微波电路中匹配网络软件的研制及其应用
摘要:利用Smith 圆图可以快速精确地设计微波电路匹配网络。本文建立了微
波电路匹配网络软件设计模型, 给出了各模块实现的功能, 以及用MATLAB 实现该软件的具体方法。最后用该软件设计了一个L 形匹配网络和卫星电视接收机输入电路的共轭匹配网络。
关键词: 匹配网络, Smith 圆图, MATLAB
引言:在微波电路设计中, 通常在信号源与负载之间插入一个匹配网络, 变换负载的阻
抗, 使两者匹配。理论证明, 当负载阻抗Z L 和源阻抗Z S 共轭匹配,即Z L = Z S* 时, 信号源和负载之间实现最大功率传输。如果采用解析方法设计匹配网络, 复杂程度和计算量都会很大。利用Smith 圆图, 可以快速精确地设计匹配网络。虽然国外已经开发出利用Smith圆图设计匹配网络的CAD 软件, 但是价格比较昂贵。我们根据文献 , 设计出了简单易用的软件。利用该软件, 可以设计L 形、T 形、P形和微带短截线匹配网络, 并具有显示匹配网络的传递函数图, 计算微带线的参数等功能。该软件使用起来非常简单, 大大简化了匹配网络的设计工作。
1、Smith圆图和匹配网络简介
Smith 圆图是由P. H. Smith 在1936 年发明的。Smith 圆图反映了归一化阻抗、反射系数和驻波比之间的关系, 是被广泛利用于微波电路设计中有效的工具。
在微波电路中, 要实现最大的功率传输, 就必须使源阻抗和负载阻抗相匹配。匹配网络是这样一个网络: 它是在源阻抗和负载阻抗之间, 对负载阻抗起阻抗变换作用, 使负载阻抗和源阻抗共轭相等的网络。本文所指的匹配网络均为无源匹配网络。匹配网络按照组成的元件可以分为: 分立元件匹配网络和微带线匹配网络。前者用于GHz 频段的低端及更低的频段。后者用于GHz 频段的高端及更高频段。其中分立元件匹配网络根据拓扑结构又可以分为L 形、T 形、P形。L 形是最简单可行的双元件匹配网络, 但是它的品质因数Q 无法控制。T 形和P形匹配网络是三元件匹配网络, 它们的品质因数Q 是可控的, 从而可以满足不同的带宽要求。分立元件的寄生参数效应限制了其在高频电路中的应用。取而代之的是分布参数元件。用终端开路短截线或终端短路短截线可以获得纯感性或纯容性电抗。因此产生了短截线匹配网络。其中单短截线匹配网络结构简单且具有良好的通用性, 但它对于实现可调型匹配网络有一定困难。双短截线匹配网络通过增加一个并联短截线解决了实现可调型匹配网络的问题。
2 、匹配网络软件的设计模型与实现
匹配网络设计软件由两部分组成: 第一部分是显示部分, 包括Smith 圆图上的匹配路径、圆图上任意点对应的归一化阻抗、归一化导纳、相位角等。第二部分是计算部分: 包括匹配网络的传递函数、分立元件参数、微带线参数等。
软件总的流程图如上图所示, 其中K 为判断进入何种匹配网络设计的变量。每一种类型的匹配网络设计都由上述的显示部分和计算部分组成。
该模块的主要功能是根据用户对匹配网络的要求( 包括匹配网络的类型、负载阻抗、源阻抗、工作频率、品质因素等) , 输出在Smith 圆图上表示的匹配路径。在Smith 圆图上显示的匹配路径与连接的元件类型和数值具有对应关系。因此圆图上每一段匹配路径都对应着一个具体数值的元件。一般情况下, 会有多条匹配路径可供选择, 用户可以根据设计的具体情况选择路径。软件还能显示出圆图上任意点对应的归一化阻抗、归一化导纳、相位角。下面以L 形匹配网络和双短截线匹配网络为例介绍显示部分流程图。
设计L形匹配网络显示部分流程如图2 所示,设计双短截线匹配网络显示部分流程图如图3所示。图3中L1和L2为拓扑图中两段传输线（在软件显示的双短截线匹配网络拓扑图中标明) 。其中L2为两个并联短截线之间一段固定的传输线, 在高频应用中通常采用3/8 和5/8 个波长。
该模块的主要功能是将在Smith 圆图的匹配路径转化为具体的元件参数和计算电路传递函数。传递函数是电路中一个很重要的参数, 它反映了电路的匹配点, 带宽, 损耗等情况。元件的参数包括电感、电容的大小, 传输线、短截线的长度、微带线参数。微带线的四个重要参数为: 中心导带宽度w ,介质基片厚度h, 特性阻抗Z o , 介质相对介电常数E r 。参数w / h, Z o , E r 三者不是独立的, 可以根据其中的两个参数求出另外一个参数。但是计算很复杂。一般情况下, 介质基片厚度h, 特性阻抗Z o是用户设定的。软件根据用户输入的h 和Z o 可以计算出微带线的其他重要参数。用户在计算界面中根据提示输入一段路径的起点和终点对应的数据, 就能得到这段路径对应的元件值。由于用户输入的数据具有任意性, 软件无法预知某些交点的数值, 有些计算中用到的交点在用户输入数据后在Smith 圆图上显示出来。用户在计算元件值时需要经过该点的特殊圆( 包括等电导圆、等电阻、等驻波比圆) 。为了满足这个要求, 软件设置了添加辅助圆的功能, 只要用户输入交点处的归一化阻抗、归一化电阻或归一化电导, 就可以添加辅助圆。该模块的设计框图如图4 所示, 其中J为sw itch 语句中用于判断条件的变量。
3、设计举例
3.1、 L形匹配网络
设计一个工作频率f0 = 1GHz的L形匹配网络,负载阻抗由R L=80Ω电阻和C L =2.65pF的电
容串连构成, 源阻抗Z S = 50Ω。特性阻抗为50Ω。
(1) 进入设计环境。在MATLAB 的Command窗口中输入matc-net design。选择匹配网络类型L 形匹配网络。出现L形匹配网络的两种拓扑图和参数输入窗口。选择其中一种拓扑( 本例选择上面一种) , 并输入相应的数值。如图5所示, 按下“开始设计”按钮, 出现图6。
（2) 根据匹配路径, 计算组成匹配网络各元件的数值。由上图可见存在两条匹配路径: 一条是Z L-A-Z in , 另一条是Z L-B-Z in 。本例中, 我们选择了第一条。点击圆图上Z L点得到: Z L 归一化阻抗值为1.6-1.2i ,A点对应的归一化阻抗值为1-1.23i。因为从Z L 点到A 点, 匹配路
径是沿着等电导圆往下半圆的, 所以要实现阻抗值从Z L 到A 的转换, 需要并联电容。在“选择计算对象”选择栏中选择并联电容, 并在并联电容计算窗口中输入起点归一化导纳0.4+ 0. 3i , 终点归一化导纳0.4+ 0.5i , 工作频率1e9, 计算结果为容纳0.2is, 电容0.64pF。类似可以计算出将阻抗A 变换到阻抗Z i n的串连电感。其感抗为1.23iΩ, 电感9.78nH。最后得到该L形网络结构如图7所示。
(3) 显示匹配后的电路的传递函数
在L形匹配网络传递函数显示界面输入图中对应的元件值(对于不同的匹配网络, 软件根据拓扑结构设计了不同的传递函数显示界面) , 如图8 所示。按下“显示传递函数显示曲线”就可以得到图9中电路的传递函数。图9表明设计的L形匹配网络在f0= 1GHz上实现匹配。
3.2 设计卫星电视接收机输入电路匹配网络
设计卫星电视接收机输入电路的匹配网络: 要求将第一级晶体管(CG39) 与信号源( 50Ω ) 进行匹配。卫星电视接收机工作在高频, 因此应该采用微带线匹配网络。我们选择了单短截线匹配网络。根据晶体管( CG39) 参数, 输入源阻抗、负载阻抗、特性阻抗, 可以得到源阻抗和负载阻抗在圆图上的位置及匹配路径, 如图10所示。
