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微波固态电路习题集+答案
微波固态电路习题集（81题）第一章、 微波晶体管电路(1) 微波晶体管的主要发展方向包括哪几个方面?(p1)A(2)为提高小信号和小功率硅微波双极晶体管的性能,一般在结构设计和工艺上采用哪些措施?为什么硅微波双极晶体管的特征频率不可能很高(p3)(3)双极晶体管噪声主要来源有哪些?(p4-p5)(4)请写出MESFET 特征频率f T 与直流跨导g mo 和栅源电容Cgs 的近似表达式。
说明MESFET 的特征频率f T 与直流跨导g mo 和栅源电容Cgs 关系如何?减小MESFET 的栅长与特征频率有何关系?(p9)A(5) MESFET 噪声主要来源有哪些? 其最小噪声系数与频率有何关系? (p10-p11)A(6) MESFET 噪声系数与直流工作点有何关系? (p11)A(7)何谓半导体的异质结?(p11)A(8)你能说出HEMT 和HBT 的中文意思吗?(p12-p14)A(9) HEMT 和HBT 的显著优点有哪些?(p11、p15)(10)微波晶体管放大器主要性能参量有哪些?(p17)11）请写出线性两端口网络S 参数的表达式，并简述晶体管S 参数的物理意义。
（P18）(12)晶体管正向和反向传输系数不等的物理意义是什么?(p18)(13)微波放大器工作是否稳定的判据是什么? 如何判断？(p21)(14)微波放大器输入/输出端口绝对稳定的充要条件是什么?(p25)(15)请写出有源二端口网络噪声系数一般表达式,并说明表达式中各项的物理意义.(p27)A(16)低噪声放大器设计中最佳噪声匹配和最大功率增益匹配有何不同? 最佳噪声匹配时对传输功率有何影响？(p31,p35)A(17)宽带放大器主要电路形式通常有哪些?(p38)(18)微波功率放大器设计中,MESFET 哪些特性参数与输出功率密切相关?(p44)(19)简述放大器1dB 压缩点输入和输出功率及三阶交调系数的定义.(p44-p45) (20)介质谐振器稳频FET 振荡器一般可分哪两种类型？各有何特点？(p54)(21）介质谐振器在反馈式介质稳频FET 振荡器电路和反射型共源介质稳频FET 振荡器电路中分别等效为何种电路？中分别等效为何种电路？(22)列表比较双极晶体管，MESFET ，HEMT 和HBT 的参数。
微波电子线路课后题答案
微波电子线路习题(3-2)(1)分析：电路a 、b 线路相同，信号、本振等分加于二管，混频电流叠加输出，1D 、2D 两路长度差4λ，是典型的双管平衡混频器电路。
但a 、b 两路本振、信号输入位置互换。
在a电路中，本振反相加于两管，信号同相加于两管，为本振反相型平衡混频器。
B 电路则为信号反相型平衡混频器。
（2）电流成分①a 电路输出电流成分：t v u s s s ωcos 1= t v u s s s ωc o s 2= t v u l l l ωcos 1= ()πω-=t v u l l l c o s 2()t n g g t g l n n ωcos 2101∑∞=+= ()t td n u f g lll n ωωππcos 21201/⎰=()()πω-+=∑∞=t n g g t g l n n cos 2102 ()t td n u f g l l l n ωωππcos 21202/⎰=()111s u t g i = ()222s u t g i =*中频分量1,0=-=n t s ωωω()t v g i l s s ωω-=cos 101()[]()t v g t v g i l s s l s s ωωπωω--=+-=cos cos 1102 t v g i i i s 0102010cos 2ω=-=*和频分量1,=+=+n t s ωωω()t v g i l s s ωω+=+cos 11()[]()t v g t v g i l s s l s s ωωπωω+-=++=+cos cos 112 t v g i i i s ++++=-=ωcos 2121*本振噪声 ()πωω-==t v u t v u nl nl n nl nl n cos ,cos 21()t v g i l nl nl n ωω-=cos 101()01102cos n l nl nl n i t v g i =---=πωπω00=n i*外来镜频干扰s l s ωωω-=2/()[]t vg t v g i io sl ssi ωπωωcos cos /1//1/2-=+-=t v g i i i i s i i i 0/1/2/1/cos 2ω=-= 不能抵消，二倍输出。
微波固态电路
简答题
1.一个PIN二极管参数如下：Ls=5nH，RS=5 ，Cp=r=10 （反向）
如果该PIN二极管是串联在50 的微带传输线系统中的，试计算1GHz时该开 关的损耗和隔离度（用dB表示）。
简答题
2. 用PIN二极管组成开关电路，已知工作频率为6GHz，二极管参数： Cj=0.1pF，Rf=1 ，L=0.3nH，忽略封装电容。 （1）两个PIN管组成SPST串-并联电路，如图所示。求插入损耗和隔离度。 （2）分别计算：用一个二极管做串联开关，用两个二极管做并联开关， 这两种情况下的插入损耗和隔离度。 （3）将（1）和（2）的三种计算结果加以比较。
移器开关时间
3. 要有一定的相移量，且移相精度高；移相变化时要求开关转换时间短，驱动信号功 率小；在工作频带内，输入驻波比低，插入衰减小，且寄生调幅小；结构小型化， 电控性能好
填空题 4. 衰减器的主要技术指标（ 5. 限幅器的主要技术指标有（ ） ）
1.
