐振功放的增益元器件对输出失真的影响大的结论。但若考虑实际输入信号环境，这情况可能有所不同。从上表可以看出，由于小信号谐振放大器的增益元器件在放大有用信号时，也对可能对靠近有用信号频率的无用信号进行放大，而这些无用信号不易被选频电路滤除，因此经放大后的无用信号容易形成输出失真。丙类谐振功放无与有用信号频率附近的无用信号存在，以及有用信号的谐波由远离有用信号频率，因此很容易被选频电路滤除。（有关进一步的深入分析，将结合第七章进行）总之，在小信号谐振放大器输入信号中有靠近有用信号频率的无用信号时，小信号谐振放大器输出失真可能较大，否则丙类谐振功放失真大。3-2.丙类功放与乙类功放有何差异？谐振电路的主要功能是什么？为什么谐振功放可以丙类工作？丙类功放与乙类功放在晶体管输出特性曲线饱和区工作时各有什么特点？解：（1）丙类功放乙类功放电路结构差异放大元器件+谐振选频电路对称放大元器件+电流波形合成电路对信号处理的差异对有用信号的部分时间段进行放大，最终通过基波的提取完成所需对所有输入信号实践段进行放大，最后经过对称电路产生的两个波形合输出波形的重现成来完成所需输出波形的重现电路性能差异效率高效率低（2）丙类功放的谐振电路主要功能是：提取增益元器件输出信号基波，并滤除谐波。（3）丙类谐振功放可以丙类工作的关键在于需要放大的信号是窄带信号，因此信号的谐波成分远离有用的基波成分，很容易被电路中的谐振回路滤除。（4）丙类功放在晶体管输出特性曲线饱和区工作时，Ci随BEv的增大而减小；乙类功放在晶体管输出特性曲线饱和区工作时，Ci基本不随BEv的变化而变化。3-3.在丙类谐振功放晶体管的集电极电流中存在哪些频率分量？负载上又存在哪些频率分量，各分量的相对大小如何？3-4.若VMOSFET的转移特性曲线如题图3-4所示，电路如图3-2-3所示。ｇ＝ΔiD/ΔvGS＝10mA/V，试求iD中的0DI,mdI1，mdI2。若要使mdI1增大，应如何改变VGSQ，Vgsm。解答：（1）3264cosgsmGSQthVVV∴orad19.48841.0176.0cos1cossin0cos1cossin10.327263.0cos11sincoscossin222nnnnn又∵mAVVVIGSQThgsmD20210gmax∴mAIIDD52.3176.0200max0mAIIDmd54.6327.0201max1（2）因为VGSQ增大，或Vgsm增大，能使maxDI和增大，而在一定的范围内与1成正比，所以要使mdI1增大，可通过增大VGSQ，或Vgsm来实现。mAIIDmd26.5263.0202max23-5．电路如图3-3-1所示的功率放大器中，如测得Idc＝100mA，直流分量Bi＝５ｍＡ，流经Ｒ的基波有效值Ic1＝500ｍA。放大器处于临界状态，现改变Vbm和VCC中的任一电量，则发现各电量发生如下变化：（１）dcI＝70ｍＡ，Bi＝1ｍＡ，1cI＝350ｍＡ；（2）dcI＝70mＡ，Bi＝10mＡ，1cI＝350ｍＡ；（３）dcI＝105ｍＡ，Bi＝7mＡ，1cI＝520mＡ。试问它们各为改变哪一个电压量发