/習題1：1.1本書使用的射頻概念所指的頻率范圍是多少？解：本書采用的射頻范圍是30MHz~4GHz1.2列舉一些工作在射頻范圍內(nèi)的電子系統(tǒng).根據(jù)表1-1判斷其工作波段.并估算相應(yīng)射頻信號的波長。解：廣播工作在甚高頻〔VHF其波長在10~1m等1.3從XX到上海的距離約為1700km。如果要把50Hz的交流電從XX輸送到上海.請問兩地交流電的相位差是多少？解：1.4射頻通信系統(tǒng)的主要優(yōu)勢是什么？解：1.射頻的頻率更高.可以利用更寬的頻帶和更高的信息容量2.射頻電路中電容和電感的尺寸縮小.通信設(shè)備的體積進一步減小3.射頻通信可以提供更多的可用頻譜.解決頻率資源緊張的問題4.通信信道的間隙增大.減小信道的相互干擾等等1.5GSM和CDMA都是移動通信的標準.請寫出GSM和CDMA的英文全稱和中文含意?！蔡崾荆嚎梢栽诨ヂ?lián)網(wǎng)上搜索。解：GSM是GlobalSystemforMobileCommunications的縮寫.意為全球移動通信系統(tǒng)。CDMA英文全稱是CodeDivisionMultipleAddress,意為碼分多址。1.6有一個C=10pF的電容器.引腳的分布電感為L=2nH。請問當頻率f為多少時.電容器開始呈現(xiàn)感抗。解：既當f=1.125GHz時.電容器為0阻抗.f繼續(xù)增大時.電容器呈現(xiàn)感抗。1.7一個L=10nF的電容器.引腳的分布電容為C=1pF。請問當頻率f為多少時.電感器開始呈現(xiàn)容抗。解：思路同上.當頻率f小于1.59GHz時.電感器呈現(xiàn)感抗。1.81試證明〔1.2式。2如果導體橫截面為矩形.邊長分別為a和b.請給出射頻電阻RRF與直流電阻RDC的關(guān)系。解：,s對于同一個導體是一個常量當直流時.橫截面積當交流時.橫截面積得：2直流時.橫截面積當交流時.橫截面積得：1.9已知銅的電導率為.鋁的電導率為.金的電導率為。試分別計算在100MHz和1GHz的頻率下.三種材料的趨膚深度。解：趨膚深度定義為：在100MHz時：Cu為2mmAl為2.539mmAu為2.306mm在1GHz時：Cu為0.633mmAl為0.803mmAu為0.729mm1.10某個元件的引腳直徑為d=0.5mm.長度為l=25mm.材料為銅。請計算其直流電阻RDC和在1000MHz頻率下的射頻電阻RRF。解：得到它的直流電阻它的射頻電阻1.11貼片器件在射頻電路中有很多應(yīng)用。一般使用數(shù)字直接標示電阻、電容和電感。有三個電阻的標示分別為："203"、"102"和"220R"。請問三個電阻的阻值分別是多少？〔提示：可以在互聯(lián)網(wǎng)上查找貼片元件標示的規(guī)則解：203是20×10＾3＝20K.102是10×10＾2＝1K.220R是22×10＾0＝22Ω1.12試編寫程序計算電磁波在自由空間中的波長和在銅材料中的趨膚深度.要求程序接收鍵盤輸入的頻率f.在屏幕上輸出波長和趨膚深度。解：floatf;floatl,h;printf<"Inputthefrequency:f=">;scanf<"%f",&f>;l=3e8/f;h=1/sqrt<3.14*f*6.45*4*3.14>;printf<"wavelength:%f\n",l>;printf<"qufushendu%fm\n",h>;getch<>;習題2：射頻濾波電路的相對帶寬為RBW=5%.如果使用倍數(shù)法進行表示.則相對帶寬K為多少？解答：K=K<dB>=20K=1.05K<dB>=0.42dB一個射頻放大電路的工作頻率范圍為：fL=1.2GHz至fH=2.6GHz。試分別使用百分法和倍數(shù)法表示該放大電路的相對帶寬.并判斷該射頻放大電路是否屬于寬帶放大電路。解答：K==2.1K<dB>=0.3dB由于K>2.它屬于寬帶放大電路儀表放大電路的頻帶寬度為：DC至10MHz。請分別計算該放大電路的絕對帶寬和相對帶寬.并判斷該放大電路是否屬于寬帶放大電路。解答:絕對帶寬：相對帶寬：所以它屬于寬帶放大電路。某射頻信號源的輸出功率為POUT=13dBm.請問信號源實際輸出功率P是多少mW？解答:射頻功率放大電路的增益為Gp=7dB.如果要求輸出射頻信號功率為POUT=1W.則放大電路的輸入功率PIN為多少？在阻抗為Z0=75的CATV系統(tǒng)中.如果測量得到電壓為20dBV.則對應(yīng)的功率P為多少？如果在阻抗為Z0=50的系統(tǒng)中.測量得到相同的電壓.則對應(yīng)的功率P又為多少？解答：當=75時.=-88.7dBm當=50時.=-86.9dBm使用〔2.30式定義的品質(zhì)因數(shù).計算電感L、電容C、電阻R并聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)Q0。解答：假設(shè)諧振頻率時.諧振電路獲得的電壓為電阻R損耗的平均功率為因此并聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)為使用圖2-12〔b的射頻開關(guān)電路.如果PIN二極管在導通和截止狀態(tài)的阻抗分別為Zf和Zr。請計算該射頻開關(guān)的插入損耗IL和隔離度IS。解答：插入損耗隔離度請總結(jié)射頻二極管的主要種類、特性和應(yīng)用領(lǐng)域。解答：種類特性應(yīng)用范圍肖特基二級管具有更高的截止頻率和更低的反向恢復(fù)時間用于射頻檢波電路.調(diào)制和解調(diào)電路.混頻電路等PIN二極管正偏置的時候相當于一個電流控制的可變電阻.可呈現(xiàn)非常低的阻抗.反偏置的是相當于一平行平板電容應(yīng)用于射頻開關(guān)和射頻可變電阻變?nèi)荻O管從導通到截止的過程中存在電流突變.二極管的等效電容隨偏置電壓而改變主要用于電調(diào)諧.還可用作射頻信號源雪崩二極管、隧道二極管和Gunn二極管都具有負阻的特性.盡管形成負阻的機理完全不一致。請設(shè)計一個簡單的電路.利用二極管的負阻特性構(gòu)建一個射頻振蕩電路。解答：1試比較射頻場效應(yīng)管與射頻雙極型晶體管結(jié)構(gòu)和特性上的差異。2試討論晶體管小信號模型和大信號模型的主要區(qū)別。請問能否使用晶體管大信號模型分析射頻小信號。解答：場效應(yīng)管是單極性器件.只有一種載流子對通道電流做出貢獻.屬于壓控器件.通過柵極-源極的電壓控制源極-漏極電流變化；使用GaAS半導體材料MISFET的截止頻率可以達到60—70GHz,.HEMT可以超過100GHz.因此在射頻電路設(shè)計中經(jīng)常選用它們作為有源器件使用；雙極型晶體管分為PNP和NPN兩種類型.其主要區(qū)別在于各級的參雜類型不一致.屬于電流控制器件.正常工作時.基極-發(fā)射極處于正偏.基極-發(fā)射極處于反偏；通過提高摻雜濃度和使用交指結(jié)構(gòu).可以提高其截止頻率.使其可以在整個射頻頻段都能正常工作大信號模型是一個非線性模型.晶體管內(nèi)部的等效的結(jié)電容和結(jié)電阻會發(fā)生變化.小信號模型是一個線性模型.可認為晶體管的個參數(shù)保持不變。能使用晶體管的大信號模型分析射頻小信號。肖特基二極管的伏安特性為其中反向飽和電流為.電阻RS=1.5。試編寫計算機程序.計算當VA在0V~10V之間變化時.肖特基二極管電流I的變化。#include"math.h"floatdl<floatVa>{floati1;if<Va<0>printf<"n<0,dataerror">;elseif<Va==0>i1=0;elsei1=2*exp<Va-dl<Va-1>*1.5-1>;return<i1>;}voidmain<>{floati;floatv=0;do{i=dl<v>;printf<"%f*10<-11>\n",i>;v=v+1;}while<v<=10>;getch<>;}習題3：在"機遇號"抵達火星時.從火星到地球的無線電通訊大約需要20分鐘。試估算當時火星和地球之間的距離。解答：m考察從上海到北京的距離.假設(shè)互聯(lián)網(wǎng)信號通過光纖傳輸.光纖的折射率為n=1.55。試估算互聯(lián)網(wǎng)信號從上海到北京再返回上海的過程中.由于光纖傳輸產(chǎn)生的時間延遲。解答:從上海到北京的飛行航程是1088公里.飛行路線是交通工具中最大可能接近于直線距離的.