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微波固态电路习题集（81题）第一章、 微波晶体管电路(1) 微波晶体管的主要发展方向包括哪几个方面?(p1)A(2)为提高小信号和小功率硅微波双极晶体管的性能,一般在结构设计和工艺上采用哪些措施?为什么硅微波双极晶体管的特征频率不可能很高(p3)(3)双极晶体管噪声主要来源有哪些?(p4-p5)(4)请写出MESFET 特征频率f T 与直流跨导g mo 和栅源电容Cgs 的近似表达式。

说明MESFET 的特征频率f T 与直流跨导g mo 和栅源电容Cgs 关系如何?减小MESFET 的栅长与特征频率有何关系?(p9)A(5) MESFET 噪声主要来源有哪些? 其最小噪声系数与频率有何关系? (p10-p11)A(6) MESFET 噪声系数与直流工作点有何关系? (p11)A(7)何谓半导体的异质结?(p11)A(8)你能说出HEMT 和HBT 的中文意思吗?(p12-p14)A(9) HEMT 和HBT 的显著优点有哪些?(p11、p15)(10)微波晶体管放大器主要性能参量有哪些?(p17)11）请写出线性两端口网络S 参数的表达式，并简述晶体管S 参数的物理意义。

（P18）(12)晶体管正向和反向传输系数不等的物理意义是什么?(p18)(13)微波放大器工作是否稳定的判据是什么? 如何判断？(p21)(14)微波放大器输入/输出端口绝对稳定的充要条件是什么?(p25)(15)请写出有源二端口网络噪声系数一般表达式,并说明表达式中各项的物理意义.(p27)A(16)低噪声放大器设计中最佳噪声匹配和最大功率增益匹配有何不同? 最佳噪声匹配时对传输功率有何影响？(p31,p35)A(17)宽带放大器主要电路形式通常有哪些?(p38)(18)微波功率放大器设计中,MESFET 哪些特性参数与输出功率密切相关?(p44)(19)简述放大器1dB 压缩点输入和输出功率及三阶交调系数的定义.(p44-p45) (20)介质谐振器稳频FET 振荡器一般可分哪两种类型？各有何特点？(p54)(21）介质谐振器在反馈式介质稳频FET 振荡器电路和反射型共源介质稳频FET 振荡器电路中分别等效为何种电路？中分别等效为何种电路？(22)列表比较双极晶体管，MESFET ，HEMT 和HBT 的参数。

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。

5・2若一两端口微波网络互易，则网络参量［Z ］、［S ］的特征分别是什么?解：％ = ^21&2 - ^21因为,V2 '1 ；50__-2 -声 A = 4 =T 丄1 Mo = J-2.50_25 -一1 375 .「A B4 2」 所以， C D =AS =■J1 200 ~4因为，归一化电压和电流为：匕⑵=卡二=4⑵+勺•⑵ \ Zn ；厶(z)二厶⑵= q. (z) — 勺(z)a 〕+忧=A(a 2 +b 2) + B(a 2-b 2)/Z oq — b、= CZ Q {CI 2 + E) + Z)(tz 2—b°)从而解得:~b i~「1 -(A-B/Z O )TT-1 (A + B/ZjA.-1 -(CZ 0 - D)」［-1 (CZ 0 + D)_a 2_所以进而推得［S ］矩阵为:a b_AB/Z （「c dcz () D 归一化ABCD 矩阵为:所以:5-4某微波网络如右图。

写出此网络的［ABCD ］矩阵，并用［ABCD ］矩阵推导出対应的［S ］及［T ］ 参数矩阵。

根据［S ］或［T ］阵的特性对此网络的对称性做出判断。

解：2（AD-BC ）—A + B / Z （）— CZ （）+ D乙+Zc — K z _7 U 乙+Z 』v[Z][/] = [V]⑸一 A + B/Z （）+CZo + D_ A + B/ Z （）—CZ Q — D2 由(3)式解得[S] -1 1 ~—- + 4/ 27 . 27所以, b\ _ 1~ 2A —B / Z° — CZ （）+DA —B / Z （）+ CZ 1 A + B / Z° — CZ Q — D A — B / Z° — CZ°+ D2 A + B/Zo + CZo + D A-B/Z +CZ -D7 .—/21力• ----- 4 j 2----- 4 j 2 7 . * （9）因为［s ］阵的转置矩阵［sy 二［S ］,所以，该网络是互易的。