从图中可以看到, 有两条匹配路径: (1) Z L-A-Z in; (2) Z L-B-Z in 。如果取第一条, 传输线长度比较小, 可以缩小屏蔽盒尺寸, 晶体管串连传输线后阻抗从Z L 点变换到A点。从A 到Z in 要并联终端短路的短截线, 因为终端短路且长度小于1/4波长的短截线是感性的。如果选取第二条, 则需要并联终端开路的短截线, 因为终端开路且长度小于1/4 波长的短截线是容性的。采用终端开路短截线的优点是调节比较方便。我们选取了第一条匹配路径。
晶体管串先串连传输线, 阻抗变换到A点, 选择计算对象为传输线长度, 可得到L1 =0. 046λ( 如图10左下的传输线长度计算窗口所示) 。再在传输线和源阻抗之间并联短截线, 选择计算对象为短路短截线, 得到L2= 0.065λ。最后计算微带线的参数。我们选用特性阻抗为50Ω的聚四氟乙烯, 其相对介电常数E r = 2.55, 介质基片厚度为2mm。微带线L1 参数计
算结果如图1 所示。所以L1的长度为1.325cm。同样可以计算得L2长度为1.872cm。最后的输入电路如图12。
4、结论
匹配网络设计是微波电路设计中非常重要的一部分,利用Smith圆图能使设计事半功倍。该软件的特点有: (1)直接显示了匹配路径,清楚地表明匹配网络中元件的连接情况。(2)中文提示, 图文并茂, 使用起来非常简单。(3) 用MATLAB编写, 利用了MATLAB强大的数值计算和图像处理能力。对设计MATLA 匹配网络工具箱具有参考价值。
5、参考文献
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<4> 盛振华. 电磁场微波技术与天线. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2001.9
微波治疗仪的研究和应用新进展
摘要:随着微波疗法研究和应用的不断深人,新的微波治疗仪不断出现并在临
床各个领域发挥着越来越显著的作用。首先对微波疗法的物理机制进行了分析,并简单介绍了微波治疗仪的一般结构及技术参数,概括了微波治疗仪的研究和应用新进展和未来发展趋势。
关键词:微波疗法, 生物学效应，微波治疗仪
引言:微波是波长为1mm-lm,频率为300MHz一3000GHz的一种高频电磁波, 具有
传播速度快、穿透力强、抗干扰性好、能被某些物质吸收等特点, 应用微波作用于人体以治疗疾病的方法, 称为微波疗法。
微波疗法是随着近代无线电技术的发展, 上世纪40年代末期才正式在临床
上应用的一种高频电疗法。根据波长不同, 微波可以分为分米波(数10一100cm),厘米波(l一10cm )以及毫米波(l一10mm)三个波段。治疗中使用的微波一般指10一30cm的电磁波。为了控制空间的频率噪声以及避免对军用微波和通讯微波的干扰, 国家规定医用微波的三个工作频率为:2450MHz、915 MHz、433MHz。目前医疗上常用的是频率为2450MHZ和915MHZ的微波,其波长分别为12.24cm和32.79cm。
随着微波疗法的日益成熟, 各种微波治疗仪器相继问世。微波治疗仪是利用微波在人体产生的热对患者的病变部位进行辐射, 从而达到治疗的目的, 它具
有辐射能量的方向性好、加热面能量分布均匀、有效透热深度深, 既可做局部治疗又可做全身治疗等优点, 是当今发展无损伤治疗的理想医疗设备。第一批微波治疗仪器在1974年出现于Denver and Cambridge Universities(USA),随后, 各个国家对微波治疗仪的研制都投入了很大的力量, 推出很多新的产品。目前微波治疗仪已经广泛应用于临床治疗的各个领域,在妇科、神经科、肿瘤以及消化性溃疡等领域的治疗中发挥了极大的作用。
1 微波疗法的物理机制
微波疗法主要是利用微波的穿透性和选择性好的特点及其介质加热效应来达到治疗和
康复的目的。简单来说, 就是借助于各种不同型式的微波辐射器, 将微波发生器产生的微波能量导引、照射于人体病变部位, 使之由于介质损耗吸收微波能量而发热升温、消灭病菌、杀死病变细胞、促进血液循环和新陈代谢,从而达到治疗疾病和康复理疗的效果。目前的微波疗法主要是利用微波的生物学效应。
微波的生物学效应主要有生物体的热效应和非热效应。根据应用的角度可以分为微波理疗和微波治疗两种。
1.1 微波理疗:采用微波适量的局部照射, 提高局部生物体的新陈代谢, 诱导产生一系列
的物理化学变化, 如增强血液循环、加强代谢、增强免疫能力等,达到解痉镇痛, 抗炎脱敏, 促进生长等作用。近年来, 微波针灸成为微波理疗研究中的一个热点之一,临床应用表明, 它对关节炎、神经痛、扭伤、久治不愈的面神经、肩周炎等症具有较好疗效。微波是一种有效的现代化热疗方法。
1.2 微波治疗恶性肿瘤:利用微波辐射线照射癌组织部位, 致使被照射区域的温度上升, 达到杀灭肿瘤细胞的效果。因此, 设计合理的加热方法是影响治疗效果的主要因素。对于不同的肿瘤组织, 使用不同的加热方法会带来截然不同的效果, 主要就是加热区域的变化,
也就是产生的热场分布不同。对于热场分布国内外有很多机构在进行相关理论研究, 发表了许多相关文献。微波治疗肿瘤包括两种机制: 一种是微波温热治疗, 其机制主要是由于癌细胞对温度的敏感性高正常细胞。方法是通过微波辐射器将肿瘤温度提高到41一43℃ , 可将癌细胞杀死而保护肿瘤周围的正常细胞, 这个方法在临床上取得了很好效果。另一种是微波热凝固治疗肿瘤, 其原理是应用54℃或者60℃。以上高温直接造成肿瘤细胞的凝固性坏死。具体就是通过大功率的微波辐射器直接照射肿瘤, 使其中心温度达到60℃以上造成肿癌细胞的碳化和凝固坏死。不过, 这种方法对组织定位以及安全性提出了更高的要求。
2 微波治疗仪的研究与应用
微波治疗仪是随着上述微波疗法的研究和应用而诞生的, 它是利用微波生物组织的热效应与非热效应, 对病变组织进行止血、凝固、灼除或消炎、消肿、止痛、改善局部组织血液循环等, 达到治疗疾病的作用。目前, 已经广泛应用于妇科、肿瘤科、神经内科、消化科、泌尿科、肛肠科、耳鼻喉科、康复理疗等科室, 发挥着极为重要的作用。
2.1 微波治疗仪的一般结构
微波治疗仪集微波技术、传感器、自动控制、计算机软件和硬件等高科技术为一体, 是一种安全、方便、有效的治疗方法。目前, 常规的微波治疗仪主要由微处理器、高压开关电源、磁控管、线性电源、微波电缆、探头(即辐射器)、传感器等几部分组成。
其系统组成如下图l所示：
图中, 微处理器用来控制整个系统的正常运行。脉宽调制式高压开关电源产生磁控管所需的高压, 通过对高压直流电流的反馈控制, 来稳定磁控管的输出功率, 线性电源则提供稳定的直流电压给灯丝供电。磁控管采用医疗专用磁控管, 微波电缆(波导) 用来传输微波, 探头(即微波辐射器) 作用于病人患部组织进行治疗。传感器用来监测磁控管的输出功率以及进行温度控制。
其中, 磁控管是微波治疗仪的核心部件, 它是微波的发射源, 由阳极、谐振腔、阴极和磁场组成,当给磁控管灯丝加上一定大小的直流电压, 使阴极加热, 同时阳极和阴极之间加上直流阳极高压, 阴极所发射的电子在强磁场作用下飞向阳极, 阳极上有多个小的谐振腔, 当电子打到阳极之前在这些谐振腔内发生振荡, 得到所需的谐振频率。由于阳极高压与磁控管微波发射功率成一定的线性关系, 因此通过控制阳极电压值可以精确地定时、定量发射微波功率。所以, 磁控管决定了微波治疗仪的工作频率、输出功率, 磁控管的优劣直接决定了仪器的性能
