微波固态电路习题2

1、微波固态电路习题1、设混频二极管的伏安特性为：、设混频二极管的伏安特性为：000dg VViV在零偏压和本振激励下，试确定二极管时变电导在零偏压和本振激励下，试确定二极管时变电导 的波形和的波形和表示式（表示成傅氏级数）。表示式（表示成傅氏级数）。( )g t( )cos()( )cos()LLLsssv tVtv tVt假设本振与信号方别表示为：假设本振与信号方别表示为：由于VLVS,二极管工作点随本振电压而变化：P112展开成傅立叶级数：( ) (cos)sindLLddLg tf VVtdidg Vgtdvdv ( ) 0g t 3(0,2 ,)22LLtt3()22Lt( ) Ljnt

2、nng tg e201 ( )2LjntnLgg t edt2 2、比较单端、单平衡、双平衡混频器的特点和、比较单端、单平衡、双平衡混频器的特点和 优点优点单端混频器：单端混频器的隔离度、噪声系数都比其他形式的混频电路差，只是结构简单，在某些要求不高之处仍有应用。单平衡混频器：单平衡混频器分为 型和反相型，它们的混频原理相同，但电路的结构及混频器某些指标各有特点，使用了90度平衡电桥的平衡混频器在概念上可以有很宽的频率范围，且在信号端口得到完全的匹配，而是用了180度电桥的平衡式混频器在概念上能在很宽的频率范围内得到完全的信号与本振的隔离。两种混频器的本振相位噪声均可在两管电流中抵消，同时也可

3、抵消一部分组合谐波分量，提高混频纯度，又改善了变频损耗。电桥的使用改善隔离，充分利用信号、本振功率，增大信号动态范围。/2双平衡混频器（1）、双平衡混频器具有多倍频程带宽；（2）、双平衡混频器比单平衡混频器组合谐波分量减少一半，减少了谐波干扰；（3）、隔离度好。（管芯一致, 结构对称的情况下）（4）、动态范围大：比单平衡混频器大3dB，比单管混频器大6dB。3、证明反相型平衡混频器能抵消本荡引入的噪声、证明反相型平衡混频器能抵消本荡引入的噪声在各端口匹配的条件下，、为隔离端口，在各端口匹配的条件下，、为隔离端口，信号由口输入，从、口等分反相输出。考信号由口输入，从、口等分反相输出。考虑到虑到D

4、1D1和和D2D2接向相反，而我们规定以二极管导通接向相反，而我们规定以二极管导通方向为电压正方向，因此两管上信号电压相同；方向为电压正方向，因此两管上信号电压相同；本振由口输入时，从、口等分同相输出，本振由口输入时，从、口等分同相输出，因因D1D1和和D2D2接向相反而使两管上本振电压反相。设接向相反而使两管上本振电压反相。设输入端信号和本振的初相位为输入端信号和本振的初相位为0 0时，则以上关系时，则以上关系可表示为可表示为: :tVtvSSScos)(1tVtvSSScos)(2tVvLLLcos1)cos()(2tVtvLLL信号电压:本振电压:规定二极管上电压、电流以二极管导通方向为

5、正方向101)cos(2)(nLntnggtg102)(cos2)(nLntnggtg电导二极管D1和D2在本振作用下产生相应的时变电导分别为：1( )cos() nnLifvtVt2( )cos()nnLifvtVt本振携带的信频噪声分成2路加在两只混频管上：111( )cos()cos()nnLifLnifitgVttgVt2111( )cos()()cos(2 )cos()nnLifLnifnifitgVttgVtgVt0)()()(21tititinnn两管产生的中频噪声两管产生的中频噪声输出的中频噪声：输出的中频噪声：本振携带的信频噪声在两管产生的中频噪声相互抵消。5、设计一个射频频

6、率为24GHz-28GHz，本振频率为23.5GHz，中频输出频率为500MHz-4.5GHz的平衡式混频器，实现镜频抑制，已知射频移相非常困难，请给出电路结构并分析原理。以上采用镜频带组滤波器来实现镜像开路的混频器，能把混频产生的镜频能量反射回二极管，重新参与混频，转化为中频能量。对于从信号输入端同时进入的外来镜频干扰，滤波器能将其反射回输入端，对镜像烦扰进行抑制6、设：1.无源电路是理想无耗电路 2.除移相电路外，其他电路无相移 3.信号电压为Vs=Vsmcos(st) 4.本振电压为VL=VLmcos(Lt)111cos()21cos()2SsmsLLmLVVtVVt 信号经过功分器、本

7、振经功率分配器后移相90度后分别加到混频器A和B上，则混频器A和B相应输人端口的电压分别为: A:111cos()21cos(90 )2SsmsoLLmLVVtVVt B:由于混频二极管在本振电压的激励下其非线性电导为:101)cos(2)(nLntnggtg若仅考虑基波混频，则混频器A的混频电流可表示为:11111(cos)(cos)21 11 1cos()cos()2222LsmssmsLsmsLIgtVtV gtV g111 1cos()22ifsmsLIgVt相应的中频电流为:1101011(cos90 )(cos)21 1cos()90 221 1cos()90 22oLsmssms

8、LsmsLIgtVtgVtgVt同理，混频器B的电流为:相应的中频电流为:211 1cos()90 22oifsmsLIgVt 从以上分析可知:只需根据WL Ws.或WL3dBm; 而有源倍频器，特别是FET倍频器其要求的输入功率较小，对参考信号源的功率要求大大降低。4、已知某变容管零偏结电容值和品质因数：0(0)0.2,500jCpf Q（测试频率为10GHz），封装参数为：0.3,0.3spLnH Cpf试求：（1）、变容管的串联电阻Rs和截止频率fc(0).（2）、若将变容管与一段1/4波长短路线并联构成谐振回 路，假定谐振频率为fD2=26GHz，传输线的阻抗 Z0=100欧姆，求谐振

9、回路的品质因数（可令 为传输线的角度）, 01(0)jsQCR（1 1）、一般以零偏压时的）、一般以零偏压时的Q Q值作为管子的参数指标，用值作为管子的参数指标，用Q Q0 0表示：表示：9120110.15(0)210 100.2 10500sjRCQ12121(0)2(0)12 3.14 0.15 0.2 105.3 10 ()cSjfR CHz截止频率截止频率f fc c定义为当定义为当Q Q值降为值降为1 1时对应的频率，表达式如下时对应的频率，表达式如下01tan1inpSpSYj CYRj Cj LQr电抗斜率参量电抗斜率参量（2）、通过上式可分别求出通过上式可分别求出ZinZin的实部的实部r r和虚部和虚部y y，y y对对 求偏导可得求偏导可得Q Q值为：值为：6、利用突变结变容管三次倍频器的电路方程，设计电路在谐振情况下：（1）、忽略电路损耗，只