微波固態(tài)電路習題-課件

微波固態(tài)電路第三章習題1微波固態(tài)電路第三章習題11.試就異質節(jié)、低噪聲、大功率等方面說明HEMT和HBT器件的特點，以及各自適合哪種微波電路。HEMT,MESFET和HBT功率和頻率的關系曲線。HEMT和MESFET截止頻率和柵長的關系曲線。GaAs和InP的HBT也具有較高的頻率特性，NEC公司的HBT截止頻率可達到250GHz。但總的來說HBT的最高頻率較HEMT低。21.試就異質節(jié)、低噪聲、大功率等方面說明HEMT和HBT器件精品資料3精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”44HBTHEMTHEMT和HBT的噪聲特性。5HBTHEMTHEMT和HBT的噪聲特性。5LNAPAOSCf<6GHzf>6GHzHBT2st1st1st1st2stHEMT1st2st2st2st1stHEMTHBT異質結異質結異質結噪聲系數(shù)更低低功率高高單元成本（mm^2）高較高工作頻率高較高功率效益高最高最小線寬0.12-0.5um2-3um6LNAPAOSCf<6GHzf>6GHzHBT2st1st1VSPSTransistorZINGINGS+-ZS2、證明放大器的輸入端口的失配系數(shù)為：——放大器輸入端反射系數(shù)——源反射系數(shù)其中：7VSPSTransistorZINGINGS+-ZS2、證明Step1

信號源到50歐姆的匹配50WGSaS+-ZS

PavsPS=|bs|2Pr8Step1信號源到50歐姆的匹配50WGSaS+-ZSStep2

無限多次反射產生的Loopgainbsa1b1GS1GINa1=

bs

+bs

GINGS

+bs

(GINGS)2

+bs

(GINGS)3

+………..VSPSZINGINGS+-ZS9Step2無限多次反射產生的Loopgainbsa1bStep3

晶體管輸入端,MINZINGIN50WV50+-P+=|a1|2PINPr=|b1|210Step3晶體管輸入端,MINZINGIN50WV50Step4

總的失配系數(shù)

11Step4總的失配系數(shù)11當共軛匹配時，即12當共軛匹配時，即12采用下列放大器串接成一個級聯(lián)的放大器；S11=-10dB,S21=15dB,S22=-6dB，請問串接后增益范圍是什么？50W50WV0+-MS11(new)S22(new)S21(new)bsa1a2b2b1S11S21S22S12=01a1a2b2b1S11S21S22S12=0GINGS思考：13采用下列放大器串接成一個級聯(lián)的放大器；S11=-10dB,假定S12=0(2)GIN=S11=-10dB=0.316GS=S22=-6dB=0.5Loopgain=1/(1-S22S11)=1.188~0.864(3)兩級的S21已經包含了MSandMIN

的損耗(4)Gain=S21xLoopgainxS21GMAX=15dB+1.5dB+15dB=31.5dBGMIN=15dB-1.27dB+15dB=28.73dB14假定S12=0143、一場效應管工作頻率為f=5.5GHz，偏置條件為：VDS=3.2V，ID=24mA。已知S參量為：S11=0.73<176°,S12=0.05<75°,S21=3.32<34°,S22=0.26<-107°,假設放大器沒有匹配網絡,且負載為ZL=50歐姆,源阻抗為ZS=30歐姆,傳輸線阻抗為Z0=50;

（1）、求GTu，GT，Ga，并畫出負載為10歐姆到100歐姆時GTu的幅度變化值。（2）、在單向化條件下為輸入端口做匹配并求出GTu，（3）、在單向化條件下為輸入、輸出端口做匹配并求出GTu=GTumax153、一場效應管工作頻率為f=5.5GHz，偏置條件為：VDSZLZSVS+-Transistor

PAVS

PINPr1

PAVN

PL

Pr2GT=f(GS,GL)16ZLZSVS+-TransistorPAVSPINPr1解（1）：負載阻抗為75歐姆，源阻抗為30歐姆時的：17解（1）：負載阻抗為75歐姆，源阻抗為30歐姆時的：17負載為10歐姆到100歐姆時GTu的幅度變化值：18負載為10歐姆到100歐姆時GTu的幅度變化值：18（2）、在單向化條件下輸入匹配下有：此時的GTu為：（3）、在單向化條件下輸入輸出匹配：19（2）、在單向化條件下輸入匹配下有：此時的GTu為：（3）、

4.有三只晶體管在1.8GHz時的S參數(shù)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°

請選擇合適的管子設計一高增益放大器,要求:

（1）、放大器的最大增益是多少?