磁控管由于其性能稳定、价格便宜已经成为目前市场上微波发射源的首选, 不过磁控管具有体积和重量大且不易集成的缺点, 使其应用受到了限制。微波发射源也可以由微波电子管产生, 微波电子管具有体积小、性能稳定及可以分源等优点, 在进口的微波治疗仪中可以见到, 不过由干其价格昂贵而不易于推广使用。微波固态源作为另一种微波发射源, 具有体积小、价格低、坚固耐用和便于集成等优点, 已经受到越来越多人的青睐, 在未来微波治疗仪器的开发中有望成为最佳微波源。
2.2 微波治疗仪的技术参数
衡量一台微波治疗仪质量的优劣, 能否达到预期的治疗效果以及使用的安全性, 主要应考察的技术参数包括工作频率、输出功率、辐射功率密度、辐射器电压驻波比等。为了确保仪器使用的有效性和安全性, 这些技术参数必须检验合格后方可投入使用。早在1992年,国家正式颁布了GB9706.6一1992医用电器设备“微波治疗设备专用安全要求” , 解决了多年来微波治疗仪辐射安全检测无章可循的状态。随着我国医疗卫生事业的迅猛发展以及人们生活水平的高,2007年,国家在GB9706.6一1992基础上加以修正, 颁布了新标准GB9706.6一2007, 新标准对微波辐射时间长短进行了限定并在微波辐射安全等方面提出了更高的要求。常用的医用微波标准频率为2450MHz和9l5MHz,目前的理疗型微波治疗仪主要采用2450MHz,而治疗机则更多采用915MHz的微波,二者的区别要从人体组织内界面对微波能量的反射与吸收程度来分析。人体由多层电学特性不同的组织构成, 当具有光学特性的微波进人人体组织界面时,2450MHz微波发生较大幅度的反射,而915MHz的微波依然能保持较高能量,因此
915MHz的微波在浅表肿瘤治疗方面具有较大的优越性,但是微波能量依然衰减严重,人体深度加温及其安全性成为了微波治疗深入开展的制约因素。虽然对于433MHz微波的研究也取得了很多科研成果, 但市场上使用这一工作频率的仪器还并不多见。为了解决微波的深度加温问题,通过实验了解到高功率聚束微波进行区域性深部或全身热疗时的安全性、有效性, 这为人体深部加温提供了一个新的研究方向。
3 发展趋势与展望
近年来, 微波治疗仪在临床各个领域中的应用得到迅速发展和推广, 在临床理疗和治疗方面发挥着越来越显著的作用。随着人们生活水平的不断提高以及我国医疗卫生事业的迅速发展, 人们对微波治疗仪器的可靠性和安全性提出了更高的要求。在这次议川大地震中, 便携式急救仪器发挥了极其重要的作用, 对未来医疗设备的发展是一个很好的启发。不过, 目前可应用于急症以及野外作业的便携式微波治疗仪尚未被报道。鉴于目前微波治疗仪存在的缺点和不足, 特别是随着计算机与信息化技术的突飞猛进, 微波治疗仪的智能化、便携式以及安全保护设计已经成为医学领域急需解决的问题。
随着新的微波发射源的出现以及微波辐射器的改进和完善, 微波治疗仪器必将进入更广阔的领域, 尤其是随着微波与生物体相互作用机理研究的不断深入以及微波辐射深度、强度及安全性控制的进一步加强, 微波治疗仪在医学领域中的应用前景一片光明。
4 参考文献
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课程详情： 微波技术基础（64讲）-西安电子科技大学梁昌洪等 国家级精品课程 “微波技术基础”简介 “微波技术基础”课程在西安电子科技大学是早已闻名的精品课程。60年代初在我校毕德显教授的有力指导和系统策划下，出现了蒋同泽的《长线》和吕海寰的《超高频技术》，这是全国最早的同类教材，对多所高校均有大的影响，只是当时军校的原因，没有正式出版。文革结束后，廖承恩编写的《微波技术基础》一直是国内多所高校引用和执教的教材。1988年梁昌洪的《计算微波》获全国优秀教材奖，同时实践的需要也希望把微波集成电路的进展，网络的统一思想，计算机的应用以及CAI的先进手段融入教学。90年代后期根据上述思想，推出了《简明微波》作为教学改革和课程发展的一次有益尝试。 目前的“微波技术基础”是电子信息专业微波方向学生的骨干课程，其讲授的内容涵盖了微波技术所涉及的各个方面的基础知识，信息量大。为该课程配套的电子工程学院实验中心微波实验室和国家电工电子基地条件优良，实验设备从传统微波实验的测量线到现代的网络分析仪一应俱全，并建设了微波技术虚拟实验室，学生可以在虚拟实验室中进行有效的工程实际经验的训练。 总的来说，西安电子科技大学的“微波技术基础”在长期教学实践和学科发展中，已经逐步形成了自身的特色。总结起来主要有： （1）现代性 在内容、方法讲述和实施等环节都要体现跟上时代的潮流。在内容选择上紧密结合通信等学科的发展，引入微波集成电路，光纤、开腔等实践需求的领域和内容；在方法上复频率法，统一传输线理论，特性阻抗的微扰理论等等，都是梁昌洪教授和同事们在教学科研结合上的创新体会；讲述和实施的CAI和虚拟实验使教材的现代性有所增色。 （2）简明性 本课程在简明扼要，通俗易懂上狠下功夫，使内容尽量集中于发展主线，脉络清晰，在教学上强调。 统一性传输线和波导的统一；圆波导和矩形波导的统一；网络理论对于微波技术基础的主线统一。 主题性在本课程执教过程中，大胆实施分讲制，每一讲都有一个主题，有一个“戏核”，每5－6讲为一个单元，每个单元都有一个脉络一个系统，整个课程有一条主线，即把网络方法和场论方法的有机结合。这样在教学中便于小结归纳，便于提纲挈领。 少而精在教材核课程设置中强调少而精，“少则深，多则惑”。把主要内容和方法反映上来，其余的让学生去发掘，创造。 （3）实践性 这是一门实际应用的工科课程。因此，强调理论联系实际，强调实验与虚拟实验相结合，强调学生的主观能动性和自身创新性。 客观地讲，本课程是当前国内外较好的课程之一，在具体的教学中获得了国内外同行和学生的好评。 微波技术基础（Fundamentals of Microwave Technology
通信原理大作业 班级： 学号： 姓名：
2PSK信号的调制与解调 分析： 调制： 随机产生一段码元，设：码元个数为60，载波频率采用8KHz，每个周期8个采样点，信号波特率为1000，所以每个码元内有64数据，对这60*64个数据，得出2PSK信号。对原始信号和2PSK信号画图比较。 解调： 采用相干解调，通过混频器后可以得到带有载波的信号，通过滤波器后就可以得到基带信号。对原始信号和解调后的基带信号画图比较。 程序： clc close all clear all codn=60; % 仿真的码元个数 fc=8e+3; % 载波频率 fs=fc*8; %数据采样率 bode=1000; %信号波特率 code=round(rand(1,codn)); %产生随机信码 code_len=round(1/bode/(1/fs)); %得到一个码元周期的数据长度 for i=1:codn %产生双极性数字基带信号 x0((i-1)*code_len+1:code_len*i)=code(i); end x=2*x0-1; %x中有code_len(一个码元中的数据个数)*codn(码元个数) car=cos(2*pi*fc/fs*(0:length(x0)-1)); %产生载波 y=x.*car; %2PSK信号等于双极性数字基带信号乘以载波figure subplot(2,1,1) plot(x) axis([0 length(x0) -1.5 1.5]) grid on zoom on title('原始基带信号') subplot(2,1,2) plot(y)
射频大作业 基于PSpice仿真的振幅调制电路设计数字调制与解调的集成器件学习