所以本題我們?nèi)?088公里時間延遲：設(shè)計特征阻抗為50W的同軸傳輸線.已知內(nèi)導體半徑為a=0.6mm.當填充介質(zhì)分別為空氣〔r=1.0和聚乙烯〔r=2.25時.試分別確定外導體的內(nèi)徑b。解答：得當填充介質(zhì)為空氣時b=1.38mm當填充介質(zhì)為聚乙烯時b=2.09mm設(shè)有無耗同軸傳輸線長度為l=10m.內(nèi)外導體間的電容為CS=600pF。若同軸電纜的一端短路.另一端接有脈沖發(fā)生器和示波器.發(fā)現(xiàn)一個脈沖信號來回一次需0.1ms的時間。試求該同軸電纜的特征阻抗Z0。解答：得=特征阻抗為50W的傳輸線終接負載ZL.測得傳輸線上VSWR＝1.5。如果在負載處反射波反相.則負載ZL應(yīng)該并聯(lián)還是串聯(lián)阻抗Z.使傳輸線上為行波傳輸.并確定阻抗Z。解答：在負載出反射波反相可得出負載處的電壓反射系數(shù)為所以應(yīng)并聯(lián)一阻抗Z=.使傳輸線上為行波傳輸.無耗傳輸線特征阻抗為Z0=100W.負載阻抗為ZL=150－j100W。求距終端為l/8、l/4、/2處的輸入阻抗ZIN。解答：微帶傳輸線特征阻抗為Z0=50W.工作頻率為f=100MHz。如果終端連接電阻R=100W和電感L=10mH的負載。試計算1傳輸線的VSWR；2如果頻率升高到500MHz.傳輸線上的VSWR。解答：得到的確切值當f=100MHz時=0.98VSWR=99當f=100MHz時=0.99VSWR=199LC并聯(lián)諧振電路的諧振頻率為f0=300MHz.電容C的電抗為XC=50W。若用特征阻抗為Z0=50W的短路傳輸線來代替電感L.試確定短路傳輸線的長度l。解答：可得最短的短路傳輸線了=0.125m無耗傳輸線特征阻抗Z0＝50W.工作頻率為f=3GHZ.測得VSWR＝1.5.第一個電壓波節(jié)點離負載的距離為lmin=10mm.相鄰兩波電壓節(jié)點的距離為50mm。試計算負載阻抗ZL及終端反射系數(shù)GL。解答：相鄰兩電壓節(jié)點相差=50mm可得=100mm第一個電壓節(jié)點離負載則負載應(yīng)在=傳輸線的特征阻抗為Z0=50W.測得傳輸線上駐波電壓最大值為|Vmax|=100mV.最小值為|Vmin|=20mV.鄰近負載的第一個電壓節(jié)點到負載的距離為lmin=0.33l。求負載阻抗ZL。解答：=5=0.67=傳輸線的長度為l=0.82l.傳輸線上電壓波腹值為50V.電壓波節(jié)值為13V.波腹距負載0.032l。如果傳輸線特征阻抗為Z0=50W.求輸入阻抗ZIN和負載阻抗ZL。解答：=0.587波腹距負載0.032.所以負載點應(yīng)在=0.128所以終端負載的電壓反射系數(shù)==特征阻抗為Z0=50W傳輸線終接負載阻抗為ZL=75+j100<>。試求：負載反射系數(shù)L；2傳輸線上的VSWR；3最靠近負載ZL首先出現(xiàn)電壓駐波的波腹點還是波節(jié)點。解答：=所以最先出現(xiàn)波腹點1證明無損傳輸線終端接純電抗負載時.傳輸線上電壓反射系數(shù)|G|=1.并從物理現(xiàn)象上解釋。2試證明無耗傳輸線上任意相距l(xiāng)/4的兩點處的阻抗的乘積等于傳輸線特性阻抗的平方。解答：接純電抗負載時==1離負載端距離為l時.對應(yīng)的阻抗為特征阻抗為Z0=50W的無耗傳輸線終端接負載ZL=100W.求負載反射系數(shù)L.以及負載前0.2l處輸入阻抗ZIN和電壓反射系數(shù)。解答：已知傳輸線的歸一化負載阻抗為。從負載向信號源移動時.試問：首先遇到的是電壓波節(jié)點還是電壓波腹點？并求它與負載間的距離l。解答：先遇波腹點==50.975對于如圖3-34所示無耗傳輸線系統(tǒng).試計算負載ZL獲得的功率PL。圖3-34解答：在傳輸線的前端的等效阻抗為則等效阻抗獲得的功率由于是無耗傳輸線.所以等效阻抗獲得的功率即為實際獲得的功率。特征阻抗為Z0=50W的無耗傳輸線.長度為10cm〔f=1GHz.vp=0.77c。若輸入阻抗為ZIN=j60W.1試用Smith圓圖求出終端負載阻抗ZL；2如果用短路終端代替該負載ZL.請確定輸入阻抗ZIN.解答:終端負載阻抗為如果用終端短路代替負載.則輸入阻抗為用阻抗圓圖求出如圖3-35所示電路的輸入端輸入阻抗ZIN。圖解答:〔a<b><c>1試根據(jù)微帶傳輸線特征阻抗的計算公式.編寫計算機程序.實現(xiàn)輸入微帶線各個參數(shù)〔微帶線寬度W.介質(zhì)厚度h.介質(zhì)相對介電常數(shù)r.輸出微帶線特征阻抗Z0的功能。2設(shè)計"對分法"計算機程序.實現(xiàn)輸入微帶線特征阻抗Z0、介質(zhì)厚度h和介質(zhì)相對介電常數(shù)r.輸出微帶線寬度W的功能.并且驗證。解答:編程思想請參考/*課本p49-52*/用的C語言編的1.#include"stdio.h"#include"math.h"floata,b,ef,r,u,w,h,z,f;/*z為特征阻抗ef為相對介電常數(shù)r為介質(zhì)的介電常數(shù)*/floatqiua<>;floatqiub<>;floatqiuef<>;floatqiuf<>;floatqiuz<>;main<>{printf<"pleaseinputshus">;scanf<"%f%f%f",&w,&h,&r>;u=w/h;qiua<>;qiub<>;qiuef<>;qiuf<>;qiuz<>;printf<"%f\n%f\n%f\n%f\n%f",a,b,ef,f,z>;getch<>;return0;}floatqiua<>/*計算a的值*/{a=1+log<<pow<u,4>+pow<<u/52>,2>>/<pow<u,4>+0.432>>/49+log<1+pow<<u/18.1>,3>>/18.7;return<a>;}floatqiub<>/*計算b的值*/{b=0.564*pow<<r-0.9>/<r+3>,0.053>;return<b>;}floatqiuef<>/*計算等效介電常數(shù)的值*/{ef=<r+1+<r-1>*pow<<1+10/u>,-a*b>>/2;return<ef>;}floatqiuf<>/*計算F的值*/{f=6+<2*3.1415-6>*exp<-pow<30.666/u,0.7528>>;return<f>;}floatqiuz<>/*計算特征阻抗的值*/{z=120*3.1415*log<f/u+sqrt<1+pow<2/u,2>>>/<2*3.1415*sqrt<ef>>;return<z>;}2.#include"stdio.h"#include"math.h"floata,b,ef,r,u,z0,w;floatwl,wh,h,z,f,zl,zh;/*z表示中心的阻抗值*/floatt;floatqiua<>;floatqiub<>;floatqiuef<>;floatqiuf<>;floatqiuz<>;main<>{printf<"pleaseinputshus">;scanf<"%f%f%f",&h,&r,&z0>;wl=0.10000;wh=10.00000;t=0.1;while<fabs<t>>1e-3>{u=wl/h;qiua<>;qiub<>;qiuef<>;qiuf<>;zl=qiuz<>;u=wh/h;qiua<>;qiub<>;qiuef<>;qiuf<>;zh=qiuz<>;w=<wl+wh>/2;u=w/h;qiua<>;qiub<>;qiuef<>;qiuf<>;z=qiuz<>;t=<z-z0>/z0;if<z>z0>{if<zh>z0>wh=w;elsewl=w;}else{if<zl>z0>wh=w;elsewl=w;}}printf<"%10.6f",w>;getch<>;}子函數(shù)同上有一款免費的Smith圓圖軟件.大小只有幾百kB字節(jié)。請在互聯(lián)網(wǎng)上搜索并下載該軟件.通過幫助文件學習軟件的使用方法.然后驗證習題中利用Smith圓圖計算的結(jié)果。解答:電子資源網(wǎng)可以找到.習題4：比較兩端口網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣、導納矩陣、轉(zhuǎn)移矩陣、混合矩陣的定義.討論四種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的主要特點和應(yīng)用。