2.
衰减动态范围、衰减线性度、驻波比、衰减频带与平坦度、功率范围
填空题 1. 微波电压控制移相器的基本要求有（ 2. 移相器的技术指标有（ 3. 移相器的基本要求有（
1.
）
） ）
要有一定的相移量，且移相精度高；相移变化时要求开关转换时间短，驱动信号功
率小；在工作频带内，输入驻波比低，插入衰减小，且寄生调幅小；结构小型化， 电控性能好。
2.
工作频带、电压驻波比、插入损耗、损耗波动、相移量、相移精度、承受功率、相
微波技术习题答案5.docx
5・2若一两端口微波网络互易，则网络参量［Z ］、［S ］的特征分别是什么?解：％ = ^21&2 - ^21因为,V2 '1 ；50__-2 -声 A = 4 =T 丄1 Mo = J-2.50_25 -一1 375 .「A B4 2」 所以， C D =AS =■J1 200 ~4因为，归一化电压和电流为：匕⑵=卡二=4⑵+勺•⑵ \ Zn ；厶(z)二厶⑵= q. (z) — 勺(z)a 〕+忧=A(a 2 +b 2) + B(a 2-b 2)/Z oq — b、= CZ Q {CI 2 + E) + Z)(tz 2—b°)从而解得:~b i~「1 -(A-B/Z O )TT-1 (A + B/ZjA.-1 -(CZ 0 - D)」［-1 (CZ 0 + D)_a 2_所以进而推得［S ］矩阵为:a b_AB/Z （「c dcz () D 归一化ABCD 矩阵为:所以:5-4某微波网络如右图。
写出此网络的［ABCD ］矩阵，并用［ABCD ］矩阵推导出対应的［S ］及［T ］ 参数矩阵。
根据［S ］或［T ］阵的特性对此网络的对称性做出判断。
解：2（AD-BC ）—A + B / Z （）— CZ （）+ D乙+Zc — K z _7 U 乙+Z 』v[Z][/] = [V]⑸一 A + B/Z （）+CZo + D_ A + B/ Z （）—CZ Q — D2 由(3)式解得[S] -1 1 ~—- + 4/ 27 . 27所以, b\ _ 1~ 2A —B / Z° — CZ （）+DA —B / Z （）+ CZ 1 A + B / Z° — CZ Q — D A — B / Z° — CZ°+ D2 A + B/Zo + CZo + D A-B/Z +CZ -D7 .—/21力• ----- 4 j 2----- 4 j 2 7 . * （9）因为［s ］阵的转置矩阵［sy 二［S ］,所以，该网络是互易的。
微波固态电路习题参考答案
6．中频移相器应该加在B 端口v )cos()(s s s s t V t =ω+ϕ设2端口信号电压 1端口本振电压 )cos()(L L L L t V t v ϕω+=加到D1、D2、D3、D4管上的信号及本振电压分别为：因为信源角频率>本振角频率，可得D1、D2、D3、D4产生的中频电流分别为：)cos(2)()()(431πϕϕω−−+=−=if if B g t i t i t i L s if s tV混频器A 的中频输出为：混频器B 的中频输出为： B 的中频输出经过移相器移相得到 )23cos(2)(1'πϕϕω−−+=l s if s B t V g t i )23cos(4)()()(1'πϕϕω−−+=+=l s if s B A t V g t i t i t i 可见混频器B 的中频输出经过90度移相,在M 处与A 管中频同相迭加。
外镜频抑制:2端口设外镜像频率信号为 ])2cos[()(i S L i i t V t v ϕωω+−=1端口本振信号为 )cos()(L L L L t V t v ϕω+=D1、D2、D3、D4管混出的中频电流为：)2cos()(11πϕϕω−−+=i L if i t V g t i )2cos()(12πϕϕω+−+=i L if i t V g t i )cos()(13πϕϕω−−+=i L if i t V g t i)cos()(14i L if i t V g t i ϕϕω−+=)2cos(2)()()(121πϕϕω−−+=−=i L if i A t V g t i t i t i)cos(2)()()(143πϕϕω−−+=−=i L if i B t V g t i t i t i混频器B 的中频输出经过90度移相得到)23cos(2)(1'πϕϕω−−+=i L if i B t V g t i 在M 处0)()()('=+=t i t i t i B A 所以在L S ωω>时，中频移相器应该加在B 端口，才能保证外来信号混出的中频在M 处同相迭加，外来镜像干扰混出的中频在M 处反同相相抵消。
微博固态电路
2. 分频锁相式晶体振荡器的优点（
1.