目录 题目一：基于PSpice仿真的振幅调制电路设计与性能分析 一、实验设计要求 (3) 二、理论分析 1、问题的分析 (3) 2、差动放大器调幅的设计理论 (4) 2.1、单端输出差动放大器电路 2.2、双端输出差动放大器电路 2.3、单二极管振幅调制电路 2.4、平衡对消二极管调幅电路 三、PSpice仿真的振幅调制电路性能分析 (10) 1、单端输出差动放大器调幅电路设计图及仿真波形 2、双端输出差动放大器调幅电路设计图及仿真波形 3、单二极管振幅调制电路设计图及仿真波形 4、平衡对消二极管调幅电路设计图及仿真波形 四、实验总结 (16) 五、参考文献 题目二数字调制与解调的集成器件学习 一、实验设计要求 (17) 二、概述 (17) 三、引脚功能及组成原理 (18) 四、基本连接电路 (20) 五、参考文献 (21) 六、英文附录 (21)
题目一基于PSpice仿真的振幅调制电路设计 摘要 随着大规模集成电路的广泛发展,电子电路CAD及电子设计自动化（EDA）已成为电路分析和设计中不可缺少的工具。此次振幅调制电路仿真设计基于PSpice，利用其丰富的仿真元器件库和强大的行为建模工具，分别设计了差分对放大器和二极管振幅调制电路，由此对线性时变电路调幅有了更进一步的认识；同时，通过平衡对消技术分别衍生出双端输出的差分对放大器和双回路二极管振幅调制电路，消除了没用的频率分量，从而得到了更好的调幅效果。本文对比研究了单端输出和双端输出的差分对放大器调幅电路及单二极管和双回路二极管调幅电路，通过对比观察时域和频域波形图，可知平衡对消技术可以很好地减小失真。 关键词：PSpice 振幅调制差分对放大器二极管振幅调制电路平衡对消技术 一、实验设计要求 1.1 基本要求 参考教材《射频电路基础》第五章振幅调制与解调中有关差分对放大器调幅和二极管调幅的原理，选择元器件、调制信号和载波参数，完成PSpice电路设计、建模和仿真，实现振幅调制信号的输出和分析。 1.2 实践任务 (1) 选择合适的调制信号和载波的振幅、频率，通过理论计算分析，正确选择晶体管和其它元件；搭建单端输出的差分对放大器，实现载波作为差模输入电压，调制信号控制电流源情况下的振幅调制；调整二者振幅，实现基本无失真的线性时变电路调幅；观察记录电路参数、调制信号、载波和已调波的波形和频谱。 (2) 参考例5.3.1，修改电路为双端输出，对比研究平衡对消技术在该电路中的应用效果。 (3) 选择合适的调制信号和载波的振幅、频率，通过理论计算分析，正确选择二极管和其它元件；搭建单二极管振幅调制电路，实现载波作为大信号，调制信号为小信号情况下的振幅调制；调整二者振幅，实现基本无失真的线性时变电路调幅；观察记录电路参数、调制信号、载波和已调波的波形和频谱。 (4) 参考例5.3.2，修改电路为双回路，对比研究平衡对消技术在该电路中的应用效果。 1.3 写作报告 (1) 按论文形式撰写，包括摘要、正文和参考文献，等等。 (2) 正文包括振幅调制电路的设计原理、理论分析结果、实践任务中各阶段设计的电路、参数、波形和频谱，对观察记录的数据配以图像和表格，同时要有充分的文字做分析和对比，有规律性认识。 (3) 论文结构系统、完备、条理清晰、理论正确、数据翔实、分析完整。 1.4 相关提示 (1) 所有电路和信号参数需要各人自行决定，各人有不同的研究结果，锻炼学生的独立研究和实验分析能力。 (2) 为了提高仿真精度和减小调试难度，可以将调制信号和载波的频率设置得较低。 二、理论分析 1、问题的分析 根据题目的要求，差分对放大器和二极管振幅调制电路目的都是实现基本无
西安电子科技大学 考试时间 120 分钟 试题（A） 班级学号姓名任课教师 一、选择（请将答案填写到下面表格中）（每题2分，共2×10=20分） 1、多路信号复用方式中不含以下哪一种？（） A. 频分复用 B. 时分复用 C. 码分复用 D. 相分复用 2、以下属于全双工通信的是：（） A. 广播 B. 对讲机 C. 电话 D.无线寻呼 3、根据香农公式可知为了使信道容量趋于无穷大，不可以采取下列措施：（ ) A、噪声功率为零 B、噪声功率谱密度始终为零 C、信号发射功率为无穷大 D、系统带宽为无穷大 4、设某随参信道的最大多径时延差等于2ms，为了防止出现频率选择性衰落，该信道的相关带宽为：（） A、500Hz B、>500Hz C、<500Hz D、2KHz 5、即使在“0”、“1”不等概率出现情况下，以下哪种码仍然不包含直流成分：( ) 第1页共6页
第2页 共6页 A 、AMI 码 B 、双极性归零码 C 、单极性归零码 D 、差分码 6、二进制数字基带传输系统的误码率计算公式为：( ） A 、()()0/11/0P P P e += B 、()()()()1/010/10P P P P P e += C 、()()10P P P e += D 、()()()()0/111/00P P P P P e += 7、功率利用率最低调制方式是：（ ） A 、2ASK B 、2FSK C 、2PSK D 、2DPSK 8、对二进制频带传输系统而言，下列说法错误的是：（ ） A 、FSK 、PSK 、DPSK 的抗衰落性能均优于ASK ； B 、ASK 、PSK 、DPSK 的最佳判决门限比FSK 容易设置； C 、接收机的输入信噪比增加，解调的误码率一定下降； D 、ASK 、PSK 、DPSK 的频带利用率均高于FSK 。 9、为了防止ΔM 编码过程的过载现象出现，不可以采取以下哪种措施：（ ） A 、减小量化台阶 B 、增大量化台阶 C 、增大采样速率 D 、减小采样周期 10、按照A 律13折线编码实现PCM 编码时,第7段落的段落码为：（ ） A 、011 B 、110 C 、101 D 、 111 二、填空（每空2分，共2×10=20分） 1、 频谱从零频附近开始的信号是 基带信号 。 2、16进制码元速率若为1300B ，则信息速率为 5200b/s 。 3、信道中的干扰和噪声可以简化为乘性干扰和加性噪声，若乘性干扰随时 间快速变化，则对应的信道称为 随参信道 。 4、在地面微波无线中继传输系统中，若A 站和B 站相距50公里，不考虑大 气折射率的影响，则收发天线的架设高度需要大于 50米 。
微波电子线路 雷振亚李磊宁高利 课时46学时 1 绪论 ——微波电子系统介绍一、本课程在微波技术中的地位 名称与内容 微波技术与微波电子线路 有源与无源 信号产生、变换、控制 二、本课内容的重要性 1，本课的电路是决定微波及电子设备性能的关键 2，本课的内容是科学技术的难点和尖端 3，本课要求宽广的技术基础和先修课程 电磁场微波技术、电路理论与电子技术、半导体技术 三、微波电子系统的组成与应用
发射振荡、调制、放大、检示 接收放大、混频、本振、中放 应用： 1.无线通信系统 空间通信，远距离通信，无线对讲，蜂窝移动，个人通信系统，无线局域网，卫星通信，航空通信，航海通信，机车通信，业余无线电等 2.雷达系统 航空雷达，航海雷达，飞行器雷达，防撞雷达，气象雷达，成像雷达，警戒雷达，武器制导雷达，防盗雷达，警用雷达，高度表，距离表等 3.导航系统 微波着陆系统（MLS），GPS，无线信标，防撞系统，航空、航海自动驾驶等 4.遥感 地球监测，污染监测，森林、农田、鱼汛监测，矿藏、沙漠、海洋、水资源监测，风、雪、冰、凌监测，城市发展和规划等 5.射频识别 保安，防盗，入口控制，产品检查，身份识别，自动验票等 6.广播系统 调幅（AM），调频（FM）广播，电视（TV） 7.汽车和高速公路 自动避让，路面告警，障碍监测，路车通信，交通管理，速度测量，智能高速路。 8.传感器 潮湿度传感器，温度传感器，长度传感器，探地传感器，机器人传感器等。 9.电子战系统 间谍卫星，辐射信号监测，行军与阻击。 10.医学应用 磁共振成像，微波成像，微波理疗，加热催化，病房监管等 11.空间研究 射电望远镜，外层空间探测， 12.无线输电 空对空，地对空，空对地，地对地输送电能。 微波电子线路的这些应用各有侧重，又有共性。下面以通信和雷达为例介绍工作体制。 四、微波电子系统举例 通信基本结构