解答:見表4-1分析如REF_Ref90131693h圖426所示T形網(wǎng)絡(luò)的阻抗.求該兩端口網(wǎng)絡(luò)的矩陣[Z]、導納矩陣[Y]和轉(zhuǎn)移矩陣[A]。圖STYLEREF1s4SEQ圖*ARABICs126T形網(wǎng)絡(luò)解答:轉(zhuǎn)移矩陣阻抗矩陣導納矩陣一段電長度為l特性阻抗為Z0的無耗傳輸線的轉(zhuǎn)移矩陣[A]為當傳輸線終端連接阻抗為ZL的負載時.試分析該傳輸線輸入阻抗ZIN與負載ZL的關(guān)系。解答:在射頻放大電路設(shè)計中.為了提高放大電路的性能經(jīng)常采用共基極晶體管放大電路.如REF_Ref90131450h圖427所示。根據(jù)射頻晶體管的等效電路模型.請計算分析給出等效電路的兩端口網(wǎng)絡(luò)的混合參數(shù)[h]。圖STYLEREF1s4SEQ圖*ARABICs127晶體管共基極放大電路解答:混合矩陣通過轉(zhuǎn)移矩陣[A]可以方便地計算級聯(lián)兩端口網(wǎng)絡(luò)的電路.因此經(jīng)常涉及到轉(zhuǎn)移矩陣與其他網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的相互轉(zhuǎn)換。請計算分析給出轉(zhuǎn)移矩陣[A]與導納矩陣[Y]之間的相互轉(zhuǎn)換計算公式。解答:轉(zhuǎn)移矩陣①②在導納矩陣中利用條件代入①式得：同理可得從而可用轉(zhuǎn)移矩陣獲得導納矩陣如果兩個兩端口網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)[S]分別為請判斷兩個兩端口網(wǎng)絡(luò)是有源網(wǎng)絡(luò)還是無源網(wǎng)絡(luò).并說明原因和相應(yīng)可能的電路。解答：第一個是有源網(wǎng)絡(luò)因其.對應(yīng)的可能電路為放大器電路。第二個也是有源網(wǎng)絡(luò).因為其一端口的反射系數(shù)要大于1.可能的電路是振蕩電路。無耗網(wǎng)絡(luò)各端口的輸入功率之和PIN和輸出功率之和POUT相等。如果網(wǎng)絡(luò)是有耗網(wǎng)絡(luò).將滿足關(guān)系PIN>POUT；如果網(wǎng)絡(luò)是有源網(wǎng)絡(luò).例如含有晶體管放大電路.將可能滿足關(guān)系PIN<POUT。請使用散射參數(shù)[S]給出描述這些功率關(guān)系的條件。解答：如果網(wǎng)絡(luò)是有耗網(wǎng)絡(luò)散射參數(shù)[S]滿足如果網(wǎng)絡(luò)是有源網(wǎng)絡(luò)散射參數(shù)[S]滿足如果一個N端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗矩陣[Z]滿足互易條件Znm=Zmn.請證明該網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)[S]也滿足互易條件Snm=Smn。解答：阻抗矩陣滿足互易條件.則為對稱矩陣=由此得：對其求轉(zhuǎn)置.考慮..為對稱矩陣得.則滿足互易條件.得證使用T形電阻網(wǎng)絡(luò)〔如REF_Ref90131693h圖426所示可以設(shè)計射頻衰減器。一個典型的3dB衰減器的散射參數(shù)為1請分析3dB衰減器的特性；2如果在阻抗Z0=50的射頻系統(tǒng)中設(shè)計3dB衰減器.請給出T形電阻網(wǎng)絡(luò)的元件參數(shù)。解答：說明他是互易網(wǎng)絡(luò)說明它是有耗網(wǎng)絡(luò)兩邊杰匹配負載在射頻通信系統(tǒng)中.經(jīng)常使用Z0=50和Z0=75兩種特性阻抗的電路。如果一個特性阻抗為Z0=50的傳輸線與ZL=75的負載直接連接.求負載電壓反射系數(shù)L。如果入射的功率為PINCdBmW.請問負載獲得的功率PL是多少？解答：一個N:1的變壓器可以分析計算得到轉(zhuǎn)移矩陣[A]。請自己分析計算給出N:1變壓器的散射參數(shù)[S]。解答：變壓器滿足：時=同理：得出：請分析計算給出從鏈散射矩陣[T]到散射矩陣[S]的變換關(guān)系。如果[S]參數(shù)滿足互易條件.請判斷[T]矩陣是否也滿足互易條件。解答:①②由代入②式得：同理：可得散射矩陣如果滿足互易條件.則鏈散射矩陣也滿足互易條件一個雙極型晶體管在Z0=50的系統(tǒng)中.使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量得到在900MHz下散射參數(shù)為FREQS11MAGS11PHASES21MAGS21PHASES12MAGS12PHASES22MAGS22PHASE<MHz><Degree><Degree><Degree><Degree>9000.699509-117.58455.050356155.62910.042585128.07490.062917-102.3972求該晶體管的[Z]參數(shù)和[h]參數(shù)?！蔡崾荆壕帉懹嬎銠C程序計算在晶體管射頻放大電路設(shè)計中.需要在晶體管的輸入和輸出端口連接匹配電路.以獲得最佳的性能。如REF_Ref90133869h圖428所示的射頻晶體管放大電路.輸入端口和輸出端口匹配電路等效兩端口網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)分別為[SM]和[SN].晶體管等效兩端口網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)為[ST].信號源內(nèi)阻ZG和負載阻抗ZL均為實數(shù)。為了分析匹配電路的效果.需要確定輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端電壓反射系數(shù)IN和輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端電壓反射系數(shù)OUT。請給出REF_Ref90133869h圖428中射頻放大電路的信號流圖.并計算給出IN和OUT的表達式。圖STYLEREF1s4SEQ圖*ARABICs128射頻晶體管放大電路解答：信號流圖如下：其習題5：討論巴特沃茲濾波電路、契比雪夫濾波電路、橢圓濾波電路的頻率響應(yīng)的特點.比較三種濾波電路的優(yōu)點和缺點。解：參考表5-1證明對于無耗濾波電路.散射參數(shù)[S]滿足關(guān)系解：對于無耗兩端口網(wǎng)絡(luò)滿足既：將散射矩陣代入上式.可得則：濾波電路如REF_Ref89355428h圖554所示.參數(shù)已經(jīng)在電路圖上標注。圖STYLEREF1s5SEQ圖*ARABICs157習題REF_Ref89404565rh3．的電路圖求：1有載品質(zhì)因數(shù)QL、無載品質(zhì)因數(shù)QF、外電路品質(zhì)因數(shù)QE；2在諧振頻率處.信號源輸出功率POUT和負載得到的功率PL。解：在沒有插入濾波電路時.電路處于完全匹配狀態(tài).可得到負載獲得的最大功率為：此功率即為入射濾波電路的功率.即為信號源的最大的輸出功率在諧振頻率處.L和C不消耗功率.根據(jù)電路的串聯(lián)關(guān)系.負載得到的功率為濾波電路如所示.參數(shù)已經(jīng)在電路圖上標明。圖STYLEREF1s5SEQ圖*ARABICs158習題REF_Ref89404589rh4．的電路圖求：1有載品質(zhì)因數(shù)QL、無載品質(zhì)因數(shù)QF、外電路品質(zhì)因數(shù)QE；2在諧振頻率處.信號源輸出功率POUT和負載得到的功率PL。解：在諧振頻率處.試比較0/4終端開路和終端短路傳輸線.與相應(yīng)LC串聯(lián)諧振電路和LC并聯(lián)諧振電路的區(qū)別。解：短路和終端開路的傳輸線.只在處輸入端的等效阻抗與相應(yīng)的LC并聯(lián)諧振電路和LC串聯(lián)諧振電路的阻抗相同.在其余地方不能和LC并諧振電路LC串聯(lián)諧振電路的阻抗相同且變化率不一樣。設(shè)計一個歸一化巴特沃茲低通濾波電路.要求在兩倍截止頻率處處具有不低于20dB的衰減。解：濾波電路如下所示：給出一個契比雪夫低通濾波電路的帶內(nèi)插入損耗曲線.