第二章 谐振功率放大器习题解答要点
通信电子线路复习纲要完整答案
PC = PD − PO
I C 0 、I C1 m 分别表示集电极电流 i C 脉冲波平均分量和基波分量振幅，
第三章 正弦波振荡器 1、 平衡条件、起振条件、稳定条件 P117~121 答： 平衡条件：
振幅：T (ωOSC ) = 1 相位：ϕ (ωOSC ) = 2nπ ( n = 0,1,2,.…) 振幅：V f > Vi 或T (ωOSC ) > 1 相位：ϕ (ωOSC ) = 2nπ ( n = 0,1,2,.…)
⎧ f − f L (当f C > f L 时) f I = fC + fL或 f I = ⎨ C ⎩ f L − f C (当f L > f C 时)
6、二极管双平衡稳定条件（了解）
通信 1002 班
-5-
dream-fly
7、混频增益、噪声系数的概念。 答： 混频增益： 混频器的输出中频信号电压 Vi（或功率 PI ） 对输入信号电压 VS （或功率 PS ） 的比值，用分贝数表示，即 AC = 20 lg
绪论 1、 无线通信系统由哪几部分组成，各部分的功能？P1~2 答：组成：发射装置、接收装置和传输媒质。 发射装置包括换能器、发射机和发射天线三部分。 作用：换能器：将被发送的信息变换为电信号。例如话筒将声音变为电信号。 发射机：将换能器输出的电信号变为强度足够的高频电振荡。 天线：将高频电振荡变成电磁波向传输媒质辐射。 传输媒质是自由空间。 接收装置由接收天线、接收机和换能器组成。要求：能从众多的电磁波中选出有用的微 弱信号。 作用：接收天线：将空间传播到其上的电磁波→高频电振荡。 接收机：高频电振荡还原成电信号。 换能器：将电信号还原成所传送信息 。 2、 无线电波传播方式有哪几种？P2~3 答：中长波： f ≤ 1500 KHz ， λ > 200 m （沿地面传播） ； 短波： ； f : 1500KHz ~ 30MHz ， λ : 10m ~ 200m （靠电离层反射传播）
资料：第 2 章 谐振功率放大器 练习
第 2 章谐振功率放大器1.LC串联谐振回路品质因数下降，频带变宽，选择性变差。
2.LC并谐振电路谐振时，感抗与容抗都为零，所以回路呈纯电阻特性。
( ╳ ).3.谐振功率放大器1）某丙类谐振功率放大器工作在临界状态，若使其工作在过压状态，应保持其它参数不变，将集电极直流电源电压增大（√ ）2）丙类谐振功放外接负载开路不会造成晶体管损坏（╳）3）丙类谐振功放作为集电极调幅时，应工作于过压状态（√ ）4）谐振功率放大器的串、并两种馈电方式对应的直流通路不同（╳）4.在高频放大器或振荡器中,由于某种原因,会产生不需要的振荡信号,这种振荡称为（ B ）。
A、间谒振荡B、寄生振荡C、高频振荡D、频率占据5.高频功率放大器输入、输出调谐回路的作用是______、______、______。
高频功率放大器原来工作于临界状态，当谐振阻抗增大时，工作于______状态，i c出现______。
丙类功率放大器输出波形不失真是由于______。
高频功率放大器三种工作状态，分别为______、______、_______。
（匹配；选频；抑制不需要的分量；过压；双峰；选频回路的作用；欠压；过压；临界）6. 丙类功率放大器工作在欠压状态，随着负载谐振电阻R P的增大而向临界状态过渡时, 放大器的交流输出电压V cm将 B 。
A) 减小 B) 增大 C) 略有增大 D) 略有减小7.谐振功率放大器工作于欠压区，若基极电源V BB中混入50Hz市电干扰，当输入为高频等幅正弦波时，其输出电压将成为 D 。
A) 调频波B) 等幅正弦波 C) 直流信号按50Hz正弦变化的波 D) 调幅波8.某谐振放大器工作在过压状态，现要调整使之工作到临界状态，若其他参数不变，可以增加负载R e来实现。
( ╳ )9.为什么高频功放一般在乙类、丙类状态下工作？为什么通常采用谐振回路作负载？答：为了提高效率，一般选择在乙类或丙类下工作；但此时的集电极电流是一个余弦脉冲，因此必须用谐振电路做负载，才能得到所需频率的正弦高频信号；另外，谐振回路还能实现阻抗匹配。
谐振功率放大器习题参考解答
