⾼频电⼦技术思考题答案
⾼频电⼦技术思考题答案
第⼀章绪论
1.1、⽆线发射电路的天线被制作在印制电路板上，能向外发射⽆线电波，在印制电路板上还有许多印制的导电连接线，这些导线也会向外发射⽆线电波吗？ 答：为了将正弦振荡形成的电磁能量尽可能多地向外传播出去，以便实现信号的⽆线传输，可以采取多种办法，例如将电容器两极板之间的距离拉⼤，如图1.8(b)所⽰，电磁波就容易发射出去；也可以将电感制成图1.8(c)所⽰的形状，电磁波也容易发射出去。门铃电路印制电路板如1.9所⽰，由图可以看出，振荡电路中的电感L 1即被印制成图1.8(c)所⽰的形状，它电容C 1组成LC 谐振电路，既起着选频的作⽤，同时⼜起向外发射⽆线电信号的作⽤，这样的部件，称其为“天线”。印制电路板上印制的导电连接线则起不到这种作⽤。 1.2、⽆线电波的传播有哪⼏种⽅式？
答：地表波传播、空间波传播、天波传播、散射传播和地空传播等5种
1.3、⽆线电频率资源有哪些特点？为什么要进⾏⽆线电管理？ 答：⽆线电频率资源具有以下四个特性：（1）有限性，（2）⾮耗竭性，（3）排他性，（4）易受污染性。由于⽆线电频率资源的上述特性，国际社会和任何国家都必须对它进⾏科学的规划、严格的管理。按照现有的法规，⽆线电管理的内容主要包括以下⼏个⽅⾯：
（1）⽆线电台设置和使⽤管理
（2）频率管理
（3）⽆线电设备的研制、⽣产、销售和进⼝管理
（4）⾮⽆线电波的⽆线电辐射管理
1.4、已知⼀⽆线电波的频率是433MHz ，求其波长，这种⽆线电波能利⽤其电离层反射实现远距离传输吗？
答：该⽆线电波在真空中的波长m c 693.010433/103/6
8=??==νλ，按空间波模式传播，不能利⽤电离层反射来实现远距离传输。红娇凤凰螺
1.5、⽆线电⼴播中的中波段，其电波是依靠什么⽅式传播的？
答：中波段的频率在300～3000kHz 之间，以地波传播⽅式为主。
1.6、要实现地⾯与空间站的⽆线通信，应选⽤哪个频段？
答：选⽤⾼于⼏⼗兆赫的VHF 、UHF 和SHF 频段⽆线电波。
1.7、⽆线通信系统由哪⼏部分组成？⽆线收发系统由哪⼏部分组成？两者有哪些联系与区别？
答：按照基带信号的电学特性划分，可分为模拟通信系统和数字通信系统，其组成如下⾯两图所⽰ 基带信号发⽣电路⽆线发射电路基带信号应⽤电路⽆线接收电路
发射电路基带信号应⽤电路基带信号发⽣电路
接收电路数字通信系统
模拟通信与数字通信的区别在于⽤什么类型的信号对⾼频信号进⾏调制，只要是⽤模拟信号进⾏调制的，则属于模拟通信，⽤数字信号进⾏调制的，则属数字通信。待传输的信号是模拟信号时，既可以通过模拟通信系统进⾏传输，也可以通过数字通信系统进⾏传输，⽤数字系统传输时，需通过模数转换电路将其转换为数字信号，⽆线信号接收后，⼜要经数模转换电路还原为模拟信号。 1.8、什么是⽆线收发芯⽚和⽆线收发模块，两者有什么联系和区别？
答：⾼频电路集成化后所形成的集成电路常称⽆线收发电路芯⽚，或射频电路芯⽚。为便于使⽤，减少⽤户对于芯⽚外接元器件布局设计及调试⼯作，许多⼚家⽆线收发芯⽚和⾼频晶体管，配以必须的电阻、电感、电容等元器件，组成具有⽆线收发功能的单元即为⽆线收发模块。
1.9、试举例说明⽆线收发系统在⽆线遥控、数据传输和⾳像信号传输⽅⾯的应⽤。
答：1、⾼频电⼦技术在遥控中的应⽤，例如使⽤闭环控制的⽆⼈驾驶飞机、导弹等；2、⾼频电⼦技
术在数据传输中的应⽤，例如车辆监控、⽔、电、煤⽓远程⽆线⾃动抄表系统等；3、⾼频电⼦技术在声⾳图像信号传输中的应⽤，例如⼴播和电视系统等。土压力盒
