武汉大学射频电路第八次作业

1、电子与通信工程王世杰20第八次作业1、一晶体管的S参量如下：f=750MHz： s11=*，s12=+j*，s21=+j*，s22=*; f=1000M： s1仁*, s12=+j*，s21=+j*，s22=*;画出晶体管在两个频率下的输出及输入稳定圆并计算各自 解：d K,D值。当f=750MHz,编程画出输出及输入稳定圆，并计算K,D的值。程序如下：close all;% close all opened graphsclear all; % clear all variabless11 s12 s21 s22+1j*；+1j*；s_p aram=s11,s12;s21,s22;% con

2、 vert the S-p arameters into matrix no tati onsmith_chart; % create a Smith Chartinpu t_stability(s_ param, 'r'); % p lot input stability circle in red color smith_chart; % create a Smith Chartout pu t_stability(s_ param, 'b');% p lot out put stability circle in blue colord,k,u=K_fac

3、tor(s_ param);输入输出稳定圆如下：*術人噴匪园11.5 . +5.00 7 ” -2.0-1.Q+02/o.a询曲匪圖+5 2；-0 ?% $ 0-1.DiOSh I点” -3.C120CNg0.0 1一口S. Z、/|D|=| SiiS22-Si2S2i|=；1 |Si2 S22I2 |d0.60481 :Sii2|S22SI1 DS12IS2l|2 S12 S2l|0.7755 / / Z-.丫、可知在该频率下晶体管不是绝对稳定的 当f=1OOOMHz时，输入输出稳定圆如下图:+0.S+0 7-07 60.0 t*/Z-2 0CJ d/冷弓Qj +2 0, z s'、

4、/ 、 A /1.', J-0.5 "'dO|D|=| S1S22-S12S21F ;=2 2 21SlJS22D2S12S21|1 S211|S22SI1 DS1 S21I0.80930.9622可知在该1000MHz频率下晶体管不是绝对稳定的2、已知晶体管的S参量在传输线特性阻抗为50Q测得为S11 = 0. 57/ 170, S12 =/69，S21= / 71, S22=/-26。其输入端与 Vs= 3/0, Zs= 50 Q 的电压源连 接，输出端口接Zin=40Q的天线。求放大器的入射功率Pinc,电源的资用功率Pa,负载的吸收功率Pl,转换功率增益Gt,

5、资用功率增益GA及功率增益G。解：编程计算放大器的入射功率，电源的资用功率，负载的吸收功率，转换功率增益， 资用功率增益及功率增益：close all; % close all opened graphsclear all; % clear all variablesZ0=50;s11=*ex p(170)/180* pi);s12=*ex p(j*(69)/180* pi);s21=*ex p(j*(71)/180* pi);s22=*ex p(j*(-26)/180* pi);Vs=3;Zs=50;Zl=40;GamaS=(Zs-Z0)/(Zs+Z0);GamaL=(ZI-Z0)/(ZI+

6、Z0);D=s11*s22-s12*s21;Gamal n=s11-GamaL*D/(1-s22*GamaL);GamaOut=s22-GamaS*D/(1-s11*GamaS);Pin c=1/2*(Z0/(Zs+Z0)*abs(Vs)A2/abs(1-Gamal n*GamaS)A2Pa=1/2*(Z0/(Zs+Z0)*abs(Vs)A2心-abs(GamaS*GamaS)A2)Gt=(1-abs(GamaL)A2)*abs(s21)A2*(1-abs(GamaS)A2)/(abs(1-GamaL*GamaOut)A2*ab s(1-s11*GamaS)A2)Ga=abs(s21)A2*(

7、1-abs(GamaS)A2)/(1-abs(GamaOut)A2)*abs(1-s11*GamaS)A2)G=(1-abs(GamaL)A2)*abs(s21)A2/(1-abs(Gamal n)A2)*abs(1-s22*GamaL)A2)PI=P a*Gt计算结果如下：IsRnc21.125in S2PA也 1.125PLPa* Gt8.9549S2iGtGa1811 S 1out L7.9599S""2S21-11.18841Sii8212inoutS22 L211.93343.已知晶体管在+处的S参量为 811= / - 25, 812= / 9, 821=/ 1

