微波电子线路课后题答案

1考答案第一部分:判断、选择题(40%)第二部分:非选择题(60%)三、填空题（本大题每格1分、共40分）：1、截止、饱和2、4、13、10、14、非、非5、调整管、基准电路、取样电路、比较放大6、A 、B7、饱和、截止、放大8、输入、输出9、逻辑关系、逻辑代数、真值表、逻辑表达式、波形图、开关元件 10、010********* 11、保持、翻转 12、共发射极、共集电极、共基极 13、相位平衡、幅度平衡 14、与、或、非 15、Y=AB 、有0出0全1出1 16、积、和四、计算分析题（本大题2小题、共8分）：（5分）1、(1)静态工作点：（3分）解：VV V V RE IEQ RC ICQ VCC VCEQ uA mA ICQ IBQ mA IEQ ICQ mAKVV IEQ VKK KV Rb Rb Rb VCC VBQ VVBEQ VBEQVBQ IEQ 7.53.331260503331.17.044102010122127.0Re=--=⨯-⨯-=====≈=-==+⨯=+⨯==-=β2CP D Q /Q A 0011B 0101Y 1000(2)输入电阻和输出电阻：（2分） 解：（3分）2、（1）反相比例运算电路（1分） （2） 解 （2分） 五、化简下列逻辑函数式：（本大题2小题、共6分）（3分）1、ABD C AB AB Y ++= （3分） 2、C B AC AB Y ++=六、分析题（本大题2小题、共6分）： （3分）1、（3分）2、（2分）（1） （1分）（2） 或D AB ABDAB +=+=K Rc ro mAmVrbe rbe Rb Rb ri 1742326)1(300‖2‖1==Ω=++=≈=βV VK KViRi RfVo 511050-=⨯-=-=C B AB C B A C B ABC AB C B A ABC C B AB AC C B AB +=+++=+++=++=)()(B A Y +=B A Y •=。

2（1-21） 用测量线测得传输线上驻波比 2 ，终端驻波相位 lmin 0.3 。用圆图求终
kh
Z in 0.71 j 0.06 ， Yin 1.48 j 0.13
da
课
后 答
解：由圆图得 Z L 0.39 j 0.39 ， Z in 2.29 j1.15
co
ZL jZc tan l Zc jZL tan l
m

2


2 5 rad/m 3.6 9
解：驻波比

所以
U max 5 U min
L
由第一个电压最小点距终端的距离为：
1 2 1 3
zmin
解得
L 0.32
因为

所以
3（1-24）. 传播常数为 j 的传输线，终端阻抗为 Z L ，线的特性阻抗为 Z C ，当线 的长度为 l 时，证明其输入端的阻抗为
m
U ( z) U e z U 2 e z Z c 1 z I ( z) U1e U 2 e z
射频电路与天线 3_有耗传输线与圆图
1（1-20） 完成下列圆图的基本练习： （1）已知 Z L 0.4 j 0.8 ，求第一个电压波节点和波腹点至负载的距离、线上的 和行波 系数； 解：由圆图得 97
课
后 答
Z L 50 2 (sin 0.32 j cos 0.32 ) Z L 50 3
U ( z ) U1e z U 2 e z 1 z z I ( z ) Z (U1e U 2 e ) c
w.
（1） （2）
ww
由（2）式可以推出：