6．中频移相器应该加在B 端口v )cos()(s s s s t V t =ω+ϕ设2端口信号电压 1端口本振电压 )cos()(L L L L t V t v ϕω+=加到D1、D2、D3、D4管上的信号及本振电压分别为：因为信源角频率>本振角频率，可得D1、D2、D3、D4产生的中频电流分别为：)cos(2)()()(431πϕϕω−−+=−=if if B g t i t i t i L s if s tV混频器A 的中频输出为：混频器B 的中频输出为： B 的中频输出经过移相器移相得到 )23cos(2)(1'πϕϕω−−+=l s if s B t V g t i )23cos(4)()()(1'πϕϕω−−+=+=l s if s B A t V g t i t i t i 可见混频器B 的中频输出经过90度移相,在M 处与A 管中频同相迭加。

外镜频抑制:2端口设外镜像频率信号为 ])2cos[()(i S L i i t V t v ϕωω+−=1端口本振信号为 )cos()(L L L L t V t v ϕω+=D1、D2、D3、D4管混出的中频电流为：)2cos()(11πϕϕω−−+=i L if i t V g t i )2cos()(12πϕϕω+−+=i L if i t V g t i )cos()(13πϕϕω−−+=i L if i t V g t i)cos()(14i L if i t V g t i ϕϕω−+=)2cos(2)()()(121πϕϕω−−+=−=i L if i A t V g t i t i t i)cos(2)()()(143πϕϕω−−+=−=i L if i B t V g t i t i t i混频器B 的中频输出经过90度移相得到)23cos(2)(1'πϕϕω−−+=i L if i B t V g t i 在M 处0)()()('=+=t i t i t i B A 所以在L S ωω>时，中频移相器应该加在B 端口，才能保证外来信号混出的中频在M 处同相迭加，外来镜像干扰混出的中频在M 处反同相相抵消。

微波技术习题思考题什么是微波？微波有什么特点？试举出在日常生活中微波应用的例子。

微波波段是怎样划分的？简述微波技术未来的发展状况。

何谓分布参数？何谓均匀无损耗传输线？传输线长度为10cm当信号频率为9375MHz时，此传输线属长线还是短线？传输线长度为10cm,当信号频率为150KHZ时，此传输线属长线还是短线？传输线特性阻抗的定义是什么？输入阻抗的定义是什么？什么是反射系数、驻波系数和行波系数？传输线有哪几种工作状态？相应的条件是什么？有什么特点？何谓矩形波导？矩形波导传输哪些模式？何谓圆波导？圆波导传输哪些模式？？矩形波导单模传输的条件是什么？何谓带状线？带状线传输哪些模式？何谓微带线？微带线传输哪些模式？何谓截止波长？何谓简并模？工作波长大于或小于截止波长，电磁波的特性有何不同？矩形波导TE10 模的场分布有何特点？何谓同轴线？传输哪些模式？为什么波导具有高通滤波器的特性？TE波、TM波的特点是什么？何谓波的色散？任何定义波导的波阻抗？分别写出TE波、TM波波阻抗与TEM波波阻抗之间的关系式。

为什么微波网络方法是研究微波电路的重要手段？微波网络与低频网络相比有哪些异同？网络参考面选择的要求有什么？表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特性及其相互间的关系？二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？微波网络工作特性参量与网络参量有何关系？常用的微波网络有哪些？对应的网络特性参量是什么？微波网络的信号流图是什么？简要概述信号流图化简法则有哪些？试述旋转式移相器的工作原理，并说明其特点。

试分别叙述矩形波导中的接触式和抗流式接头的特点。

试从物理概念上定性地说明：阶梯式阻抗变换器为何能使传输线得到较好的匹配。

在矩形波导中，两个带有抗流槽的法兰盘是否可以对接使用? 微波元件中的不连续性的作用和影响是什么? 利用矩形波导可以构成什么性质的滤波器? 试说明空腔谐振器具有多谐性，采用哪些措施可以使腔体工作于一种模式欲用空腔谐振器测介质材料的相对介电常数，试简述其基本原理和方法。

判断与填空题1. 微波频谱的频率（300MHz~300GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（1mm~1m）。

2. 毫米波的四个大气吸收“窗口”是什么？（35GHz）、（94GHz）（140GHz）（220GHz）。

第2章判断与填空题1. 微带线传输的电磁波的模式是什么？@>>--准TEM模2. 特性阻抗和相位常数的物理意义@>>--3. 什么是色散现象？@>>--随着频率的升高，电磁场的纵向分量增加，磁场纵向分量增长比电场纵向分量增长还快，因此介电常数也随频率变化，传播波长和微带特性阻抗都随之而变，这就是色散现象。