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4 λ ，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 l l l n ωωππ cos 21 20 1 / ?= ()()πω-+=∑ ∞=t n g g t g l n n cos 21 02 ()t td n u f g l l l n ωωπ π cos 21 20 2/? = ()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 =---=πωπω 00=n i *外来镜频干扰s l s ωωω-=2/ ()[]t v g t v g i io s l s s i ωπωω cos 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。 *镜频分量 2,2=-=n s l i ωωω ()t v g i s l s i ωω-=2cos 21 ()12222cos i s l s i i t v g i =--=ωπω 0=io i 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πn 反相 输出叠加 n 偶数 两路相差πn 2 同相 输出抵消 ②b 电路输出电流成分： t v u s s s ωcos 1= ( )πω-=t v u s s s c o s 2 () t v g t v g i io s l s s i ωωωcos cos / 1//1/1=-=
随机信号分析大作业 学院：电子工程学院 班级：021151 学号：02115037 姓名：隋伟哲
第一题：设有随机信号X（t）=5cos(t+a),其中相位a是在区间（0,2π）上均匀分布的随机变量，使用Matlab编程产生其三个样本函数。 解： 源程序如下： clc;clear; C=2*pi*rand(1,3);%在[0,2π]产生均匀分布的相位角 t=1:.1:80; y1=5*cos(t+C(1)); %将产生的随机相位角逐一代入随机过程中 y2=5*cos(t+C(2)); %将产生的随机相位角逐一代入随机过程中 y3=5*cos(t+C(3)); %将产生的随机相位角逐一代入随机过程中 plot(t,y1,'r-'); hold on; plot(t,y2,'g--'); hold on; plot(t,y3,'k-'); xlabel('t');ylabel('X(t)'); grid on;axis([0 30 -8 8]); title('随机相位的三条样本曲线'); 产生的三条样本曲线：
第二题：利用Matlab程序设计一正弦型信号加高斯白噪声的复合信号。（1）分析复合信号的功率谱密度、幅度分布特性； （2）分析复合信号通过RC积分电路后的功率谱密度和相应的幅度分布特性； （3）分析复合信号通过理想低通系统后的功率谱密度和相应的幅度分布特性。 解：设定正选信号的频率为10HZ，抽样频率为100HZ x=sin(2*pi*fc*t)
（1）正弦函数加上高斯白噪声： y=awgn(x,10) y 的幅度分布特性可以通过傅里叶变换得到： Y(jw)=fft(y) y 的功率谱密度： G(w)=Y(jw).*conj(Y(jw)/length(Y(jw))) 随机序列自相关函数的无偏估计公式为： 1 01()()()N m xx n R m x n x n m N m --==+-∑ 01m N ≤≤- （2）复合信号 y 通过RC 积分电路后得到信号y2 通过卷积计算可以得到y2 即：y2= conv2(y,b*pi^-b*t) y2的幅度分布特性可以通过傅里叶变换得到： Y2(jw)=fft(y2) y2的功率谱密度： G2(w)=Y2(jw).*conj(Y2(jw)/length(Y2(jw))) （3）复合信号 y 通过理想滤波器电路后得到信号y3 通过卷积计算可以得到y3 即：y3=conv2(y,sin(10*t)/(pi*t)) y3的幅度分布特性可以通过傅里叶变换得到： Y3(jw)=fft(y3) y3的功率谱密度： G3(w)=Y3(jw).*conj(Y3(jw)/length(Y3(jw)))
第二章 2.25 已知线性时不变系统的差分方程为 若系统的输入序列x(x)={1,2,3,4,2,1}编写利用递推法计算系统零状态响应的MATLAB程序，并计算出结果。 代码及运行结果： >> A=[1,-0.5]; >> B=[1,0,2]; >> n=0:5; >> xn=[1,2,3,4,2,1]; >> zx=[0,0,0];zy=0; >> zi=filtic(B,A,zy,zx); >> yn=filter(B,A,xn,zi); >> figure(1) >> stem(n,yn,'.'); >> grid on;
2.28图所示系统是由四个子系统T1、T2、T3和T4组成的，分别用单位脉冲响应或差分方程描述为 T1： 其他 T2: 其他 T3： T4: 编写计算整个系统的单位脉冲响应h(n)，0≤n≤99的MATLAB程序，并计算结果。 代码及结果如下： >> a=0.25;b=0.5;c=0.25; >> ys=0; >> xn=[1,zeros(1,99)]; >> B=[a,b,c]; >> A=1; >> xi=filtic(B,A,ys); >> yn1=filter(B,A,xn,xi); >> h1=[1,1/2,1/4,1/8,1/16,1/32]; >> h2=[1,1,1,1,1,1]; >> h3=conv(h1,h2); >> h31=[h3,zeros(1,89)]; >> yn2=yn1+h31; >> D=[1,1];C=[1,-0.9,0.81]; >> xi2=filtic(D,C,yn2,xi); >> xi2=filtic(D,C,ys); >> yn=filter(D,C,yn2,xi); >> n=0:99; >> figure(1) >> stem(n,yn,'.'); >> title('单位脉冲响应'); >> xlabel('n');ylabel('yn');
题目：数据结构上机报告学院：电子工程学院 专业：信息对抗技术 学生姓名：甘佳霖 学号：14020310092
西安电子科技大学 数据结构课程实验报告实验名称线性表 电子工程学院 1402031 班Array姓名甘佳霖学号 14020310092 同作者 实验日期 2017 年 3 月 18 日
