高频电子线路第三章习题答案

习题
3.1 高频功率放大器的主要作用是什么?应对它提出哪些主要要求？
答：高频功率放大器的主要作用是放大高频信号或高频已调波信号，将直流电能转换成交流输出功率。

要求具有高效率和高功率输出。

3.2 为什么丙类谐振功率放大器要采用谐振回路作负载？若回路失谐将产生什么结果？若采用纯电阻负载又将产生什么结果？
答：因为丙类谐振功率放大器的集电极电流i c为电流脉冲，负载必须具有滤波功能，否则不能获得正弦波输出。

若回路失谐集电极管耗增大，功率管有损坏的危险。

若采用纯电阻负载则没有连续的正弦波输出。

3.3 高频功放的欠压、临界和过压状态是如何区分的？各有什么特点？
答：根据集电极是否进入饱和区来区分，当集电极最大点电流在临界线右方时高频功放工作于欠压状态，在临界线上时高频功放工作临界状态，在临界线左方时高频功放工作于过压状态。

欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，较少使用，但基极调幅时要使用欠压状态。

临界状态输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也较高。

过压状态下，负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用过压状态。

3.4 分析下列各种功放的工作状态应如何选择？
(1) 利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加到基极或集电极时，如何选择功放的工作状态？
(2) 利用功放放大振幅调制信号时，应如何选择功放的工作状态？
(3) 利用功放放大等幅度信号时，应如何选择功放的工作状态？
答：(1) 当调制的音频信号加到基极时，选择欠压状态；加到集电极时，选择过压状态。

(2) 放大振幅调制信号时，选择欠压状态。

、
(3) 放大等幅度信号时，选择临界状态。

3.5 两个参数完全相同的谐振功放，输出功率P o分别为1W和0.6W，为了增大输出功率，将V CC提高。

结果发现前者输出功率无明显加大，后者输出功率明显增大，试分析原因。

若要增大前者的输出功率，应采取什么措施？
答：前者工作于欠压状态，故输出功率基本不随V CC变化；而后者工作于过压状态，输出功率随V CC明显变化。

在欠压状态，要增大功放的输出功率，可以适当增大负载或增大输入信号。

3.6 一谐振功放，原工作于临界状态，后来发现P o明显下降，ηC反而增加，但V CC、U cm 和u BEmax均未改变（改为：V CC和u BEmax均未改变，而U cm基本不变（因为即使Ucm变化很小，工作状态也可能改变，如果Ucm不变，则Uce不变，故工作状态不应改变）），问此时功放工作于什么状态？导通角增大还是减小？并分析性能变化的原因。

答：工作于过压状态（由于Ucm基本不变，故功率减小时，只可能负载增大，此时导通角不变）；导通角不变
3.7 某谐振功率放大器，工作频率f =520MHz，输出功率P o=60W，V CC=12.5V。

(1) 当ηC=60%时，试计算管耗P C和平均分量
I的值；(2) 若保持P o不变，将ηC提高到80%，试问管耗
c0
P C减小多少？
解：(1) 当ηC=60%时，
W P P C
D 1006
.060
==
=
η W P P P D C 40601000=-=-= A V P I CC D C 85
.12100
0===
(2) 若保持Po 不变，将ηC 提高到80%
W P P C
D 758
.060
==
=
η W P P P D C 1560750=-=-=
3.8 谐振功率放大器电路如图3.1(c)所示，晶体管的理想化转移特性如题3.8图所示。

已知：
BB 0.2V V =，i 1.1cos ()u t V ω=，回路调谐在输入信号频率上，试在转移特性上画出输入
电压和集电极电流波形，并求出电流导通角θ及c0I 、c1m I 、c2m I 的大小。

u BE /V
0.2
0.40.60.80.6 1.2
i C /A
解：由V t u V u i BB BE ωcos 1.12.0+=+=，可作出它的波形如图(2)所示。

根据u BE 及转移特性，在图中可作出i C 的波形如题图3.8(s)。

由于t=0时，
BE BE max (0.2 1.1)=1.3,u u V V ==+则
max 0.7C i A =。

因为()cos im BE on BB U U V θ=-，所以
BE(on)BB
im
0.60.2
cos 0.364,1.1
U V U θ--=
=
=则得 69θ=︒
由于0(69)0.249α︒=，1(69)0.432α︒=，2(69)0.269α︒=，则
00max 11max 22max (69)0.2490.70.174(69)0.4320.70.302(69)0.2690.70.188c C c m C c m C I i A I i A I i A
ααα=︒=⨯==︒=⨯==︒=⨯= 3.9 谐振功率放大器工作在欠压区，要求输出功率P o =5W 。

已知V CC =24V ，V BB = V BZ ，
题3.8图
题3.8(s)图
R e =53Ω，设集电极电流为余弦脉冲，即
⎩
⎨⎧≤>ω=0u 00u t cos i i i i Cmax C
试求电源供给功率P D ，集电极效率ηC 。