答案：①工作频带宽，可实现宽频带可调振荡器；②效率高，可达40%，而雪崩二
极管振荡器的效率最高只有15%；③对三极管振荡器来说，谐振频率完全取决于外 部谐振电路，而二极管振荡器很易锁定在寄生频率上的现象是不会在三极管振荡器 中出现的；④三极管振荡器的功耗小，工作温度较低，因此可靠性高；⑤它的唯一
）
工作电压、工作电流、正向微分电阻、结电容、热阻、工作频率、转换效率、输出 功率
5. 6.
振荡频率、振荡输出功率、相位噪声 二极管负阻器件的大信号等效阻抗、匹配电路设计、直流偏置电路、频率调谐
填空题 7.提高频率稳定度措施有（ ） ）
8.外腔稳频振荡电路的常用形式有（ 9.雪崩管的噪声来源主要有（
）三方面
7.
减小外界变化因素、减小电路参数随外界因素的变化、提高腔体的品质因数、外腔 稳频法、注入锁定法、环路锁相法
8. 9.
反射式、频带反射式、带阻式振荡频率、振荡输出功率、相位噪声 雪崩噪声、频率变换噪声、热噪声
简答题 1. 设计一个6GHz的负阻二极管振荡器，选用的负阻二极管在 0 1 . 25 40 50欧姆的微带传输线系统中的输入反射系数为 in 2. 下面两只晶体管中的哪一只可以用来设计制作一个2GHz的
振荡器？详细说明理由及设计过程。两只晶体管在2GHz是
的S参数如下： 晶体管A： 晶体管B：
S11 0.4825 0 , S12 0, S 21 5.030 0 , S 22 0.3 120 0
S11 0.890 0 , S12 0, S 21 4.065 0 , S 22 2.0180 0
微波固态电路
2. 用数学式子表示放大器绝对稳定的条件（ 3. 功率合成技术中的电路合成包含（
）两种方式
4. 低噪声双极晶体管的两个重要的电参数晶体管
K为稳定系数
3. 4.
谐振式功率合成、非谐振式功率合成 功率增益和噪声系数
填空题 5. 双极晶体管的噪声来源有（ ） ）三种 ）
简答题 2. 分别解释什么是转换功率增益、资用功率增益、实际功 率增益
答案： 转换功率增益：放大器负载吸收的功率PL与信源可用功率Pa之比。资用功率增益：放大器输
出端的资用功率PLa与信号源资用功率Pa之比。实际功率增益：负载所吸收的功率与放大器
输入功率之比。
电流。这类放大的特点是增益高、噪声低、线性好，但缺点是输出功率小且效率低，其理 论效率为50%，实际只有25%～40% 乙类放大的特征是发射结处于零偏压，晶体管在静态时也无直流电流，也是在外信号到来 时，开启发射极结才能进行放大，只是开启功率要比丙类小。这类放大器的特点与甲类相 比是输出功率大，效率高，其理论最高效率可达78%；而与丙类相比是线性好，增益高 丙类放大的特征是发射结处于反向偏压，晶体管在静态时没有直流电流（只有很小的集电 极反向漏电流），当外信号到来时，将发射结打开，才起放大作用。这类放大的特点是输 出功率大，集电极效率高，最高理论效率可接近100%，实际可达50%～70%；其缺点是增 益低、线性差和噪声大。
6. 微波晶体管放大器的增益包含（ 7. 描述功率放大器特性的参量有（
8. 列举三种功率合成技术（ ）
5.
6. 7. 8.