实验一线性表 一、实验目的 1．熟悉线性表的顺序和链式存储结构 2．掌握线性表的基本运算 3．能够利用线性表的基本运算完成线性表应用的运算 二、实验要求 1.设有一个线性表E={e1, e2, … , e n-1, e n}，设计一个算法，将线性表逆置，即使元素排列次序颠倒过来，成为逆线性表E’={ e n, e n-1 , … , e2 , e1 }，要求逆线性表占用原线性表空间，并且用顺序表和单链表两种方法表示，分别用两个程序来完成。 2.已知由不具有头结点的单链表表示的线性表中，含有三类字符的数据元素（字母、数字和其他字符），试编写算法构造三个以循环链表表示的线性表，使每个表中只含有同一类的字符，且利用原表中的结点空间，头结点可另辟空间。 三、设计思路 1.顺序表做逆置操作时将对应的首尾元素位置交换，单链表的指针end指向链表的末尾，指针start指向链表头结点，指针s用来找到指向end节点的节点，将指向链表末尾和头结点的存储内容交换，然后头结点指针指向下一节点，s指针从start节点开始遍历寻找指向end 指针的节点，并将end指针赋值为s指针，就完成了单链表的逆置，可以看出单链表和顺序表都可以完成线性表的逆置。 2.分解单链表的实现思路是首先新建3个循环链表，然后顺序遍历单链表，ASCII码判断链表中的元素属于哪一类元素，然后将这个元素添加到对应的循环链表中，从而实现分解单链表的功能。 四、运行结果 1.单链表逆置：
通信原理大作业 1、说明 在通信原理课程中，介绍了通信系统的基本理论，主要包括信道、基带传输、调制 / 解调方法等。为了进一步提高和改善学生对课程基本内容的掌握，进行课程作业方法的改革的试点，设立计算机仿真大作业。成绩将计入平时成绩。 2、要求 参加的同学3~5人一组，选择1?2个题目，协作和共同完成计算机编程和仿真，写出计算机仿真报告。推荐的计算机仿真环境为MATLAB也可以 选择其它环境。 3、大作业选题 (1) 信道噪声特性仿真产生信道高斯白噪声，设计信道带通滤波器对高斯白噪 声进行滤波， 得到窄带高斯噪声。对信道带通滤波器的输入输出的噪声的时域、频域特性进行统计和分析，画出其时域和频域的图形。 (2) 基带传输特性仿真利用理想低通滤波器作为信道，产生基带信号，仿真验证奈氏第一准则的给出的关系。改变低通滤波器的特性，再次进行仿真，验证存在码间干扰时的基带系统输出，画出眼图进行观察。加入信道噪声后再观 察眼图。 (3) 2ASK言号传输仿真 按照2ASK产生模型和解调模型分别产生2ASK言号和高斯白噪声，经过信道传
输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2ASK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。(4) 2FSK信号传输仿真 按照2FSK产生模型和解调模型分别产生2FSK信号和高斯白噪声，经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2FSK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。(5) 2PSK信号传输仿真 按照2PSK产生模型和解调模型分别产生2PSK言号和高斯白噪声，经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2PSK信号的解调选用相干解调法。 ⑹2DPSK言号传输仿真 按照2DPSK产生模型和解调模型分别产生2DPSK言号和高斯白噪声，经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2DPSK信号的解调可以选用非相干解调或者相干解调法。 (7) 模拟信号的数字传输 产生模拟语音信号，进行PCM编码过程的计算机仿真。仿真发送端采样、 量化编码的过程、仿真接收端恢复语音信号的过程。按照有或者无信道噪 声两种情况分别进行仿真。
信号与系统课程实践报告
1 内容与要求 通过信号分析的方法设计一个软件或者一个仿真程序，程序的主要功能是完成对歌曲中演唱者语音的消除。试分析软件的基本设计思路、基本原理，并通过MA TLAB 程序设计语言完成设计。更进一步地，从理论和实用的角度改善软件性能的方法和措施。 2 思路与方案 歌曲的伴奏左右声道相同，人声不同。所以通过左右声道不同处理信号，然后通过频率分析做带阻滤波滤除主要人声信号。 3 成果及展示代码：clear;clc; 文本文档林.wav'); ts=1/fs;
t=0:1/fs:N/fs; Nfft=N; df=fs/Nfft; fk=(-Nfft/2:Nfft/2-1)*df; a1=1;a2=-1;b1=1;b2=-1;%分离左声道和右声道SoundLeft=X(:,1); SoundRight=X(:,2);%对左声道和右声道进行快速傅里叶变换 SoundLeft_f=ts*fftshift(fft(SoundLeft,N)); SoundRight_f=ts*fftshift(fft(SoundRight,N));% 显示左右声道幅度变化figure(1) subplot(411) plot(t,SoundLeft); subplot(412) plot(t,SoundRight);%显示左右声道频率变化 subplot(413) f_range=[-5000,5000,0,0.1]; plot(fk,SoundLeft_f); axis(f_range); subplot(414) plot(fk,SoundRight_f); axis(f_range); NewLeft=a1*SoundLeft+a2*SoundRight; NewRight=b1*SoundLeft+b2*SoundRight; Sound(:,1)=NewLeft; Sound(:,2)=NewRight; Sound_Left_f=ts*fftshift(fft(NewLeft,N)); Sound_Right_f=ts*fftshift(fft(NewRight,N)); figure(2) subplot(411) plot(t,NewLeft); subplot(412) plot(t,NewRight); f_range=[-5000,5000,0,0.1]; subplot(413) plot(fk,Sound_Left_f); axis(f_range); subplot(414) plot(fk,Sound_Right_f); axis(f_range); BP=fir1(300,[800,2200]/(fs/2));% 根据左右声道差异进行滤波【800，2200】Hz CutDown=filter(BP,1,Sound); Sound_Final=Sound-0.6*abs(CutDown); Sound_Final_f=ts*fftshift(fft(Sound_Final,N)); figure(3)