第4章 谐振功率放大器习题参考解答4-1 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类 解：两种放大器最根本的不同点是：低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽，因而只能采用无调谐负载，工作状态只能限于甲类、甲乙类至乙类（限于推挽电路），以免信号严重失真；而高频功率放大器的工作频率高，但相对频带宽度窄，因而可以采用选频网络作为负载，可以在丙类工作状态，由选频网络滤波，避免了输出信号的失真。
4-2 一谐振功率放大器，若选择甲、乙、丙三种不同工作状态下的集电极效率分别为：％＝甲50c η，％＝乙75c η，％＝丙85c η。
试求：（1） 当输出功率P o =5W 时，三种不同工作状态下的集电极耗散功率P C 各为多少（2） 若保持晶体管的集电极耗散功率P C ＝1W 时，求三种不同工作状态下的输出功率P o 各为多少解：通过本题的演算，能具体了解集电极效率对集电极耗散功率和输出功率的影响。
（1）根据集电极效率ηc 的定义co o D o c P P P P P +==η 可得 o c cc P P ηη-=1将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式可得P c 甲＝P o ＝5W ，P c 乙＝＝，P c 丙＝＝可看出ηc 越高，相应的P c 就越小。
（2）从P c 的表达式可以推导出c cc o P P ηη-=1 将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式得P o 甲＝P c ＝1W ，P o 乙＝3P c ＝3W ，P o 丙＝＝可见，在P c 相同时，效率越高，输出功率就越大。
4-4 某一晶体管谐振功率放大器，设已知V CC =24V ，I C0＝250mA ，P o ＝5W ，电压利用系数ξ＝1。
试求P D 、ηc 、R p 、I cm1、电流通角θc 。
解： ()W W I V P C CC D 625.0240=⨯==%3.83833.065====D o c P P η V V V V CC cm 24241=⨯==ξA A V P I cm o cm 417.02452221=⨯==()67.1250417011===C cm c I I g θ 4-9 高频大功率晶体管3DA4参数为T f ＝100MHz ，β＝20，集电极最大允许耗散功率P CM ＝20W ，饱和临界线跨导g cr ＝0.8A ／V ，用它做成2MHz 的谐振功率放大器，选定V CC ＝24V ，θc ＝70°，i Cmax ＝2.2A ，并工作于临界状态。
第二章 谐振功率放大器
(2-2-1)
① 由式 2-2-1 确定 vBE 和 vCE： 先设定VBB、Vbm、VCC、Vcm 四个电量数值，并将ωt 按等间隔 (ωt = 0º ，±15º ，±30 º，……) 给定不同的数 值，则 vBE 和 vCE 便确定(图 a)。
②由输出特性画 iC：根据不同间隔上的 vBE 和vCE 值， 在输出特性曲线上（以 vBE 为参变量）找到对应的动态 点，由此可以确定 iC 值的波形，其中动态点的连线称为 谐振功率放大器的动态线。
③ 后果：加到基极 上的最大反向电压(VBB －Vbm)可能使功率管发 射结反向击穿。
在维持输出功率 的条件下，一味地减 管子导通时间来提高 可采用开关工作的谐振功率放大器——丁类。
集电极效率的做法往往是不现实的。为进一步提高效率，
2.1.2 丁类和戊类谐振功率放大器
1. 丁类简介 (1) 电路 Tr 次级两绕组相同，极性相反。 T1 和 T2 特性配对，为同型管。
用途：对载波或已调波进行功率放大
2.1 谐振功率放大器的工作原理
在谐振功率放大器中，它的管外电路由直流馈电电 路和滤波匹配网络两部分组成。
2.1.1 丙类谐振功率放大器
1. 电路组成
ZL —— 外接负载，呈阻抗性，用 CL 与 RL 串联等 效电路表示。 Lr 和 Cr ——匹配网络，与 ZL 组成并联谐振回路。 调节 Cr 使回路谐振在输入信号频率。 VBB——基极偏置电压，设置在功率管的截止区， 以实现丙类工作。