热噪声、散粒噪声、闪烁噪声
转换功率增益、资用功率增益、实际功率增益 功率效率和功率附加效率、功率压缩、动态范围、交调失真、调幅-调相转换 器件级合成、电路合成、空间功率合成和准光合成
微波技术习题
微波技术习题思考题什么是微波？微波有什么特点？试举出在日常生活中微波应用的例子。
微波波段是怎样划分的？简述微波技术未来的发展状况。
何谓分布参数？何谓均匀无损耗传输线？传输线长度为10cm当信号频率为9375MHz时，此传输线属长线还是短线？传输线长度为10cm,当信号频率为150KHZ时，此传输线属长线还是短线？传输线特性阻抗的定义是什么？输入阻抗的定义是什么？什么是反射系数、驻波系数和行波系数？传输线有哪几种工作状态？相应的条件是什么？有什么特点？何谓矩形波导？矩形波导传输哪些模式？何谓圆波导？圆波导传输哪些模式？？矩形波导单模传输的条件是什么？何谓带状线？带状线传输哪些模式？何谓微带线？微带线传输哪些模式？何谓截止波长？何谓简并模？工作波长大于或小于截止波长，电磁波的特性有何不同？矩形波导TE10 模的场分布有何特点？何谓同轴线？传输哪些模式？为什么波导具有高通滤波器的特性？TE波、TM波的特点是什么？何谓波的色散？任何定义波导的波阻抗？分别写出TE波、TM波波阻抗与TEM波波阻抗之间的关系式。
为什么微波网络方法是研究微波电路的重要手段？微波网络与低频网络相比有哪些异同？网络参考面选择的要求有什么？表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特性及其相互间的关系？二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？微波网络工作特性参量与网络参量有何关系？常用的微波网络有哪些？对应的网络特性参量是什么？微波网络的信号流图是什么？简要概述信号流图化简法则有哪些？试述旋转式移相器的工作原理，并说明其特点。
试分别叙述矩形波导中的接触式和抗流式接头的特点。
试从物理概念上定性地说明：阶梯式阻抗变换器为何能使传输线得到较好的匹配。
在矩形波导中，两个带有抗流槽的法兰盘是否可以对接使用? 微波元件中的不连续性的作用和影响是什么? 利用矩形波导可以构成什么性质的滤波器? 试说明空腔谐振器具有多谐性，采用哪些措施可以使腔体工作于一种模式欲用空腔谐振器测介质材料的相对介电常数，试简述其基本原理和方法。
微波技术练习题及答案
工作波长分别为 7 cm，6 cm 和 3 cm 时，波导中可能存在的模式；(3) 当工作波长为 7 cm 时， 主模的波导波长 λg。
3-21 空气圆波导，已知工作波长 λ ＝5mm，要求单模传输，试确定圆波导的半径，并
2-20 在阻抗圆图中，为什么 Vmax 线上的归一化 R 值就是驻波比 ρ 的值？
2-21 试说明导纳圆图与阻抗圆图中的特殊的点、线、面的对应关系。 2-22 实用圆图中有哪些标度？怎样利用圆图求得工作状态量？ 2-23 无耗传输线特性阻抗 Zc ，终端负载阻抗 Z0（或负载导纳 Y0），利用圆图求解： （1）Zc = 50 Ω，Z0 = 200 + j75 Ω，求终端电压反射系数、电压驻波比及驻波相位。 （2）Zc = 100 Ω，Z0 = 80 － j120 Ω，求终端电压反射系数、距离终端最近的电压波节 和波腹点的位置。
习题二
2-1 传输线中可能存在的波有哪些？传输线的特性参量有哪些？ 2-2 什么叫行波状态？形成行波状态的负载状态是什么？此时电压和电流的振幅沿线 的分布情况如何？ 2-3 什么叫纯驻波状态？形成纯驻波状态的负载条件是什么？在纯驻波状态下，电压、 电流的振幅沿线的分布情况怎样？ 2-4 什么叫驻波？接什么样的负载可形成驻波状态？驻波状态下电压、电流的振幅值 沿线的分布规律与纯驻波状态有什么相同点和不同点？ 2-5 分析驻波参量与反射系数的关系。 2-6 请总结传输线共有哪些工作状态参量及这些参量之间的关系。 2-7 如图所示的传输系统中，末端所接负载的阻抗值 Z0=200 Ω ，两段传输线的特性阻
国脉信息2013-2014(下)微波固态电路复习题(1)(2)
判断与填空题1. 微波频谱的频率（300MHz~300GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（1mm~1m）。
2. 毫米波的四个大气吸收“窗口”是什么？（35GHz）、（94GHz）（140GHz）（220GHz）。