西安电子科技大学 考试时间 120 分钟 试 题（A ） 1.考试形式：闭 卷； 2.本试卷共 五 大题，满分100分。 班级 学号 姓名 任课教师 一、简答题（每题3分，共45分） 1、 传输线解为z j z j e U e U U ββ21+=-，上面公式中哪个表示+z 方向传输波？哪个表示-z 方向传输波？为什么？ 2、 若传输线接容性负载（L L L jX R Z +=，0 第2页 共4页 5、矩形波导和圆波导的方圆转换中各自的工作模式是什么？ 6、带线宽度W ，上下板距离b ，当W 增大时，带线特性阻抗如何变化？为什么？ 7、 微带或者带线的开口端是否相当于开路端？为什么？如果不是，如何等效？ 8、 一段矩形波导，尺寸b a ?， TE 10模的散射矩阵如下，写出其传输TE 20模时的散射矩阵。 []?? ? ???=--00θ θj j e e s 9、 金属圆波导的模式TE mnp 和TM mnp ，下标m, n, p 各自代表什么含义？ 10、 写出如图双口网络的输入反射系数in Γ的表达式。 11、 环行器的端口定义和散射矩阵如下，该环行器环行方向是顺时针还是逆时针？ 12、 说明下图E 面T 的工作特点 13、 写出如图理想两端口隔离器的S 矩阵 西安电子科技大学 通信原理大作业蜂窝通信网 姓名： 班级： 学号： 蜂窝移动通信网 通信网是在多点之间传递信息的通信系统。通信网的基本组成部分是终端 设备、通信链路和交换设备，有些通信网中还包含转发设备。随着时代的发展，通信网也有着多种不同的应用和技术的进步。其中移动通信网在我们的生活中 起到无可取代的作用，蜂窝网是当前最主要的一种移动通信网，主要由基站、 移动台、移动交换中心组成，并与固定电话网相连。第一代蜂窝网采用模拟调 制体制，现已淘汰。第二段蜂窝网采用数字调制体制，以电话通信为主，目前 正在广泛使用中。我国采用的第二代蜂窝网体制主要是GSM。第三代蜂窝网正 在发展中，它应能满足数据传输和多媒体通信的需求，以及全球漫游。本文主 要介绍蜂窝移动通信网及其相关问题 1.蜂窝移动通信系统基本概述 蜂窝系统也叫“小区制”系统。是将所有要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在1~10km左右。在每个小区设立一个基站 为本小区范围内的用户服务。并可通过小区分裂进一步提高系统容量。 这种系统由移动业务交换中心（MSC）、基站（BS）设备及移动台（MS）（用户设备）以及交换中心至基站的传输线组成。目前在我国运行的900MHz 第一代移动通信系统（TACS）模拟系统和第二代移动通信系统（GSM）数字系统 都属于这一类。 就是说移动台的移动交换中心与公共的电话交换网（就是我们平时所说的 电话网PSTN）之间相连，移动交换中心负责连接基站之间的通信，通话过程中，移动台（比如手机）与所属基站建立联系，由基站再与移动交换中心连接，最 后接入到公共电话网。 通过把地理区域分成一个个称为小区的部分，蜂窝系统就可以在这个区域 内提供无线覆盖。蜂窝无线系统指的是在地理上的服务区域内，移动用户和基 站的全体，而不是将一个用户连到一个基站的单个链路。 1 微波电子线路大作业（3） 班级： 姓名： 学号： 一、微波二极管负阻振荡器 由砷化镓材料制成的体效应二极管呈现负阻效应的物理基础是能带结构的电子转移效应，而产生负阻效应的原理则是由于高场畴的形成。 典型的Gunn 二极管的结构如图所示．铜底座(接铜螺纹)提供一条外加散热器的低阻热通道，螺纹端拧在散热器上，它是接到直流电源的负极，陶瓷圆环起绝缘作用，它把正负极隔开。 若将耿氐二极管装在谐振腔的适当位置上，只要在它的两端加上适当的直流电压，就可以在谐振腔内产生微波振荡．这就构成了微波负阻振荡器。由于谐振腔相当于集总电路的000L R L --并联谐振电路，它与耿氐二极管组合起来就形成了如图3-12(a)的等效电路，其中图(a)的左侧表示Gunn 二极管等效电路。d C 和d R -是有源区参数，Cd 是Gunn 管电荷区域的电容参数，d R -是在电场超过阈值后所呈现的负阻特性，C 、L 是管壳及引线所呈现的分布参数；图(a)右侧表示谐振腔等效电路。 二极管具有负阻-Rd ，而负载则是正电阻R0，由于-Rd 与R0并联，它的电阻为 00R R R R R d d t += 所以进一步简化后就变成如图(b)所示的等效电路。当直流电源刚接通时，如工作点选择恰当且能满足Rd>R0的条件，则Rt 为负值。在这种情况下，噪声足以触发振荡，使振幅随时间而增长。但是，管阻-Rd 是非线性的，随着振幅的 增大|-Rd|的数值逐渐减小。当|-Rd|=R0时，从式不难看出，Rt=∞。这就相当并联电阻Rt开路，变成Lt与Ct所组成的无损耗回路，因此产生等幅振荡。谐振腔的作用是一方面可以调谐振荡波形使其接近正弦，另一方面把高频电磁能量收集在腔内，并通过耦合把高频能量送到负载上。X波段波导耿氏振荡器的结构 如图 耿氏二极管横装在矩形波导中，并且由调节短路活塞改变腔的大小进行频率调谐。振荡频率与腔体的长度有关，它的长度大体等于半个波导波长整数倍，腔体的长度是指从Gunn管的安装柱面到可调短路面之间的距离。目前，国产X波段耿氏二极管的技术参数为：工作频率为10GHz左右，工作电压为10V，工作电流为0.2-0.6A，输出功率为0.03-0.1W，最大耐压为14V。 二、微波晶体管振荡器 产生振荡电流的电路叫做振荡电路。振荡电路主要有正弦波振荡器和函数发生器如脉冲发生器等.正弦波振荡电路是用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫芝以下到几百兆赫芝以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。 正弦波振荡器必须包含这样几个组成部分： 1.放大部分，振荡器的核心，将直流电源提供的能量转换成交流信号能量；补充振荡过程中的能量损耗，以获得连续的等幅正弦波； 2.选频部分，从信号中选出所需的频率 3.正反馈电路，将选出来的所需频率的信号送回到输入端放大； 天线CAD大作业 班级：021114 学号：02111362 姓名： 八木—宇田天线 基本要求： 工作频带2.4-2.5GHz，带内增益≥11.0dBi，VSWR≤2:1，考虑平衡—不平衡馈电问题。总结设计思路和过程，给出具体的天线结构参数和仿真结果，如VSWR、方向图等。（80分） 拓展要求： 检索文献，学习并理解展宽八木-宇田天线带宽的方法，尝试将工作频带扩至2.3-2.69GHz，总结设计经验。（20分） 原理： 八木-宇田天线是由一个有源振子（一般用折合振子）、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线。 单个半波振子在子午面上有两个最大辐射方向，而在赤道面上为均匀辐射。为了提高增益和获得单向辐射，可在半波振子的前后平行放置引向器和反射器。一个由两个对称振子平行排列的二元天线阵，只要适当调整它们之间的距离和激励电流的关系，就可使它们共同产生的辐射在两振子中心连线的某一方向增强，而在相反方向减弱甚至完全抵消。假定其中一个振子为主振子，另一为附加振子，当附加振子的作用是将主振子的最大辐射方向引到自己的方向时,这一附加振子称为引向器,反之称为反射器。附加振子可以是有源的，也可以是无源的。八木-宇田天线的引向器和反射器都是无源的,统称为寄生振子。寄生振子上的电流大小和相位决定于振子的间距和寄生振子的电抗，后者可通过改变它的长度或串入一可变电抗加以调整。欲使寄生振子成为引向器，它的输入阻抗应为容性，长度应小于半波长。反之，反射器的输入阻抗应为感性，长度应大于半波长。有源振子的长度通常取其第一个谐振长度，约0.48λ，反射器与有源振子之间的距离约为0.15～0.25λ，引向器与有源振子之间的距离约为0.1～0.35λ。反射器一般只需要一个，因为它后面的场强已经很弱，再增加反射器作用也不大，而增加引向器的数目，天线的轴向长度亦随之增加,可以提高天线的增益、减小主瓣宽度。元数很多的长八木天线实质上是一个端射式表面波行波天线。 设计分析: 八木天线设计参量主要包括：反射振子长度，有源振子长度，引向振子长度，反射阵子与有源振子间距，引向振子与有源振子间距，引向振子间距。