4. 趋肤深度？@>>--随着频率增大，趋肤深度显著。

5. 基本微带元件有哪三种形式（微带线段、终端开路分支、终端短路分支）？其等效电路的形式是什么？P246. 如果为了获得放大器最佳噪声匹配电路，用反射系数表示时应满足什么条件？（Гout=Гopt）；如果为了获得最大功率增益，用阻抗表示时应满足什么条件？（Zout=Z*in）7. Wilkinson二等分功率分配器的主要性能是什么？@>>--为了满足2.3端口之间一定的隔离及输入端口无反射条件要求，两输出端口2.3之间用一个2Zo的电阻相连8.定向耦合器的方向性的定义是什么。

p33(2.50b)简答题1. 简述阻抗匹配重要性的原因@>>--当负载与传输线匹配时，可传送最大功率，并且在馈线上功率损耗最小；@>>--对阻抗匹配灵敏的接收部件，可改进系统的信噪比；@>>--在功率分配网络中，阻抗匹配可降低振幅和相位误差2. 了解微带电路拓扑结构的选择原则@>>--微波的高频段，宜选用微带阻抗跳变式的阻抗变换器；@>>--对于微波低频端，宜选用分支微带结构@>>--在微波固态电路设计中，当微波管输入阻抗为容性时，选用电感性微带单元。

第五章（5－1） 解（1）：22211221122110.311.033120.3S SK S S--+∆===> 211122110.98S S S -=> 222122110.3S S S -=>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。

22211221122110.42712S S K S S --+∆==<该管子不满足绝对稳定条件。

可以画出稳定性圆，在稳定区进行等增益或低噪声设计。

（2）**0112212211 4.554.6S S S ρ-∆==∠--∆122112211 6.07S S r S ==-∆（5－3）解（1）：由1111122111122s b S a S a S b S a =+=Γ+2211222211222s b S a S a S b S a =+=Γ+并由21222122out s b bS S a a Γ==+Γ，得到122122111s out sS S S S ΓΓ=+-Γ（s a 短路）（2）0a 为负载断开条件下，端口2呈现的输出波。

由1111122b S a S a =+，2211222b S a S a =+及11s s in a a =-ΓΓ，11in ba Γ=，得到：1221220212()(1)in s s in s S S S a b a S -Γ-Γ==-ΓΓ，其中122111111in S SS S Γ=+-（3）a G 为*in s Γ=Γ，*L out Γ=Γ时的增益，2211a s sPa =-Γ22012212222212111[]1(1)1()1Las out s sa S S S S S Γ==-∆Γ-Γ-Γ--Γ 222122222211(1)1()2s La a a s e sS P G P S S R -Γ==-+Γ-∆-Γ（5－4）解（1）：原点位于稳定圆外，所以稳定圆内不稳定，圆外稳定。

