西电微波电子线路课后习题答案

1、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，D1、 D2两路长度差 4 ，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a 电路输出电流成分：u s1 vs cos stu s2 v s cos stul1 vl cos l tul2 vl cos l tg1 t g 0 2gn cos n l tn1g 2 t g0 2gn cos n l tn1i1 g1 t u s1i 2 g2 t us

2、2* 中频分量 0 st , ni01 g1vs cos s l ti02 g1vs cos s l ti 0 i 01 i 02 2g1vs cos 0t* 和频分量 s t , ni 1 g1vs cos slti 2 g1vs cos s l ti 1 i 2 2 g1vs cos* 本振噪声un112/gnf/ul1cosn2021/gnf/ul2cosn20g1v s cos s l tg1vs cos sltvnl cos nl t, un2vnl cos nl ti n 01g1vnl cos nl l tltd l tl td ltin02g1vnlcosnllt in01in

3、00*外来镜频干扰s/ 2/lt/ii1g1vscossg1vscos iot/lt/iotii2g1vscossg1vs cos/ ii/ii1 i/ i2/2g1vscosi0t不能抵消，二倍输出。* 镜频分量i2ls,n2lsii1 g2vscos 2 l s tii2 g2vscos 2 l 2 s t ii1iio 0 镜频输出抵消，但流过输入回路，在源电阻上损耗能量。* 高次分量n 奇数 两路相差 n 反相 输出叠加n 偶数 两路相差 2n 同相 输出抵消b 电路输出电流成分：us1 vs cos stus2 vs cos stul1 vl cos ltul2 vl cos ltg

4、1 t g2 tg0 2gn cosn l tn1gn2/f ul1 cosn0ltd l ti1 g1 t us1， i2 g2 t us2n1* 中频分量i01 g1vs cos s l ti02 g1vs cos s l tg1vs cos s l ti 0 i 01 i 02 2g1vs cos 0t* 和频分量st, n 1i1g1vs cosslti2g1vs cossltg1v s cos sltii 1 i 22g1vscost* 本振噪声 un1vnlcosnl t, un2vnl cos nl ti n 01g1vnl cosnllti n 02g1 vnl cosnllt

5、 in 01in00*外来镜频干扰s/ 2/lt/cos io tii1g1vs cossg1vs/lt/ii2g1vs cossg1vs cos iotii / ii1/ ii2/ 2g1vs/ cos i0t不能抵消，二倍输出。* 镜频分量 i 2 ls, n 2ii1 g2vscos 2 l s tii2 g2vs cos 2 l s tii1iio 2ii1镜频输出不能抵消，也会流过输入回路，在源电阻上损耗能量。* 高次分量n 奇数偶数两路都不能抵消。注意：均为镜像匹配混频器，无法抑制外来镜频干扰，变频损耗中含有镜频在源电阻 上的损耗。3-3)电路只能作混频器，不能作上变频器，因为和频

6、信号在抵消且滤除。若要实现上变频，应把信号与中频口交换或给一管子后加四分之一波长段且把电容换成电感。3-4)(2) 信号与本振通过环行桥等分且以下列关系加于二管，中频叠加经滤波输出。us1 vs cos stus2 vs cos stul1 vl cos l tul 2 vl cos l t(3)信号经环行桥在管子处反相，但管子反接，故信号同相， 本振经环行桥在管子处同相，但管子反接，故本振反相。输入电路， 两管子旁接地线为四分之一高阻终端短路线， 为直流通路。 环行桥与 管子之间为阻抗变换器和相移段。输出电路， s 4l 4 4 开路线分别对 s n l n l s ，中频口1为2 l 的

7、段。4（3-6）（1）本振噪声无法抵消，输出噪声增加，茅草幅度增大，电流减小一半，信号幅度减 小。（2）管子接反或管子不配对引起，仔细挑选配对管子，且正确安装。(3-8)td 1.4, Lm 6dB(4)LFSSB2td21 1 4.8(6.8dB)2Ltmtd1 1 1.2Ld2TmtmT01.2290 348okFFmL Fif1 8.8(9.4dB)orFL tmFif1 8.8(9.4dB)雷达信号为单通道）(4-2)门-罗关系为P10f10P 11f01P01f10P 11f01PPfPPsfsPifiPifi（1）Pi 0PP 0 Ps 0不能构成对 f s的反射型参放。2）因为

