《射頻通信電路》知識題及解答

1、習題1：1.1本課程使用的射頻概念所指的頻率范圍是多少？解：本課程采用的射頻范圍是30MHz4GHz1.2列舉一些工作在射頻范圍內的電子系統(tǒng)，根據(jù)表1-1判斷其工作波段，并估算相應射頻信號的波長。解：廣播工作在甚高頻（VHF）其波長在101m等1.3從成都到上海的距離約為1700km。如果要把50Hz的交流電從成都輸送到上海，青問兩地交流電的相位差是多少？解：=0.6xlO=0.6xlO4km九=些；=3xk=1700=0.28333/0.6xlO4A0=2兀k=1O2o1.4射頻通信系統(tǒng)的主要優(yōu)勢是什么？解：射頻的頻率更高，可以利用更寬的頻帶和更高的信息容量射頻電路中電容和電感的尺寸縮小，通

2、信設備的體積進一步減小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，青寫出GSM和CDMA的英文全稱和中文含意。（提示：可以在互聯(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：=wLn=wLn既當f=1.125GHz時，電容器為0阻抗

3、，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的關系。解：R=plQSP，I,s對于同一個導體是一個常量當直流時，橫截面積SDC二a2當交流時，橫截面積SAC二2代得：仏RAC得：仏RAC=兀a2/2兀ad2）直流時，橫截面積SDc二ab當交流時，橫截面積SAc二ab-（ad）（bd）得:R=ab/ab-(a-d)(b-d)AC1.9已知銅

4、的電導率為Q=6.45X106S/m，鋁的電導率為Q=4.00 x106S/m，金的電導率CuAl為Q=4.85x106S/m。試分別計算在100MHz和1GHz的頻率下，三種材料的趨膚深度。Au解：趨膚深度d定義為：/f屮在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：R=V/cs得到它的直流電阻ZDc二1.975x10-3Q它的射頻電阻ZDF二贏喬二0.1

5、23Q1.11貼片器件在射頻電路中有很多應用。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 x10人3二20K,102是10 x10人2二1K,220R是22x10人0二221.12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

6、*f*6.45*4*3.14);printf(wavelength:%fn,l);printf(qufushendu%fmn,h);getch();習題2:1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=1.05K(dB)=0.42dB.一個射頻放大電路的工作頻率范圍為：fL=12GHz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：RBW=2xl00%=73RBW=2xl00%=73.7%K=甲f=2.1K(dB)=0.3dB由于K2,.它屬于寬帶放大電路儀表放大電路的頻帶寬

7、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：BW二fH-fL=10MHzHLK=20lg=g相對帶寬：fLK2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：PP(dBm)=10lgnP=20mwout1.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PuT=1W,則放大電路的輸入功率PIN為多少？PG=10lgftnP=199mwPPININ.在阻抗為Z0=75的CATV系統(tǒng)中，如果測量得到電壓為20dBV,則對應的功率P為多少？如果在

8、阻抗為Z0=50的系統(tǒng)中，測量得到相同的電壓，則對應的功率P又為多少？解答：V(dBuv)=90+10lgZ+P(dBm)0P(dBm)二V(dBuv)-90-10lgZ0.當Z0=75Q時，P(dBm)=-88.7dBm當Z0=50Q時，P(dBm)=-86.9dBm使用(2.30)式定義的品質因數(shù)，計算電感L、電容C、電阻R并聯(lián)電路的品質因數(shù)Q。解答：假設諧振頻率時，諧振電路獲得的電壓為V(t)二V)coswot=JtE(t)dt=JT1(Vcoswt)2wcdt=V2CTOC o 1-5 h z0C02000402兀V22n心0二V2C4w2L40ECE=ECE=fTE(t)dtT1Ic

9、os(wt+0)2wLdtL0L02000電阻R損耗的平均功率為Ploss因此并聯(lián)諧振電路的品質因數(shù)Q0為E+EQ二2兀-c二RwC0P0loss.使用圖2-12(b)的射頻開關電路，如果PIN二極管在導通和截止狀態(tài)的阻抗分別為Zf和Zr。請計算該射頻開關的插入損耗IL和隔離度IS。解答：IL二20lg插入損耗IL二20lg插入損耗2Z+Z0fZ0IS二20lg隔離度2Z+Z0rZ09.請總結射頻二極管的主要種類、特性和應用領域。解答：種類特性應用范圍肖具有更高的截止頻率和更低的反向恢復用于射頻檢波電特基二時間路，調制和解調電路，級管混頻電路等PI正偏置的時候相當于個電流控制的可應用于射頻開關