① 欠压状态：随 VCC 减小，集电极电流脉冲高度 略有减小，因而 IC0 和 Ic1m 也将略有减小，Vcm( = ReIc1m) 也略有减小。
② 过压状态：随 VCC 减小，集电极电流脉冲的高 度降低，凹深加深，因而 IC0、Ic1m、Vcm 将迅速减小。
谐振功率放大器练习题分析
计算及问答题：
Q1：什么是交流信号最大功率传输定理？
A1：交流信号最大功率传输定理是用来描述对于交流源如何输出最大功率给负载的问题。 当交流源的内阻抗和负载的阻抗互为共轭时，输出到负载上的功率可以达到最大，称此时 负载为匹配负载。隐含的前提条件是负载阻抗的变化不会影响到交流源的标称输出，因此 对于放大器的匹配负载的分析应用该定理时需要特别的注意，因为负载的变化有时会明显 的改变放大器的输出，从而使隐含条件无法成立。比如，对于丙类谐振功率放大器，负载 的改变可能会使电路的工作状态发生改变，此时把放大器看作是交流源的话，该交流源的 输出就会随负载变化而变化，需要通过别的方式来寻找最合适的负载值，这一问题可以参 看对丙类谐振功率放大器电路匹配电阻的分析。
A5：（1）由临界状态的定义可知，临界是指输出电压负峰值正好在饱和区和放大区的边
界上，也即近似等于饱和压降，所以有VCM + VCE(sat) = ������������������，所以VCM = VCC − VCE(sat) =
19.7������。又知IC的基波分量幅度为
1A，所以匹配负载值为Re
计算。如果想在当前的基础上继续提高效率，调整负载已经没用了，再增大会进入饱和， 使输出功率下降变快，效率提高不明显。此时需要进一步增大负偏置，使导通角继续下降， 同时配合着提高输入激励，避免由于输入总电压水平的下降导致输出减小，则可以在保持 输出功率的基础上，提高效率）
Q6：试画出丁类谐振功率放大电路的原型电路，若电路中功率管工作在接近理想的开关 状态，已知直流电源电压为 5V，三极管饱和压降为 0.3V，假设 LC 串联滤波电路滤波性能 理想，输出谐振负载Re = 50Ω，计算输出功率、电路效率。
可能的滤除带外信号的要求，也就是说通带带宽应该适当的大于信号的带宽，但是不能过
第2章习题答案
第2章习题答案第二章习题二2-1.某谐振功率放大器CCU=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所示。
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()=，g 1() =解：(1)红线：丙类；蓝线：乙类；黄线：甲类(2)(3) 丙类：A 1V ,11,60cm cm===I UθW 1505.2)(2121cm 1cm cm c10===U I U I P θα %5.82)(211dc 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 =-，晶体管导通电压U D =，饱和压降U CES ＜，输入信号电压振幅U im =，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 02cm 2cm 0===→=U R P U R U P]60,5.06.12.06.0cos im BB D==+=-=θθU U UA 4.05020P cm 1c ===R U I A 023.1)(),(1c1cm 1cm c1===θαθαI I I I%6.74)(0cm CC 0C0C 0dc 0c====θαηI U P I U P P P C (2) 欠压状态。
第2章 谐振功率放大器
2 2
iC
iC
2
ic1
iclm
iCmax
t
0
2
2
t
输出近似为不失 真的余弦电压
第2章谐振功率放大器
如果将高 Q 值负载回路调谐在信号的 n 次谐波上， 则输出的将是该n次谐波电压，此时电路变成为n倍 频器。即
ucn = IcnmRecos nωt = Ucnmcos nωt