第2章判断与填空题1. 微带线传输的电磁波的模式是什么？@>>--准TEM模2. 特性阻抗和相位常数的物理意义@>>--3. 什么是色散现象？@>>--随着频率的升高，电磁场的纵向分量增加，磁场纵向分量增长比电场纵向分量增长还快，因此介电常数也随频率变化，传播波长和微带特性阻抗都随之而变，这就是色散现象。
4. 趋肤深度？@>>--随着频率增大，趋肤深度显著。
5. 基本微带元件有哪三种形式（微带线段、终端开路分支、终端短路分支）？其等效电路的形式是什么？P246. 如果为了获得放大器最佳噪声匹配电路，用反射系数表示时应满足什么条件？（Гout=Гopt）；如果为了获得最大功率增益，用阻抗表示时应满足什么条件？（Zout=Z*in）7. Wilkinson二等分功率分配器的主要性能是什么？@>>--为了满足2.3端口之间一定的隔离及输入端口无反射条件要求，两输出端口2.3之间用一个2Zo的电阻相连8.定向耦合器的方向性的定义是什么。
p33(2.50b)简答题1. 简述阻抗匹配重要性的原因@>>--当负载与传输线匹配时，可传送最大功率，并且在馈线上功率损耗最小；@>>--对阻抗匹配灵敏的接收部件，可改进系统的信噪比；@>>--在功率分配网络中，阻抗匹配可降低振幅和相位误差2. 了解微带电路拓扑结构的选择原则@>>--微波的高频段，宜选用微带阻抗跳变式的阻抗变换器；@>>--对于微波低频端，宜选用分支微带结构@>>--在微波固态电路设计中，当微波管输入阻抗为容性时，选用电感性微带单元。
微波固态电路习题3.PPT课件
(4)、外部稳频法。 (5)、注入锁定法。 (6)、环路锁相法。 (7)、无论如何要避免有源器件进入饱和状态。这要调节有源器件的偏置， 或采用不降低Q值的增益自动控制系统来完成。 (8)、选择使用的有源器件，要噪声系数F小的，闪烁频率fc低的。 (9)、选择高输入阻抗的有源器件，比如FET。高的信噪比使信号电压大大 高于噪声电压，从而减小相位的抖动。
Ls
Ls
Cp
Cp
Rr
Rf
Cj
正偏时等效电路
反偏时等效电路
代公式 P252页
L并 =10 lg
1 S 21并
2
=10 lg 1
YD 2Y0
2
10 lg 1
GD 2Y0
2
BD 2Y0
2
对并联谐振，正偏时的导纳为：
YD
Rf
1
+jLs
+jCp
将YD带入L并可求得PING开关的隔离度
带阻式外腔稳频法的调谐范围窄，由于介质谐振器对输出电路来说相
当于起了带组滤波器的作用，因而负载功率较小，其优点在于其结构
简单。 注入锁定法具有稳定度高、频谱纯、寄生杂波小及相位噪声小等优点， 已被广泛的应用于各种通信系统。
5.设计一个６GHz的负阻振荡器,选用负阻二极管在50欧 姆的微带传输线系统中的输入反射系数为Γin=1.25<40°
0.04649.76
1.87178.1
此时的稳定性系数为：
K 1.78 1
为了实现振荡，必须使振荡器的源反射系数接近于晶体管S11参量的导数这
微波电子线路课后题答案(2)
第五章（5－1） 解（1）：22211221122110.311.033120.3S SK S S--+∆===> 211122110.98S S S -=> 222122110.3S S S -=>该管子满足绝对稳定条件，可以进行双共轭匹配设计，满足最大增益或最小噪声设计。
22211221122110.42712S S K S S --+∆==<该管子不满足绝对稳定条件。
可以画出稳定性圆，在稳定区进行等增益或低噪声设计。
（2）**0112212211 4.554.6S S S ρ-∆==∠--∆122112211 6.07S S r S ==-∆（5－3）解（1）：由1111122111122s b S a S a S b S a =+=Γ+2211222211222s b S a S a S b S a =+=Γ+并由21222122out s b bS S a a Γ==+Γ，得到122122111s out sS S S S ΓΓ=+-Γ（s a 短路）（2）0a 为负载断开条件下，端口2呈现的输出波。
由1111122b S a S a =+，2211222b S a S a =+及11s s in a a =-ΓΓ，11in ba Γ=，得到：1221220212()(1)in s s in s S S S a b a S -Γ-Γ==-ΓΓ，其中122111111in S SS S Γ=+-（3）a G 为*in s Γ=Γ，*L out Γ=Γ时的增益，2211a s sPa =-Γ22012212222212111[]1(1)1()1Las out s sa S S S S S Γ==-∆Γ-Γ-Γ--Γ 222122222211(1)1()2s La a a s e sS P G P S S R -Γ==-+Γ-∆-Γ（5－4）解（1）：原点位于稳定圆外，所以稳定圆内不稳定，圆外稳定。