解： 90=θ，5.0319.010==αα，
A R P I I R P e
m c e m c 434.053
5
222
1
1201=⨯==⇒=
A I i m
c C 868.05
.0434
.01
1max ==
=
α A i I C C 277.0319.0868.00max 0=⨯==α W I V P C CC D 65.6277.0240=⨯==
%7565
.650===
D C P P η 3.10 已知集电极电流余弦脉冲max 100mA C i =，试求通角120θ=︒，70θ=︒时集电极电流的直
流分量0c I 和基波分量1c m I ；若CC 0.95cm U V =，求出两种情况下放大器的效率各为多少？ [解] (1) 120θ=︒，0()0.406αθ=，1()0.536αθ=
%
7.6295.0406
.0536.021)()(216.53100536.0,6.40100406.00110=⨯⨯=⨯⨯==⨯==⨯=cc cm c m c c V U mA I mA I θαθαη
(2) 70θ=︒，0()0.253αθ=，1()0.436αθ=
010.25310025.3mA,0.43610043.6mA
10.436
0.9581.9%
20.253
c c m c I I η=⨯==⨯==⨯
⨯=
3.11 已知谐振功率放大器的CC 24V V =，C0250mA I =，5W o P =，cm CC 0.9U V =，试求该放大
器的D P 、C P 、C η以及c1m I 、max C i 、θ。

解： 00.25246W D C CC P I V ==⨯=
1651W
5
83.3%6
225
0.463A 0.924
C D o o C D o c m cm P P P P P P I U η=-=-==
==⨯=
==⨯
11
()220.833 1.85,.50?09
CC C cm V g U θθη==⨯⨯=︒= 0max 00.25 1.37()0.183
C C I i A αθ=
== 3.12 试画一高频功率放大器的实际电路，要求： (1) 采用PNP 型晶体管，发射极直接接地； (2) 集电极并联馈电，与谐振回路抽头连接； (3) 基极串联馈电，自偏压，与前级互感耦合。

解：（略）
3.13 谐振功率放大器电路如题3.13图所示，试从馈电方式，基极偏置和滤波匹配网络等方
面，分析这些电路的特点。

解：(a) 1V 、2V 集电极均采用串联馈电方式，基极采用自给偏压电路，1V 利用高频扼圈中固
有直流电阻来获得反向偏置电压，而2V 利用B R 获得反向偏置电压。

输入端采用L 型滤波匹配网络，输出端采用∏型滤波匹配网络。

(b) 集电极采用并联馈电方式，基极采用自给偏压电路，由高频扼流圈B L 中的直流电阻产
题3.13图
生很小的负偏压，输出端由23L C ，345C C C 构成L 型和T 型滤波匹配网络，调节34C C 和5C 使得外接50欧负载电阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻，输入端由1C 、
2C 、1L 、6C 构成T 和L 型滤波匹配网络， 1C 用来调匹配，2C 用来调谐振。

3.14 某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图T3.3所示。

工作频率为2 MHz ，已知天
线等效电容C A =500pF ，等效电阻8A r =Ω，若放大器要求80e R =Ω，求L 和C 。

L
C A C
R e
r A
解：先将L 、A C 等效为电感A L ，则A L 、C 组成L 形网络，如题3.14(s)图所示。

由图可得
801138
e e A R Q r =
-=-= 由图又可得/e A A Q L r ω=，所以可得
66
2212262638
1.9110 1.91μH 2π210111 1.91μH 1
2.122μH 311
298710F 2987pF (2π210) 2.12210e A
A A A e A
Q r L H L L Q C L ωω---⨯=
=
=⨯=⨯⨯⎛⎫⎛⎫'=+=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=
==⨯='⨯⨯⨯⨯
因为1
A A
L L C ωωω=-
，所以 6
262126111.9110(2π210)5001014.5910H 14.59μH
A A L L C ω---=+
=⨯+⨯⨯⨯⨯=⨯=
3.15 一谐振功率放大器，要求工作在临界状态。

已知CC 20V V =，o 0.5W P =，L 50R =Ω，集
电极电压利用系数为0.95，工作频率为10 MHz 。

用L 型网络作为输出滤波匹配网络，
试计算该网络的元件值。

解：放大器工作在临界状态要求谐振阻抗e R 等于
22
(0.9520)361220.5
cm e o U R P ⨯===Ω⨯
由于e R >L R ，需采用低阻变高阻网络，所以
题3.14图
C
R L
L R e
L A
C
R e
r A
题3.14(s)图
题3.15(s)图
66
2212
2626
36111 2.494502.49450
1.98610 1.986μH 2π1010111 1.9861
2.31μH 2.4941111010F 110pF (2π1010) 2.3110e e L e L
e R Q R Q R L H L L H Q C L ωμω---=-=-=⨯=
=
=⨯=⨯⨯⎛⎫⎛⎫'=+=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=
==⨯='⨯⨯⨯⨯
3.16 已知实际负载50L R =Ω，谐振功率放大器要求的最佳负载电阻121e R =Ω，工作频率
30MHz f =，试计算题3.16图所示π型输出滤波匹配网络的元件值，取中间变换阻抗2L R '=Ω。

R L
L 1
R e
C 1
C 2
R L
L 11
R e
C 1
C 2
L 12
R ’L
解：将题3.16图拆成两个L 型电路，如题3.16(s)图所示。

由此可得
2150
11 4.92121117.712
L e L e e L R Q R R Q R =-=-='=
-=-='
12226
2222291226212
2
91116
4.952010520pF 2π301050
1115201542pF 4.911
5210H 52nH (2π3010)542107.71281.810H 81.8nH 2π3010
e L e e L Q C F R C C pF Q L C Q R L ωωω----=
==⨯=⨯⨯⨯⎛⎫⎛⎫'=+=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭===⨯='⨯⨯⨯⨯'⨯===⨯=⨯⨯
11112211212629
111111211181.8nH 183nH 7.711133910339pF (2π3010)8310(81.852)nH 133.8nH
e L L Q C F L L L L ω--⎛⎫⎛⎫'=+=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝
⎭===⨯='⨯⨯⨯⨯=+=+=
题3.16图
题3.16(s)图。