参看经验公式，初步确定各项参数如下： 反射振子长度：0.55*λ有源振子长度：0.47*λ 引向振子长度：0.44*λ（各个引向振子等长）反射阵子与有源振子间距：0.2*λ 引向振子与有源振子间距：0.16*λ引向振子1和2间距：0.25*λ 引向振子2和3间距：0.35*λ引向振子3和4间距：0.32*λ 引向振子4和5间距：0.33*λ引向振子5和6间距：0.42*λ 引向振子6和7间距：0.43*λ 即N=9的八木天线，将数据带入Matlab程序验证，结果如下: 学科、专业考试科目书名作者出版单位281 二外日语《标准日本语》（初级上下、中 级上） 中日合编人民教育出版社 282 二外俄语《新编大学俄语基础教程》应云天高等教育出版社 《大学俄语练习题汇编》张玉丽西电科大出版社 283 二外德语《德语速成》（上下册）肖佩玲外语教学与研究出版社284 二外法语《简明法语教程》（上下册）孙辉商务出版社 811 信号与系统、通信原理《信号与线性系统分析》（三版）吴大正高等教育出版社 《现代通信原理与技术》张辉西电科大出版社 821 信号、电路与系统《信号与线性系统分析》（四版）吴大正高等教育出版社 《电路》（四版）邱关源高等教育出版社 822 电磁场与微波技术《电磁场与电磁波基础》路宏敏科学出版社 《微波技术基础》廖承恩西电科大出版社 《天线原理》魏文元国防工业出版社 823 自动控制理论基础《自动控制理论》邹伯敏机械工业出版社 841 机械原理《机械原理》（六版）孙桓等编著高等教育出版社 842 理论力学《理论力学》（六版）哈工大编高等教育出版社 843 自动控制原理《自动控制原理》吴麒编等清华大学出版社 844 信号与系统《信号与线性系统分析》（三版）管致中等编著高等教育出版社 《信号与线性系统分析》（四版）吴大正高等教育出版社 851 物理光学与应用光学《物理光学与应用光学》石顺祥等西电科大出版社 852 量子力学《量子力学教程》周世勋高等教育出版社 861 经济学《西方经济学》（三版、微观和 宏观部分）高鸿业主编中国人民大学出版社 2004 862 运筹学与管理学原理《运筹学》（二版、前六章）清华编写组清华大学出版社 《管理学》（二版）周三多高等教育出版社 2005 863 管理综合《管理经济学》（四版）吴德庆等中国人民大学出版社 《管理学》（二版）周三多主编高等教育出版社2005 864 管理信息系统与数据库《管理信息系统》黄梯云高等教育出版社 《数据库系统概论》萨师煊高等教育出版社 871 高等代数《高等代数》（二版）北京大学高等教育出版社 872 普通物理《大学物理学》张三慧清华大学出版社 《普通物理》程守洙高等教育出版社 873 物理化学《物理化学》（四版、不含结构 化学）天大物化教研 室 高等教育出版社 881 艺术学概论《艺术学概论》彭吉象北京大学出版社 883 科学社会主义原理《科学社会主义理论与实践》高放中国人民大学出版社 微波电子线路大作业 姓名：袁宁 班级：020914 学号：02091400 一、肖特基势垒二极管 利用金属与半导体接触形成肖特基势垒构成的微波二极管称为肖特基势垒二极管。这种器件对外主要呈现非线性电阻特性，是构成微波混频器、检波器和微波开关等的核心元件。 一般地，肖特基势垒二极管的伏安特性可以表示为 （1） 如图是肖特基势垒二极管的伏安特性曲线 假定二极管两端的电压由两部分构成：直流偏压和交流信号(t)=cos， 即（2） 代入式（1），求得时变电流为 （3） 定义二极管的时变电导g(t)为 根据式（1）得 对式（3）进行傅里叶级数展开： i(t)= 交流偏压的基波电流幅度I1=I L: I n=2I S exp(αU dc)J1(αU L) 根据贝塞尔函数的大宗量近似式，当αU L较大时，有 I dc I L 二极管对交流信号所呈现的电导为 G L= 交流偏压一定时，G L随I dc的增大而增大，借助于U dc来调节I dc 可以改变G L的值，使交流信号得到匹配。 二．变容二极管 PN结的结电容（主要是势垒电容）随着外加电压的改变而改变， 利用这一特性可以构成变容二极管（简称为变容管）。变容管作为非线性可变电抗器件，可以构成参量放大器、参量变频器、参量倍频器（谐波发生器）、可变衰减或调制器等。 结电容可以表示为以下普遍形式：m j j U C U C ] 1[) 0()(Φ = — 式中：m 称为结电容非线性系数，取决于半导体中参杂浓度的分布状态。 给变容管加上直流负偏压dc U 和交流信号（泵浦电压） t U t u p p p ωcos )(=，即 t U U t u p p ωcos )(dc += 由上式得时变电容为 m cos p 1) (]cos 1[) 0()(） —（— t U C t U U C t C p dc j m p p dc j j ωω=Φ += 式中：m dc j dc j U C U C ] 1[)0()(Φ =—，dc U U p p —Φ= 其中：)(dc j U C 为直流工作点dc U 处的结电容；p 为相对泵浦电压幅度（简称相对泵幅），表明泵浦激励的强度。P=1时，为满泵工作状态；p<1时，为欠泵工作状态；p>1时，为过泵工作状态。典型的工作状态是p<1且接近于1的欠泵激励状态，不会出现电流及相应的电流散粒噪声。 三．阶越恢复二极管 阶跃恢复二极管（SRD ）可以看做一种特殊的变容管，简称阶跃 天线CAD大作业 姓名： 班级： 学号： 微带天线 一设计基本要求 工作频带1.1-1.2GHz，带内增益≥4.0dBi，VSWR≤2:1。微波基板介电常数为6.0，厚度H≤5mm，线极化。总结设计思路和过程，给出具体的天线结构参数和仿真结果，如VSWR、方向图等。 二设计思路 本设计方法采用微带线馈电，微带线馈电方式又称侧馈，它用与微带辐射贴片集成在一起的微带传输线进行馈电。它可以中心馈电，也可以偏心馈电，如下图，馈电点的位置取决于激励哪种模式。对于微带传输线的馈电方式，当微带天线的尺寸确定以后，可以用以下方法进行阻抗匹配：先将中心馈电天线辐射贴片同50欧姆一起光刻，测量输入阻抗并设计出阻抗匹配变换器，然后在天线辐射贴片与馈线之间接入该阻抗匹配器，重新做成天线。 如果矩形贴片的场沿着某边有变化，那么输入阻抗也会 随之变化。因此，改变馈电点的位置是活得阻抗匹配的简单方法。 三设计步骤 1 参数计算 由公式计算辐射贴片的宽度W，计算结果为69.72mm，再由 公式 可以计算出L0为107.64mm 初始的仿真数据如下： 2 建立模型 主视图 俯视图 3 初步仿真结果 S11曲线： 由图可见，很明显谐振频率不在1.1到1.2GHZ。故上述指 标需要进一步优化。 4 参数优化 a 对贴片长度变量L0的优化 由理论分析可知，矩形微带天线谐振频率主要由辐射贴片的长度决定，谐振频率随着贴片长度的缩短而变大。故设置优化扫描项，对L0进行扫描优化，如图所示： 可见，当L0=105.5mm时，天线谐振在了1.15GHz。 b 对四分之一波长阻抗转换器的宽度变量W1优化 使用参数扫描分析功能分析四分之一波长阻抗传器的阻抗阻抗变化对天线性能的影响，以获得天线的最佳匹配性能。如图所示：西电通信原理大作业
微波电子线路大作业(3)讲诉
CAD天线设计 大作业——西电
西电书目(10年的,仅供参考)
微波电子线路大作业(1)
西电天线CAD大作业
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