第⼆章⽆线信号发射电路
2.1、⾼频电路中常⽤的振荡电路有哪⼏类，各有哪些优缺点？
答：正弦波振荡电路可分为RC 振荡电路、LC 振荡电路、⽯英晶体振荡电路和声表⾯波谐振器振荡电路等四种类型。其中RC 振荡电路的振荡频率较低，⼀般在1MHz 以下，因此在⾼频电路中很少使⽤。
LC 振荡电路的优点是振荡频率较⾼，可以达到100MHz 以上，缺点是频率稳定性不⾼，最好的LC 振荡电路，其频率稳定度Δf/f 也只能达到10-5。
⽯英晶体组成的正弦波振荡电路，频率稳定度可以达到10-6～10-8，⼀些产品甚⾄⾼达10-10～10-11，稳定度优于LC 振荡电路。
2.2、LC 振荡电路所能产⽣的正弦振荡频率范围多⼤？
答：这类振荡电路能产⽣⼏⼗kHz 直到⼏百MHz 的正弦波信号。
2.3、正弦波振荡电路既要满⾜1F A =??，⼜要满⾜1F A >?
，有⽭盾吗？
答：前者为平衡条件，后者为起振条件，没有⽭盾。起振时，必须满⾜起振条件，输出幅度逐渐增加，增加到⼀定的程度后，放⼤倍数开始下降，输出的增加就受到抑制，直到满⾜平衡条件后，维持稳定的输出。
2.4、功率放⼤电路的输出功率既可以⽤W 、mW 等绝对值表⽰，也可以⽤相对值功率电平表⽰，试回答两者之间的关系。答：相对)1/lg(10mW p dBm =）功率电平（，相对)1/lg(10W p dBW =）功率电平（ 2.5、已知功率电平等于－10dBm 、
捕虾机电路图0dBm 、10dBm 和－10dBW ，依次计算其相对应的功率绝对值（以mW 或W 为单位）。
答：-10dBm=10lg(p 1/1mW)，求得-10dB 相对应的功率绝对值p 1=0.1mW ；0dBm=10lg(p 2/1mW) 求得0dB 相对应的功率绝对值p 2=1mW ；10dBm=10lg(p 3/1mW)，求得10dB 相对应的功率绝对值 p 3=10mW ；-10dBW=10lg(p 4/1W)，求得-
10dBW 相对应的功率绝对值p 4=0.1W 。
2.6、什么是C 类功率放⼤电路？它有什么优点？
答：在信号的正负半周，功放管始终处于导通状态，所组成的功放电路也就称为甲类功放电路。处于甲类⼯作状态的功放管，为了避免负半周时管⼦进⼊截⽌区⽽造成失真，静态时就有较⼤的电流通过，因⽽效率较低。如果功放管在信号的负半周截⽌，所组成的功放电路为⼄类功放电路。处于⼄类⼯作状态的功放管，静态是电流为零，因⽽效率较⾼，可以达到78.5%。
2.7、⾼频功放电路中滤波匹配⽹络起什么作⽤？常⽤的滤波匹配⽹络有哪些？
答：滤波匹配⽹络所起的作⽤是
1、实现阻抗变换，将实际的负载阻抗（⼀般为天线或传输线，阻抗50Ω）转换为放⼤电路所要求的阻抗，以便在尽可能⾼的效率下输出必需的功率。
2、滤除不需要的各次谐波分量，选出所需要的基波成分。
3、匹配⽹络本⾝的损耗尽可能地⼩，以便完成⾼效率的信号传输。
常⽤的滤波匹配⽹络有L 型匹配⽹络、π型匹配⽹络和T 型匹配⽹络
2.8、⾼频功放的输出经特性阻抗为50Ω的同轴电缆与天线相连接，已知功放电路⼯作频率等于60MHz ，输出阻抗等于
120Ω，为实现阻抗的匹配拟接⼊图2.60所⽰的⽹络，试计算电容X P 和电感X S 。
答：R L =50Ω，R 0=120Ω，f=60MHz
Ω=-=-=2.59)50120(50)(0L L S R R R X