反射型负阻参量放大器具有低噪声的优点，但存在潜在不 稳定、频带窄、结构复杂、调整困难等缺点。目前随着微波晶 体管的发展，低噪声、高频率新器件的出现，微波集成前端低 噪声电路已取代参量放大器，故在此不多作介绍。
第4章 微波上变频器与倍频器
4. 在图4-2中，如果只有一条有源支路，当输入功率加在非 线性电容上时，则其他电路均为无源支路。由于非线性变换作 用，输入信号将产生各次谐波。 由式(4-10)可得
第4章 微波上变频器与倍频器 图 4-3 反射型负阻参量放大器
第4章 微波上变频器与倍频器
必须指出，反射型负阻参量放大器虽然不从差频支路输出 功率，但差频支路(常称空闲回路)必须存在。这样才能在一定 条件下，使泵浦能量首先转换成差频能量(fP与fS通过电容变 频效应产生fP－fS)，然后又转换成信号能量(fP－fS与fP又通 过电容变频效应产生fS)。这个“再生”信号电流的相位与原 信号电流的相位相同，从而使信号得到放大。所以空闲回路起 能量转换的作用，将泵浦源功率最后转换成信号能量输出。
mPmn 0
mfP nfS
(4-8)
nPmn 0
mfP nfS
(4-9)
第4章 微波上变频器与倍频器
得到理想非线性电抗被两个不同频率fP和fS激励后，在各 频率分量fm,n上的平均功率分配关系表示为
mPm,n 0
n m mfP nfS
nPm,n ,2| 理论上任意n次谐波倍频器的理想效率为100％，但实际电
路中因RS损耗及反射等影响，使效率远低于100％。
第4章 微波上变频器与倍频器
4.2 变容管上变频器 变容管上变频器的输入信号含有泵浦电压uP、信号电压uS 及产生的和频fout=fP+fS>fP，它们与变容管并联，只允许fS、fP、 fout三个正弦电流分量通过变容管，对其他频率分量均呈开路 状态。图4-4示出了上变频器等效电路，图中省去了各分支的

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4λ，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 lll n ωωππcos 21201/⎰=()()πω-+=∑∞=t n g g t g l n n cos 2102 ()t td n u f g l l l n ωωππcos 21202/⎰=()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 =---=πωπω00=n i*外来镜频干扰s l s ωωω-=2/()[]t vg t v g i io sl ssi ωπωωcos 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。

1-2 一功率管，它的最大输出功率是否仅受其极限参数限制？为什么？解：否。

还受功率管工作状态的影响，在极限参数中，P CM 还受功率管所处环境温度、散热条件等影响。

1-3 一功率放大器要求输出功率P 。

= 1000 W ，当集电极效率C 由40％提高到70‰时，试问直流电源提供的直流功率P D 和功率管耗散功率P C 各减小多少？解：当C1 = 40 时，P D1 = P o / C = 2500 W ，P C1 = P D1 - P o =1500 W当C2 = 70 时，P D2 = P o / C =1428.57 W ，P C2 = P D2 - P o = 428.57 W 可见，随着效率升高，P D 下降，(P D1 - P D2) = 1071.43 WP C 下降，(P C1 - P C2) = 1071.43 W 1-6 如图所示为低频功率晶体管3DD325的输出特性曲线，由它接成的放大器如图1-2-1（a ）所示，已知V CC = 5 V ，试求下列条件下的P L 、P D 、C （运用图解法）：（1）R L = 10，Q 点在负载线中点，充分激励；（2）R L = 5 ，I BQ 同（1）值，I cm = I CQ ；（3）R L = 5，Q 点在负载线中点，激励同（1）值；（4）R L = 5 ，Q 点在负载线中点，充分激励。

解：(1) R L = 10 时，作负载线(由V CE = V CC - I C R L )，取Q 在放大区负载线中点，充分激励，由图得V CEQ1 = 2.6V ，I CQ1 = 220mA ，I BQ1 = I bm = 2.4mA因为V cm = V CEQ1-V CE(sat) = (2.6 - 0.2) V = 2.4 V ，I cm = I CQ1 = 220 mA所以m W 26421cm cm L ==I V P ，P D = V CC I CQ1 =1.1 W ， C = P L / P D = 24(2) 当 R L = 5 时，由V CE = V CC - I C R L 作负载线，I BQ 同(1)值，即I BQ2 = 2.4mA ，得Q 2点，V CEQ2 = 3.8V ，I CQ2 = 260mA这时，V cm = V CC -V CEQ2 = 1.2 V ，I cm = I CQ2 = 260 mA所以 m W 15621cm cm L ==I V P ，P D = V CC I CQ2 = 1.3 W ， C = P L / P D = 12(3) 当 R L = 5 ，Q 在放大区内的中点，激励同(1)，由图Q 3点，V CEQ3 = 2.75V ，I CQ3= 460mA ，I BQ3 = 4.6mA ， I bm = 2.4mA 相应的v CEmin = 1.55V ，i Cmax = 700mA 。