微波天线与电路习题答案
微波天线与电路习题答案微波天线与电路习题答案在学习微波天线与电路的过程中，习题是提高理解和应用能力的重要途径。
本文将给出一些微波天线与电路习题的答案，希望能够帮助读者更好地掌握相关知识。
1. 一根导线长度为λ/4，其两端开路，如图1所示。
求导线两端的电压分布情况。
答案：根据导线长度为λ/4，可以知道导线处于谐振状态。
在开路的两端，电压分布呈现最大值，即电压峰值。
而在导线的中间位置，电压分布呈现最小值，即电压零点。
因此，导线两端的电压分布情况是呈现电压峰值，中间位置呈现电压零点。
2. 一根导线长度为λ/2，其两端短路，如图2所示。
求导线两端的电流分布情况。
答案：根据导线长度为λ/2，可以知道导线处于谐振状态。
在短路的两端，电流分布呈现最小值，即电流零点。
而在导线的中间位置，电流分布呈现最大值，即电流峰值。
因此，导线两端的电流分布情况是呈现电流零点，中间位置呈现电流峰值。
3. 一根导线长度为λ/4，其两端分别连接负载和发生器，如图3所示。
求导线两端的阻抗匹配情况。
答案：根据导线长度为λ/4，可以知道导线处于谐振状态。
在负载一侧，导线的阻抗为负载的阻抗，即阻抗匹配。
而在发生器一侧，导线的阻抗为发生器的阻抗的共轭，也即阻抗匹配。
因此，导线两端的阻抗匹配情况是良好的。
4. 一根导线长度为λ/2，其两端分别连接负载和发生器，如图4所示。
求导线两端的阻抗匹配情况。
答案：根据导线长度为λ/2，可以知道导线处于谐振状态。
在负载一侧，导线的阻抗为负载的阻抗的共轭，即阻抗匹配。
而在发生器一侧，导线的阻抗为发生器的阻抗，也即阻抗不匹配。
因此，导线两端的阻抗匹配情况是不良好的。
5. 在微波电路中，常使用耦合器来实现信号的传输和耦合。
请简要介绍一下耦合器的作用和常见类型。
答案：耦合器是一种用于在微波电路中传输和耦合信号的器件。
它的作用是将信号从一个电路传输到另一个电路，同时保持信号的特性。
常见的耦合器类型包括定向耦合器、功分器、合分器等。
微波技术习题解答
微波技术习题解答第1章练习题1.1 无耗传输线的特性阻抗Z0= 100()。
根据给出的已知数据，分别写出传输线上电压、电流的复数和瞬时形式的表达式：(1) R L= 100 ()，I L = e j0(mA)；(2) R L = 50()，V L = 100e j0(mV)；(3) V L = 200e j0 (mV)，I L = 0(mA)。
解：本题应用到下列公式：(1)(2)(3)(1) 根据已知条件，可得：V L = I L R L = 100(mV)，复数表达式为：瞬时表达式为：(2) 根据已知条件，可得：复数表达式为：瞬时表达式为：(3) 根据已知条件，可得：复数表达式为：瞬时表达式为：1.2 无耗传输线的特性阻抗Z0 = 100()，负载电流I L = j(A)，负载阻抗Z L = j100()。
试求：(1) 把传输线上的电压V(z)、电流I(z)写成入射波与反射波之和的形式；(2) 利用欧拉公式改写成纯驻波的形式。
解：根据已知条件，可得：V L = I L Z L = j(j100) = 100(V)，1.3 无耗传输线的特性阻抗Z0 = 75()，传输线上电压、电流分布表达式分别为试求：(1) 利用欧拉公式把电压、电流分布表达式改写成入射波与反射波之和的形式；(2) 计算负载电压V L、电流I L和阻抗Z L；(3) 把(1)的结果改写成瞬时值形式。
解：根据已知条件求负载电压和电流：电压入射波和反射波的复振幅为(1) 入射波与反射波之和形式的电压、电流分布表达式(2) 负载电压、电流和阻抗V L = V(0) = 150j75，I L = I(0) = 2 + j(3) 瞬时值形式的电压、电流分布表达式1.4 无耗传输线特性阻抗Z0 = 50()，已知在距离负载z1= p/8处的反射系数为 (z1)= j0.5。
试求(1) 传输线上任意观察点z处的反射系数(z)和等效阻抗Z(z)；(2) 利用负载反射系数 L计算负载阻抗Z L；(3) 通过等效阻抗Z(z)计算负载阻抗Z L。
微波固态电路复习题精品文档9页
第1章选择与填空题1. 微波是指频率在（300MHz~300GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（1mm~1m）。
2. Ku波段是指频率在（12GHz~18GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（2.5~1.67cm）。