感抗X S 的电感值H H L S µµπ16.0)602/2.59(=?= Ω=-=-=4.10150
1205012000L L P R R R R X X P 的电容值pF F X C P P 26)604.1012/(1(1=??==
µπω 2.9、已知⾼频功放的输出阻抗等于80Ω，负载为50Ω的天线，应插⼊哪种类型的滤波匹配⽹络？不实现阻抗匹配会带来什么问题？
答：接⼊升阻抗⽹络，不实现阻抗匹配，输出⾄负载的功率下降。
2.10、何谓半波对称振⼦和半波折合振⼦？何谓单极振⼦？已知⾼频信号频率为430MHz ，拟使⽤半波对称振⼦天线发射，试画出该天线的形状和尺⼨。
答：对称振⼦由长度相等的两个臂组成，其结构如下图
（a ）所⽰，⾼频信号通过传输线从中间输⼊。常⽤的对称振⼦⼜分两种，每臂长度为λ/4，全长
λ/2的，称为半波对称振⼦；每臂长度λ/2，全长为λ的，称为全波对称振⼦。半波折合振⼦的结构如图(b)所⽰，振⼦长度为λ/2，短边折合部分的宽度约为波长的1/10，⾼频信号由中间输⼊，
图中所画折合振⼦沿垂直⽅向，实际使⽤时，折合振⼦⼀般
沿⽔平⽅向放置。
如将对称振⼦的⼀臂变为导电平⾯，由此形成的称为单极振⼦天线，见图（c ）。
430MHz ⽆线电波的波长λ=c/ν=3×108/430×106=0.6977m λ/4=0.174m 图2.60 题2.8图 X S
对称振⼦和折合振⼦ (a)
(b)
(c) 单极振⼦
430MHz 半波振⼦天线尺⼨
2.11、何谓同轴电缆的特征阻抗？同轴电缆的长度增加了⼀倍，其特征阻抗是否随之增加⼀倍？
答：。特征阻抗定义为⽆限长传输线上各处电压和电流的⽐值，这个⽐值与电缆长度、信号频率⽆关，⽽只决定于硬铜导线直径、⽹状导体直径及绝缘层的介电常数。
同轴电缆的长度增加了⼀倍，其特征阻抗并不随之增加。
2.12、为什么电视和调频⼴播的天线都安装得很⾼，短波⼴播的天线有这样的要求吗？
侧安全气囊
答：电视和调频⼴播⼯作于超短波段，频率在30MHz～30GHz之间，这个波段的⽆线电波主要依靠“视距”传播⽅式传播，为了增加传播距离，电视和调频⼴播的天线⼀般都安装在电视⾼塔或城市的⾼楼（建筑物）上。短波段⽆线电波的频率在3MHz～30MHz之间，靠天波和地波⽅式传播，其天线⽆此要求。
2.13、何谓⼩天线？这种天线适⽤于哪些⽆线设备？⼩天线如何解决阻抗匹配问题？
答：尺⼨⼩于波长⼗分⼀的天线称为⼩天线，适⽤于⼿机等便携式⽆线设备。为了解决⼩天线与传输线或直接与⾼频功率放⼤电路的阻抗匹配问题，通常采⽤以下两种⽅法：（1）使⽤LC⽹络实现阻抗匹配；（2）使⽤有源天线。
2.14、集成⽆线发射芯⽚由哪⼏部分电路组成？各起什么作⽤？
答：⽆线发射电路由振荡电路、调制电路和发射天线组成，为了获得较⼤的⽆线输出功率，还需要增加功率放⼤电路。因此，实⽤的⽆线发射电路应包括正弦波振荡电路、调制电路、⾼频功率放⼤电路和天线。以nRF902芯⽚为例，其电路框图如下
2.15、集成⽆线发射芯⽚有哪些主要技术指标，芯⽚的发射频率和晶振频率有什么联系与区别？
答：主要技术指标有（1）发射频率和晶体频率；（2）电源电压；（3）⼯作温度范围；（4）最⼤输出功率；（5）电源电流；（6）最⼤传输速率。
发射频率是指⽆线发射时载波的频率，即芯⽚正常⼯作时⽚内振荡电路的⼯作频率。外接⽯英晶体的频率往往低于这⼀载波频率，为此可采⽤锁相环电路倍频。例如nRF902的发射频率在862MHz～870MHz之间，晶体频率的最⼩值为13.469MHz，最⼤值为13.593MHz，需经64倍频后才符合要求。