第2章 小信号选频放大器2.1 已知并联谐振回路的1μH,20pF,100,L C Q ===求该并联回路的谐振频率0f 、谐振电阻p R 及通频带0.7BW 。

[解]900.035610Hz 35.6MHz f ===⨯=3640.722.4k 22.361022.36k 35.610Hz35.610Hz 356kH z100p R Q f BW Q ρρ===Ω=⨯Ω=Ω⨯===⨯=2.2 并联谐振回路如图P2.2所示，已知：300pF,390μH,100,C L Q ===信号源内阻s 100k ,R =Ω负载电阻L 200k ,R =Ω求该回路的谐振频率、谐振电阻、通频带。

[解]0465kHz f ==0.7010114kΩF////100k Ω//114.k Ω//200k Ω=42k Ω42kΩ371.14k ΩP F/465k H z /37=12.6k H zp e s pLee e R Q R R RR R Q BW f Q ρρ===========2.3 已知并联谐振回路的00.710MHz,C=50pF,150kHz,f BW ==求回路的L 和Q 以及600kHz f ∆=时电压衰减倍数。

如将通频带加宽为300 kHz ，应在回路两端并接一个多大的电阻? [解] 6262120115105μH (2π)(2π1010)5010L H f C --===⨯=⨯⨯⨯⨯ 6030.7101066.715010f Q BW ⨯===⨯8.1p oU U ∙∙== 当0.7300kHz BW =时6030.746120101033.33001033.31.061010.6k 2π2π10105010e e e ef Q BW Q R Q f C ρ-⨯===⨯====⨯Ω=Ω⨯⨯⨯⨯而471266.72.131021.2k 2π105010p R Q ρ-===⨯Ω=Ω⨯⨯⨯由于,p e pRR R R R =+所以可得10.6k 21.2k 21.2k 21.2k 10.6k e p p eR R R R R Ω⨯Ω===Ω-Ω-Ω2.4 并联回路如图P2.4所示,已知：360p F ,C =1280μH,L ==100,Q 250μH,L = 12=/10,n N N =L 1k R =Ω。

5 106
66.7

2
H
600 103 10 106
2.13 104
5μ H
1.06 104


2
21.2
8.1
10.6 k
k
2
[解] Rp Q? 100
BW0.7
280 106 360 1012
RL n2RL 102 1 k 100 k Re Rp // RL 88 k //100 k 46.8 k
f0
Rp Q 100

f Q

2π
1 LC
35.6 106 100

2π
106 H 20 1012 F
Hz
1 10-6 H 20 1012 F
22.4 k 22.36 103
35.6 104Hz 356 kH z
0.0356 109 Hz 35.6 MHz
谐振电阻 Re 、有载品质因数 Qe 和回路通频带 BW0.7 。
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根保通据护过生高管产中线工资敷艺料设高试技中卷术资配0料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高高与中中带资资负料料荷试试下卷卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并中3试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。

习题课1.1设一特性阻抗为50 Q 的均匀传输线终端接负载Ri=100Q,求负载反射系数门，在 离负载0.2 X 、0.25 X 及0.5 X 处的输入阻抗及反射系数分别为多少？解：根据终端反射系数与终端阻抗的关系r_ 乙-Z° _ 100-50 _ 1厂乙 + Z 。

一 100 + 50 一亍根据传输线上任一点的反射系数与输入阻抗的关系r （z ）= f 严二 z =z i + D m°i-ra ）得到离负载0.2 x 、0.25 x 及0.5 x 处的输入阻抗及反射系数分别为-j2—O.2X1 “ Qr （0.2X ） = r,e 入 =-e~）0SnZ,r （0.2X ） = 29.43Z-23.79°£2 -j2^O.25Xr （0・25 入） = iy xZ 加（0.25 入）= 25G-j2—0.5X]r （o.5入）= ry 1=-（反射系数具有x/2周期性）Z,r （0.5A ） = 100Q （输入阻抗具有入/2周期性）1.2求内外导体直径分别为0.25cm 和0.75cm 的空气同轴线的特性阻抗；若在两导体间 填充介电常数£ r=2.25的介质，求其特性阻抗及300MHz 时的波长。