10、N二極變電阻，可呈現(xiàn)非常低的阻抗，反偏置的是和射頻可變電阻管相當于平行平板電容變從導通到截止的過程中存在電流突變，主要用于電調諧，容二極二極管的等效電容隨偏置電壓而改變還可用作射頻信號源管10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。請設計一個簡單的電路，利用二極管的負阻特性構建一個射頻振蕩電路。解答：111）試比較射頻場效應管與射頻雙極型晶體管結構和特性上的差異。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

11、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6070GHz,，HEMT可以超過100GHz，因此在射頻電路設計中經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構，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，晶體管內部的等效的結電容和結電阻會發(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。12.肖特基二極管的

12、伏安特性為I=I(?(VA-IRS)1)S其中反向飽和電流為IS=2x10-11A，電阻RS=1.5。試編寫計算機程序，計SS算當VA在0V10V之間變化時，肖特基二極管電流I的變化。#includemath.hfloatdl(floatVa)floati1;if(Va0)printf(nO,dataerror);elseif(Va=0)i1=0;elsei1=2*exp(Va-dl(Va-1)*1.5-1);return(i1);voidmain()floati;floatv=0;doi=dl(v);printf(%f*1O(-11)n,i);v=v+1;while(v12.12.12.12

13、.10.11.I10.11.Ir|=0.587廠Z-ZZ+ZnZ=41.3jl6.3l0l傳輸線的特征阻抗為Z0=50Q，測得傳輸線上駐波電壓最大值為|VmJ=100mV,最小omax值為|Vmin|=20mV,鄰近負載的第一個電壓節(jié)點至I負載的距離為lmin=033九。求負載阻抗zL。解答：VVSWR=maTOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark146 o Current Document =5minirl=VSWR一11*VSWR+1=0.67n10.25九88=兀=兀0.25九258r1=0-67Z25兀nZ=Z33.7+j77.4傳輸線的長度為l=0.82X

14、,傳輸線上電壓波腹值為50V,電壓波節(jié)值為13V,波腹距負載0.032九。如果傳輸線特征阻抗為Z0=50Q，求輸入阻抗ZIN和負載阻抗ZL。解答：v=v+V-=v（1+r）inc=v（|r|+1）MAXinc=v（1|r|）minincVVSWR=-max-.nmin0.032九兀波腹距負載0.032九，所以負載點應在0.25九=0.128“所以終端負載的電壓反射系數(shù)r=0.587Z0.128兀l廠ZZr=h1Z+ZnZ=124+j86.9TOC o 1-5 h z10LZZZ+jZtg卩1Z=Zi0IN0Z+jZtgP1=13.8+jll.501特征阻抗為Z0=50Q傳輸線終接負載阻抗為ZL

15、=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：ZZ1+j41z+z=5+j410VSWR=VSWR=開所以最先出現(xiàn)波腹點=4.61）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)1=1,并從物理現(xiàn)象上解釋。）試證明無耗傳輸線上任意相距九/4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Zz-jxZ-Zjx-Z1Z+Z=jx+Z100=1r=11離負載端距離為l時，對應的阻抗為ZZZ+jZtg卩1IN0Z+jZtgP101九Z+jZtgP(1+%)TOC o 1-5 h zZ(1+)=Z

16、04IN40Z+jZtgP(1+入4)Z(l+-)*Z(1)二Z2IN4IN0特征阻抗為Z0=50Q的無耗傳輸線終端接負載Zl=100Q，求負載反射系數(shù)L，以及負載前0.2九處輸入阻抗ZIN和電壓反射系數(shù)。解答：rZ-Z11二一1-1z+z-31ZZZ+jZtgP1ZZ卜IN0Z+jZtgP1=26.9-j11.901rZ-Z1r才0Z-144.140inZ+Z3IN0已知傳輸線的歸一化負載阻抗為ZL-0.4+j0.8。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I。解答：先遇波腹點二Z廠Z00.6484+j0.81Z1+Z0=2.2557r0=arc

