《射频通信电路设计》习题与解答

1、习题1:1.1本书使用的射频概念所指的频率范围是多少？解：本书采用的射频范围是30MHz4GHz1.2列举一些工作在射频范围内的电子系统，根据表1-1判断其工作波段，并估算相应射频信号的波长。解：广播工作在甚高频（VHF ）其波长在101m等1.3从成都到上海的距离约为 1700km。如果要把50Hz的交流电从成都输送到上海，请问 两地交流电的相位差是多少？解：=v f =3 1 05o=0. 6 工4 km“1700。 工 4巾28333= 2：k =10201.4射频通信系统的主要优势是什么?解:1射频的频率更高，可以利用更宽的频带和更高的信息容量步减小2. 射频电路中电容和电感的尺寸缩小

2、，通信设备的体积进3. 射频通信可以提供更多的可用频谱，解决频率资源紧张的问题4. 通信信道的间隙增大，减小信道的相互干扰GSM和CDMA的英文全称和中文含意。等等1.5 GSM和CDMA都是移动通信的标准，请写出 （提示：可以在互联网上搜索。）解:GSM 是 Global System for Mobile Communications 的缩写，意为全球移动通信 系统。CDMA英文全称是Code Division Multiple Address,意为码分多址。Code division multiple access (CDMA) is a channel access method us

3、ed byvarious radio com muni cati on tech no logies.Wikipedia3 Code- ihnsjori multiphQ -/wi ki/Cod drviMQn m u II ip p arcp因Go唤 Ej GaaglrEi 侥里曲3芷色承白电 材匱粧IE 0挂區貼坚日 iCIoudl Ul学玮口网陌口工忤 t&E CJ存M囑Ait icl TalkKe-ad Edit Fite誓 hiit DiyCri；Lt uecRu&L A lot jJiWikipldiAI3ir Firr LtkCode divis

4、ion multiple accessFm FiMpiTl 4 Lhi &ncrclapadt .町Ti p申C-an-int：!F/turtd eonttntClrr-int arr-antiYh工s drLfrd1# :占GbannjF 盘匸亡巧电hM Jjr鼻辿工de jihoiw hzhnshaj-j i7!ll.占亡臼 Tf-JJ trid dHA泪何.Codln Ai冒itriiin.口11匚护1|0 轴口匚亡!5!5 iQlL：|is a chanril access isffthjtMl ured. by ?arioms 肆QBMMU订M *UchT禅1轉前黏IllI E ip

5、liff techjiiiique生Bnatife to :ikipd:：RTikLatdi Eh*laLariicU mlHdpAl-aut VlIssj-adL ,CMA is an vxanple of :HultiplB accfiJFj vtiich is- whr? ral traDraittflu can sefid. infDSfaat icci siaidtaTtr acanuriica.t ion ckufoil. Thia -allays scvcialu?4ce td ftiaj# 3. band pf frequencies Caes bandviiith To pn

6、it thiE to b achiewd without unduAttnot b*tirn th* 卫直了巧 rClA upLoyi :Epiu宜4导*匚：十 its i tehfilaf；7arJ a. special cadinE chjME lilw-re e-ach tr-msaitt si is assicned i code)CCWi i? uf?d 4? thp wccf； iwthod in 总壮廿 Fj?bil phone Ftzndud? 讯点 ae 口血：5011“ mMDOn (tJu 贮at 亡曲hdrri：). uiJ V2L4U (th 祐 tuvj*d uic

7、d bj U*carriers B *ihi片h arelefeired t d hs irplj iolElCirev.iil(e+ftElul kiih4ih4th):SMPilri i4U 4KSptiitl dl tiplri 吨 QMi dHipltrinis54v.ti fe u e1 hoI li f I heIsie i(tbt l abl-i!buiVlJlhlFikit GbtchiDic 咖让 TLii - JIC3.news Iltldiij .1.6有一个C=10pF的电容器，引脚的分布电感为L=2nH。请问当频率f为多少时，电容器开始呈现感抗。解:= 1.125GH

