高频电路期中考试复习题

1. 单调谐放大器如下图所示，已知141L uH =，0100Q =，123N =，233N =，344N =，工作频率030f MHz =，晶体管在工作点的y 参数为 3.2ie g ms =，10ie C pF =，0.55oe g mS =， 5.8oe C pF =，53fe y ms =， 47fe ϕ=- ，0re y =。

试求：（1）画出高频等效电路。

（2）计算回路电容C.（3）计算电路总的放大倍数u A ，通频带0.72f ∆，矩形系数0.1r K 。

图1 单调谐放大电路解：（1）画高频等效电路，由于晶体管的re y =0，输出对输入不会产生影响，因此画高频等效电路时，可以将输入端的等效电路忽略，只需要画出输出端的高频等效电路，图1-2是将晶体管及后级负载等效到回路的1，4两端后的等效电路。

其中等效电路各元件的参数计算如下：3114160.610N p N ===，2124130.310N p N ===图1-2 高频等效电路6066014011531023010110100g s L Q ωπ--===⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 22221002222332222311210310(0.60.550.0530.30.50.30.330.3 3.2)100.614e ie g p g g p p p g ms∑-=++++⨯⨯=⨯++⨯+⨯+⨯⨯=（2）计算回路电容C因为22122oe ie C p C C p C ∑=++，且26260141128.17(2)(23010)110C pF f L ππ∑-===⨯⨯⨯⨯ 所以222212228.170.6 5.80.31025.18oe ie C C p C p C pF ∑=--=-⨯-⨯=（3）计算电路总的放大倍数u A ，通频带0.72f ∆，矩形系数0.1r K ：347124730.60.3531015.540.61410fej j fe j u p p y ee A e g ϕ---∑⨯⨯⨯=-==-⨯15.54u A =0.72Lf f Q ∆=，其中 6630118.64230101100.61410L Q Lg ωπ--∑===⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 60.730102 3.478.64f MHz ⨯∆==，0.1r K =2.某单调谐放大器电路如下图所示：其工作频率010.7f MHz =，1320N =圈，23455N N ==圈，初级线圈电感量 134L uH =，0100Q =，晶体管在2c I mA =，8Vcc V =时的Y 参数为：2.86ie g mS = 200oe g uS = 45fe y mS = 18ie C pF = 7oe C pF = 0re y = 试计算放大器的谐振电压增益，通频带和回路电容C 。

图2 电路原理图解：该放大器的晶体管和谐振回路是部分接入，负载回路和谐振回路也是部分接入，因此将参数全部等效到谐振回路的两端，得到如下的高频等效回路。

放大器输出部分的等效回路计算： 2311350.2520N p N === ，4521350.2520N p N ===66001137.2100210.710410p G uS Q Lωπ-===⨯⨯⨯⨯⨯2212220.03720.250.20.25 2.860.2285p oe ieG G p g p g mS∑=++=+⨯+⨯=102fe iP y U U p g j C j L ωω∑∑=++ 因此120fe i p p y U U g j C j Lωω∑∑=++ 谐振电源0u A 12000.250.254512.30.2285fe u i p p y U A U g ∑⨯⨯==== 36601116.30.228510210.710410L Q g Lωπ--∑===⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 600.710.7100.65616.3L f BW MHz Q ⨯===、22212601155.3410.710410C pF Lωπ∑-===⨯⨯⨯⨯谐振回路的电容22212()55.30.25(718)53.7oe ie C C p C p C pF ∑=-+=-+=3.一级单调谐放大器，其谐振电压增益010u A =，通频带0.74BW MHz =。

如果再用一级相同的放大器与之级联，这时两级放大器的总增益是0u A ∑和总带宽0.7BW ∑各为多少。

若要使级联后总带宽仍为4MHz ，问每级放大器应如何改动，改动后的总增益变为多少？解答：若要保证两级级联后总带宽仍为4MHz ，则在电路一定的条件下，单级带宽要增加，其增益则下降，因为电路的带宽增益积不变。