解：空气同轴线的特性阻抗为Z o = 601ii- = 601ii —= 65.9Q° a 0.25填充相对介电常数e 1-2.25的介质后，其特性阻抗为戶300Mhz 时的波长J. 3络站=启InM 屆 a V2250.25 = 43・9GA=^X = 0.67m1.4有一特性阻抗Zo=5OQ 的无耗均匀传输线，导体间的媒质参数£r=2.25, m=l,终 端接有R1=1Q 的负载。

当尸100MHz 时，其线长度为X/40试求：① 传输线实际长度； ② 负载终端反射系数： ③ 输入端反射系数： ④ 输入端阻抗。

解：①传输线上的波长为入= # = 2m所以，传输线的实际长度为l-Xs = 0.5m4② 根据终端反射系数与终端阻抗的关系r _Z I -Z o _l-5O_ 49 1_Z 1 + Z 0 _1 + 50__51③ 根据传输线上任一点的反射系数与终端反射系数的关系④ 传输线上任一点的反射系数与输入阻抗的关系1 + 49Z m = Z o 1 + 1 U ）- = 50一= 2500Gm °i-ru ） i_49511.10特性阻抗为Zo=150Q 的均匀无耗传输线，终端接有负载Z1=25O+J1OOQ,用X/4 阻抗变换器实现阻抗匹配（如图所示），试求八/4阻抗变换器的特性阻抗Z 。

I L loo
反射系数的模值
I rd- T
p~I 3
由.二叙+令=牛
求紂反豺条数的相位0」予•因向圮反射•条数
乙=乙= 82. 4/64.3°
1一几
[1.7]求无耗传榆线上冋波损耗为3(IB和10dB时的庇波比"
I?根抿回波揽耗的定义$
/.
Lr=-20 lg厂|・UP/1 1= 10
因而驻波比
_1 +1几]
★了解同轴线的特性阴抗及分类。
1.4
[L1]设-特性殂抗为50Q的均匀传输线终璀接负^/< =ICO Q.求负戎反射系故
人・在离负我0.2入，0.25入及0.5入处的输入阳抗及反射系数分别为多少？
解终瑞反肘系教为
R-Z=100 —3D二丄
& +Z。一100 4- 50 —T
根加传输线上任恿心的反射系数和输入Ffl抗的公式
p~ I T「I
所以.当冋波损耗分别为3dk和10db时的驻波比分别为5.85和1.92。
【1・8】 设某传输系统如题1.8图戍爪.咖出八”段及BC段沿线4点电压、电流和B1
抗的振幅分巾图•并求出电压的J6人值和駁小值.(图中R-soon)
fi 1.8图
解 传输线AH段为行波状态•其匕电H1大小不变.幅值等于430 V；阳抗等于450 0・电流大小不变.幅值竽于1.
Z|=Z-1- =322.87 —)736.95Q
并联支节的W
/j — T"<«rvtiin世+0.13入一0.22入 加©
并联支廿的长度,
/» =-j- -*- y- arctan卩厂］0.12A
1
[1.13]一均匀无耗传输线的特性飢抗为70Q.负裁俎抗为乙=70+jMOQ・匸作波 长人20 cm。试设计串联支彷匹配器的位置和长度.

《电子线路（I ）》 董尚斌编课后习题（1到7章）第1章1-1 本征半导体与杂质半导体有什么区别？解：本征半导体是纯净的，没有掺杂的半导体，本征半导体的导电性能较差，在温度为0K 时，半导体中没有载流子，它相当于绝缘体。

在室温的情况下，由本征激发产生自由电子—空穴对，并达到某一热平衡值，本征载流子浓度kT E i g e T A n 22300-=与温度有关。

杂质半导体是在本征硅或本征锗中掺入杂质得到的，若掺入5价元素的杂质可得到N 型半导体，N 半导体中的多子为自由电子，少子为空穴，由于掺入微量的杂质其导电性能得到了极大的改善，其电导率是本征半导体的好几个数量级。