8、z得:既当f=1.125GHz时，电容器为0阻抗，f继续增大时，电容器呈现感抗。1.7 一个L=10nF的电容器，引脚的分布电容为 C=1pF。请问当频率f为多少时，电感器开 始呈现容抗。解：思路同上，当频率f小于1.59 GHz时，电感器呈现感抗。1.8 1）试证明（1.2）式。2）如果导体横截面为矩形，边长分别为a和b，请给出射频电阻Rrf与直流电阻Rdc的关系。解：R =门;s1 ,s对于同一个导体是一个常量2当直流时，横截面积Sdc当交流时，横截面积Sac = 2二乳2）直流时，横截面积Sdc =ab当交流时，横截面积Sac =ab-（aY）（b-6 Rdc/= ab/得：Rac -

9、ab-（a-J（b-：）6 61.9已知铜的电导率为 他=6.45汉10 S/m，铝的电导率为 弧=4.02 ,它属于宽带放大电路3.仪表放大电路的频带宽度为：DC至10MHz。请分别计算该放大电路的绝对带宽和相对带宽，并判断该放大电路是否属于宽带放大电路。解答：绝对带宽：BW 二 fH - fL MHzloss相对带宽：fLK 2所以它属于宽带放大电路。4. 某射频信号源的输出功率为 PouT=13dBm，请问信号源实际输出功率P是多少mW？ 解答：PPout (dBm) =10lgP = 20mw15. 射频功率放大电路的增益为Gp=7dB，如果要求输出射频信号功率为Pout=1W，则放大

10、电路的输入功率 Pin为多少？GP =10lg 血二 PN =199mwP IN6. 在阻抗为Z0=75 1的CATV系统中，如果测量得到电压为 20dBV，则对应的功率 P 为多少？如果在阻抗为Z=50i啲系统中，测量得到相同的电压，则对应的功率P又为多少？解答：V(dBuv) =90 10lg Z0 P(dBm)P(dBm二 V dBUv90 1 QJ gZ.当 Zo=75时，P(dBm)=-88.7 dBm当 Z0=5O门时，P(dBm)=-86.9 dBm7. 使用(2.30)式定义的品质因数，计算电感L、电容C、电阻R并联电路的品质因数Q。解答：假设谐振频率时，谐振电路获得的电压为

11、V(t)二V0 cosw0tEcT T 1 2 2二 2EC (t)dt(V0 cosw0t) w0cdtV0Co 24TT 1, 22兀 V022兀 24 wo LEl = ：0 EL(t)dt =：0 l0COS(wt) wLdt0VC00 24 wi L4电阻R损耗的平均功率为PosSV( 2R因此并联谐振电路的品质因数 Q0为EL +ECQ = 2 心=RwC种类特性应用范围肖特基 二级管具有更咼的截止频率和更低的反向恢复 时间用于射频检波电 路，调制和解调电路， 混频电路等PIN 二 极管正偏置的时候相当于一个电流控制的可 变电阻，可呈现非常低的阻抗，反偏置的是 相当于一平行平板电容

12、应用于射频开关 和射频可变电阻变容二极管从导通到截止的过程中存在电流突变， 二极管的等效电容随偏置电压而改变主要用于电调谐， 还可用作射频信号源IS=20lg 冬。Z隔离度Zo请总结射频二极管的主要种类、特性和应用领域。 解答：10.雪崩二极管、隧道二极管和 Gunn二极管都具有负阻的特性，尽管形成负阻的机理完全不一致。请设计一个简单的电路，利用二极管的负阻特性构建一个射频振 荡电路。解答：& 使用图2-12 ( b)的射频开关电路，如果 为Zf和Zr。请计算该射频开关的插入损耗 解答：PIN二极管在导通和截止状态的阻抗分别 IL和隔离度IS。插入损耗IL =20lg2ZoZfZo9.11.1