要求帶內(nèi)波紋為6dB.并且在兩倍截止頻率處具有不低于50dB的衰減。解：由于Ｎ只能取正整數(shù).所以滿足條件。在DCS1800的射頻通信系統(tǒng)中.下行信號頻率的范圍為1805MHz—1880MHz。請設(shè)計一個集總參數(shù)帶通濾波電路.通帶的頻率范圍與下行信號的頻率范圍一致。要求通帶內(nèi)波紋為0.5dB.在2.1GHz頻率處.濾波電路具有不低于30dB的衰減。解：將表示為歸一化頻率使用0.5dB契比雪夫低通濾波器.在Ω＝6.445處.具有大于30dB的衰減。參考圖5-22,用二階即N＝2.查表5-5.二階0.5dB波紋契比雪夫濾波電路的歸一化參數(shù)為.取作為標準阻抗終端開路的微帶傳輸線.由于邊緣場的存在可以等效為并聯(lián)一個0.1pF的負載電容。已知在微帶線特性阻抗為50.傳輸射頻信號的相速度為1.5′108m/s.對于長度為1cm的微帶傳輸線。考慮終端開路的邊緣場效應(yīng).計算10MHz、100MHz、1GHz頻率下.傳輸線的輸入阻抗；并求在不同頻率下等效理想的開路傳輸線的長度。解：由可得出在10MHz、100MHz.1GHz的頻率下.0.1pF的負載電容的阻抗分別為：可得：代入等效阻抗公式：可得：終端開路的傳輸線的長度得利用兩端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移矩陣.證明REF_Ref88925308h表57中Kuroda規(guī)則的第2個和第3個電路變換。解：串聯(lián)電感的轉(zhuǎn)移矩陣為單位元件的轉(zhuǎn)移矩陣表示為可得到原始電路的轉(zhuǎn)移矩陣右邊..將代入得.得證。3.左邊：右邊：把的代入.得證。如果使用長度為0/4傳輸線的單位元件.證明Kuroda規(guī)則中的電路變換依然適用。解：當使用長度為的傳輸線作為單位元件時.該無耗傳輸線的轉(zhuǎn)移矩陣為.其中由于其轉(zhuǎn)移矩陣的格式?jīng)]有改變所以規(guī)則對于的傳輸線依然成立。在某射頻通信系統(tǒng)中.第一中頻為fIF=200MHz。請設(shè)計一個截止頻率為200MHz.在500MHz具有50dB以上衰減的低通濾波電路。要求使用最少的元件實現(xiàn)濾波電路.并且通帶內(nèi)帶內(nèi)波紋為3dB。解：根據(jù)要求.濾波電路應(yīng)在處有50db的衰減.據(jù)圖5-21可得到至少需要4階的歸一化電路.據(jù)表5-4可得歸一化濾波電路的參數(shù)為：采用首元件為串聯(lián)電感利用映射到低通的公式得最后的電路為：在GSM900的移動通信系統(tǒng)中.在移動接收機中需要在下行信號中濾除上行信號的干擾。已知上行信號的頻率范圍為890MHz—915MHz.下行信號頻率的范圍為935MHz—960MHz。1要求使用集總參數(shù)濾波電路.設(shè)計一個3階帶通濾波電路.通帶波紋為3dB.中心頻率為902.5MHz.帶寬為25MHz。2求該濾波電路對中心頻率為947.5MHz下行信號的衰減。解：.查表5-4得到3階3dB等波紋歸一化低通濾波器的歸一化參數(shù)為：根據(jù)式〔5.76和式〔5.77得到能代替電感電容的電感電容的值最終得到帶通濾波電路如圖所示：計算f=947.5MHz的歸一化頻率為插入損耗為3dB即得得濾波電路對下行信號中心頻率的衰減為：在"藍牙"通信系統(tǒng)中.需要設(shè)計一個5階最大平滑帶阻濾波電路.要求中心頻率為2.45GHz.帶寬為15%.輸入和輸出阻抗為75。解：首先設(shè)計歸一化低通濾波電路.據(jù)設(shè)計要求選用5階巴特沃茲濾波電路.參考表5-2可得歸一化常數(shù)為：選用首元件為并聯(lián)電容的濾波電路串聯(lián)電感用終端短路的傳輸線替代.并聯(lián)電容用終端開路的傳輸線替代微帶線的特征阻抗可用帶寬系數(shù)歸一化參數(shù)計算：利用kurda規(guī)則得到最后的電路為設(shè)計一個截止頻率為5GHz的5階線性相移低通濾波電路.要求給出集總參數(shù)濾波電路的原理圖。如果使用電路板相對介電常數(shù)r=4.6.介質(zhì)厚度為d=1mm.計算并給出微帶濾波電路。解：根據(jù)設(shè)計要求.選取5階線性相移的巴特沃茲濾波電路.其設(shè)計參數(shù)為采用首元件為并聯(lián)電容的濾波電路.則.如下圖：.實際低通濾波器中的參數(shù)為：。原理圖同上。采用微帶線.利用Kurda規(guī)則得到最后的電路為：在射頻通信電路中.設(shè)計一個7階的階躍阻抗低通濾波電路.要求截止頻率為1GHz.具有最大平滑的帶內(nèi)響應(yīng)。1已知電路板的厚度為d=1mm.基質(zhì)相對介電常數(shù)為r=3.請繪出微帶濾波電路。2如果選用基質(zhì)相對介電常數(shù)更高的陶瓷電路板〔r=27.請重新繪出微帶濾波電路.并對比濾波電路較尺寸的變化。解：先設(shè)計歸一化的最大平滑巴特沃茲濾波電路.根據(jù)設(shè)計要求.需選用7階濾波電路。由表5-2,得到歸一化元件參數(shù)為選取和。據(jù)階躍阻抗低通濾波電路的傳輸線的長度滿足：取50.為波數(shù).可以得到在的介質(zhì)基板上.微帶階躍阻抗低通濾波電路參數(shù)為濾波電路微帶線元件歸一化參數(shù)寬度W/mm長度L/mm并聯(lián)電容12.141.288串聯(lián)電感0.4155.579并聯(lián)電容12.145.216串聯(lián)電感0.4158.948并聯(lián)電容12.145.216串聯(lián)電感0.4155.579并聯(lián)電容12.141.288濾波電路：當時.參數(shù)為：濾波電路微帶線元件歸一化參數(shù)寬度W/mm長度L/mm并聯(lián)電容3.2080.476串聯(lián)電感0.003642.149并聯(lián)電容3.2081.928串聯(lián)電感0.003643.447并聯(lián)電容3.2081.928串聯(lián)電感0.003642.149并聯(lián)電容3.2080.476濾波電路如下：在濾波電路的實際測量中.可以使用網(wǎng)絡(luò)分析儀方便地獲得該兩端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)。在網(wǎng)絡(luò)分析儀上.|S11|和|S21|隨頻率變化的曲線可以直接顯示在屏幕上。1試證明|S11|和|S21|隨頻率變化曲線的交點對應(yīng)于無耗濾波電路的截止頻率。2如果濾波電路存在功率損耗.|S11|和|S21|曲線的交點將會如何變化。解：無耗濾波電路滿足|S11|和|S21|的交點滿足則插入損耗得：|S11|和|S21|隨頻率變化曲線的交點對應(yīng)于無耗濾波電路的截止頻率。2無在衛(wèi)星通訊系統(tǒng)中.需要設(shè)計一個帶通濾波電路。已知信號的中心頻率為10GHz.帶寬為300MHz。要求濾波電路具有最大的平滑響應(yīng).并且在10.4GHz處具有不小于40dB的衰減。解：高端載頻低端載頻頻率10.4GHz表示為歸一化的頻率根據(jù)設(shè)計要求.需選用5階巴特沃茲濾波電路。查表5-2得濾波電路的歸一化參數(shù)為取50作為標準阻抗.得耦合微帶線的奇模數(shù)特征阻抗與偶模特征阻抗為：00.27640.01067.60910.21741.50463.20420.12144.68256.78230.12144.68256.78240.21741.50463.20450.27640.0167.609在根據(jù)所給基質(zhì)的性質(zhì)得出最終的濾波電路。如REF_Ref89362018h圖556所示的濾波電路.元件參數(shù)已經(jīng)在圖上標明.從濾波電路輸入端看進去的輸入阻抗為ZIN。1試編寫計算機程序.計算輸入阻抗ZIN隨頻率變化的特性。2試編寫計算機程序.計算濾波電路的電壓傳遞系數(shù)的模值|H<|.并分析濾波電路的中心頻率和頻帶寬度；3>繪出濾波電路的插入損耗的曲線.分析濾波電路的類型。圖STYLEREF1s5SEQ圖*ARABICs159習題REF_Ref89404500rh21．的電路圖習題6：在960MHz的頻率下.負載阻抗ZL=100+j20W.要求通過L形匹配網(wǎng)絡(luò)將阻抗變換到Zin=10+j25W。請通過解析計算設(shè)計一個L形雙元件匹配電路.