17、tgi-r=50.975rAl二一*0.25九二0.071九兀17.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。Z=50QG1V=10Z0VV=10Z0VGZ0!=75QZo2=5OQZl=40Q0.65九0.65九0.35九圖3-34解答：Zl在傳輸線的前端的等效阻抗為Z二63.7-j25.6則等效阻抗獲得的功1VP=g10.25w12Re比由于是無耗傳輸線，所以等效阻抗獲得的功率即為Z/實際獲得的功率。18特征阻抗為Z=50O的無耗傳輸線，長度為10cm（f=1GHz，Vp=0.77c）若輸入阻抗為ZIN=j60O，1）試用Smith圓圖求出終端負載阻抗ZL；2）如果

18、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Zl-j112.5如果用終端短路代替負載，則輸入阻抗為Z=-j】4in用阻抗圓圖求出如圖3-35所示電路的輸入端輸入阻抗如果用終端短路代替負載，則輸入阻抗為Z=-j】4in用阻抗圓圖求出如圖3-35所示電路的輸入端輸入阻抗ZINZ=lO+i2O0Zo=5O0Zo=5O0Zo=5OQB=j0.01SYL=0.02+j0.04(S)0.1XZZ=50QZ“=750UZT=15O-j130Qin00L0.55X0.56X解答：(a)Z=5.2-j7.8in(b)Z二29.4+j21.7(C)Z二22.3-j47.9in1)試根據(jù)微帶

19、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，介質厚度h，介質相對介電常數(shù)r)，輸出微帶線特征阻抗Z0的功能。2)設計“對分法”計算機程序，實現(xiàn)輸入微帶線特征阻抗Z。、介質厚度h和介質相對介電常數(shù)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.#includestdio.h#includemath.hfloata,b,ef,r,u,w,h,z,f;/*z為特征阻抗ef為相對介電常數(shù)r為介質的介電常數(shù)*/floatqiua();floatqiub();floatqiuef();floatqiuf();floatqi

20、uz();main()printf(pleaseinputshus);scanf(%f%f%f,&w,&h,&r);u=w/h;qiua();qiub();qiuef();qiuf();qiuz();printf(%fn%fn%fn%fn%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)

21、,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.#includestdio.h#includemath.hfloata,b,ef,r,u,

22、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(

23、);w=(wl+wh)/2;u=w/h;qiua();qiub();qiuef();qiuf();z=qiuz();t=(z-z0)/z0;if(zz0)if(zhz0)wh=w;elsewl=w;elseif(zlz0)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圓圖計算的結果。解答:電子資源網(wǎng)可以找到.習題4:1.比較兩端口網(wǎng)絡阻抗矩陣、導納矩陣、轉移矩陣、混合矩陣的定義，討論四種網(wǎng)絡參數(shù)的主要特點和應用

24、。解答：見表4-1.分析如圖錯誤!使用開始選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。所示T形網(wǎng)絡的阻抗，求該兩端口網(wǎng)絡的矩陣Z、導納矩陣Y和轉移矩陣A。阻抗矩陣Z-32(Z阻抗矩陣Z-32(Z11IZv21Z)12Z22y1+紅Z21+Z3Z2丿圖錯誤!使用開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。T形網(wǎng)絡解答：轉移矩陣(1Z1+-21N2導納矩陣(Y11I(Y11IY21)12Y22zZZ+ZZ+ZZ121323(1Z1+32-1.一段電長度為I特性阻抗為Z0的無耗傳輸線的轉移矩陣A為a=cosBlj丄sinBlZa=cosBlj丄sinBlZojZsinBlo

25、cosBl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的關系。解答：cosBl.sinBlT0jZsinBl0cosBlv=vcosBl一jiZsinBl1220.vsinBl.n7i=尸一icosBl1Z2口vZ+jZtg卩l(xiāng)Z=f=Zl0ini0z+jZtgBl10l4在射頻放大電路設計中，為了提高放大電路的性能經常采用共基極晶體管放大電路，如圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。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)絡的混合參數(shù)h。BJTv圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。