13、)试比较射频场效应管与射频双极型晶体管结构和特性上的差异。2)试讨论晶体管小信号模型和大信号模型的主要区别。请问能否使用晶体管大信号模型分析射频小信号。解答：场效应管是单极性器件，只有一种载流子对通道电流做出贡献，属于压控器件，通过栅极-源极的电压控制源极-漏极电流变化；使用GaAS半 导体材料 MISFET的截止频率可以达到 60 70GHz, HEMT可以超过 100GHz,因此在射频电路设计中经常选用它们作为有源器件使用；双极 型晶体管分为PNP和NPN两种类型，其主要区别在于各级的参杂类型不 一致，属于电流控制器件，正常工作时，基极-发射极处于正偏，基极- 发射极处于反偏；通过提高掺杂

14、浓度和使用交指结构，可以提高其截止 频率，使其可以在整个射频频段都能正常工作大信号模型是一个非线性模型，晶体管内部的等效的结电容和结电阻 会发生变化，小信号模型是一个线性模型，可认为晶体管的个参数保持 不变。能使用晶体管的大信号模型分析射频小信号。12.肖特基二极管的伏安特性为I =ls(eD1)其中反向饱和电流为IS =2 1-A，电阻Rs=1.5“试编写计算机程序，计算 当Va在0V10V之间变化时，肖特基二极管电流I的变化。#in elude math.hfloat dl(float Va)float i1;if(Va0)printf(n O,dataerror);else if(Va=

15、0)i仁0;else i1=2*exp(Va-dl(Va-1)*1.5-1);return(i1);void mai n()float i;float v=0;doi=dl(v);prin tf(%f*10(-11)n,i);v=v+1;while(v ，/4、8时，养餌42错误的式子算出正确的结果!正解参见P57 （3.41）式：7.8 时：Zin应该是精确的时，Z4INZ。- jZL48-j36 乙- jZ -乙 jZ。Z2Zl= 46.2 j30.77时，Zi N= Z|h 50- j 12微带传输线特征阻抗为 Z0=50 1, 和电感L=10的负载。试计算 传输线上的VSWR。解答：工

16、作频率为f=100MHz。如果终端连接电阻1 ）传输线的VSWR ; 2 ）如果频率升高到R=100门500MHz ,厂Z| Zo R jwl Zo-iZ| +Z0 R + jwl + Zo得到F|的确切值当 f=100MHz 时 F| =0.98 VSWR=99当 f=500MHz 时 F| =0.99 VSWR=1998. LC并联谐振电路的谐振频率为f0=3OOMHz，电容C的电抗为Xc=50门。若用特征阻抗为Z0=5Ol】的短路传输线来代替电感L，试确定短路传输线的长度 I。解答：Zin = jZ tg -1w|丄wc,1wl 、l （arctg n二）Z0l可得最短的短路传输线了 8

17、 =0.125 m9. 无耗传输线特征阻抗 Z0= 50门，工作频率为f=3GHZ ,测得VSWR = 1.5,第一个电压波 节点离负载的距离为l min=10mm，相邻两波电压节点的距离为50mmo试计算负载阻抗ZL及终端反射系数:lo解答：V S W申.金|=0.2相邻两电压节点相差0.5 =50 mm 可得=100 mm第一个电压节点离负载lmin =10mm则负载应在乙-Z。Z| z。= Z|= 41.3-j16.310. 传输线的特征阻抗为Z=50，测得传输线上驻波电压最大值为|Vmax|=100mV，最小值为|Vmin|=20mV ,邻近负载的第一个电压节点到负载的距离为lmin=

18、0.33，。求负载阻抗Zl。解答：V S W=RVm iX=5VSWR -1一 VSWR 1 =0.67l -0.25 8JI =H0.25 25Z =Z|33.7 j77.411. 传输线的长度为l=0.82传输线上电压波腹值为50V，电压波节值为13V，波腹距负载0.032 。如果传输线特征阻抗为Z0=50，求输入阻抗Zin和负载阻抗Zl。解答：v 二 v v i Vc仁）Vm a xV Cn c 1 ）VmMnd）VSWR = VmaVmin 二卫=0.5870.032 _波腹距负载0.032，所以负载点应在0.25=0.128所以终端负载的电压反射系数:l =0.587 0.128:Z