并在Smith圓圖上進行驗證。解：據(jù)分析：可采用如圖所示的匹配電路據(jù)阻抗計算公式分離實部與虛部可得：設(shè)計一個兩元件L形匹配電路.將負載阻抗ZL=100-j100W變換到輸入阻抗Zin=25+j25W。解：據(jù)分析：可采用如圖所示的匹配電路方法同上：晶體管T組成的放大電路要求輸出負載導納為YL.其輸出匹配電路采用如REF_Ref83802459h圖669的L形匹配電路。求在700MHz的頻率下集總元件電容C和電感L的數(shù)值。圖STYLEREF1s6SEQ圖*ARABICs169晶體管L形匹配電路解：據(jù)要求：方法同上：在Z0=50W的射頻系統(tǒng)中.如果將負載阻抗ZL=25+j50W通過L形匹配網(wǎng)絡(luò)與信號源阻抗ZS=50W匹配.請問有多少種可能的L形匹配電路？如果負載阻抗是ZL=10+j10W.請問有多少種可能的L形匹配電路？解：由課本圖6-28所示.可有4中可能的L形匹配電路滿足要求.當負載阻抗為時.可有2種L形匹配電路滿足要求在Z0=50W的射頻系統(tǒng)中工作頻率為1GHz.負載阻抗為ZL=60-j30W.要求匹配到輸入阻抗為Zin=10+j20W.并且滿足節(jié)點品質(zhì)因數(shù)Qn<3。請設(shè)計T形電路實現(xiàn)阻抗匹配。解：采用如圖所示的匹配電路其中在1GHz的頻率下.采用如REF_Ref83803781h圖670的p形匹配電路。在Smith圓圖上描繪從RL到Zin的阻抗變化過程.估算輸入阻抗Zin和節(jié)點最大品質(zhì)因數(shù)Qn。圖STYLEREF1s6SEQ圖*ARABICs170p形匹配電路的計算解：最大品質(zhì)因數(shù)=0.2Smith圓圖如下：在600MHz的頻率下.請設(shè)計兩個T形匹配電路.將負載阻抗ZL=100W變換到輸入阻抗為Zin=20+j40W.并且滿足最大節(jié)點品質(zhì)因數(shù)Qn=3。解：①其中②其中//////////////////////////下面的解法是把負載阻抗變成100的結(jié)果///////////////////////////在Smith圓圖上設(shè)計一個工作在500MHz的多節(jié)匹配電路.將負載阻抗ZL=10W變換到輸入阻抗Zin=250W.要求節(jié)點品質(zhì)因數(shù)Qn￡1。解：匹配電路如圖所示采用單分支匹配電路.將負載阻抗ZL=80-j40W匹配到Zin=50W的輸入阻抗。已知單分支上使用的傳輸線的特征阻抗為Z01=50W.求分支上傳輸線長度lS和串聯(lián)傳輸線特征阻抗Z02和長度lL。解：其設(shè)計過程如圖所示：其中設(shè)計單分支匹配電路將負載ZL=50W匹配到輸入阻抗Zin=100-j100W.見REF_Ref83740034h圖671.兩段傳輸線的特征阻抗都是Z01=Z02=50W.并聯(lián)分支采用終端開路傳輸線的結(jié)構(gòu)。1求傳輸線長度lL和lS。2如果并聯(lián)分支使用終端短路結(jié)構(gòu).求傳輸線長度lL和lS。圖STYLEREF1s6SEQ圖*ARABICs171單分支匹配電路設(shè)計可得到如果使用終端短路結(jié)構(gòu)可得：設(shè)計如REF_Ref83805326h圖672所示的匹配網(wǎng)絡(luò).以得到信號源電壓反射系數(shù)GS=0.5D90°。1求兩段傳輸線的長度lL和lS。2如果改為平衡式匹配電路設(shè)計.重新計算各段傳輸線的長度。圖STYLEREF1s6SEQ圖*ARABICs172晶體管輸入阻抗匹配電路設(shè)計解：根據(jù)要求：改為平衡式匹配電路設(shè)計原則,就是將并聯(lián)分支改為對稱的兩個并聯(lián)分支.通過改變并聯(lián)分支傳輸線的特征阻抗或者長度做相應(yīng)的變化.來保持平衡式并聯(lián)電路的導納與原來分支的導納相同。本題中特征阻抗不會改變.所以只有改變傳輸線的長度.得：改變后的傳輸線的長度為.這與通過smith所得的結(jié)果幾本吻合采用REF_Ref83715944h圖647的雙分支匹配電路結(jié)構(gòu).已知l1=l/8.l2=5l/8.l3=3l/8.所有傳輸線的特征阻抗均為Z0=50W。負載阻抗為ZL=20-j20W.需要匹配到信號源阻抗Zin=50W。請問負載ZL應(yīng)該接在雙分支匹配電路的哪一側(cè)？請計算兩個并聯(lián)分支傳輸線的長度lS1和lS2？解：負載應(yīng)接在雙分支匹配電路的右側(cè).不然的話它會引入額外的損耗最后得到的〔利用smith軟件。13.如REF_Ref83877543h圖673雙分支匹配電路阻抗計算所示的雙分支匹配電路中.所有傳輸線的阻抗均為Z0=50W.三段傳輸線的長度分別為：l1=0.23l.l2=0.1l.d=l/8。當電路工作在1GHz的頻率下.求輸入端口的電壓反射系數(shù)Gin。圖STYLEREF1s6SEQ圖*ARABICs173雙分支匹配電路阻抗計算解：得到其在輸入端的等效阻抗為：得到輸入端口的電壓反射系數(shù)為14晶體管T的輸入阻抗匹配電路如REF_Ref83808799h圖674所示.求從晶體管輸入端向信號源看去的電壓反射系數(shù)GS。圖STYLEREF1s6SEQ圖*ARABICs174晶體管輸入匹配電路計算解：從電源向后看.首先遇到一個特征阻抗為的傳輸線由于電源的阻抗也為所以等效過去認為.也就是說一個阻抗經(jīng)過串聯(lián)一個電容變?yōu)榱?所以咱們反過去的時候應(yīng)是串聯(lián)一個電感其感抗與電容的容抗一樣.然后依次類推.得到最后的結(jié)果。15.比較無源偏置電路和有源偏置電路的優(yōu)缺點。優(yōu)點缺點無源偏置電路電路結(jié)構(gòu)簡結(jié)一定XX上抑制靜態(tài)工作點受溫度影響的偏移對晶體管參數(shù)變化敏感對溫度穩(wěn)定性差有源偏置電路具有一定的電壓穩(wěn)定性.可改善放大電路的靜態(tài)工作點的穩(wěn)定性采用相同溫度特性的低頻和射頻晶體管.可抑制溫度對靜態(tài)工作點的影響比無源使用了更多的元件.電路板尺寸會增加.成本也增加16.討論雙極型晶體管和場效管靜態(tài)工作點與相應(yīng)電路應(yīng)用的關(guān)系。解：參考課本圖6-57靜態(tài)工作點A.工作接近截止區(qū)和飽和區(qū)的交接區(qū)域.晶體館的電流和電壓均較小.適合于低噪聲和小功率放大電路的情況；②靜態(tài)工作點B.工作在接近飽和區(qū)的位置.適合于低噪聲大功率放大電路的情況③靜態(tài)工作點C.工作在遠離截止和飽和區(qū)位適合高輸出功率的A類放大電路④靜態(tài)工作點D.工作在接近截止區(qū)的位置.適合于AB類和B類功率放大電路17.設(shè)計如REF_Ref92296424h圖655所示的無源偏置電路。要求靜態(tài)工作點為VCE=8V.IC=2mA.電源電壓VCC=15V。已知晶體管的直流電流放大系數(shù)hFE=100.VBE=0.7V。提示：通常電阻RE上的電壓為電源電壓VCC的10%至20%；為了提高電路的穩(wěn)定性.通常需要滿足條件10RTH=hFERE。解：選取上的電壓為的10%即18設(shè)計如REF_Ref84655093h圖658〔a所示的偏置電路。已知電源電壓VCC=12V.晶體管靜態(tài)工作點為IC=20mA.VCE=5V.VBE=0.75V.晶體管直流電流放大系數(shù)hFE=125。求匹配網(wǎng)絡(luò)中電阻的阻值。解：直流通路簡化為：19.設(shè)計如REF_Ref84735941h圖667的有源偏置電路。要求T2的靜態(tài)工作點為VCE2=8V.IC2=2mA.電源電壓為VCC=15V。已知兩個晶體管的直流電流放大系數(shù)hFE=100.VBE=0.7V。提示：設(shè)計晶體管T1的集電極電流IC1與晶體管T2的集電極電流IC2相等；通過電阻R1和R2的電流為晶體管T1基極電流IB1的20倍。解：其的直流通路可簡化為：20.請分別給出晶體管共集電極放大電路無源偏置電路和有源偏置電路的原理圖。解：無源偏置電路有源偏置電路21.如REF_Ref84741877h圖675所示的晶體管放大電路.工作在500MHz的頻率下.GTmax=10dB。畫出等效直流電路模型；確定是否有必要將射頻線圈串聯(lián)到4kW、16kW和2.5kW的電阻上。