电子科技大学射频电路试题一

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电子科技大学二零零 六 至二零零 七 学年第 一 学期期 末 考试
《 通信射频电路 》 课程考试题 B 卷 （ 120 分钟） 考试形式： 闭卷 考试日期 2007年 月 日
课程成绩构成：平时 10 分， 期中 分， 实验 20 分， 期末 70 分
一 二 三 四 五 六 七 八 期中成绩 期末成绩 平时成绩 实验成绩 课程
成绩
评卷教师
一．填空题（共30分，每空2分）
1．常用的匹配网络有 L 型网络、T 型网络和 π 型网络。

2．一个二端口网络的噪声系数定义为输入信噪比与 输出信噪比 的比值。

3．一个完整的RF 放大器电路包括：直流偏置电路 ， 阻抗匹配电路 和控制保护电路。

4．一个放大器在1dB 压缩点的输入功率为0 dBm ，输出功率为20 dBm ，该放大器的线性增益为21dB 。

5．一个通信系统工作在环境温度0290T K =条件下，其输入信噪比为95dB ，输出信噪比为92dB ，则系统噪声系数为 3 dB ，等效噪声温度为 290K 。

6．应用Smith 阻抗导纳圆图设计匹配网络时，当串联一个电感元件时，在Smith 阻抗圆图上的阻抗点应沿 等电阻 圆顺时针方向移动；当串联一个电阻元件时，沿等电抗圆逆时针方向移动；当并联一个电感元件时，在Smith 导纳圆图上阻抗点沿 等电导 圆逆时针方向移动；当并联一个电导元件时，沿等电纳圆顺时针方向移动。

7. 振荡器按其原理可分为 反馈 型振荡器和负阻型振荡器两类。

8. 混频器有三个端口： 射频口 、本振口和 中频口 。

9. 功率放大器最重要的指标为 输出功率 与效率。

10.甲类功率放大器的效率最高可达到 50% 。

二．问答题
1．功率放大器可分为A ～F 六种类型，归纳分类原则将这六类归入不同的大类，简述这些大类的特点，最后分别描述A 、B 、C 类功放的导通角情况。

（10分）
答：⑴ 归纳分类原则，大致可以分为两种：一种是按照晶体管的导通角情况分，另一种是按晶体管的等效电路分。

从照晶体管的等效电路方面看，则A 、B 、C 属于一大类，它们的特点是：输入均为正弦波，晶体管均等效为一个受控电流源。

而D 、E 、F 属于另一类功放，它们的导通角都近似等于90°，均属于高效率的非线性放大器。

（4分） ⑵ A 、B 、C 类功放的导通角情况为：
① A 类放大器在信号的一周期内管子全导通。

（2分） ② B 类只在半个周期内导通。

（2分） ③ C 类导通时间小于半个周期。

（2分）
2. 画出反馈型振荡器的原理框图，给出振荡器的起振条件和振荡稳定条件，指出射频振荡器有哪些主要性能指标及要求。

（10分） 解：⑴ 反馈型振荡器的结构框图为：
（3分）
其中，β为振荡器的反馈系数，它是频率ω的函数；d A 为不带反馈的放大器增益，也是频率ω的函数。

设T(j ω)= β(j ω)d A (j ω)，则T(j ω)是环路增益。

⑵ 起振条件为：振幅条件，| T(j ω)|>1；相位条件，
d
T(j )A
(j )
(j )0ωωβωϕϕϕ=+=。

（2分）
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振荡稳定条件分为：振幅稳定条件为| T(j ω)|=1且
0()
|0i T j V ω∂<∂平衡点；相位稳定条件为 ()2T j n ωϕπ=且()|0T j ωϕω
∂<∂平衡点。

（2分）
⑶ 射频振荡器的主要性能指标及要求有：
工作频率，视具体需要而定；输出功率尽量大；频率准确度尽量高；频率稳定度尽量高；失真度尽量小。

（3分）
三．计算证明题
1．证明电压驻波比001||
1||
VSWR +Γ=
-Γ。

（10分）
证明：电压驻波比定义为最大电压与最小电压的比值，即 max min
|
V VSWR V =
（3分） 而 0(1)V V +
=+Γ，则max 0(1)V V +=+Γ， min 0(1)V V +=-Γ （3分）
故00max min 00
(1)1|(1)1V
V VSWR V V +
++Γ+Γ===
-Γ-Γ ，即得证。

（4分） 2．计算如图1所示的LC 串联谐振回路的谐振频率0f 、品质因素Q 和3dB 带宽3dB BW 。

C
20pF
2nH
L
S
V R
200Ω
图1
解：⑴ 谐振频率为 0129
11
52010210
f GHz LC --=
==⨯⨯⨯ （3分）
⑵ 品质因素为
1011
99
021010 3.1822510210
R Q f L πππ--⨯⨯===⨯⨯⨯⨯ （4分） ⑶ 3dB 带宽为 903510 1.573.18
dB
f BW GHz Q ⨯=== （3分） 3．如图2所示，传输线无损耗，特征阻抗075,75,40,5,G L G Z Z Z V V =Ω=Ω=Ω= 。

已知传输线1l 长为λ/8，负载阻抗
()3015L Z j =-Ω，in Z =75Ω，计算传输线2l 的长度。

（15分）
图2
解：121
tan()tan(
)18
l πβλλ== （3分）
1l 支路的输入阻抗为：0110
01tan()1275tan()3L L Z jZ l j
Z Z Z jZ l j
ββ++==++ （4分）
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2l 支路的输入阻抗为：202tan()Z jZ l β= （2分）
211
75
in Y Y Y j
=-= （2分） 2tan()1l β=- （2分）
20.375l λ= （2分）
4．已知一个两级放大器的第一级增益为12dB ，其噪声系数1NF =2 dB ，第二级增益为10 dB ，其噪声系数为2NF =3 dB ，放大器带宽为B=10 MHz 。

假设放大器工作在室温0T =290 K 环境中，要求输出信噪比,min (/)o S N =85 dB 。

求该放大器的总噪声系数NF ，等效噪声温度e T 和最小输入功率,min in P 。

（15分）
解：由1NF 和2NF 得到 1F =1.594，2F =2 （3分） 放大器总噪声系数 F=211
1
F F
G -+
=1.657，NF=2.19 dB （4分） 等效噪声温度 0(1)e T F T =-=190.5 K （3分） 基底噪声 t F =-174（dBm/Hz ）+NF+10logB=-101.81 dBm （2分） 最小输入功率 ,min ,min (/)in t o P F S R =+=-101.81+85=-16.81 dBm （3分）。