19、 i - Z -lZl Z0 二 ZL =124j86.9Z Z jZtg mIN _ 0 Z0 jZltg -l =13.8 j11.512. 特征阻抗为Zo=5O门传输线终接负载阻抗为ZL=75+j100（l9。试求：负载反射系数:l ； 2）传输线上的VSWR ； 3）最靠近负载Zl首先出现电压驻波的波腹点还是波节点。解答：Zl -Z。1 j4-iZi +Z = 5 + j4VSWR l = 4.61i所以最先出现波腹点13. 1）证明无损传输线终端接纯电抗负载时，传输线上电压反射系数|=1,并从物理现象上解释。2）试证明无耗传输线上任意相距/4的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平

20、方。解答：接纯电抗负载时乙二jxZi _Z0 jx _Z0Zl Z0 = jx Z02 2X -z。. 2XZ029 J 22x2 Zo x2 Zo、2X2 -石Lx2+Z02/2XZ。（X2-Z；）2+4X2z2X2 Z2 2l=1物理现象的解释：终端接的是纯电抗，说明负载只有储能特性，没有耗能特性；由能量守 恒定律，这意味着当（无耗）传输线把微波能量传输到负载后，能量只能被 全反射回去。所以负载端的反射系数模值 iri=1。又由于是无耗传输线，所 以整条传输线上任意一点的反射系数模值| r就应该都为1。离负载端距离为 /4时，对应的阻抗为=ZoZijZotg -lZ jZ,tg N17.乙

21、 jZtg -(l4)Zo jZitg -(l4)这里少考虑了 Zin(I- 4)的情况:jZ0ta=Z0 + jZL tanB h -I 4丿乙n(I 4)*乙n(I心14.15.2 ZL + j Ztan 辽。ZZjom特征阻抗为Zo=50 1的无耗传输线终端接负载 前0.2,处输入阻抗Zin和电压反射系数丨X。 解答：Z| -Z。1Z| Zo =3Z|NZoZ jZotg |Zo jZ|tg J=26.9-j11.9Z|N ZoZ|N Zo1144.1403|ZljZtan4lQ | 扎z0 j Zt an： I lI 4Zl=100，求负载反射系数-l，以及负载已知传输线的归一化负载阻

22、抗为Zl 4 j。8。从负载向信号源移动时，试问:遇到的是电压波节点还是电压波腹点？并求它与负载间的距离I。解答：首先先遇波腹点-_ Zi _Zo0.6484 j0.8乙 +Zo =2.2557v - arctg L-r =50.9759I = *0.25 =0.071 ji对于如图3-34所示无耗传输线系统，试计算负载Zl获得的功率Pl。ZgSCQ1 F彳*1*1Vg=10_ . VZl二0.35 0.65 图 3-34解答:Zi在传输线的前端的等效阻抗为 乙二63.7一 j25.6则等效阻抗获得的功 率1 Vg2 Re Z /= 0.25w由于是无耗传输线，所以等效阻抗获得的功率即为乙实际

23、获得的功率。18. 特征阻抗为Zo=5O0的无耗传输线，长度为10cm（ f=1GHz，Vp=0.77c）。若输入阻抗为ZiN=j601）试用Smith圆图求出终端负载阻抗Zl； 2）如果用短路终端代替该负载Zl，请确定输入阻抗 Zin.解答：终端负载阻抗为乙1125如果用终端短路代替负载，则输入阻抗为Z=-j14.119. 用阻抗圆图求出如图 3-35所示电路的输入端输入阻抗 Zin。(b)(a)图(a)04X(b)0(11.000-|24NM|Ohm 19.058 + j1kG31|Ohm|Z4.5SB * 戶工:ZinZinZinoiT*l Zin =22.3-j47.920. 1）试根

24、据微带传输线特征阻抗的计算公式，编写计算机程序，实现输入微带线各个参 数（微带线宽度 W，介质厚度h，介质相对介电常数 &），输出微带线特征阻抗Zo的功能。2）设计“对分法”计算机程序，实现输入微带线特征阻抗Z。、介质厚度h和介质相对介电常数r,输出微带线宽度 W的功能，并且验证。解答：编程思想请参考/*课本p49-52*/用的C语言编的乙二(24558+)53.565)0 严0.1 0.1 Z&7S 打 Zl =1 f0-j1300.55 0.56 -(c)解答：B=jO.O1S |Yj-S(b) Zin =29.4 j21.7:.C= = 1.59pF 2”(设频率为1GHz)Z=10+j