畫出交流等效電路模型。圖STYLEREF1s6SEQ圖*ARABICs175晶體管無源偏置電路計算解：直流通路交流通路16.25處的射頻線圈是必要的.他們和電容一起用來隔離射頻信號的進而為晶體管提供合適的靜態(tài)工作點.處的射頻線圈是沒有必要的.因為即使有射頻信號通過它.靜態(tài)工作點也是不會改變的習題7：判斷下列各圖中GS的穩(wěn)定區(qū)域。各圖中實線圓為|GS|=1〔Smith圓圖.虛線圓為|GOUT|=1的輸入穩(wěn)定圓。其他參數(shù)已經(jīng)在圖上標明。射頻晶體管的S參數(shù)為試討論該射頻晶體管的穩(wěn)定性。如果器件是條件穩(wěn)定〔非絕對穩(wěn)定.請在Smith圓圖上畫出輸入和輸出穩(wěn)定圓并標出穩(wěn)定區(qū)域。解：由絕對穩(wěn)定準則：顯然.所以該器件是條件穩(wěn)定。在設(shè)計一個射頻放大電路時.有三個晶體管A、B、C可以供選擇。試從穩(wěn)定性的角度出發(fā)選出最好的一個晶體管。晶體管S11S12S21S22A0.34D170°0.06D70°4.3D80°0.45D-250°B0.75D-90°0.2D70°5.0D90°0.51D60°C0.65D140°0.04D60°2.4D50°0.70D-65°解：對于A：..該晶體管滿足決定穩(wěn)定條件。對于B：..該晶體管不滿足決定穩(wěn)定條件。對于C：..該晶體管滿足決定穩(wěn)定條件。由單參數(shù)判斷準則有：..即。所以應(yīng)選用晶體管A。以獲得最大功率增益為目的.在Z0=50W的系統(tǒng)中設(shè)計一個射頻放大電路。已知當工作在1GHz下.VCE=10V.IC=10mA時.晶體管的參數(shù)為要求給出輸入匹配電路和輸出匹配電路.并計算最大功率增益。解：由條件可知：.該晶體管滿足決定穩(wěn)定條件。由可知.此題屬于單向傳輸情況.則有：代入?yún)?shù).得：.則：同理.由.可得：匹配網(wǎng)絡(luò)由Smith圓圖可得：最大功率增益為：某射頻放大電路基于Z0=50W進行設(shè)計.其晶體管的參數(shù)為如果信號源的內(nèi)阻為ZS=50W.負載端的電壓反射系數(shù)為。試求放大電路的轉(zhuǎn)換功率增益GT、工作功率增益GP和可用功率增益GA。解：由可知.此題屬于單向傳輸情況。則：由.則：轉(zhuǎn)換功率增益:工作功率增益：可用功率增益：某個GaAsFET射頻放大電路使用的場效應(yīng)管的參數(shù)為試問：1該放大電路是否穩(wěn)定？2放大電路的最大功率增益是多少？3在Z0=50W的系統(tǒng)中.放大電路輸入阻抗是多少？4在放大電路獲得最大功率增益時.負載的阻抗是多少？解：由條件可知.此為單向傳輸情況?！?由和的定義.則：顯然有.所以該放大電路是絕對穩(wěn)定的?！?〔3.則〔4當放大電路獲得最大功率增益時.有.又因為.則計算射頻系統(tǒng)的總功率增益和總噪聲系數(shù).參數(shù)如REF_Ref82517665h圖748。圖STYLEREF1s7SEQ圖*ARABICs148射頻系統(tǒng)框圖解：總功率增益為：總噪聲系數(shù)：射頻接收系統(tǒng)的框圖如REF_Ref82518271h圖749所示.計算系統(tǒng)總增益和總噪聲系數(shù)。圖STYLEREF1s7SEQ圖*ARABICs149射頻接收系統(tǒng)框圖解：總功率增益為：總噪聲系數(shù)為：設(shè)計一個工作在2.0GHz的射頻放大電路.實現(xiàn)最大功率增益.其中晶體管的散射參數(shù)為使用集總參數(shù)器件設(shè)計出L型輸入和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。解：由條件可知：.該晶體管滿足決定穩(wěn)定條件。由可知.此題屬于單向傳輸情況。則：,得,得在Smith圓圖中設(shè)計匹配電路：一個GaAsFET射頻晶體管工作在2GHz的頻率下.直流偏置為VDS=3.5V、ID=0.15′IDDS=12mA。該晶體管的散射參數(shù)為噪聲參數(shù)為使用該晶體管設(shè)計一個工作在2GHz具有最小噪聲系數(shù)的射頻放大電路.并求出該低噪聲放大電路的最大功率增益。解：當具有最小噪聲系數(shù)的時候.需要滿足條件：晶體管輸出端口的電壓反射系數(shù)：要在最小噪聲系數(shù)的條件下獲得最大功率增益.需要在輸出端口滿足阻抗共軛匹配條件.即.則最大功率增益為:使用負反饋技術(shù)設(shè)計一個寬帶射頻放大電路.要求在Z0=50W的系統(tǒng)中實現(xiàn)GT=10dB的功率增益。求：1放大電路的電壓放大倍數(shù)；2并聯(lián)反饋電阻R2的值；3晶體管的轉(zhuǎn)移電導gm的最小值。解：〔1功率增益為GT=10dB.則相應(yīng)的電壓增益為10dB.電壓放大倍數(shù)為〔2由.則〔3由.所以晶體管的轉(zhuǎn)移電導最小值為0.0832S采用典型的負反饋放大電路.已知晶體管在1GHz的S參數(shù)為：為了在50W的射頻通信系統(tǒng)中使用.并獲得GT=10dB的轉(zhuǎn)換功率增益.輸入和輸出電壓駐波系數(shù)要求VSWRin?1和VSWRout?1.求并聯(lián)反饋電阻R2的值。解：由可得.設(shè)計晶體管功率放大電路的輸入和輸出匹配電路.已知晶體管大信號的S參數(shù)為...并求出工作在1dB增益壓縮點時.需要輸入的射頻功率。解：由條件可知：.該晶體管滿足決定穩(wěn)定條件。對于雙向傳輸情況.計算得：則：那么：可得..在Smith圓圖中設(shè)計匹配電路：工作在1dB增益壓縮點時：某射頻晶體管從100MHz到1500MHz頻率范圍內(nèi)的S參數(shù)為f<MHz>S11S21S12S22|S21|2<dB>Mag.Ang.Mag.Ang.Mag.Ang.Mag.Ang.1000.651-74°34.04146°0.01459°0.851-23°30.62000.714-113°24.66125°0.02043°0.659-33°27.83000.741-132°18.41114°0.02336°0.539-36°25.34000.754-143°14.46107°0.02433°0.471-35°23.25000.761-151°11.84102°0.02531°0.429-34°21.56000.765-155°10.0098°0.02632°0.405-34°20.07000.767-159°8.6395°0.02732°0.389-34°18.78000.768-162°7.5993°0.02833°0.377-34°17.69000.769-164°6.7791°0.02834°0.370-34°16.610000.770-166°6.1189°0.02935°0.365-34°15.715000.770-171°4.1081°0.03441°0.358-38°12.2在50W的射頻通信系統(tǒng)中.設(shè)計具有轉(zhuǎn)換功率增益GT=10dB的寬帶負反饋射頻放大電路.獲得良好的帶內(nèi)增益平坦度和較小的輸入輸出駐波系數(shù)。解：設(shè)計思路：先設(shè)計反饋網(wǎng)絡(luò).接著將晶體管網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)合并為一個網(wǎng)絡(luò)考慮.最后設(shè)計輸入匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。過程較為繁瑣.具體設(shè)計可參照教材例7-11.這里不再進行重復(fù)。習題8：分析LC反饋型振蕩電路的類型和特點.比較這些振蕩電路的應(yīng)用范圍和適用條件。LC反饋型振蕩電路包括互感LC振蕩電路、電容三點式振蕩電路和電感三點式振蕩電路。互感LC振蕩電路利用變壓器組成反饋網(wǎng)絡(luò).既完成了阻抗變換.又完成了相位轉(zhuǎn)化.結(jié)構(gòu)簡單.輸出電壓高。主要應(yīng)用到頻率較低的射頻電路中。電容三點式振蕩電路使用電感和電容并聯(lián)諧振電路作為選頻網(wǎng)絡(luò).使用電容作為反饋元件.頻率穩(wěn)定度高.振蕩頻率高.輸出波形好。應(yīng)用在頻率較高的射頻電路中。