在杂质半导体中，多子的浓度取决于杂质的浓度，而少子的浓度与2i n 或正比，即与温度有很大的关系。

若掺入3价元素的杂质可得到P 型半导体。

1-2 试解释空穴的作用，它与正离子有什么不同？解：空穴的导电实际上是价电子导电，在半导体中把它用空穴来表示，它带正电是运载电流的基本粒子，在半导体中，施主杂质电离后，它为半导体提供了一个自由电子，自身带正电，成为正离子，但由于它被固定在晶格中，是不能移动的。

1-3 半导体中的漂移电流与扩散电流的区别是什么？解：漂移电流是在电场力的作用下载流子定向运动而形成的电流，扩散电流是由于浓度差而引起的载流子的定向运动而形成的电流1-4 在PN 结两端加反向偏压时，为什么反向电流几乎与反向电压无关？解：PN 结加反偏电压，外加电场与内电场方向相同,PN 结变宽，外加电压全部降落在PN 结上，而不能作用于P 区和N 区将少数载流子吸引过来。

漂移大于扩散，由于在P 区及N 区中少子的浓度一定，因而反向电流与反偏电压无关。

1-5 将一个二极管看作一个电阻，它和一般由导体构成的电阻有何区别？解：将二极管看作一个电阻，其明显的特点是非线性特性。

而一般由导体构成的电阻，在有限的电压、电流范围内，基本上是线性的。

（1） 二极管的正反向电阻，其数值相差悬殊。

1.5 限幅电路如图P1.5所示，设D 为理想二极管，输入电压v i 为正弦波，其振幅大于V R 。

试绘出输出电压v O 的波形。

解：(1)当v i <V R 时（V R >0），二极管D 导通，相当于短接，v O =v i ，输出为正弦波。

当v i >V R 时，二极管D 截止，相当于断路，输出电压v O =V R ，被限幅在V R 值上。

分析结果是，本电路只输出小于V R 值的正弦波部分，大于V R 的正弦波被限制在V R 上。

输出波形如图1.5—（a ）所示。

(2)当v i <V R （V R <0）时，二极管D 导通，相当于短接，v O =v i ，输出为正弦波（输出为负半周部分波形）。

当v i >V R 时，二极管D 截止，相当于断路，输出电压v O =V R 。

分析结果是，本电路只输出小于V R 值的正弦波部分，大于V R 的正弦波被限制在V R 上。

输出波形如图1.5—（b ）所示。

(3)当v i <V R （V R >0）时，二极管D 导通，相当于短路，v O =V R ，输出直流电压V R 。

当v i >V R 时，二极管D 截止，相当于断路，输出电压v O =v i ，输出正弦波。

分析结果是，本电路只输出大于V R 值的正弦波部分，小于V R 的输出波被限制在V R 上。

输出波形如图1.5—（c ）所示。

(4)当v i <V R （V R >0）时，二极管D 截止，相当于断路，v O =V R ，输出直流电压V R 。

当v i >V R 时，二极管D 导通，相当于短接，输出电压v O =v i ，输出正弦波。

分析结果是，本电路只输出大于V R 值的正弦波部分，小于V R 的输出波被限制在V R 上。

输出波形如图1.5—（d ）所示。

1.6 双向限幅电路如图P1.6所示，设D 1、D 2为理想二极管，输入电压v i 为正弦波，其振幅大于V im =3V R 。

第2章 小信号选频放大器2.1 已知并联谐振回路的1μH,20pF,100,L C Q ===求该并联回路的谐振频率0f 、谐振电阻p R 及通频带0.7BW 。

[解]900.035610H z 35.6M H z f ===⨯=3640.722.4k 22.361022.36k 35.610H z35.610H z 356kH z100p R Q f BW Q ρρ===Ω=⨯Ω=Ω⨯===⨯=2.2 并联谐振回路如图P2.2所示，已知：300pF,390μH,100,C L Q ===信号源内阻s 100k ,R =Ω负载电阻L 200k ,R =Ω求该回路的谐振频率、谐振电阻、通频带。