25、20t1 J二0.1 0.1 答案错误。正解：24.71+j53.51并联电容B= j 0.0 ISZin =5.2-j7.80-jO.OlS lYL-0-02+j0.04(S)DRNr. 1DRNcZDPNf, 4:zj SQI-1. #include stdio.h#include math.hfloat a,b,ef,r,u,w,h,z,f; /*z 为特征阻抗 ef 为相对介电常数 r 为介质的介电 常数 */float qiua() ;float qiub() ;float qiuef();float qiuf();float qiuz();main()printf(please i

26、nput shus); 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() ;return 0;float qiua() /* 计算 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);float qiub() /*计算 b 的值*/b=0.564*pow(r-0.9)/(r+3),0.053);

27、return(b);float qiuef() /* 计算等效介电常数的值 */ ef=(r+1+(r-1)*pow(1+10/u),-a*b)/2; return(ef);float qiuf()/* 计算 F 的值*/f=6+(2*3.1415-6)*exp(-pow(30.666/u,0.7528);return(f);float qiuz()/* 计算特征阻抗的值 */ 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.hfloat a

28、,b,ef,r,u,z0,w;float wl,wh,h,z,f,zl,zh;/*z 表示中心的阻抗值 */ float t;float qiua() ;float qiub() ;float qiuef();float qiuf();float qiuz();main()printf(please input shus); 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();

29、qiub();qiuef() ; qiuf(); zh=qiuz();w=(wl+wh)/2;u=w/h;qiua();qiub();qiuef() ;qiuf(); z=qiuz();t=(z-zO)/zO;if(zzO) if(zhzO)wh=w;elsewl=w; else if(zlzO) wh=w;elsewl=w;prin tf(%10.6f,w);getch();子函数同上21.有一款免费的Smith圆图软件，大小只有几百 kB字节。请在互联网上搜索并下载该软 件，通过帮助文件学习软件的使用方法，然后验证习题中利用Smith圆图计算的结果。解答：电子资源网可以找到.习题4：1.

30、比较两端口网络阻抗矩阵、导纳矩阵、转移矩阵、混合矩阵的定义，讨论四种网络 参数的主要特点和应用。解答：见表4-12. 分析如图4-26所示T形网络的阻抗，求该两端口网络的矩阵Z、导纳矩阵Y和 转移矩阵A。i2 + EoZ1+ i1Z3V1Z2V2图4-26 T形网络解答:转移矩阵阻抗矩阵Z2乙Z3乎Z21召1Zi匕2 1Z2导纳矩阵丫 12丫 2.2Z2乙Z2 ZZ 3ZZ21Z3-11+ 乙丿cos山j sin ：lZ0jZoSin -lcos ：l3. 一段电长度为l特性阻抗为Zo的无耗传输线的转移矩阵A为rIa=.当传输线终端连接阻抗为 Zl的负载时, 关系。解答：试分析该传输线输入阻抗

31、Zin与负载Zl的V1二i1cos : l.sin I jcos : lZo% = v 2cos ： l - ji Z .v2 sin Pl = JZo-i2 cos : lZlJZotg JZo+jZltgBl4.在射频放大电路设计中，为了提高放大电路的性能经常采用共基极晶体管放大电 路，如图4-27所示。根据射频晶体管的等效电路模型，请计算分析给出等效电路 的两端口网络的混合参数h。ZinI1BJTIbIEEVEBBBEJBJTceIbBE4：IbBCVCB图4-27晶体管共基极放大电路解答:vjh)1h)2卩1 =混合矩阵J2Jh22 Jlv2jv11vEBI-rBE rCE一.lv0