電感三點式振蕩電路使用電感和電容并聯(lián)諧振電路作為選頻網(wǎng)絡(luò).以電感抽頭的方式實現(xiàn)阻抗調(diào)節(jié)并與電容串聯(lián)構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò).電路簡單.易起振。應(yīng)用在頻率較高的射頻電路中.不適用于高品質(zhì)因數(shù)的振蕩電路。在滿足振幅條件的情況下.用相位條件判斷8-56中的振蕩電路射頻等效電路.哪些電路一定能夠起振？哪些電路一定不能起振？哪些電路需要滿足一定的條件才能起振？并確定需要滿足什么樣的條件？〔LC電路的諧振頻率用f01、f02、f03表示不能起振不能起振不能起振當時.才能起振當時.才能起振不能起振不能起振當且且時當且時或當且且時才能起振才能起振圖8-56如果石英晶振的參數(shù)為Lq=4H.Cq=6.3′10-3pF.C0=2pF.rq=100.試求：1串聯(lián)諧振電路的頻率fq；2并聯(lián)諧振電路的頻率fP以及和串聯(lián)諧振頻率fq的差異；3晶振的品質(zhì)因數(shù)Q和等效并聯(lián)電阻的大小。解：〔1石英晶振的串聯(lián)諧振頻率〔2石英晶振的并聯(lián)諧振頻率所以晶振的并聯(lián)諧振頻率和串聯(lián)諧振頻率的差異為0〔3晶振的品質(zhì)因數(shù)為所以晶振的等效并聯(lián)電阻大小為給出具有下列特征的晶體振蕩電路：1使用NPN型場晶體管；2使用晶振作為電感元件；3采用正極接地的電源供電；4發(fā)射極射頻接地；5晶體三極管發(fā)射極和集電極之間為LC并聯(lián)諧振電路。解：見下圖在圖8-28中的負阻振蕩電路中.電感為L=25nH.電容為C=5pF.負阻器件采用純負電阻元件RIN=-30<1-A>.其中A為振蕩信號幅度。求該振蕩電路的振蕩頻率和最大輸出功率時負載RL的數(shù)值。解：振蕩電路的振蕩頻率為負載獲得最大功率輸出時.負載一個負阻器件可以等效為一個電容C和一個負電導GIN并聯(lián)來表示.如所示。負電導GIN的數(shù)值僅取決于振蕩電路的振幅.滿足條件其中A0為正常數(shù)。a求證：如果在=0時負阻振蕩電路工作在穩(wěn)定的振蕩狀態(tài).可以滿足以下條件b求證：當負載得到最大的輸出功率時.負載的導納GL滿足條件圖8-57證明：a><1>當負阻振蕩電路工作在震蕩狀態(tài)時.電路的總阻抗為零。所以有<2><3>解〔1〔2〔3得到：把帶入〔1得到所以b>當振蕩信號的幅度為A時.負載得到的功率可以表示為其中電流的模值與振蕩信號的幅度A成正比.即滿足線性關(guān)系<為正常數(shù)>。把負阻的電導表達式帶入上式.可以得到對其求導并令其為零求解該式得到負載獲得振蕩電路最大功率時信號幅度為負阻的電導值為所以.使用GaAsFET共柵極放大電路形式.設(shè)計一個工作頻率為10GHz負阻振蕩電路。已知VDS=6V.IDS=150mA.場效應(yīng)管的S參數(shù)為在完成振蕩電路的設(shè)計后.畫出場效應(yīng)管的直流偏置網(wǎng)絡(luò)。<略>當振蕩頻率接近諧振頻率0時.考慮8-39〔b中的介質(zhì)諧振腔振蕩電路.由諧振介質(zhì)兩側(cè)的微帶線等效為一個兩端口網(wǎng)絡(luò)。試證明該兩端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)為證明：由教材公式〔8.68可知.該等效網(wǎng)絡(luò)的歸一化阻抗為該網(wǎng)絡(luò)的歸一化輸入阻抗為所以因為該振蕩電路為對稱結(jié)構(gòu).有所以該兩端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)為設(shè)計一個振蕩頻率為12GHz的介質(zhì)諧振腔振蕩電路.采用共源極結(jié)構(gòu)的GaAsFET.在12GHz的頻率下.場效應(yīng)管的S參數(shù)為選取耦合系數(shù)=10.傳輸線特征阻抗為Z0=50。〔略比較LC反饋型晶體管振蕩電路和負阻型晶體管振蕩電路.從電路構(gòu)成、應(yīng)用范圍、設(shè)計方法上分析兩種振蕩電路的區(qū)別。反饋型振蕩電路由射頻晶體管兩端口網(wǎng)絡(luò)和一個反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成.采用在射頻放大電路中引入正反饋網(wǎng)絡(luò)和頻率選擇網(wǎng)絡(luò)形成振蕩電路。負阻型振蕩電路由射頻負阻有源器件和頻率選擇網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。負阻型振蕩電路通常不出現(xiàn)反饋網(wǎng)絡(luò).而反饋型振蕩電路一定出現(xiàn)正反饋網(wǎng)絡(luò)。通常反饋型振蕩電路應(yīng)用在射頻中低頻段.負阻型振蕩電路應(yīng)用在射頻高頻段.如微波、毫米波頻段。在互聯(lián)網(wǎng)上搜索一款可調(diào)諧的壓控振蕩集成電路.能夠工作在10MHz到1000GHz的范圍內(nèi)。根據(jù)查找到的集成電路資料.列出其主要技術(shù)指標.并繪出一個工作在900MHz的電路圖?！猜跃帉懹嬎銠C程序.模擬LC振蕩電路從電路起振到達到平衡狀態(tài)的過程.觀察輸出振幅的變化。提示：需要設(shè)定放大電路的增益與振幅的非線性關(guān)系?！猜粤曨}9：1.一個射頻通信系統(tǒng)中.接收頻帶范圍為869MHz至894MHz.第一中頻頻率為87MHz.信道帶寬為30kHz。試分別求高本振和低本振的頻率.并計算相應(yīng)情況下的鏡像頻率。解：.或可求得低本征頻率：高本征頻率：鏡像頻率.2.試比較混頻電路的變頻損耗和變頻增益的區(qū)別.以及變頻增益與電壓放大倍數(shù)之間的關(guān)系。解：變頻損耗：.輸入的射頻功率大于輸出的中頻功率變頻增益：.輸出的中頻功率大于輸入的射頻功率以分貝為單位時.變頻增益等于電壓放大倍數(shù)。3.檢波二極管的參數(shù)如下：試計算在下列條件下的電壓靈敏度v頻率f0〔GHz溫度T〔K偏置電流I0〔A22960229640102960103730解：〔1當時.當時.〔2當時.當時.<3>當時.當時.<4>當時.當時.4.一個檢波二極管具有以下參數(shù)：試計算三種情況下二極管檢波電路的輸入阻抗：aI0=0.f=2GHz；bI0=0.f=6GHz；I0=50A.f=2GHz；解：〔1〔2〔35.一個檢波二極管在4GHz的頻率下具有參數(shù)使用該二極管設(shè)計一個檢波電路在4GHz的頻率下獲得最大的電壓靈敏度。解：假定二極管電流、結(jié)電壓和二極管電壓都是小信號.可以得到.得到射頻輸入信號轉(zhuǎn)化為直流信號：對于負載開路情況.可以忽略二極管的串聯(lián)電阻.得到直流電流的變化為如果考慮負載的影響.不忽略二極管的串聯(lián)電阻.得到直流電流的變化為二極管的射頻輸入功率：可得.電流靈敏度：在負載開路情況下的電壓靈敏度：如果負載不是開路的情況.電壓靈敏度：<為二極管的等效電阻>如果電壓靈敏度依賴于工作電流達到極值.需要滿足：.。解得.6.一個檢波二極管在10GHz的頻率下具有參數(shù)試計算當偏置電流分別為I0=0、20、50A時.二極管的開路電壓靈敏度。〔忽略偏置電流對二極管結(jié)電容的影響。解：.〔1時.當時.〔2時.當時.〔3.當時.7.根據(jù)以下參數(shù)計算二極管的動態(tài)品質(zhì)因數(shù)Qd.并計算設(shè)計該二極管阻抗調(diào)節(jié)電路需要的Zm。解：假設(shè).當時..且當時..8.設(shè)計一個把4GHz射頻輸入信號轉(zhuǎn)換為500MHz的中頻信號的二極管混頻電路。已知射頻二極管的參數(shù)為解：設(shè)計單二極管混頻電路9.一個混頻電路輸入射頻端口的電壓駐波系數(shù)VSWRRF為2.假定其他兩個端口都是完全匹配VSWRLO=VSWRIF=1.射頻輸入端口與本振端口和中頻輸出端口都是理想隔離。如果測量得到輸入端口的射頻信號的反射功率PR為-10dBm.同時測量得到輸出中頻的功率PIF也為-10dBm.試求此變頻電路的變頻損耗LC。解：輸入端口反射功率.變頻損耗10.把一個混頻電路放到電路A中.得到變頻損耗為LCA=10dB.射頻輸入端口的駐波系數(shù)和中頻輸出端口的駐波系數(shù)相等VSWRRF=VSWRIF=1.5。