VHF波段是指频率在（0.1GHz~0.3GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（300~100cm）UHF波段是指频率在（0.3GHz~1GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（100~30cm）S波段是指频率在（2GHz~4GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（15~7.5cm）C波段是指频率在（4GHz~8GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（7.5~3.75cm）3. 在大气中，影响微波/毫米波传播的主要是（氧分子）和（水分子），由于气体的（谐振）会对微波/毫米波产生（吸收）和（散射）。
4.毫米波的四个大气“窗口”是（35GHz）、（94GHz）（140GHz）（220GHz）。
简答题1.简述微波电路的发展历程由最初的电子管向固态化发展，由大型元件向小型元件、集成电路、器件方向发展，同时开发新系统。
目前微波技术的发展趋势是朝小型化、高集成化、高可靠、低功耗、大批量应用方向发展。
2.什么是MMIC利用半导体批生产技术，将电路中所有的有源元件和无源元件都制作在一块砷化镓衬底上的电路称为微波单片集成电路。
第2章选择与填空题1. 列举几种常用的平面传输线（微带线、悬置式微带线、倒置式微带线、带线、槽线、共面波导、鳍线）2. 微带线主要传输的模式是（准TEM），带线的传输主模是（TEM）11. 槽线的传输模式是（TE模）。
12. 共面波导的传输模式是（准TEM模）。
8. 鳍线的传输模式是（TE与TM模式组成的混合模）。
3. 微带线最高工作频率的影响因素有（寄生模的激励、较高的损耗、严格的制造公差、处理过程中的脆性、显著地不连续效应、不连续处的辐射引起低的Q值）（列举四个即可）5. 如果为了获得放大器最佳噪声匹配电路，用反射系数表示时应满足（Гout=Гopt）；如果为了获得最大功率增益，用阻抗表示时应满足（Zout=Z*in）。
微波固态电路第三章习题1
1 S11 1 S22 S12 S21
2S21
1 Z 0 1
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
Step 2
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,
G Sm G Lm
2
1 GS PL GT PAVS 1 G S G IN
2
S21
2
1 G2 L 1 S22G L
2
14.4235 11.5907 dB
GTU Ga
1 GS
2 2
1 G S S11
2 2
S21
2
1 GL
2
2 2
1 S22G L
2
14.3488 11.5682(dB)
+ V0 bs
50W
S21(new) M 50W
S11(new)
a1 S21 S11 b1 b2 GS S22 S12=0 a2
S22(new)
a1 GIN S11 S21 S22 a2 b2
1
b1 S12 =0
(1)假定S12= 0
2 GIN=S11=-10dB=0.316 GS=S22=-6dB=0.5 Loop gain=1/(1- S22S11) =1.188~0.864 (3) 两级的S21已经包含了MS and MIN 的损耗
+
ZS
VS
-
PAVS
Pr1
GT
PIN
Transistor
PAVN
Pr2
PL
ZL
PL M S LG1 GTransistor LG2 M L PAVS
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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：
（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：
S11=0.9<-90°， S12=0 ， S21=2<90°， S22=0.5<-45°。
PS
Step 3 晶体管输入端, MIN
Step 4 总的失配系数
+ VS -
bs
ZIN
1 S
a1 IN
+ V50 50
P+=|a1|2 Pr=|b1|2
PIN IN
ZIN
S a1= bs + bs IN S 2 + bs (IN S) 3 b ( ) + s IN S +………..