26、-錯誤!未定義書簽。晶體管共基極放大電路解答：混合矩陣(解答：混合矩陣(h11Ih21、廠、hi12h丿v222vvrr=T|=EB|=BECEiv=0i2vcB=0(1+B)r+r1BCEBEh11vvr=十|=EB|=BEvi1=0viB=0(1+B)r+r2CBCEBEiiBr+r=乞1=-C1=CEBEiv2=0ivCB=0(1+B)r+r1BCEBEh12h21+i22vi1=0viB=o(1+B)r+rr+i2CBCEBEBC5.通過轉移矩陣A可以方便地計算級聯(lián)兩端口網(wǎng)絡的電路，因此經常涉及到轉移矩陣與其他網(wǎng)絡參數(shù)的相互轉換。請計算分析給出轉移矩陣A與導納矩陣Y之間的相互轉換計算公

27、式。解答:轉移矩陣vi1B、vB、v-i2122i二Cv-Di12211Y12vv2=1ivv11Y12vv2=1ivv1=02Cv一Di厶工AvBi22v2=0B利用條件vi=0代入式得:Av=BiAv=Bi22同理可得Y=（CB-DA）n12B21BY=B從而可用轉移矩陣獲得導納矩陣ryy）1rDCB-DA1112YYUcc丿B1，對應的可能電路為放大器電路。第二個也是有源網(wǎng)絡，因為其一端口的反射系數(shù)S11要大于1,可能的電路是振蕩電路。7無耗網(wǎng)絡各端口的輸入功率之和PIN和輸出功率之和Put相等。如果網(wǎng)絡是有耗網(wǎng)絡，將滿足關系pinpout；如果網(wǎng)絡是有源網(wǎng)絡，例如含有晶體管放大電路，將

28、可能滿足關系pinpout。請使用散射參數(shù)S給出描述這些功率關系的條件。解答：如果網(wǎng)絡是有耗網(wǎng)絡散射參數(shù)S滿足+118.如果一個N端口網(wǎng)絡的阻抗矩陣Z滿足互易條件Znm=Zmn,請證明該網(wǎng)絡的散射參數(shù)S也滿足互易條件Snm=smn。解答：阻抗矩陣b滿足互易條件Z-Z，則k為對稱矩陣z=bmnnmv=z(a+b)上I=z0(ZY-I石)la=(Z+坯)b由此得:S=代(z+ZQ)-i(Z+ZQ)坯-對其求轉置，考慮z0，坯,y0為對稱矩陣得s=s，則s滿足互易條件S-S，得證mnnm9.使用T形電阻網(wǎng)絡(如圖錯誤!使用開始選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。所示)可以設計射頻衰

29、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=5O的射頻系統(tǒng)中設計3dB衰減器，請給出T形電阻網(wǎng)絡的元件參數(shù)。解答：S12S12S21說明他是互易網(wǎng)絡S+21|2N=4.47T(2)=cosh|Ncosh-1250dB=10lg11+a2N=4.47N由于N只能取正整數(shù)，所以N=5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1805MHz1880MHz。請設計一個集總參數(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：一f二1880H

30、z,f二1805Hz,B=-hl=0.0407HLW00二f0（匸丄）二6.445將2.1GHz表示為歸一化頻率fH-打ff使用0.5dB契比雪夫低通濾波器，在Q二6.445處，具有大于30dB的衰減。參考圖5-22,用二階即N二2,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g二1,g二1.4029,gg二1,g二1.4029,g二0.7071,g二1.98410123取Z0二500作為標準阻抗131-344nH31.8pF50RAA99.2RVG26.48nF282.55pH.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

31、50,傳輸射頻信號的相速度為1.5x10am/s,對于長度為1cm的微帶傳輸線?？紤]終端開路的邊緣場效應計算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：711Zj由l購c2兀fC可得出在10MHzs100MHz,1GHz的頻率下，011011011011O.lpF的負載電容的阻抗分別為：-j15900,f=10MHzZ=-j15900,f=100MHz-j1590,f=1GHz01=經01f1.5xl08可得：0.48o,f=10MHz4.8o,f=100MHz48o,f=1GHz代入等效阻抗公式：可得：-j573.7inZ=-j