[解]0465kHz f ≈==.70114k Ω////100k Ω//114.k Ω//200k Ω=42k Ω42k Ω371.14k Ω/465kH z/37=12.6kH zp e s p Lee e R Q R R R R R Q BWf Q ρρ===========2.3 已知并联谐振回路的00.710M H z ,C =50p F ,150k H z ,f B W ==求回路的L 和Q 以及600k H z f ∆=时电压衰减倍数。

如将通频带加宽为300 kHz ，应在回路两端并接一个多大的电阻? [解] 6262120115105μH(2π)(2π1010)5010L H f C--===⨯=⨯⨯⨯⨯6030.7101066.715010f Q BW ⨯===⨯8.1poUU ∙∙=== 当0.7300kHz BW =时6030.746120101033.33001033.31.061010.6k 2π2π10105010e e e ef Q BW Q R Q f Cρ-⨯===⨯====⨯Ω=Ω⨯⨯⨯⨯而471266.72.131021.2k 2π105010p R Q ρ-===⨯Ω=Ω⨯⨯⨯由于,p e pRR R R R =+所以可得10.6k 21.2k 21.2k 21.2k 10.6k e p p eR R R R R Ω⨯Ω===Ω-Ω-Ω2.4 并联回路如图P2.4所示,已知：360pF,C =1280μH,L ==100,Q 250μH,L =12=/10,n N N =L 1k R =Ω。

第六章习题参考答案6.5: 已知并联导纳的ABCD 矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡101Y D C B A 和一段传输线的ABCD 矩阵l ch V l V V V A L I L I γ=====021)(2 l Z s h I l V I V B L V L V γ=====021)(2Z lsh V l I V I C L I LI γ=====021)(2 l ch I l I I I D L V LV γ=====021)(2对于无耗线:l j l ch A ββγγcos )(=== l jZ j l Zsh B ββγγsin )(=== l Zj j Z l sh C ββγγsin 1)(===l j l ch D ββγγcos )(=== 总的ABCD 矩阵为三个二端口网络ABCD 矩阵的乘积⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡θθθθθθθθθθθsin cos sin 1cos 2sin sin cos 101cos sin 1sin cos 10122BZ i Z Z B jB jZ BZ jB Zj jZ jB D C B A 则总的归一化ABCD 矩阵为：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡D CZ Z BAd c b a 00 由S 矩阵ABCD 矩阵的关系式⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-+----++++=D CZ B Z A BC AD D CZ B Z A D CZ B Z A S 00000012)(2111][ 可求出S 矩阵。

对于本题目求出不引起附加反射的条件，只需求θθcos 2sin )1(00220011B Z Z B Z Z Z Z S =⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⇒=由上式可得各参数满足的关系式02)1(20202202=--+Z tg BZ Z Z tg Z B θθ6.9由题意知(a)和(c)图均为右端或中断开路的一端口网络，求S 矩阵只需求始端反射系数即可（略）(b)图为并联导纳的S 矩阵（参考6.5）（略） 6.14 推导：原来第i 个参考面位于0=i z ，归一化入射和反射波为：i i b a , 当第i 个参考面移到i i l z =时，归一化入射和反射波为：i i j i i j i i e b b e a a θθ='='-,，其中giii l λπθ2=（p.21，2.1-14）j i j i j j ij j j ji j i ije S e a b a b S θθθθ----==''=' 写成矩阵形式为：]][][[][P S P S ='其中： ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=---N j j j e e e P θθθ0000][21已知：参考面21,T T 处的S 矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=22211211S S S S S⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=--221121220000][g g l j l j j j e e e e P λπλπθθ 则由公式]][][[][P S P S ='可求出][S '。

★了解同轴线的特性阻抗及分类。

1.4习题及参考解答[I. 1]设一特性阻抗为50 Q的均匀传输线终端接负4k/<=100 Q.求负我反对系数巧・在离负裁0.2入・0.25入及0.5入处的输入阳抗及反对系数分别为多少？解终端反射系数为=& - Z。