当参数UBB 、 Ub m 、 UCC和Ucm ( Re )选定后，动特性曲 线便确定了。该动特性曲线和相应ic波形可以通过ωt 三个特
殊取值下的交点C 、 A 、 D画出，即
第2章谐振功率放大器
C点：ωt =0 时，uBE= uBEmax=UBB+Ubm与 uCE=uCEmin= UCC - Ucm的 交点；iC= iCmax
iC
uBE=UBB+ Ubmcosωt
uBE
A点：ωt = θ时, uBE= UBE(on)与 uCE= UCC -Ucmcosθ的交点， ic=0
D点：ωt = 180o时,
i Cmax
C
u BEmax
ωt =0
Ubm
0
UBE(on) A U CC u CEmin
D
uCE
ωt =θ
0
UBB
θ
ωt
0
2.2 谐振功率放大器的工作状态分析
1. 谐振功放在近似条件下的图解—动特性曲线
2. 谐振功放的三种工作状态及判别 3. 谐振功放主要性能指标的估算方法
第2章谐振功率放大器
低频功放和谐振功放所放大的信号区别
u
U S ( )
低频 功放
西工大高频课后习题部分答案
2014-11-8
35
3-9 试运用反馈振荡原理，分析图NP3-9所示各交流通路能否振荡。
解：图NP3-9(a）满足正反 馈条件，LC并联回路保证
第一章
1-20 试求图 P1-20 所示各传输线变压器的阻抗变换关系（ Ri / RL）及相应的特性阻抗Zc 表达式。
解：设每根传输线变压器的端电压为v，电流为i；
vi v, ii 4i, io i, vo 4v vi v 1 4vo 1 所以：Ri RL , ii 4i 16 io 16 v 1 Z c 4 Ri RL i 4
解：( 1 )Tr1为不平衡--平衡变换器，Tr6为反相功率分配器，Tr2、Tr3为9:1 阻抗变换器， Tr7 为反相功率合成器， Tr4 为平衡—不平衡变换器， Tr5为 l : 4 1-23 图P1 — 23所示为工作在（ 2~30 ）MHz频段上、输出功率为 阻抗变化器 。 50w的反相功率合成电路，试指出各传输线变压器功能及 ( 2 ) Trl 输出端呈现的电阻为50Ω ，经 9:1阻抗变化器后的电阻为 —Tr3 传输线变压器的特性阻抗，并估算功率晶体管输入阻 50Tr1 Ω/9=5.6 Ω，因此晶体管 T1、T2 的输入电阻均为2.8Ω。 Ll、L2的作用不予考虑。 ( 抗和集电极等效负载阻抗。图中， 3 ）输出负载为50Ω。经Tr4和Tr5变换后的电阻为 50Ω/4 =12.5Ω因此，T1、 T2管的输出负载电阻均为6.25Ω。 ( 4 ) Tr1~ Tr5的特性阻抗：Zc1=50Ω，Zc4＝12.5Ω, Zc5=25 Ω Zc2=Zc3=1/3Ri=1/3*50Ω=16.7Ω。
O
该放大器处于何种工作状态？分析产生这种状态的原因。
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2-1 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类？ 解：因为谐振功放的输出负载为并联谐振回路，该回路具有选频特性，可从输出的余弦脉冲电流中选出基波分量，并在并联谐振回路上形成不失真的基波余弦电压，而电阻性输出负载不具备上述功能。
2-2 放大器工作于丙类比工作于甲、乙类有何优点？为什么？丙类工作的放大器适宜于放大哪些信号？
解：(1)丙类工作，管子导通时间短，瞬时功耗小，效率高。
(2) 丙类工作的放大器输出负载为并联谐振回路，具有选频滤波特性，保证了输出信号的不失真。
为此，丙类放大器只适宜于放大载波信号和高频窄带信号。
解：（1）60%/100756040/8c D o c D o CO D CC P P W
Pc P P W W W I P V A
ηη====-=-===时，
（2）
80%,'/75,''756015'401525c D o c D o C C o c C P P W P c P P W W W Pc P P W W W P P ηηη====-=-=∆=-=-=D 一定时，提高，和时所以
可见，P 将相应减少
2-4 试证如图所示丁类谐振功率放大器的输出功率2)sat (CE CC L