32、573.6in-j42.3終端開路的傳輸線的長度1=0-arctg(-jZ)in0.207m0.207m0.0207m.禾U用兩端口網(wǎng)絡的轉移矩陣，正明錯誤!未找到引用源。中Kuroda規(guī)則的第2個和第3個電路變換。解：A=串聯(lián)電感的轉移矩陣為LU=E單位元件的轉移矩陣表示為可得到原始電路的轉移矩陣A=U=E單位元件的轉移矩陣表示為可得到原始電路的轉移矩陣A=AU=LE11J1-S21SF2SZ211SZ2SZ21S2Z1+1Z2SZ2SZ+SZ21r1SNZ1r101110Sr1SNZ1r101110SA=S1CY11NZLCNZ1-11/L21S2U=右邊，E辿1-S2UA=EC1-S21

33、+ZZ12SNZS1把N的代入，得證。N二1+Z21+SZS11/1Z、(1+TNZ1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：1SZ-UEZSUE11SZ-UEZSUE1兀，其中S二jtgI由于其轉移矩陣的格式沒九有改變所以Kuroda規(guī)則對于4的傳輸線依然成立。12.在某射頻通信系統(tǒng)中，第一中頻為fIF=200MHz。請設計一個截止頻率為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，并且通帶內帶內波紋為3dB。解：O-500-25根據(jù)要求，濾波電路應在200處有50db的衰減，據(jù)圖5-21可得到至少

34、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：g0二1g1二3.4389g2二0.7483g3二4.3471g4二0.592g5二5.8095采用首元件為串聯(lián)電感利用映射到低通的公式L=w0w0得最后的電路為：13.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890MHz915MHz，下行信號頻率的范圍為935MHz960MHz。1）要求使用集總參數(shù)濾波電路，設計一個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-

35、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：g二1,g二g二3.3487,g二0.7117,g二103124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：l.luHl.luH計算f=947.5MHz的歸一化頻率為。二厶二9025(9475-902.5)二3.51475f-fff25902.5947.5HL0插入損耗為3dB即IM二lOlgd+a2)二3得a=1得濾波電路對下行信號中心頻率的衰減為：IL=10lg1+a2T20=44.59dB1N14.在“藍牙”通信系統(tǒng)中，需要設計一個5階最大平滑帶阻濾波電路，要求中心頻率為2.45GH

36、z，帶寬為15%，輸入和輸出阻抗為75。解：首先設計歸一化低通濾波電路，據(jù)設計要求選用5階巴特沃茲濾波電路，參考表5-2可得歸一化常數(shù)為：g0二g6二1，g廣g5二0.618,g廣g4二1.618,g3二2選用首元件為并聯(lián)電容的濾波電路九九串聯(lián)電感用終端短路的4傳輸線替代，并聯(lián)電容用終端開路的4傳輸線替代微帶線的特征阻抗可用帶寬系數(shù)bf歸一化參數(shù)計算:Z=Z=bf*g1=0.07315Z=bf*g3=0.236Z=Z=bf*g2=0.19124利用kurda規(guī)則得到最后的電路為Zue3=144.9RZuel=19.4RZue2=19.4RZue4=144.9R15.設計一個截止頻率為Zue3=

37、144.9RZuel=19.4RZue2=19.4RZue4=144.9R15.設計一個截止頻率為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，介質厚度為d=1mm,計算并給出微帶濾波電路。解：根據(jù)設計要求，選取5階線性相移的巴特沃茲濾波電路，其設計參數(shù)為g二g二1,g二0.9303,g二0.4577,g二0.3312,g二0.209,g二0.071806123采用首元件為并聯(lián)電容的濾波電路，則C二0.9303F,L二0.4577H,C二0.3312F,L二0.209H,C二0.0718F，如下圖：C二29.6pF,L=0.0145

38、nH,C二10.5pF,L=0.00665nH,C二2.3pF12345原理圖同上。采用微帶線，利用Kurda規(guī)則得到最后的電路為：Zue3=79.05RZuel=46.985RZue2=13.805RZue4=96.65RZue3=79.05RZuel=46.985RZue2=13.805RZue4=96.65R16.在射頻通信電路中，設計一個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響應。1）已知電路板的厚度為d=1mm,基質相對介電常數(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