32、i1iBIVCB =(1 + 0)心+ rBEv1 |vEBrBE-|i0 v2vCBBb(1 + 0)rCE +bei2 |ic |PCE +BElv0 -i1iMb = -i B(1 +叽+ rBEi2 | _iC1hi21V2hii1- Vcb B- (1 CE BE rBc5.通过转移矩阵A可以方便地计算级联两端口网络的电路, 阵与其他网络参数的相互转换。请计算分析给出转移矩阵 相互转换计算公式。解答：因此经常涉及到转移矩A与导纳矩阵Y之间的fvj (A kiHc学D J l_i2 JB2iii CV2 - Di 2在导纳矩阵中ICv： - Di 2Y1 =|v2 =s V1Y2 |v

33、1 V2利用条件v =0代入式得：1Av?二 Bi2= Y2=BCBDA同理可得Y2-4丫22 =b 从而可用转移矩阵获得导纳矩阵Av2 -Bi|v2 =0 -2转移矩阵6.如果两个两端口网络的散射参数S分别为$ 靑.20 0.01 -2.10.30rF1- 0.20馆1YJ1d cb-daY22丿-B1-1A 丿0.010.30请判断两个两端口网络是有源网络还是无源网络，并说明原因和相应可能的电路。 解答：第一个是有源网络因其 Ei J，对应的可能电路为放大器电路。第二个也是有源网络，因为其一端口的反射系数S1要大于1,可能的电路是振荡电路。7.无耗网络各端口的输入功率之和Pin和输出功率之

34、和Pout相等。如果网络是有耗网络，将满足关系PinPout ；如果网络是有源网络，例如含有晶体管放大电路，将可 能满足关系PinY （zlZ ） J（lz 1 IZ0 ）对其求转置，考虑IZ0，言， Y01为对称矩阵得*Si S 1,则S 1满足互易条件n =Sm，得证使用T形电阻网络（如图 4-26所示）可以设计射频衰减器。一个典型的 器的散射参数为3dB衰减1）请分析3dB衰减器的特性；2）如果在阻抗Zo=5Oi的射频系统中设计 3dB衰减 器，请给出T形电阻网络的元件参数。解答：氐说明他是互易网络+ S2i 1说明它是有耗网络Z2SiiWv_IZ1 Z3J:S21 讥二 Z1 =Z2两

35、边杰匹配负载（50 Z2 ） /Z/乙二50(50 Z2)/Z350,2(50 Z2)/Z3 乙 50 Z2 一二乙=8.58Z2 = 8. 5i8Z3 = 1 4 1. 3810. 在射频通信系统中，经常使用Zo=5O门和Zo=75门两种特性阻抗的电路。如果一个特性阻抗为Z=50li的传输线与Zl=75门的负载直接连接，求负载电压反射系数 :l。如果入射的功率为 Pinc dBmW，请问负载获得的功率 Pl是多少？ 解答：= 0. 2Zl Z0PRe(VI*)(a2 bh訂(1一 I. .f)2 2 2=0. 9c6B m w11. 一个N:1的变压器可以分析计算得到转移矩阵A。请自己分析计

36、算给出N:1变压器的散射参数S。解答：i1N:1/N i2V1V2V2变压器满足：1 .a1(V1 i1Z0)2、Z。1 . b1(v1 - i1Z0)2厶1- MZ。)2a2b2Sii1 .(V2 - i2Z0 )2厶9a1a? =0a2 =0 时=.V2 = - i2 Z0i2 一 NS.1 上|a? =0V1 - hZ。nn=N SS21 二 21N S同理:21NSI2b =a2得出:S一亠 72、呵吐2%-N丿12. 请分析计算给出从链散射矩阵 T到散射矩阵S的变换关系。如果S参数满足互易条件，请判断T矩阵是否也满足互易条件。解答：二 T 1 b 2 T ad = T21 匕2T?2

37、a2b1b1 IT21S11|a2 z0 -a1b1T11 2 - L = oa2由=0= 丁也二-丁仁比代入式s丄1s12|a1 =0得：T11T2 T21T12a2T11T12同理： 可得散射矩阵IS 匸 1*21T11 11如果S I满足互易条件，则链散射矩阵13.一个双极型晶体管在Zo=5O的系统中，使用矢量网络分析仪测量得到在900MHz下散射参数为FREQS11 MAGS11 PHASES21 MAGS21 PHASES12 MAGS12 PHASES22 MAGS22 PHASE(MHz)(Degree)(Degree)(Degree)(Degree)9000.699509-11