8、10, 822= / -36o用输入不匹配输出匹配方案设计放大器，在圆图上分别画出增益为最大 可能增益的90%,50欧，对于增益是解：计算K和D值为：80%，50%的等资用功率增益圆。若源阻抗及负载阻抗均为 50%的情况设计具体的匹配网络。K=, D=，由此可以看出该晶体管绝对稳定。计算可得该放大器的最大增益GTmax=,化为分贝表示为:GT maxdB,画出资用功率分别为 dB(90%) dB(80%), dB(50%)的等资用功率圆如图所示:S12S21 S0.557jO.745 ，贝outS22SI1 S0.838-j0.485，得到 r=rut*=+。根据s和L设计匹配电路，频率为:输

9、入端：并联的电感,然后串联的电感皿ijjl-l=>-lr1UfiirtHiiL：t1p.l injfUb*Wr r|Mr JW "Ml tu 1 fH.lHJ-J丄iDOd匚 I L I B»LNT-L« “nwer j一- 5 r TZd呼 feiiB? I如卜»1椚 »牡 It#-输出端：并联的电容，然后串联的电感riftw匚山叫uir I -PMjd - a四ar J- au.i 1?(jf fB +.V" nn- |ip.ijfun cti on k,delta = K_factor(s_ param) % Usage:

10、 k,delta = K_factor(s_ param)% Purp ose: returns k factor for a give n s-p arameter matrix%if k>1 and delta<1 the n circuit is un coditi on ally stable%otherwise circuit might be un stable s11=s_ param(1,1); s12=s_param(1,2); s21=s_param(2,1); s22=s_param(2,2);D=det(s_ param);delta=abs(D);k=(1

11、-abs(s11)A2-abs(s22)A2+deltaA2)/(2*abs(s12.*s21); endfun cti on = ZiY on gGai n(s_p aram,G_goal) %UNTITLED11 Summary of this fun ctio n goes here %Detailed explan ati on goes here hold on;s11=s_ param(1,1);s12=s_param(1,2);s21=s_param(2,1);s22=s_param(2,2);G_goal_dB=10*log10(G_goal);% find con sta n

12、t op erati ng po wer gain circles delta=det(s_ param);K=(1-abs(s11)A2-abs(s22)A2+abs(delta)A2)./(2*abs(s12.*s21); ga=G_goal/abs(s21)A2;% no rmalized the op erat ing po wer gai n % find the center of the constant operating power gain circle dga=ga*conj(s11-delta*conj(s22)/(1+ga*(abs(s11)A2-abs(delta)

13、A2);% find the radius of the circlerga仁sqrt(1-2*K*ga*abs(s12*s21)+gaA2*abs(s12*s21)A2); rga=rga1/abs(1+ga*(abs(s11)2-abs(delta)2);% plot a circle in the Smith Chart a=(0:360)/180*pi;hold on; plot(real(dga)+rga*cos(a),imag(dga)+rga*sin(a)',r','linewidth' ,2); text(real(dga),imag(dga)+

14、rga+,strcat('bf' ,sprintf('G=%g dB,'G_goal_dB); end close all;clear all;smith_chart;s11=*exp(1j*(-25)*pi/180);s12=*exp(1j*9*pi/180);s21=5*exp(1j*110*pi/180);s22=*exp(1j*(-36)*pi/180);s_param=s11,s12;s21,s22;K,delta = K_factor(s_param) % check stability G_Tmax=abs(s21)*(K-sqrt(KA2-1)/abs(s12) G_Tmax_dB=10*log10(G_Tmax) G1=G_Tmax*G1_dB=10*log10(G1)G2=G_Tmax*G2_dB=10*log10(