微波天线与电路习题答案微波天线与电路习题答案在学习微波天线与电路的过程中，习题是提高理解和应用能力的重要途径。

本文将给出一些微波天线与电路习题的答案，希望能够帮助读者更好地掌握相关知识。

1. 一根导线长度为λ/4，其两端开路，如图1所示。

求导线两端的电压分布情况。

答案：根据导线长度为λ/4，可以知道导线处于谐振状态。

在开路的两端，电压分布呈现最大值，即电压峰值。

而在导线的中间位置，电压分布呈现最小值，即电压零点。

因此，导线两端的电压分布情况是呈现电压峰值，中间位置呈现电压零点。

2. 一根导线长度为λ/2，其两端短路，如图2所示。

求导线两端的电流分布情况。

答案：根据导线长度为λ/2，可以知道导线处于谐振状态。

在短路的两端，电流分布呈现最小值，即电流零点。

而在导线的中间位置，电流分布呈现最大值，即电流峰值。

因此，导线两端的电流分布情况是呈现电流零点，中间位置呈现电流峰值。

3. 一根导线长度为λ/4，其两端分别连接负载和发生器，如图3所示。

求导线两端的阻抗匹配情况。

答案：根据导线长度为λ/4，可以知道导线处于谐振状态。

在负载一侧，导线的阻抗为负载的阻抗，即阻抗匹配。

而在发生器一侧，导线的阻抗为发生器的阻抗的共轭，也即阻抗匹配。

因此，导线两端的阻抗匹配情况是良好的。

4. 一根导线长度为λ/2，其两端分别连接负载和发生器，如图4所示。

求导线两端的阻抗匹配情况。

答案：根据导线长度为λ/2，可以知道导线处于谐振状态。

在负载一侧，导线的阻抗为负载的阻抗的共轭，即阻抗匹配。

而在发生器一侧，导线的阻抗为发生器的阻抗，也即阻抗不匹配。

因此，导线两端的阻抗匹配情况是不良好的。

5. 在微波电路中，常使用耦合器来实现信号的传输和耦合。

请简要介绍一下耦合器的作用和常见类型。

答案：耦合器是一种用于在微波电路中传输和耦合信号的器件。

它的作用是将信号从一个电路传输到另一个电路，同时保持信号的特性。

常见的耦合器类型包括定向耦合器、功分器、合分器等。

微波技术习题解答第1章练习题1.1 无耗传输线的特性阻抗Z0= 100()。

根据给出的已知数据，分别写出传输线上电压、电流的复数和瞬时形式的表达式：(1) R L= 100 ()，I L = e j0(mA)；(2) R L = 50()，V L = 100e j0(mV)；(3) V L = 200e j0 (mV)，I L = 0(mA)。

解：本题应用到下列公式：(1)(2)(3)(1) 根据已知条件，可得：V L = I L R L = 100(mV)，复数表达式为：瞬时表达式为：(2) 根据已知条件，可得：复数表达式为：瞬时表达式为：(3) 根据已知条件，可得：复数表达式为：瞬时表达式为：1.2 无耗传输线的特性阻抗Z0 = 100()，负载电流I L = j(A)，负载阻抗Z L = j100()。

试求：(1) 把传输线上的电压V(z)、电流I(z)写成入射波与反射波之和的形式；(2) 利用欧拉公式改写成纯驻波的形式。

解：根据已知条件，可得：V L = I L Z L = j(j100) = 100(V)，1.3 无耗传输线的特性阻抗Z0 = 75()，传输线上电压、电流分布表达式分别为试求：(1) 利用欧拉公式把电压、电流分布表达式改写成入射波与反射波之和的形式；(2) 计算负载电压V L、电流I L和阻抗Z L；(3) 把(1)的结果改写成瞬时值形式。

解：根据已知条件求负载电压和电流：电压入射波和反射波的复振幅为(1) 入射波与反射波之和形式的电压、电流分布表达式(2) 负载电压、电流和阻抗V L = V(0) = 150j75，I L = I(0) = 2 + j(3) 瞬时值形式的电压、电流分布表达式1.4 无耗传输线特性阻抗Z0 = 50()，已知在距离负载z1= p/8处的反射系数为 (z1)= j0.5。

试求(1) 传输线上任意观察点z处的反射系数(z)和等效阻抗Z(z)；(2) 利用负载反射系数 L计算负载阻抗Z L；(3) 通过等效阻抗Z(z)计算负载阻抗Z L。

第1章选择与填空题1. 微波是指频率在（300MHz~300GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（1mm~1m）。

2. Ku波段是指频率在（12GHz~18GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（2.5~1.67cm）。

VHF波段是指频率在（0.1GHz~0.3GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（300~100cm）UHF波段是指频率在（0.3GHz~1GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（100~30cm）S波段是指频率在（2GHz~4GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（15~7.5cm）C波段是指频率在（4GHz~8GHz）范围内的电磁波，对应的波长范围为（7.5~3.75cm）3. 在大气中，影响微波/毫米波传播的主要是（氧分子）和（水分子），由于气体的（谐振）会对微波/毫米波产生（吸收）和（散射）。

4.毫米波的四个大气“窗口”是（35GHz）、（94GHz）（140GHz）（220GHz）。

简答题1.简述微波电路的发展历程由最初的电子管向固态化发展，由大型元件向小型元件、集成电路、器件方向发展，同时开发新系统。

目前微波技术的发展趋势是朝小型化、高集成化、高可靠、低功耗、大批量应用方向发展。

2.什么是MMIC利用半导体批生产技术，将电路中所有的有源元件和无源元件都制作在一块砷化镓衬底上的电路称为微波单片集成电路。

第2章选择与填空题1. 列举几种常用的平面传输线（微带线、悬置式微带线、倒置式微带线、带线、槽线、共面波导、鳍线）2. 微带线主要传输的模式是（准TEM），带线的传输主模是（TEM）11. 槽线的传输模式是（TE模）。

12. 共面波导的传输模式是（准TEM模）。

8. 鳍线的传输模式是（TE与TM模式组成的混合模）。

3. 微带线最高工作频率的影响因素有（寄生模的激励、较高的损耗、严格的制造公差、处理过程中的脆性、显著地不连续效应、不连续处的辐射引起低的Q值）（列举四个即可）5. 如果为了获得放大器最佳噪声匹配电路，用反射系数表示时应满足（Гout=Гopt）；如果为了获得最大功率增益，用阻抗表示时应满足（Zout=Z*in）。