【题目编号】MC1-1209
【题目】在 A、B、C、D 四类放大器中,可以用作 CW 射频功率放大器的全部类别有:(不考虑电源效率;假定以 K=5 来确定 CW 信号的必要带宽)
【答案】A
[A]A、B
[B]A、B、C
[C]A、B、D
[D]A、B、C、D
考点速览
这道题问等幅报的射频功率放大器可以用哪几类,答案是甲类和乙类。表面上它与调频那道题结构相似,都给了不考虑电源效率的前提,实际考的是另一件事:等幅报是键控载波,键起键落改变包络,放大器必须把这个包络如实放大。再加上题目里那句按系数五确定必要带宽,等于把窄带这个条件也交代清楚了——窄带允许乙类单管靠槽路补齐半周,而包络又要求线性,于是丙类和丁类被排除。
等幅报的必要带宽怎么算
必要带宽(necessary bandwidth)指刚好能保证在规定条件下按所需速率与质量传输信息所必需的频带宽度。国际电信联盟无线电规则对电报类发射给出估算办法,把必要带宽写成键控速率与一个系数的乘积,系数取五,对应的是有衰落信道需要留出的裕量,短波通信正属于这种情形。
按这个办法算一下:每分钟二十五个词的手键电报,点长约四十八毫秒,键控速率约二十波特,必要带宽约一百赫兹。即便换成每秒五十波特的高速报,必要带宽也不过二百五十赫兹。放在十四兆赫的载频上,相对带宽只有百万分之几到十万分之几,属于极窄带信号。这个结论直接决定了负载网络的选择:一只品质因数不高的谐振回路就足以胜任。
键控包络要求线性放大
等幅报与调频有一个关键差别:调频的包络恒定,信息藏在频率里;等幅报在拍发过程中载波时有时无,包络随电键动作变化。点与划期间包络虽然平稳,但上升沿和下降沿是实打实的幅度变化,放大器需要把这种变化忠实地传递出去。
丙类的工作状态恰恰做不到这一点。它的导通角远小于半周,管子大部分时间截止,输出是一串窄脉冲,全靠槽路把基波提出来;包络进入这种强非线性状态会被削平、压缩,点划的边沿被重塑,键起键落处产生键控喀呖声(key clicks),频谱向两侧展宽,超出必要带宽形成带外干扰。丁类按开关方式工作,管子只在饱和与截止两态之间切换,输出方波,同样无法线性复现键控波形。甲类与乙类都属于线性放大的范畴,前者全程导通、失真最小,后者单管丢失半周,但等幅报相对带宽极窄,输出槽路的飞轮效应足以把那半周补回来。
逐项辨析
选项 A 正确,甲类与乙类都可以用。甲类对键控包络的还原最忠实,乙类配合输出槽路也能满足要求,因为等幅报的相对带宽极窄,窄带网络补回半周这件事完全做得到,这与宽带线性放大的困境是两回事。
选项 B 错误,它在甲、乙之外多算了丙类。丙类导通角小于半周,属于强非线性放大,键控包络会被削平压缩,产生键控喀呖声,频谱展宽越过必要带宽。等幅报虽然窄带,但窄带只解决补半周的问题,解决不了包络被削的问题。
选项 C 错误,它在甲、乙之外多算了丁类。丁类是开关型放大,管子工作在饱和与截止两个极端状态,输出是方波,靠后级滤波近似还原正弦。它适合恒包络信号,不适合包络随电键起伏的等幅报,除非先把信号做脉宽调制处理,那已不是题目所问的直接放大。
选项 D 错误,把丙类与丁类一起算进来,等于同时踩中两处错。四类全部可用这个结论对调频成立,对等幅报不成立,两者的差别就在包络是否携带信息。
窄带不等于可以随便非线性
有一种常见的误解是把窄带与失真的宽容度混为一谈:既然槽路能把谐波滤掉,非线性放大似乎也无妨。这个推理漏掉了谐波与键控瞬变的区别。槽路滤除的是被放大的信号本身产生的稳态谐波,它对付不了包络被削平这种失真,因为包络变化形成的边带就落在载频附近、落在必要带宽之内或紧邻之处,滤波器无法把有用边带与失真边带分开。这也是键控整形电路存在的理由:把键控边沿做缓,减小带宽展宽,再交给线性放大级。
应试要点
记两条:一是等幅报的必要带宽按键控速率乘系数五估算,量级在一百赫兹到二百五十赫兹之间,属极窄带,乙类单管可靠槽路补回半周;二是包络携带信息的发射类别必须线性放大,甲类、乙类可用,丙类和丁类会削出键控喀呖声与带外分量。把包络是否携带信息当成判据,这一组题就不会混淆。