若仅考虑基波混频，则混频器A的混频电流可表示为: 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 A:
相应的中频电流为:
7、图4.52为采用了镜像抑制滤波器的系统结构图。 证明：当Ga足够大时有：
两管产生的中频噪声
信号电压:
二极管D1和D2在本振作用下产生相应的时变电导分别为 ： 电导
输出的中频噪声：
本振电压: 规定二极管上电压、电流以二极管导通方向为正方向 本振携带的信频噪声分成2路加在两只混频管上： 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。
IN
b1
思考： 当共轭匹配时， 即 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？ (1)假定S12= 0 IN=S11=-10dB=0.316 S=S22=-6dB=0.5 Loop gain=1/(1- S22S11) =1.188~0.864
1、设混频二极管的伏安特性为：
由于VL>>VS,二极管工作点随本振电压而变化：
P112
微波固态电路习题
在零偏压和本振激励下，试确定二极管时变电导 表示式（表示成傅氏级数）。
的波形和
假设本振与信号方别表示为： 展开成傅立叶级数：
2、比较单端、单平衡、双平衡混频器的特点和 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。
最大增益 解：首先计算稳定系数
选用第三个晶体管做高增益放大器 Step 1
Ｓ new
• • •
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(MS, ML)的唯一 解，加以匹配可得到GT,MAX 。 MAG, (MS, ML)直接由晶体管S-parameters计算得知，(S, L)不 再是变数。
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
•在各端口匹配的条件下，①、③为隔离端口， 信号由①口输入，从②、④口等分反相输出。考 虑到D1和D2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； 本振由③口输入时，从②、④口等分同相输出， 因D1和D2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0˚时，则以上关系 可表示为:
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(ωst) 4.本振电压为VL=VLmcos(ωLt) 信号经过功分器、本振经功 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:
B:
由于混频二极管在本振电压的激励下其非线性电导为:
［S１］
放大器最大的增益： 将S矩阵变换成ABCD矩阵相加
［S２］
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。（Maximum Stable Gain 稳定增益最大值 ）
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
Step 2
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,
W=0.028mm L=0.84mm
要求：详细给出具体电路设计过程并说明理由
600MHz
W=0.028mm L=5.44mm 输出功率为：
资用功率Ga的等功率圆（10dB）
晶体管的S11及S22
50欧姆，59.9度
300MHz 450MHz
600MHz
实际功率增益Gp的等功率圆（10dB）
300MHZ时，GA_max=GP_max=17.85dB 450MHZ时，GA_max=GP_max=18.6dB 600MHZ时，GA_max=GP_max=11.7dB
+ V0 bs
50
S21(new) M S11(new) S22(new)
a1 IN S11 a2 S21 S22 a2 b2
50
(3) 两级的S21已经包含了MS and MIN 的损耗 (4) Gain=S21x Loop gain x S21 GMAX=15dB+1.5dB+15dB=31.5dB GMIN=15dB-1.27dB+15dB=28.73dB
S11
0.34<-170° 0.75<-60° 0.65<-140°
S12
0.06<70° 0.2<70° 0.04<60°
S21
4.3<80° 5.0<90° 2.4<50°
S22
0.45<-25° 0.51<60° 0.70<-65°
（3）、在单向化条件下输入输出匹配：
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。
Tu
ZS
解（1）：负载阻抗为75欧姆，源阻抗为30欧姆时的：
VS -
PAVS Pr1
PIN
Transistor
PAVN Pr2
PL
ZL
GT= f (S, L)
（2）、在单向化条件下输入匹配下有：
4.有三只晶体管在1.8GHz时的S参数如下：
此时的GTu为： 负载为10欧姆到100欧姆时GTu的幅度变化值：
ZS
+ aS ZIN
Transis tor
Pavs Pr
PS=|bs|2
50
+ VS f>6GHz 2st 1st
ZS
PS
S
LNA HBT HEMT 2st 1st
PA 1st 2st
OSC 1st 2st
f<6GHz 1st 2st
S
IN
Step 2 无限多次反射产生的Loop gain
ZS
当镜像抑制滤波器衰减足够大功率
1、说明变容二极管倍频器空闲回路的作用。一般变容管倍频器 的效率与那些因素有关。
答：（1）所谓空闲回路，是除了第n次谐波以外的其他低于n的某次 谐波的工作回路，它在倍频器中起着能量转换的作用。空闲回路的设 置是为了将变容二极管产生的空闲谐波能量回送到二极管中，再通过 非线性变频作用，将低次谐波能量转换为高次谐波能量，以利于提高 倍频效率和输出功率；
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。
HBT HEMT HEMT 和HBT的噪声 特性。
微波固态电路第三章习题
HEMT 和 MESFET 截止频率和栅长的关系曲线。 HEMT,MESFET 和HBT功率和频率的 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。
3、 （2）、由 Step1 输入匹配：
Step2 输入匹配：
输出端采用共轭匹配且为单向设计：
Step3 最后的图形：
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）
S11 S21 4.5<30° 3.2<45° 2.0<35° S12 0.01<10° 0.05<-5° 0.02<-12° S22 300MHz 300 450 600 0.25<-35° 0.32<-78° 0.2<-85° 0.8<-10° 0.9<-15° 0.85<-20° 450MHz W=0.028mm L=9.12mm W=0.028mm L=4.59mm