39、較尺寸的變化。解：先設計歸一化的最大平滑巴特沃茲濾波電路，根據(jù)設計要求，需選用7階濾波電路。由表5-2,得到歸一化元件參數(shù)為g二g二1,g二g二0.445,g二g二1.247,g二g1.8019,g二2081726354選取ZHigh二1200和ZLow二150。據(jù)階躍阻抗低通濾波電路的傳輸線的長Z卩l(xiāng)=g一，串聯(lián)電感HNZHigh卩l(xiāng)=g仝工，并聯(lián)電容度滿足：LNZ0Z0取500,0為波數(shù)，可以得到在er二3d二1mm的介質基板上，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C1g二0.445i12.141.288串聯(lián)電感L2g二1.24720.

40、4155.579并聯(lián)電容C3g二1.8019312.145.216串聯(lián)電感L4g二240.4158.948并聯(lián)電容C5g二1.8019312.145.216串聯(lián)電感L6g二1.24720.4155.579并聯(lián)電容C7g二0.445112.141.288濾波電路：當er二27,d二1mm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C1g二0.445i3.2080.476串聯(lián)電感L2g二1.24720.003642.149并聯(lián)電容C3g二1.801933.2081.928串聯(lián)電感L4g二240.003643.447并聯(lián)電容C5g二1.801933.2081.928串聯(lián)電

41、感L6g二1.24720.003642.149并聯(lián)電容C7g二0.44513.2080.476濾波電路如下：17在濾波電路的實際測量中，可以使用網(wǎng)絡分析儀方便地獲得該兩端口網(wǎng)絡的S參數(shù)。在網(wǎng)絡分析儀上，|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|SJ和|S21|隨頻率變化曲線的交點對應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S*S+S*S二111112121|S11|和|S21|的交點滿足S11S21則S；1S21-S2/2PIL=101gOUT=101gS2插入損耗PN21=-3dB

42、得：|S111和|S21隨頻率變化曲線的交點對應于無耗濾波電路的截止頻率。2）無18在衛(wèi)星通訊系統(tǒng)中，需要設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，并且在10.4GHz處具有不小于40dB的衰減。解：高端載頻H二f+-BW二10+03二10.15GHzo2高端載頻H低端載頻L低端載頻Lf-BW二9.85GHz020二f0（f-扛）二2.615頻率10.4GHz表示為歸一化的頻率fH-ff0fHL0根據(jù)設計要求，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g二g二1,g二g二0.61&g二g二1.61&g二2061

43、5243取500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：iZJ0i,i+1Z0ZE00.27640.01067.60910.21741.50463.20420.12144.68256.78230.12144.68256.78240.21741.50463.20450.27640.0167.609在根據(jù)所給基質的性質得出最終的濾波電路。19.如圖錯誤!使用開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。所示的濾波電路，元件參數(shù)已經在圖上標明，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

44、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。4.72pF-rVRg=5Z4.72pF-rVRg=5ZIN55.5nH79fF55.5nH79fF110.932nHRl=5O0圖錯誤!使用開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。習題如圖錯誤!使用開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。所示的濾波電路，元件參數(shù)已經在圖上標明，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

45、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。的電路圖習題6:1.在960MHz的頻率下，負載阻抗ZL=100+j20O，要求通過L形匹配網(wǎng)絡將阻抗變換到Zin=10+j25Q。請通過解析計算設計一個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C11nlLZLZ=丄+Z/jwl據(jù)阻抗計算公式-jWC1分離實部與虛部可得：L=6nHC=29.3pF2.設計一個兩元件L形匹配電路，將負載阻抗ZL=1OO-j1OO0變換到輸入阻抗Zin=25+j250。解：據(jù)分析：可采用如圖所示的匹配電路C1ZLI方

46、法同上：L=8.6nHC=3.9pF晶體管T組成的放大電路要求輸出負載導納為YL=0.004-j0.004S,其輸出匹配電路采用如圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。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。RRl=50Q圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。晶體管L形匹配電路解：據(jù)要求:據(jù)要求:方法同上：L=19.1nHC=2.3pF.在Z0=50Q的射頻系統(tǒng)中，如果將負載阻抗ZL=25+j50Q通過L形匹配網(wǎng)絡與信號源阻抗ZS=50Q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