手机受话器第三章调制与解调
3.1 何谓基带信号？何谓载波信号？为了实现有效的⽆线通信，为什么必须将基带信号调制到载波上？
答：⾼频电⼦技术中，待传输的信号（例如控制信号和⾳频、视频信号等）称为调制信号(也称基带信号)，⽤来装载控制信号的⾼频⽆线电信号称为载波信号。调制的理由如下
（1）电磁能辐射的特性是频率越⾼，辐射能⼒越强，频率较低的基带信号直接以⽆线电波的形式传输，效率就很低。
(2) 低频信号直接发射所需要的天线过长
(3) 调制可以解决不同基带信号之间相互⼲扰的问题
3.2 常⽤调制解调⽅式分哪⼏类？哪些属模拟信号调制与解调？哪些属数字信号调制与解调？
答：⽤于调制的⾼频载波⼀般为正弦波，包含三个参数，即幅度、频率和相位。⽤模拟量对载波进⾏调制时，可以控制三个参数中的任意⼀个随基带信号变化，于是就有三种模拟调制⽅式。选择载波的幅度随基带信号变化时，称为幅度调制；选择载波的频率随基带信号变化时，称为频率调制；选择载波的相位随基带信号变化时，称为相位调制。
数字量对载波进⾏调制时，也有三种调制⽅式，被控制的参数为幅度时，称为幅移键控调制；被控制的参数为频率和相位时，称为频移键控调制和相移键控调制。
3.3 幅度调制、频率调制和相位调制所形成的已调波各有什么特点？
答：幅度调制的结果是使已调信号的幅度随基带信号的幅度变化，基带信号取正值时振幅变⼤，取幅值时变⼩；调频波的特征是幅度维持不变，频率随基带信号变化，基带信号取负值时，调频波频率变低，取正值时频率变⾼；调相波的特征是幅度维持不变，相位随基带信号变化。
3.4 何谓幅移键控调制、频移键控调制和相移键控调制，基带信号为模拟量时能对载波信号进⾏上述调制吗？
答：幅移键控调制(ASK调制)是⼀种由基带信号控制载波振幅，保持载波频率不变⽽使其振幅随基带信号变化的调制⽅式。根据基带信号是⼆进制还是多进制数，幅移键控调制⼜分⼆进制幅移键控调制
（2ASK）和多进制幅移键控调制（MASK）。基带信号控制载波的频率的调制⽅式称为频移键控调制，根据基带信号是⼆进制还是多进制数，频移键控调制也分⼆进制频移键控调制（2FSK）和多进制频移键控调制（MFSK）。基带信号控制载波的相位移动的调制⽅式称为相移键控调制，也分⼆进制相移键控调制(2PSK)和多进制相移键控调制（MPSK）。上述调制限于基带信号是数字信号的情况。
防护套3.5 已知基带信号为话⾳信号，其频率在20Hz～15kHz之间，⽤这⼀基带信号对频率为810kHz 的载波信号分别进⾏AM、DSB调制和SSB调制，求所得已调波的频带宽度。
答：AM调制时，频带宽度=30kHz；DSB调制时，仍有频带宽度=30kHz；SSB调制时，频带宽度=15kHz-20Hz≈15kHz
3.6 已知基带信号频带如题3.6图所⽰，⽤基带信号对载波进⾏SSB调制，试画出已调波的边带。图中Ωmax是基带信号的最⾼⾓频率，ωc为载波⾓频率。
3.7 AM、DSB和SSB三种调制⽅式相⽐较，各有什么优缺点？
答：没有抑制载波和边带的幅度调制⽅式称为AM调制⽅式；调制时将已调波中的载波成分抑制掉⽽仅向外发射两个边带，即为DSB调制；如果进⼀步抑制掉其中的⼀个边带，只发射⼀个边带（上边带或下边带）的能量，即为SSB调制。AM、DSB和SSB等三种调制⽅式的⽐较如下表所⽰。
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