2
o )2(π2
V V R P -=
，集电极效率CC
)
sat (CE CC C 2V V V -=η。
已知V CC = 18 V ，V CE(sat) = 0.5 V ，R L = 50 Ω，试求放大器的P D 、
P o 和ηC 值。
解：(1) v A 为方波，按傅里叶级数展开，其中基波分量电压振幅。
)2(π
2
)sat (CE CC cm V V V -=通过每管的电流为半个余弦波，余弦波幅度，
)2(π2
)sat (CE CC L
L cm cm V V R R V I -== 其中平均分量电流平均值
cm C0π
1I I =
所以 2)sat (CE CC L
2cm cm o )2(π2
21V V R I V P -==
)2(π2
)sat (CE CC CC L
2C0CC D V V V R I V P -==
CC
)
sat (CE CC D o C 2/V V V P P -=
=η
(2) W 24.1)2(π2
)sat (CE CC CC L
2D =-=
V V V R P W 17.1)2(π22)sat (CE CC L
2o =-=V V R P
%36.94/D o C ==P P η
2-5 谐振功率放大器原理电路和功率管输出特性曲线如图所示，已知V CC = 12 V ，V BB = 0.5 V ，V cm = 11 V ，V bm = 0.24 V 。
试在特性曲线上画出动态线。
若由集电极电流i C 求得I C0 = 32 mA ，I cIm = 54 mA ，试求P D 、P o 、ηC 及所需的R e 。
解：
(1) ⎩⎨⎧+=+=-=-=V )cos 24.05.0(cos V
)cos 1112(cos bm BB BE
cm CC CE t t V V v t t V V v ωωωω
取ωt = 0︒，30︒⋅⋅⋅120︒，结果如下表
ωt
0︒
30︒ 45︒ 60︒ 75︒ 90︒ 120︒ v BE /V 0.74 0.71 0.67 0.62 0.56 0.5 0.38 v CE /V
1
2.47
4.22
6.5
9.15
12
17.5
(2)
mW 384C0CC D ==I V P
mW 2972
1
cm cm o ==I V P
%34.77/D o C ==P P η R e = V cm /I c1m = 204 Ω
2-8 谐振功率放大器工作在欠压区，要求输出功率P o = 5 W 。
己知V CC = 24 V ，V BB ＝V BE(on)，R e = 53 Ω，设集电极电流为余弦脉冲，即
i C = ⎩
⎨⎧≤>000cos b b Cmax v v t i ω
试求电源供给功率P D 、集电极效率ηC 。
解：因为V BB = V BE(on)，放大器工作在甲乙类，近似作乙类，
mA 43422
1e
o
c1m e 2
cm o ==
=
R P I R I P 因为，Cmax 2π
2πC C0
π1d π21i t i I ==⎰-ω ，Cmax 2π
2
πC c1m 21d cos π1i t t i I ==⎰-ωτωτ 所以 mA 3.2762c1m C0==I I
则 ，W 63.6C0CC D ==I V P %42.75/D o C ==P P η
2-12 设两个谐振功率放大器具有相同的回路元件参数，它们的输出功率P o分别为1 W 和0.6 W。
现若增大两放大器的V CC，发现其中P o = 1 W放大器的输出功率增加不明显，而P o = 0.6 W放大器的输出功率增加明显，试分析其原因。
若要增大P o = 1 W放大器的输出功率，试问还应同时采取什么措施（不考虑功率管的安全工作问题）？
解：P o = 1 W的放大器处于临界或欠压状态，增大V CC时，放大器更趋于欠压状态，I c1m 略有增大。
因此P o增大不明显。
（若 P o↑ 需 V CC↑ 同时R e↑或V BB↑）
P o = 0.6 W的放大器处于过压状态，V CC增大，发大器趋于临界，I c1m迅速增大，所以P o 迅速增大。
2-16。