38、7.58455.050356155.62910.042585128.07490.062917-102.3972求该晶体管的Z参数和h参数。（提示：编写计算机程序计算）14.在晶体管射频放大电路设计中，需要在晶体管的输入和输出端口连接匹配电路，以获得最佳的性能。如图4-28所示的射频晶体管放大电路，输入端口和输出端口匹配电路等效两端口网络的散射参数分别为SM和SN，晶体管等效两端口网络的散射参数为ST，信号源内阻Zg和负载阻抗Zl均为实数。为了分析匹配电路 的效果，需要确定输入匹配网络的输入端电压反射系数:in和输入匹配网络的输入端电压反射系数out。请给出图4-28中射频放大电路的信号流图，并

39、计算给出:IN和OUT的表达式。ZgVgZl图4-28射频晶体管放大电路解答：信号流图如下:bsb2ta1n-oblnb2n1Fl一a2nST sTi（sNN N -+ S Q 2丄11）“nJN N-sTksN 昇）N N psN + s 2S *1 srsNTTM M T T M . O 2S 2 -1 s S1 2s 2（S 2 2厂丿sM s M 1-視理：）习题5：1.讨论巴特沃兹滤波电路、契比雪夫滤波电路、椭圆滤波电路的频率响应的特点，比 较三种滤波电路的优点和缺点。解：参考表5-12.证明对于无耗滤波电路，散射参数S满足关系S12 也 2 =1解:对于无耗两端口网络满足iR -

40、0既：a jjU1C=10pF 二+n二J L=1OnHZo=5OQ1 tZo=5OQ1h.图5-57习题3.的电路图Zg=50门Vg=5V将散射矩阵代入上式，可得 E =I 1则：Sii &1 f =13.滤波电路如图 5-54所示，参数已经在电路图上标注。求：1有载品质因数 Ql、无载品质因数 Qf、外电路品质因数 Qe； 2）在谐振频率处, 信号源输出功率 Pout和负载得到的功率 Pl。解：-oLQe1oC Ro/Zl0 二-108HzLC-oL cRo/ZlQl=2510启25 10启-oLQf在没有插入滤波电路时，电路处于完全匹配状态，可得到负载获得的最Vg|2Pl = Pn =6

41、2.5mw大功率为：8Zo此功率即为入射滤波电路的功率，即为信号源的最大的输出功率Pout =62.5mw在谐振频率处，L和C不消耗功率，根据电路的串联关系，负载得到的 功率为P*R =62.5mw4.滤波电路如所示，参数已经在电路图上标明。L=10nHZg=5O0+Vg=5V OZo=5O. 1C=10pFZo=5O0QZl=50Qo-图5-58习题4.的电路图求：1）有载品质因数 Ql、无载品质因数 Qf、 信号源输出功率解：Pout和负载得到的功率 Pl。5.6.QfQeQl=108 HzC r=QO-oLZ。Zl-oLZ。ZloL二啤=1010-io-6外电路品质因数 Qe； 2）在谐

42、振频率处,62.5mw在谐振频率处8Zo,试比较0/4终端开路和终端短路传输线，与相应 电路的区别。PoutFL2 Zg +Zl中血二 0(W)LC串联谐振电路和 LC并联谐振解：n，短路和终端开路的传输线，只在 4处输入端的等效阻抗与相应的LC并联谐振电路和LC串联谐振电路的阻抗相同，在其余地方不能和LC 并谐振电路LC串联谐振电路的阻抗相同且变化率不一样。设计一个归一化巴特沃兹低通滤波电路，要求在两倍截止频率处处具有不低于20dB的衰减。一遍解：滤波电路如下所示:_ 彳 L1=0.7654 HL3=1.8478 HZo=1 Q1 11 注意集总参数元 器件的单位R=11.84780.7654 F6dB，并且7.给出一个契比雪夫低通滤波电路的带内插入损耗曲线，要求带内波纹为 在两倍截止频率处具有不低于50dB的衰减。解：2LMa 亍 10lg(1a) d6B = a =1.732Tn =cosh N cosh 2