= 100 — 50 =丄11 _ K _ 100 + 50 _ T根拥传输线上任怠一恵的反肘糸数和输入阳抗的公贰r（z）= r lC ^和= z。

；兰：：二在离负载0.2入.0. 25A> 0.5入反射系数和输入阻抗分别为r（0.2A）= Y“初忌• r（0.25A）MZ.（0.2入）=29.43Z -23.79° Q・ Z in（0.25A） = 25 Q> Z lft（0.5A） = 100 Q[1.2]求内外导体直径分别为0.25 cm和0.75 cm的空气同轴线的持性阻抗。

若在两导体何塡充介电常数匕= 2.25的介质.求其特性阻抗及300 MHz时的波长。

解空气同轴线的持性阻抗为乙=60 In — = 65. 9 Qa塡充相对介电常数为€,=2.25的介质后.英持件阳抗为/=300 MHz时的波长为[1.3]设特性阻抗为乙的无耗传输线的址波比为"滾一个电爪波"•点离负我的距离为人讪.试证明此时终端负我应为r（0.5A） = Y证明根据输入阳抗公式Z： + jZ, tan" 乂Z o + jZ| tan/3 z在距负栈第一个波节点处的阻抗Z /（/“）=—P y Zl— j 乙I "1,3】Z.P将匕式整理即得17I318[I. 4] 何 持性阻抗为Z =50 Q 的无耗均匀传输线•导体间的媒质参敌为 £.=2.25 ・“, = 】，终瑞接仃&=】Q 的负我"/- 100 MHz 时•兀线长度为A/40试求： ①传输线实际长度'②负载终瑞反射系敌；③ 输入端反射系数'④ 输入瑞阻抗.解传输线上的波长= 2 m因而.传输线的实际长度/ = * = 0. 5 m4终瑞反射系数为…R]—Z 。

19、微波电真空器件 四、多腔磁控管振荡器 多腔磁控管振荡器是一种正交场器件，直流磁场是与 直流电场彼此垂直的，并在与高频场相互作用过程中起着 直接的作用。电子通过损失位能使高频电场放大或产生振 荡。由于正交场器件中不存在能量交换和保持同步条件之 间的矛盾，故可获得高功率和高效率。 多腔磁控管振荡器的特点是结构简单，输出功率大， 频率高，工作电压低，体积小，效率高。 其结构如下图所示：
I a = P (U g + DU a )
3 2
3、电子流与电场能量交换 ①电子在加速电场中运动，获得能量： 1 1 ∆W = mV12 − mV02 2 2 ②电子在减速场中运动，把动能转换成电能：
19、微波电真空器件
∆W = 1 1 mV02 − mV12 2 2
其中，V1为飞出间隙速度；V0为进入间隙速度。 通过与电子交换能量而放大交变信号的电子器件，有 三个基本过程： ⑴电子被直流电场加速，获得必须的动能； ⑵运动的电子必须被所要求放大的信号控制，最后形成随 信号频率变化的不均匀的电子流； ⑶大多数的电子（密度大的电子）在高频减速场内运动， 将能量交给高频场。
19、微波电真空器件
19、微波电真空器件 在同一时刻到达输出腔缝隙。通过输出腔缝隙，产生感应 i 电流 iH ， H 与群聚电子流波形相同，基波分量振幅值等于 群聚电子流基波幅值。感应电压正半周对电子流而言是减 速场，电子减速把能量转换成感应场，实现了对高频信号 的放大。 3、特点 ⑴效率低，约为15％～25％ ⑵增益低，小于15dB ⑶频带窄，Q值高，噪声大，不宜作小信号放大 4、多腔速调管放大器 增加辅助腔，加强速度调制，增强基波分量电流， 提高增益和效率。
19、微波电真空器件
19、微波电真空器件 在二极管中，阴极经过灯丝加热后，向空间发射电子。 当阳极加正电压时，电子在电场力作用下向阳极运动，并 打上阳极，这样就产生阳极电流 ia ，若改变阳极电压 ua ， 则阳极电流也随之变化。在空间电荷限制下，二极管的阳 极电流和电压之间的关系为：