8、PP 0 ，泵浦端是负阻，系统不是绝对稳定。3）功率增益PiPs没有增益。(4-3)解：频率成分f10 f 01f11f1 1m 1 011n 0 111门-罗关系为P10P11P1 10f10f10f01f10 f010P01P11P1 10f10f10f01f10 f 010因此P112 f 01P10P1 1 2 f01P10 f10P01 f1f0 f f01f10 f010.5GHz(4-4)(1)由 fo 2GHz和1 2 4知 fi 1GHz, fin1线性缓变结 n，查表 4-3， 1-2-4 倍频器3D 1.612.20.0351Vnorm0.25计算RsRinRout(2)

9、inA 0.215 B 0.0719cjmin Rs33pf Cj 0 33 7pfCjCmin1cexpARs10 12c1230.215 3BRs0.0719out40.5GHz0.4110 20.40Rs19 1210 9 6 3 10 1240GHz12.2 2 0.5334040 520.53 40 180.51000108图4蛊7 徴帝型四嘻预B丐珞出1 祈人跖孑2 一恁遲虑波器：3 空 阿凹路了 3亠变评驾 3输出帯潼憾 帙器，$输出晞.7 诧置电琏.(4-5)1）自左到右，自上到下1 短路，交流接地电容，输入同轴线，偏压通路，激励电感，阶跃管，谐振线，4耦合电容，到输出滤波器。

10、2）C0TN 2 , 14 2C0 , C41 L, C5 C31N 2NRL Z0C4 和 激 励 电 感 对 1 呈 现 阻 抗 为 零 。 C2 L112 对 f1 谐振 tp 1tn ， 谐振 线1 p 2 nRL 带通滤波器的输入阻抗，C0阶跃管的最小电容。第五章51）解（1）： K11 S11 2 S22 222 S12 S210.310.31.033 11 S11 2 0.98 S12S2121 S22 2 0.3 S12S21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。0.427 11 S11 2 S22 2 22 S12 S21该管子不满足绝对

11、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。4.5r54.6053)解（ 1）：由 b1 S11a1 S12 a2S11 sb1S12a2b2S22a2out S22 1 S11 s ( as短路)2） a0 为负载断开条件下，端口 2 呈现的输出波。由 b1S12ab2S22 a2 及 a1ass inin a1 ，得到：a0b2S12 S21 S22 ( in s)as ，其中 inS12 (1in s )S11S12S211 S113）Ga 为inout 时的增益， Pa2as2s1La2 a0 12 out S12 S21 S12(1 2s)11 (S122 S11 s

12、s)2Pa222s(S1212s)2 ) 2Re s54）圆外稳定。 但 L 只能在单位圆内取值，解（ 1）：原点位于稳定圆外， 所以稳定圆内不稳定， 所以 A 、B 是稳定点， C 点不稳定； D、 E 点由于 L 1，不可能。（2）：该管子不是绝对稳定的，因为C 点所在的两圆相交区为不稳定区，故该管子为潜在不稳定。56）解（ 1）：双向器件设计时：0.511540*S12 S21 s *L 1out1（ S221 S11 s所以 s2 S1*1（或sm ），因为 S12 0，所以s1opL2 S22（或 Lm ），故 S11与 sm、 S22 与 Lm接近。输入匹配网络把 50 变换成 s

13、1 ，级间匹配网络把 out 变成 S1*1 ，输出匹配网络把 50 变换成 S22 。单向设计时： s1 op 0.51 1540， L1 S2*2， s2 S1*1， L2 S2*2 ，输入匹配网 络把 50 变换成 s1 ，级间匹配网络把 S*22变换成 S1*1 ，输出匹配网络把 S2*2 变换成 50 。0 * *2）按单向化设计，S12 0 ，取 s1 op 0.51 1540 ， L1 S2*2， s2 S1*1 ，*0L2 S*22 0.72 100 ，输入网络把 50 变成 s1，选并联支节：输出匹配网络把 S2*2 变换成 50 ，选用串联匹配：57）解： GTGTU2 ，