47、=10+j10Q，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Zz=10+j10時，可有2種L形匹配電路滿足要求.在Z=5O0的射頻系統(tǒng)中工作頻率為1GHz，負載阻抗為ZL=60-j30O，要求匹配到輸入阻抗為Zin=10+j20Q，并且滿足節(jié)點品質因數(shù)Qn3。請設計T形電路實現(xiàn)阻抗匹配。解：采用如圖所示的匹配電路C3C11111L2ZL其中C二8.1pFL二4.2nHC二15.4pF1236在6在1GHz的頻率下，采用如圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。的冗形匹配電路。在Smith圓圖上描繪

48、從RL到Zin的阻抗變化過程，估算輸入阻抗Zin和節(jié)點最大品質因數(shù)Qn。10pFHFZin50nH50nHRlZin50nH50nHRl=50O圖錯誤!使用“開始”選項卡將義書簽。兀形匹配電路的計算解：Z二50最大品質因數(shù)Q=0.2innSmith圓圖如下：i.i:i200.010.IT0200.003100.i：iijJjLUUO.OTi：ii.i:i200.010.IT0200.003100.i：iijJjLUUO.OTi：i：r*320.020.087.在600MHz的頻率下，請設計兩個T形匹配電路，將負載阻抗ZL=100O變換到輸入阻抗為Zin=20+j400，并且滿足最大節(jié)點品質因數(shù)

49、Qn=3。解：TOC o 1-5 h zC3Cl1111L2ZL其中C二2.7pFL二13.2nHC二14pF HYPERLINK l bookmark302 o Current Document 12310101010L3L1L3L1其中L廣25.9nHq二5.3pFL3二26.5nH/下面的解法是把負載阻抗變成100的結果/8在Smith圓圖上設計一個工作在500MHz的多節(jié)匹配電路，將負載阻抗ZL=1O0變換到輸入阻抗Zin=250O，要求節(jié)點品質因數(shù)Qn1o解：匹配電路如圖所示31nHWv31nHWv696.3fF半C1.6pFZL9.采用單分支匹配電路，將負載阻抗ZL=80-j40O

50、匹配到Zin=50Q的輸入阻抗。已知單分支上使用的傳輸線的特征阻抗為Z01=50Q，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lLo解：其設計過程如圖所示：0.295入其中l(wèi)二其中l(wèi)二0.295九l二0.1九s設計單分支匹配電路將負載Zl=50Q匹配到輸入阻抗Zin=100-j100Q，見圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。，兩段傳輸線的特征阻抗都是Z01=Z02=50Q，并聯(lián)分支采用終端開路傳輸線的結構。1）求傳輸線長度lL和lSo2）如果并聯(lián)分支使用終端短路結構，求傳輸線長度lL和lSo*rZ=100-j1000inJZ02=50。丄Z01

51、=50。zsrlLZl=50O圖錯誤!使用“開始”選項卡將圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。單分支匹配電路設計可得到l二0159九l二0.364九sl如果使用終端短路結構可得：l二0.409九l二0.364九設計如圖錯誤!使用開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。所示的匹配網(wǎng)絡，以得到信號源電壓反射系數(shù)rS=0.5z90o1）求兩段傳輸線的長度lL和lSo2）如果改為平衡式匹配電路設計，重新計算各段傳輸線的長度。ZO2=50。Zs=50Zs=50QSZsZO1=50。rs=0.5Z90S圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處顯示

52、的文字。-錯誤!未定義書簽。晶體管輸入阻抗匹配電路設計解：根據(jù)要求：l二0.137九l二0.208九sl改為平衡式匹配電路設計原則，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l=0.0845九，這與通過smith所得的結果幾本吻12.采用錯誤!未找到引用源。的雙分支匹配電路結構，已知l=九/8,l2=5X/8,13=3九/8,所有傳輸線的特征阻抗均為Z=50O。負載阻抗為ZL=20-j20O，需要匹配到信號源阻抗Zin=5