第2章 微波半导体基础
如果一个自由电子和一个空穴在移动中相遇，就会造成一 对自由电子和空穴同时消失，这一过程称为复合。从能带模型 角度来看，对应共价键模型中所有的价电子都在共价键上，没 有任何自由电子和空穴的情况，是价带全满、导带全空的情形， 这时半导体是不导电的。共价键中的电子自外界获得能量，核 外电子挣脱键的束缚成为自由电子，同时留下空穴的过程，相 当于电子自价带跃迁到导带的情形，如图2-2所示，这时半导 体开始导电。研究证明：只有当能带中填有电子，而又未被电 子填满时，半导体才具有导电能力。
第2章 微波半导体基础
设n0和p0为半导体中热平衡状态下电子和空穴的浓度，它 们遵从费米统计
n0
NC
exp
EC EF kT
(2-1)
p0
NV
exp
EF EV kT
式中：k为玻尔兹曼常数；T为热力学温度；NC为导带底的有效
能级密度；NV为价带顶的有效能级密度；EF为费米(Fermi)能
级，它并不是一个能为电子所占据的“真实”能级，
第2章 微波半导体基础
(5) HBT 异质结双极结晶体管是为了提高GaAs BJT的发射 效率于1965年推出的，经历了漫长的发展过程，1985年出现的 SiGe BJT 最大结温Tj，max为155℃，呈现出良好的微波特性。
自1988年以来，微波半导体器件的性能得到了迅猛的发展， 增益高、噪声低、频率高、输出功率大。技术的进步、模型的 完善使得PHEMT器件成为2 GHz无线电系统的主力器件。不断出 现的新材料带来微波器件材料日新月异的发展。SiC和GaN的发 明已经使得FET实现大高功率器件，N沟道MOSFET有望担纲 60GHz器件。表2-2列出五种基本微波三端器件的特点，每种器 件的详细知识将在本章内陆续介绍。

高频电子线路参考答案第2章 小信号选频放大器2.1 已知并联谐振回路的1μH,20pF,100,L C Q ===求该并联回路的谐振频率0f 、谐振电阻p R 及通频带0.7BW 。

[解] 90-612110.035610Hz 35.6MHz 2π2π102010f LCH F-===⨯=⨯⨯6312640.71010022.4k 22.361022.36k 201035.610Hz35.610Hz 356kH z100p HR Q Ff BW Q ρρ--===Ω=⨯Ω=Ω⨯⨯===⨯=2.2 并联谐振回路如图P2.2所示，已知：300pF,390μH,100,C L Q ===信号源内阻s 100k ,R =Ω负载电阻L 200k ,R =Ω求该回路的谐振频率、谐振电阻、通频带。

[解] 011465kHz 2π2π390μH 300PFf LC≈==⨯0.70390μH100114k Ω300PF////100k Ω//114.k Ω//200k Ω=42k Ω42k Ω42k Ω371.14k Ω390μH/300 PF/465kHz/37=12.6kHzp e s p Lee e R Q R R R R R Q BWf Q ρρ===========2.3 已知并联谐振回路的00.710MHz,C=50pF,150kHz,f BW ==求回路的L 和Q 以及600kHz f ∆=时电压衰减倍数。

如将通频带加宽为300 kHz ，应在回路两端并接一个多大的电阻? [解] 6262120115105μH (2π)(2π1010)5010L H f C --===⨯=⨯⨯⨯⨯ 6030.7101066.715010f Q BW ⨯===⨯2236022*********.78.11010p oU f Q f U ••⎛⎫⎛⎫∆⨯⨯=+=+= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭当0.7300kHz BW =时6030.746120101033.33001033.31.061010.6k 2π2π10105010e e e ef Q BW Q R Q f C ρ-⨯===⨯====⨯Ω=Ω⨯⨯⨯⨯而471266.72.131021.2k 2π105010p R Q ρ-===⨯Ω=Ω⨯⨯⨯ 由于,p e pRR R R R =+所以可得10.6k 21.2k 21.2k 21.2k 10.6k e p p eR R R R R Ω⨯Ω===Ω-Ω-Ω2.4 并联回路如图P2.4所示,已知：360pF,C =1280μH,L ==100,Q 250μH,L = 12=/10,n N N =L 1k R =Ω。