（2）、三只管子的穩(wěn)定性如何？

（3）、設計具體的放大器電路，詳細說明設計過程。204.有三只晶體管在1.8GHz時的S參數(shù)如下：

S

晶體管的輸入輸出都是共軛匹配時才能得到。

GT,MAX=GA,MAX(MAG)=

GP,MAX

只有當晶體管無條件穩(wěn)定下(K>1)，才存在一組組(GMS,GML)的唯一解，加以匹配可得到GT,MAX

。

MAG,(GMS,GML)直接由晶體管S-parameters計算得知，(GS,GL)不再是變數(shù)。

其物理意義在于當晶體管被外加的電阻元件加以穩(wěn)定以后，所能得到的增益對不會超過MSG。（MaximumStableGain穩(wěn)定增益最大值）最大增益21晶體管的輸入輸出都是共軛匹配時才能得到。解：首先計算穩(wěn)定系數(shù)放大器最大的增益：22解：首先計算穩(wěn)定系數(shù)放大器最大的增益：22選用第三個晶體管做高增益放大器［S１］［S２］Ｓ

new將S矩陣變換成ABCD矩陣相加Step1將ABCD矩陣再變換回S矩陣，進而求得串聯(lián)電阻與穩(wěn)定系數(shù)的關系23選用第三個晶體管做高增益放大器［S１］［S２］Ｓnew將S選取適當?shù)碾娮柚?，使K大于1。對于特定的電阻值，對應于唯一的ГSm和ГLm,Step2Step３通過ГSm和ГLm,選取適當?shù)妮斎?，輸出共軛匹配網絡，放大器的增益為：24選取適當?shù)碾娮柚?，使K大于1。對于特定的電阻值，對應于唯一的5.設計一低噪聲放大器使其功率盡可能高。電路制作在Duroid基片上介電常數(shù)為10，厚度為1.27毫米。場效應管在3GHz、100MHz帶寬時的S參數(shù)如下：

S11=0.9<-90°，S12=0

，

S21=2<90°，S22=0.5<-45°。

Γopt=0.5<135°，F(xiàn)min=3dB，RN=4歐姆

（1）、擁有最小噪聲系數(shù)時的總增益是多少（用dB表示）。

（2）、設計放大器的輸入輸出匹配網絡。

（3）、畫出具體的電路圖，詳細說明設計過程。

（4）、如果輸入信號為-20dB，放大器的輸出功率和輸出噪聲各是多少255.設計一低噪聲放大器使其功率盡可能高。電路制作在Duroi（1）、前級采用最小噪聲匹配，后級采用共軛匹配，即保證了小的噪聲系數(shù)，又保證了較高的增益。由于S12=0，采用單向化設計，有：26（1）、前級采用最小噪聲匹配，后級采用共軛匹配，即保證了小的輸出端采用共軛匹配且為單向設計：（2）、由27輸出端采用共軛匹配且為單向設計：（2）、由273、Step1輸入匹配：283、Step1輸入匹配：28Step2

輸入匹配：29Step2輸入匹配：29W=0.028mmL=0.84mmW=0.028mmL=5.44mmW=0.028mmL=9.12mmW=0.028mmL=4.59mmStep3

最后的圖形：

輸出功率為：30W=0.028mmW=0.028mmW=0.028mmW=06.設計一寬帶放大器，使其增益在300MHz到600MHz時不小于10dB。晶體管的S參數(shù)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：詳細給出具體電路設計過程并說明理由316.設計一寬帶放大器，使其增益在300MHz到600MHz時資用功率Ga的等功率圓（10dB）300MHz450MHz600MHz32資用功率Ga的等功率圓（10dB）300MHz450MHz6

300MHZ時，G