53、0Q。請問負載ZL應該接在雙分支匹配電路的哪一側？請計算兩個并聯(lián)分支傳輸線的長度IS1和lS2?解：負載Zi應接在雙分支匹配電路的右側，不然的話它會引入額外的損耗最后得到的丁-2Xls2二5（利用smith軟件）13.如圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。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=50Q，三段傳輸線的長度分別為：l1=0.23X，l2=0.1X，d=X/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)rinOd6Q1pF圖錯誤!使用“開始”選項卡將d6Q1pF圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處

54、顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。雙分支匹配電路阻抗計算解：Zl二6-jl59得到其在輸入端的等效阻抗為：Z二170.5+j30.9lin得到輸入端口的電壓反射系數(shù)為廠二55Z5.7in14晶體管T的輸入阻抗匹配電路如圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。所示，求從晶體管輸入端向信號源看去的電壓反射系數(shù)rSoZS=5QVSZ=75.4601入ZS=5QVSZ=75.4601入C=1pF0.1入二TIrZ=5QQ0.1入IZ=3QZ=5QZ=75.46rs圖錯誤!使用“開始”選項卡將應用于要在此處顯示的文字。-錯誤!未定義書簽。晶體管輸入匹配電路計算解：r二0.

55、27Z172.96S從電源向后看，首先遇到一個特征阻抗為50Q的傳輸線由于電源的阻抗也為50。所以等效過去認為500，也就是說一個阻抗經過串聯(lián)一個電容100PF變?yōu)榱?00，所以咱們反過去的時候應是串聯(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)點缺點無源偏電路結構簡結對晶體管參數(shù)變化敏感對溫置電路定成都上抑制靜態(tài)工作點受度穩(wěn)定性差溫度影響的偏移有源偏具有定的電壓穩(wěn)定性，可改比無源使用了更多的兀件，置電路善放大電路的靜態(tài)工作點的穩(wěn)定性電路板尺寸會增加，成本也增加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)工作點的影響討論雙

56、極型晶體管和場效管靜態(tài)工作點與相應電路應用的關系。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；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類功率放大電路設計如錯誤!未找到引用源。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=0.7Vo提示：通常電阻RE上的電壓為電源電壓V

57、CC的10%至20%；為了提高電路的穩(wěn)定性，通常需要滿足條件10RTH=hFEREo解:選取re上的電壓為VCC的10%即VE-75VV-V-VRccece=2.75k0cIcVRE0.742k0eI+1cBRRi_7.42k010RhR=R10RR+RTHFEETHE12V-V-VTV+V12.82mA2.2VCCEI+E二+RBRR100R1212nR147.4k0r28.797k018設計如錯誤!未找到引用源。(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)絡中電阻的阻值。

58、解：直流通路簡化為：II+I20.16mABcV-VRccce0.347k0II1V-VRCC.be26.56k02ChFE19.設計如錯誤!未找到引用源。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：設計晶體管I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R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：C2C10.7V二二0.35C2C10.7VI+1-1TOC o 1-5 h zB1C1B2I二20I二201二20卡二0.4

59、mA2B1hFER二二3.5k00.4mAV-1.4cc=I+1R2B1.R二32.4k0有源偏置電路Cb20.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i=1有源偏置電路Cb20.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50Q.:”vccRc2Ik、；CbRb1Rb221.如圖50Q.4KQ1KQ：交流通路信號的進而為晶體管提供合適的靜態(tài)工作點，4kQ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7：1.判斷下列各圖中乓的穩(wěn)定區(qū)域。各圖中實線圓為rS|=1（Smith圓圖），虛

60、線圓為oUT|=1的輸入穩(wěn)定圓。其他參數(shù)已經在圖上標明。(a)K1,|A|1,|S11|1,|S22|11切|r%護1X(a)K1,|A|1,|S11|1,|S22|11切|r%護1X-%(d)K1,|A|1,|S11|1(c)K1,|A|1,|S11|1,|S22|12.射頻晶體管的S參數(shù)為s_0.8Z-1705.00。0.1/80。0.62Z-40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：A=SA?=0.77409.32。顯然K1仏|1顯然K1仏|1A1，A1，該晶體管不滿足決定穩(wěn)定條件。對于C：