如果把該混頻電路放到電路B中.測量得到射頻輸入端口和中頻輸出端口的駐波系數(shù)相等均為VSWRRF=VSWRIF=3.0.求該混頻電路在電路B中的變頻損耗LCB。解：電路A輸入端口：.變頻損耗.而.輸入的實際功率為：輸出的全部功率為：混頻電路的效率為：對電路B：.即.即混頻電路的效率不變.即11.一個混頻二極管的非線性特性為如果把該混頻二極管用到射頻上變頻電路.輸入中頻信號為fIF=200MHz.本振信號頻率為fLO=1800MHz.求經(jīng)過混頻二極管后得到輸出信號的所用頻率。解：.輸出頻率分別為即..,。12.設(shè)使用二極管單平衡混頻電路.輸入射頻電壓為本振電壓為其中幅度滿足條件VRF<<VLO.并且噪聲電壓vn遠小于本振電壓幅度VLO。試分析本振電路的噪聲vn<t>對輸出中頻信號的影響。解：當射頻信號等幅同相地加到兩個二極管、上時..本征信號等幅反相地加到兩個二極管上時..在本振電壓作用下.它們的時變電導分別為.本征噪聲將隨同本振電壓反相相加到兩只二極管上..電流決定于一次混頻電導和信號電壓的乘積..由于兩只二極管接向相反.中頻負載上的噪聲電流為13.比較REF_Ref87358112h表92中提供的混頻電路使用的二極管的特性.討論不同二極管適合使用的電路和工作條件。解：耐壓值不同.最大正向電流不同.等效電容不同.給定電流情況下正向電壓不同。單管混頻二極管.應(yīng)用于單二極管混頻電路；雙管混頻二極管.應(yīng)用于單平衡混頻二極管；四管混頻二極管.應(yīng)用于雙平衡混頻二極管。14.設(shè)計一個REF_Ref87372082h圖924單晶體管混頻電路.電源電壓VCC=3.2V.靜態(tài)工作點為：VCE=2.5V.VBE=0.8V.IC=2.5mA.IB=40A.計算電阻R1和R2。已知在射頻為2.5GHz.中頻為250MHz的條件下.中頻輸出端口短路時射頻輸入阻抗為ZRF=80-j136.射頻輸入端口短路時中頻輸出阻抗為ZIF=650-j2400。解：輸入回路直接利用耦合電容和.分別實現(xiàn)對本振信號LO和射頻輸入信號RF的耦合.可選擇采用低本振設(shè)計.本振信號頻率為晶體管輸入阻抗與本振輸入電路并聯(lián)后整體輸入阻抗為其中為本振電路的等效內(nèi)阻。可取為120pF.采用L形匹配電路.可得到電容.晶體管電路的輸出阻抗通過L形匹配電路實現(xiàn)阻抗匹配。運用Smith圓圖可以設(shè)計和計算并聯(lián)電感.串聯(lián)電容的阻抗匹配電路.得到.同樣為了在中頻輸出回路中實現(xiàn)對射頻信號的開路.在上并聯(lián)一個電容.并聯(lián)諧振頻率為.調(diào)整和的值.使呈現(xiàn)345nH電感阻抗.在形成并聯(lián)諧振電路。.。15.試比較單晶體管混頻電路、單平衡混頻電路和雙平衡混頻電路的電路特點.比較各電路的優(yōu)點和缺點。解：單晶體管混頻電路的特點：它是使用單個雙級型晶體管或者場效應(yīng)管構(gòu)成的混頻電路.性能類似于一個前置放大電路和單二極管混頻電路的組合。優(yōu)點：可以提供10dB的變頻增益。缺點：不可能獲得高的三階交調(diào)截點.而且需要復(fù)雜的輸入濾波電路來分離射頻輸入信號和本振信號.會出現(xiàn)很多頻率組合.端口隔離度也較差.混頻電路的動態(tài)范圍受到很大限制。單平衡混頻電路特點：〔1晶體管工作在線性小信號放大電路狀態(tài)?！?差分放大電路中的晶體管和工作在大信號放大電路狀態(tài)。如果輸入的本振信號足夠大.晶體管和將工作在導通和截止的開關(guān)狀態(tài).可以等效為一個雙向開關(guān)進行分析?！?當采用雙輸出電路時.輸出中頻電流是晶體管和中頻電流之差。優(yōu)點：將本振信號和射頻信號的輸入端口隔離.不再將兩者從同一個端口饋入.有利于實現(xiàn)端口間的高隔離度。本振輸入端口是平衡式輸入方式.理論上本振信號不會耦合到射頻輸入端口。因此.可以單獨設(shè)計本振電路和射頻輸入電路的匹配電路.在實現(xiàn)良好阻抗匹配的情況下保證兩個端口的高隔離度。在單平衡有源混頻電路的中頻輸出電路中.既可以采用平衡輸出方式.也可以采用單端非平衡輸出方式.電路設(shè)計具有相當?shù)撵`活性。16.比較使用二極管的無源混頻電路和使用晶體管的有源混頻電路性能的區(qū)別.討論兩種類型電路的主要應(yīng)用領(lǐng)域。解：區(qū)別：使用二極管的無源混頻電路.對負載阻抗敏感.需要較高的本振輸入功率.一般用變頻損耗描述混頻電路的性能.實現(xiàn)平衡和端口隔離度依賴于耦合電路的特性。使用晶體管的有源混頻電路.輸出中頻信號的功率大于輸入射頻信號的功率.能帶來一定的功率增益.通常使用變頻增益描述有源混頻電路的性能。主要應(yīng)用領(lǐng)域：使用二極管的無源混頻電路適用于基站等非移動射頻通信的場合。使用晶體管的有源混頻電路.用于高度集成的射頻無線通信中。17.在一個"藍牙"移動通信接收電路的設(shè)計中.射頻頻率fRF為2450MHz.中頻頻率fIF為240MHz.需要使用吉爾伯特雙平衡混頻電路完成變頻功能。要求使用單電源供電VCC=3V.噪聲系數(shù)NF不大于12dB.具有節(jié)電的關(guān)斷功能.變頻功率增益GC不小于5dB.三階交調(diào)截斷點不低于-10dBm.本振注入功率PLO為-5dBm.射頻注入功率PRF為-25dBm。試搜索能夠滿足設(shè)計要求的集成電路芯片.給出集成電路的型號、生產(chǎn)廠家和封裝.并根據(jù)廠家提供的參考電路圖設(shè)計該變頻電路。解：摩托羅拉8管腳封裝的MC13143集成電路18.在包絡(luò)檢波電路中.為了提高輸入信號的利用率往往使用兩個二極管組成的倍壓電路.在不使用變壓器的情況下實現(xiàn)兩倍的電壓輸出。請畫出倍壓檢波電路.并簡要分析其工作原理。解：工作原理：電路由反相器F及RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方波振蕩器.其振蕩器輸出端A點的電壓在低電平與高電平之間周期性變化。當振蕩器輸出端A點電位為低電平時.電容通過二極管充電.使電容兩端的電壓達到+10V.即B點電壓為+10V。當A點電位由低電平變?yōu)楦唠娖健?10V時.由于電容兩端的電壓不能突變.使B點電壓瞬時提升到+20V.使截止.導通.+20V電壓通過向電容充電到+20V.使電路輸出端得到了二倍于電源電壓的+20V。19.比較采用二極管環(huán)形電路的BPSK調(diào)制電路和振幅調(diào)制電路的區(qū)別和工作特點的區(qū)別。解：區(qū)別：BPSK調(diào)制電路.在兩個相位相反的射頻載波信號中.通過數(shù)字"0"和"1"的狀態(tài).選擇兩者中的一個載波信號.從而實現(xiàn)對射頻載波信號的調(diào)制。數(shù)字信號作為調(diào)制信號連接到二極管環(huán)形電路上.控制二極管導通與截止狀態(tài)。二進制數(shù)字信號通過編碼變換使為的逆。振幅調(diào)制電路.基帶信號通過變壓器耦合到二極管環(huán)形電路.本振載波信號通過變壓器和連接到二極管環(huán)形電路.調(diào)幅信號通過耦合輸出。工作特點的區(qū)別：BPSK調(diào)制電路可以看作一個頻率為零的中頻信號的上變頻電路.實現(xiàn)對相位的控制。振幅調(diào)制電路.通過載波信號為正半周或負半周控制二極管的飽和與導通.類似于受載波控制的開關(guān).控制基帶信號輸出的極性。20.分析載波提取電路在射頻通信系統(tǒng)接收機中的重要性.討論實現(xiàn)載波提取的方法和特點。解：載波提取電路.用于從調(diào)制的中頻信號獲得載波的同步信號。分為直接載波提取法和載波間接提取法。直接載波提取法的特點是：電路簡單.提取的載波信號與發(fā)射機的本振信號完全同相.不存在相位差的問題。間接載波提取法特點：需要使用非線性處理和窄帶濾波電路.通過非線性處理使調(diào)制信號在載頻出現(xiàn)很強的信號.再使用窄帶濾波電路獲得載波的信息。習題10：一個工作在4GHz的四級放大電路.如REF_Ref93129740h圖105所示。求輸入功率PIN和輸出功率POUT?！惨笫褂胐Bm表示圖STYLEREF1s10SEQ圖*ARABICs154GHz的四級放大電路解：根據(jù)圖示的四級放大電路.出入輸入功率為：系統(tǒng)的功率增益G為：輸出功率