微波固态电路习题

微波固态电路第三章习题1微波固态电路习题1.试就异质节、低噪声、大功率等方面说明HEMT和HBT器件的特点，以及各自适合哪种微波电路。HEMT,MESFET和HBT功率和频率的关系曲线。HEMT和MESFET截止频率和栅长的关系曲线。GaAs和InP的HBT也具有较高的频率特性，NEC公司的HBT截止频率可达到250GHz。但总的来说HBT的最高频率较HEMT低。2微波固态电路习题HBTHEMTHEMT和HBT的噪声特性。3微波固态电路习题4微波固态电路习题VSPSTransistorZINGINGS+-ZS2、证明放大器的输入端口的失配系数为：——放大器输入端反射系数——源反射系数其中：5微波固态电路习题Step1

信号源到50欧姆的匹配50WGSaS+-ZS

PavsPS=|bs|2Pr6微波固态电路习题Step2

无限多次反射产生的Loopgainbsa1b1GS1GINa1=

bs

+bs

GINGS

+bs

(GINGS)2

+bs

(GINGS)3

+………..VSPSZINGINGS+-ZS7微波固态电路习题Step3

晶体管输入端,MINZINGIN50WV50+-P+=|a1|2PINPr=|b1|28微波固态电路习题Step4

总的失配系数

9微波固态电路习题当共轭匹配时，即10微波固态电路习题采用下列放大器串接成一个级联的放大器；S11=-10dB,S21=15dB,S22=-6dB，请问串接后增益范围是什么？50W50WV0+-MS11(new)S22(new)S21(new)bsa1a2b2b1S11S21S22S12=01a1a2b2b1S11S21S22S12=0GINGS思考：11微波固态电路习题假定S12=0(2)GIN=S11=-10dB=0.316GS=S22=-6dB=0.5Loopgain=1/(1-S22S11)=1.188~0.864(3)两级的S21已经包含了MSandMIN

的损耗(4)Gain=S21xLoopgainxS21GMAX=15dB+1.5dB+15dB=31.5dBGMIN=15dB-1.27dB+15dB=28.73dB12微波固态电路习题3、一场效应管工作频率为f=5.5GHz，偏置条件为：VDS=3.2V，ID=24mA。已知S参量为：S11=0.73<176°,S12=0.05<75°,S21=3.32<34°,S22=0.26<-107°,假设放大器没有匹配网络,且负载为ZL=50欧姆,源阻抗为ZS=30欧姆,传输线阻抗为Z0=50;

（1）、求GTu，GT，Ga，并画出负载为10欧姆到100欧姆时GTu的幅度变化值。（2）、在单向化条件下为输入端口做匹配并求出GTu，（3）、在单向化条件下为输入、输出端口做匹配并求出GTu=GTumax13微波固态电路习题ZLZSVS+-Transistor

PAVS

PINPr1

PAVN

PL

Pr2GT=f(GS,GL)14微波固态电路习题解（1）：负载阻抗为75欧姆，源阻抗为30欧姆时的：15微波固态电路习题负载为10欧姆到100欧姆时GTu的幅度变化值：16微波固态电路习题（2）、在单向化条件下输入匹配下有：此时的GTu为：（3）、在单向化条件下输入输出匹配：17微波固态电路习题

4.有三只晶体管在1.8GHz时的S参数如下：

S11S12S21S22

0.34<-170°0.06<70°4.3<80°0.45<-25°

0.75<-60°0.2<70°5.0<90°0.51<60°

0.65<-140°0.04<60°2.4<50°0.70<-65°

请选择合适的管子设计一高增益放大器,要求:

（1）、放大器的最大增益是多少?

（2）、三只管子的稳定性如何？

（3）、设计具体的放大器电路，详细说明设计过程。18微波固态电路习题

晶体管的输入输出都是共轭匹配时才能得到。

GT,MAX=GA,MAX(MAG)=

GP,MAX

只有当晶体管无条件稳定下(K>1)，才存在一組组(GMS,GML)的唯一解，加以匹配可得到GT,MAX

。

MAG,(GMS,GML)直接由晶体管S-parameters计算得知，(GS,GL)不再是变数。

其物理意义在于当晶体管被外加的电阻元件加以稳定以后，所能得到的增益对不会超过MSG。（MaximumStableGain稳定增益最大值）最大增益19微波固态电路习题解：首先计算稳定系数放大器最大的增益：20微波固态电路习题选用第三个晶体管做高增益放大器［S１］［S２］Ｓ

new将S矩阵变换成ABCD矩阵相加Step1将ABCD矩阵再变换回S矩阵，进而求得串联电阻与稳定系数的关系21微波固态电路习题选取适当的电阻值，使K大于1。对于特定的电阻值，对应于唯一的ГSm和ГLm,Step2Step３通过ГSm和ГLm,选取适当的输入，输出共轭匹配网络，放大器的增益为：22微波固态电路习题5.设计一低噪声放大器使其功率尽可能高。电路制作在Duroid基片上介电常数为10，厚度为1.27毫米。场效应管在3GHz、100MHz带宽时的S参数如下：

S11=0.9<-90°，S12=0

，

S21=2<90°，S22=0.5<-45°。

Γopt=0.5<135°，Fmin=3dB，RN=4欧姆

（1）、拥有最小噪声系数时的总增益是多少（用dB表示）。

（2）、设计放大器的输入输出匹配网络。

（3）、画出具体的电路图，详细说明设计过程。

（4）、如果输入信号为-20dB，放大器的输出功率和输出噪声各是多少23微波固态电路习题（1）、前级采用最小噪声匹配，后级采用共轭匹配，即保证了小的噪声系数，又保证了较高的增益。由于S12=0，采用单向化设计，有：24微波固态电路习题输出端采用共轭匹配且为单向设计：（2）、由25微波固态电路习题3、Step1输入匹配：26微波固态电路习题Step2

输入匹配：27微波固态电路习题W=0.028mmL=0.84mmW=0.028mmL=5.44mmW=0.028mmL=9.12mmW=0.028mmL=4.59mmStep3

最后的图形：

输出功率为：28微波固态电路习题6.设计一宽带放大器，使其增益在300MHz到600MHz时不小于10dB。晶体管的S参数如下：

f（MHz）S11S21S12S22

3000.25<-35°4.5<30°0.01<10°0.8<-10°

4500.32<-78°3.2<45°0.05<-5°0.9<-15°

6000.2<-85°2.0<35°0.02<-12°0.85<-20°

要求：详细给出具体电路设计过程并说明理由29微波固态电路习题资用功率Ga的等功率圆（10dB）300MHz450MHz600MHz30微波固态电路习题

300MHZ时，GA_max=GP_max=17.85dB

450MHZ时，GA_max=GP_max=18.6dB

600MHZ时，GA_max=GP_max=11.7dB

300MHz450MHz600MHz实际功率增益Gp的等功率圆（10dB）31微波固态电路习题100欧姆