微波固态电路复习题

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）。

4. 定向耦合器常用表征参量有（耦合度、方向性、隔离度）

7. 耦合器的耦合度的定义是（C= 10lgP1/P3 = 20lg|S31| dB ）。

9. 耦合器的方向性的定义是（D= 20lg|S31|/|S41| = 10lgP3/P4 dB ）。

10. 耦合器的隔离度的定义是（I= 10lgP1/P4 = -20lg|S11| dB）。

简答题

1.简述MMIC技术的优点

答案：

（1）电路的体积、重量大大减小，成本低。与现有的微波混合集成电路（HMIC）

比较，体积可缩小90%～99%，成本可降低80%～90%。

（2）便于批量生产，电性能一致性好；制造MMIC是采用半导体批量加工工艺，一旦设计的产品验证后就可大批量生产；电路在制造过程中不需要调整。

（3）可用频率范围提高，频带成倍加宽。由于避免了有源器件管壳封装寄生参量的有害影响，所以电路工作频率和带宽大大提高。

（4）可靠性高，寿命长，MMIC一般不需要外接元件，清除了内部元件的人工焊接，当集成度较高时，接点和互连线减少，整机零部件数大量减少，所以可靠性大大提高（可提高100倍）。

2.简述阻抗匹配重要性的原因

答：（1）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。（2）对阻抗匹配灵敏的接收部件，可改进系统的信噪比。（3）在功率分配网络中，阻抗匹配可降低振幅和相位误差。

3.简述微带电路拓扑结构的选择原则

答：（1）微波的高频段，宜选用微带阻抗跳变式的阻抗变换器。（2）微波低频端，宜采用分支微带结构。（3）微波固态电路设计中，当微波管输入阻抗为容性时，宜选用电感性微带单元；当微波管输入阻抗为感性时，宜选用电容性微带单元；

4.简述Wilkinson功率分配器的工作原理（P31）

答：

5.简述MMIC的基本工艺技术

答：（1）光刻工艺（2）离子注入工艺（3）薄膜淀积（4）腐蚀工艺（5）电镀工艺。

6.简述微带电路的制作要点。

答：（1）基片处理（2）版图制作（3）光刻（4）接地孔金属化与电镀（5）元件焊接

7.简述3dB分支线耦合器的工作原理。

8.简述混合环耦合器的工作原理。

第3章

选择与填空题

1. 晶体管器件可分为（结型晶体管）和（场效应晶体管）。

2. 用数学式子表示放大器绝对稳定的条件（）。K=（1-|S 11|2-|S 22|+|△|2）/2|S 12S 21|

18．晶体管双端口网络绝对稳定的充要条件为（K>1）（1-|S 11|2>|S 12S 21|）（1-|S 22|2>|S 12S 21|）

3. 功率合成技术中的电路合成包含（谐振式功率合成、非谐振式功率合成 ）两种方式。

4. 低噪声双极晶体管的两个重要的电参数是（功率增益和噪声系数）。

5. 双极晶体管的噪声来源有（热噪声、散粒噪声、闪烁噪声）。

6. 微波晶体管放大器的增益包含（转换功率增益、资用功率增益、实际功率增益）三种。

7. 描述功率放大器特性的参量有（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）。

8. 列举三种功率合成技术（器件级合成、电路合成、空间功率合成和准光合成）。

9. 晶体管噪声系是指晶体管输入端（信号/噪声功率）与输出端（信号/噪声功率）的比值。

17. 噪声系数的定义（）。

10.功率双极晶体管常用的输出功率有（饱和输出功率、线性输出功率、脉冲输出功率）三种。

11. 功率增益的定义是（在某一特定测试条件下晶体管的输出功率与输入功率之比）。

12. 双极晶体管的噪声来源有三部分：（热噪声）（散粒噪声）（闪烁噪声）

13. 线性输出功率1dB P 是（1dB 增益压缩时的输出功率）。

14. 功率放大器是非线性工作，常采用以下三种分析方法：（动态阻抗法）（大信号S 参数法）和（负载牵引法）。

15. 功率晶体管放大器的工作类别有三类：（甲）（乙）和（丙）。

16．微波宽带放大器的电路结构的种类为（平衡式放大器、反馈式放大器、有源匹配放大器、分布式放大器、电阻电抗匹配式放大器）。

简答题

1. 简述甲、乙、丙三类放大器的工作状态及特点。

答：甲类放大的工作特征是发射结处于正向偏压，晶体管在静态时维持较高的静态直流 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