14、TU 1 x 2L(1 S11 s )(1 S22 L )0.86S1*1S2*20.0782，1(1 u) 20.86, (1 u)21.18GTGTU1.18 ， 1db 误差范围为 0.8 1.25，所以该管子可作为单向器件处理，GT 1dB 。第六章（62）解（ 1）雪崩二极管在负偏压下，管内 P-N 界面接近击穿，和外电路连接后，产生微波噪声叠加。当微波 电压与偏压一致时， 界面击穿， 载流子雪崩倍增， 同时在偏压内建电场作用下漂移产生注入电流。微波电压变换时，雪崩停止，产生的载流子数达到最大，注入脉冲最大值，以后逐渐 停止。 在交流负半周，注入电流脉冲继续渡越在外电路产生相应感应电

15、流，调整长度， 使注入电流脉冲滞后与感应电流滞后总和为180左右，则管子上电压和电流反相，相当于一负电阻，可向外界提供微波功率。（2）体效应管由于载流子在一定能量由主谷向子谷迁移， 迁移率随电压增加而下降， 产生负微分迁移 率，导致电荷积累，产生偶极畴，并在渡越中长大。根据一定条件，偶极畴可形成渡越模， 延迟模，猝灭模。畴产生时电流突降，消失时电流突增，这样形成一电流尖脉冲，总发生在 交流电压负最大值附近，电流基波与电压总是反相，呈负阻，可向外界提供功率。64）解（ 1）(3)谐振条件：12j C p jyctg 2 lgjBd4)2LsCpCpg2g tg1Ls BdBd 65)解：见书上

16、131 页图 631 所示：1)管子阻抗：1ZD3D ( 0.7 j10.8) 10 3(0.8)2 (0.7j10.8) 103( 0.065 j0.998) 103ZDZ011.3 j20，1000 ，所以 L 1000 ，Z0150 65 56.9cL 1000 0.0165MHz2f66)解：见书上 131 页图 632 所示1 1 1 由图 YL 510 j Z10 tg lz， ZL Y1LYDGD jBd ， ZDRDjBd则谐振条件：Z Z Z ZL jZ 0tg l1ZD Z L Z0Z0 jZ Ltg l1YD50Z0Z0Z0 j50tg l2jZ0tgl150Z0Z0 j

17、 Z0 j50tg l2 tgl1250Z0 (1 tg l1tg l2) jZ 02tg l2Z02 j50Z0 (tg l2 tg l1)69)体效应管雪崩管PIN 二极管肖特基管变容管构造本征P NNPIN金属 半 导 体 结PN 管载流子电子形成偶极子P NN电子、空穴电子电子不导电偏置正偏反偏正偏、反偏、零偏正偏反偏外电路有有微微微特性负阻负阻变阻非线性正阻非线性电 容应用振荡振荡控制混频检波倍变频第七章（7-2）解：见书上 151 页图 734 所示：L PPaL ， PL2Pa当管子导通时，经负载接地ZL Z0 Z0 Rf Z0 1 1ZL Z0 Z0 Rf Z0 101 100开关隔离度 L 10lg Pa 10lg 12 40db反偏时，负载 ZL Z 0 Rrj C j011j02Rs fc2所以 Z L51j5105ZLZ01，L 10lgPPa 10lg 120ZLZ0PL所以插入衰减几乎为零。（73）解：见书上 152 页图 735 所示：74）解：见书上 152 页图 736 所示：1）ZLZ0Z0RfZ 0r fZLZ0Z0RfZ0 2 rf2 rf L 20lg f 20db rf2）： Vc 、Vf 、 L3）： a、电桥部分衰减器与相移器相同，管子方向也相同；b、衰减器接 50 负载，而相移器直接接偏置接地；c、电