两级级联后的总电压增益：000100u u u A A A ∑=⋅=60.70.70.6436410 2.57BW BW MHz ∑==⨯⨯=若要保证两级级联后总带宽仍为4MHz ，则每级的带宽要增加，可以在谐振回路的两端并联电阻，降低谐振回路的品质因数，增加带宽。

改变后有：6'0.7410 6.250.64BW BWMHz ⨯=== 对于单级放大器，其带宽增益积一定。

因此有：''00.700.76'0610410406.46.2510 6.25u W u W u A B A B A ⋅=⋅⨯⨯===⨯ '2200 6.441u u A A ∑===4.两个4端网络级联，设两个网络的噪声系数，额度功率增益，等效噪声带宽分别为1F N ，2F N ，1P K ，2P K ，1n B ，2n B ，两网络级联的等效噪声带宽为n B ，如下图所示，求级联网络的总噪声系数。

nB解：两级网络的等效噪声带宽不同，因此不能简单的直接套用多级网络的噪声系数公式，只能根据噪声系数的基本概念进行推导。

设级联网络输出的总噪声功率为2N ，由以下三部分组成。

（1） 输入端的噪声经过两级放大后至输出端的噪声功率21N ：2112p t p p n N K N K K kTB ==其中12p p p K K K =为级联网络的总额定功率增益，n kTB 为输入端的额定噪声功率。

（2） 第一个网络的附加噪声经第二个网络放大后至输出端的噪声功率：22212111(1)p p F p n N K N K N K kTB =∆=⋅-⋅其中111(1)F p n N K kTB -⋅为第一级网络的内部噪声。

（3） 第二个网络的内部附加噪声功率：232222(1)F p n N N K kTB N =-⋅=∆输出端总的噪声功率为2212223N N N N =++ 因此级联网络的总噪声系数F N ：221222312F tp p nN N N N N kN K K kTB ++==5.求虚线框内电路的噪声系数解答：（1）对于图(a)电路，电压开路法：将负载L R 开路，输出端的总噪声均方根电压为：24()no n s U kTB R R =+，其中s R R +为从负载向左看的总的戴维南等效电阻。

网络内部的噪声在输出端的噪声电压功率为：224no n U kTB R =; 输入端s R 的噪声在输出端的噪声电压功率为：214no n s U kTB R =;根据噪声系数的定义：222111no F no sU RN U R =+=+（2）额定功率法：根据噪声系数的定义：//si niF so noP P N P P =当输入匹配时，额定输入信号功率：24s si s E P R =额定输入噪声功率：ni n P kTB =当输出匹配时，额定输出信号功率：24()s so s E P R R =+额定输出噪声功率：0n n P kTB =/1/si ni F so no sP P RN P P R ==+（1）对于图(b)电路，电压开路法：将负载L R 开路，输出端的总噪声均方根电压为：24s no nsR R U kTB R R ⋅=+，其中ss R R R R ⋅+为从负载向左看的总的戴维南等效电阻。

网络内部的噪声在输出端的噪声电压功率为：22224()s no n s R UkTB R R R =+; 输入端s R 的噪声在输出端的噪声电压功率为：22124()no n ss R U kTB R R R =+; 根据噪声系数的定义：222111no s F no U RN U R=+=+（2）额定功率法：根据噪声系数的定义：//si niF so noP P N P P =当输入匹配时，额定输入信号功率：24s si s E P R =额定输入噪声功率：ni n P kTB =当输出匹配时，额定输出信号功率：22204()s so s E R P R R R =+，其中0s s R R R R R ⋅=+ 额定输出噪声功率： 24no no U P R = 22212no no no U U U =+22224()s no n s R UkTB R R R =+ 22124()no n s s R U kTB R R R =+ 代入后，可得 no n P kTB =/1/si ni s F so no P P R N P P R==+。