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如题图(a)所示为小信号调谐放大器的电路图,题图(b)实线所示为输入回路Ⅰ和输出回路Ⅱ的幅频特性近似曲线,假定
如题图(a)所示为小信号调谐放大器的电路图,题图(b)实线所示为输入回路Ⅰ和输出回路Ⅱ的幅频特性近似曲线,假定二者相同。电路图中,R3~R5为偏置电阻,C3~C5为旁路电容,R6为电源滤波电阻。若晶体管T的转移特性用三阶幂级数表示,试画出该电路的经典模型图。若fc=40MHz,F=5MHz,当输入信号vi(t)=[V1mcos2π×41×106t+V2mcos2π×39×106t]V时,求输出信号中含有哪些频率分量;分析该放大器有无非线性失真。
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对该电路的分析过程如下:
(1)首先考察输入信号频率分量,为两个单频信号分量的叠加,f1=41MHz和f2=39MHz,该输入信号vi(t)=V1mcos2π×41×106t+V2mcos2π×39×106t经输入回路作用后(考虑到输入回路为线性网络),其输出为
vbe(t)=V1mA1cos(2π×41×106t+θ1)+V2mA2cos(2π×39×106t+θ2)
=V'1mcos(2π×41×106t+θ1)+V'2mcos(2π×39×106t+θ2)
两个频率分量仍然存在,仅是幅度和相位有所改变。题图(b)所示H(jf)=A(f)ejθ(f)为输入回路的传递函数。
(2)vbe作为晶体管的输入电压,经晶体管的跨导作用变化为晶体管的集电极电流ic,这个过程是非线性的,显然,电流分量中将可能包含如下频率分量
f1=41MHz,f2=39MHz
2f1=82MHz,2f2=78MHz
f1+f2=80MHz,f1-f2=2MHz
3f1=123MHz,3f2=117MHz
2f1-f2=43MHz,2f2-f1=37MHz
(3)这些频率分量信号电流流过R2-C2-L2并联谐振回路,由于这里只包含比例关系(v=R2i)、积分关系和微分关系这三种线性关系,因而产生的vce电压中仍然仅包含上述频率分量,只是各频率分量的幅度和相位发生了变化。
(4)vce作为输出回路的输入电压,经过具有如题图(b)所示传递函数的线性输出回路的作用后,仅允许(35~45MHz)范围内的频率分量通过,因而输出电压vo(t)中将只包含如下四个频率分量:f1=41MHz、f2=39MHz、2f1-f2=43MHz、2f2-f1=37MHz,其他频率分量被输出回路滤除。
由上述分析,可以得出如下结论:由于晶体管的跨导转移特性是非线性的,该放大器存在非线性失真。虽然经带通滤波器的频率选择,除了输入分量f1=41MHz和f2=39MHz之外,输出中还包含三阶交互调制分量2f1-f2=43MHz和2f2-f1=37MHz。
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