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第二章习题参考答案同轴线、双导线和平行板传输线的分布参数注：媒质的复介电常数εεε''-'=i ，导体的表面电阻ss R σδσωμ1221=⎪⎭⎫⎝⎛=。
本章有关常用公式：)](1[)()]()([122)()](1)[()()(22)(00000000d Z d V d V d V Z e Z Z I V e Z Z I V d I d d V d V d V e Z I V e Z I V d V d j L L d j L L dj L L d j L L Γ-=-=--+=Γ+=+=-++=+-+-+-+-ββββ )2(2200200)(d j L d j L dj L L d j L L L L L e e e Z Z Z Z e Z I V Z I V VV d βφβββ----+-Γ=Γ=+-=+-==ΓL Lj L j L L L L L e e Z Z Z Z Z Z Z Z φφΓ=+-=+-=Γ0000dtg jZ Z dtg jZ Z Z d Z L L in ββ++=000)()(1)(1)()()(0d d Z d I d V d Z in Γ-Γ+==LL VV VSWR Γ-Γ+==11minmax2.1无耗或者低耗线的特性阻抗为110C L Z = 平行双导线的特性阻抗：aDa a D D a a D D Z r r rln 11202)2(ln 11202)2(ln 112222000εεεμεπ≈-+=-+=已知平行双导线的直径mm a 22=，间距cm D 10=，周围介质为空气（1=r ε），所以特性阻抗)(6.5521100ln 120ln11200Ω==≈a D Z rε 同轴线的特性阻抗：ab a b Z r rln 60ln 121000εεμεπ==已知同轴线外导体的内直径2mm b 23=，内导体的外直径2mm a 10=，中间填充空气(1=r ε)：特性阻抗)(50210223ln 60ln 600Ω===abZ r ε中间填充介质(25.2=r ε)：特性阻抗)(3.33210223ln 25.260ln 600Ω===a b Z r ε2.2对于无耗传输线线有相位常数μεωωβ===k C L 11，所以可求出相速度v k C L v p =====μεωβω1111，等于电磁波的传播速度。
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。
第二章微波测量仪器和系统
微波信号源功能与构成
一个微波振荡器，配以必要的控制驱动电路，就构成了最基本的信号源。
不同的应用，对信号源的输出有不同的特性要求。
信号源的设计，就是围绕振荡器，施加不同的控制处理电路，满足不同应用需求的过程。
普通信号发生器
在微波信号输出前加上可变衰减器，可以通过选择合适的可变衰减器控制输出信号功率范围
在振荡器后、可变衰减器前加入放大器能够隔离衰减器值变化引起的振荡器频率变化
对可变衰减器进行自动增益控制，保证输出信号稳定度（ALC是实现自动电平控制系统的简称）
带调频、调幅、方波及脉冲等信号的信号源
振荡源
振荡器模型
常用的振荡器
直接合成（混频（加、减）、倍频（乘）、分频（除）、滤波）数字合成DDS(相位累加器、相位寄存器、
非相干合成
微波信号源典型组成
微波信号源特征
显示设备和信号检测
主要性能指标：频率范围、频率响应、灵敏度、端口阻抗、最大输入功率、极性、VSWR、接头形式
功率检测
电阻侧辐射热议：利用某些温度敏感元件的电阻随所加的功率大小而变化的效
对功率大小进行检测
频谱分析仪
扫频超外差式频谱仪的原理图
噪声系数测试仪
噪声源：应用的噪声源分为三种类型
宽带电磁信息检测系统。
![微波固态电路勘误表[1]](https://uimg.taocdn.com/a1c0442a453610661ed9f4e2.webp)
【二】1.列举几种常用的平面传输线（微带线，倒置微带，悬置微带，槽线鳍线、共面波导等）2.微带线主要传输的模式是（准TEM模），带线的传输主模是（TE M）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、显著的不连续效应、不连续处的辐射引起低的值）4.定向耦合器常用表征参量有（耦合度、方向性、隔离度）1.简述MMIC技术的优点（1）电路的体积、重量大大减小，成本低。
与现有的微波混合集成电路（HMIC）比较，体积可缩小90%～99%，成本可降低80%～90%。
（2）便于批量生产，电性能一致性好；制造MMIC是采用半导体批量加工工艺，一旦设计的产品验证后就可大批量生产；电路在制造过程中不需要调整。
（3）可用频率范围提高，频带成倍加宽。
由于避免了有源器件管壳封装寄生参量的有害影响，所以电路工作频率和带宽大大提高。
（4）可靠性高，寿命长，MMIC一般不需要外接元件，清除了内部元件的人工焊接，当集成度较高时，接点和互连线减少，整机零部件数大量减少，所以可靠性大大提高（可提高100倍）。
【三】1.晶体管器件可分为（结型晶体管和场效应晶体管）2.用数学式子表示放大器绝对稳定的条件（K为稳定系数）3.功率合成技术中的电路合成包含（谐振式功率合成、非谐振式功率合成）两种方式4.低噪声双极晶体管的两个重要的电参数是（功率增益和噪声系数）5.双极晶体管的噪声来源有（热噪声、散粒噪声、闪烁噪声）6.微波晶体管放大器的增益包含（转换功率增益、资用功率增益、实际功率增益）三种7.描述功率放大器特性的参量有（功率效率和功率附加效率、功率压缩、动态范围、交调失真、调幅-调相转换）8.列举三种功率合成技术（器件级合成、电路合成、空间功率合成和准光合成）9.晶体管噪声系是指晶体管输入端（信号/噪声功率）与输出端（信号/噪声功率）的比值10.功率双极晶体管常用的输出功率有（饱和输出功率P0，线性输入功率P1dB，脉冲输入功率Pp）三种1.简述甲、乙、丙三类放大器的工作状态及特点(1)甲类放大的工作特征是发射结处于正向偏压，晶体管在静态时维持较高的静态直流电流。
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？(22)列表比较双极晶体管，MESFET，HEMT和HBT的参数。
第二章习题参考答案2.32（4）把史密斯圆图作为导纳圆图，则实轴最右端的点代表短路点，对应向电源λ25.0。
在最外层圆上找到点3.1j -，对应向电源为λ354.0，所以短路支节长度λλλ104.025.0354.0=-=l2.33（1）在史密斯圆图上找到8.04.0j z L +=对应的点A ，连接OA 对应向电源λ114.0。
沿以O 为原点，OA 为半径，即沿等Γ圆向电源（顺时针方向）旋转λλ136.0)114.025.0(=-到达正实轴上的点B ，点B 电表电压驻波最大点，所以λ136.0max =d 。
同理，沿以O 为原点，OA 为半径，即沿等Γ圆向电源（顺时针方向）旋转λλ386.0)114.05.0(=-到达负实轴上的点C ，点C 电表电压驻波最小点，所以λ386.0min =d 。
B 点对应的阻抗为2.4，等于电压驻波比2.4≈VSWRC 点对应的阻抗约为24.0，等于电压驻波比的倒数24.01≈=VSWRK （3）负实轴上的点代表电压驻波比的倒数32.01≈=VSWRK ，在负实轴上找到对应0.32的点A 。
然后沿以O 为原点，OA 为半径，即沿等Γ圆向负载（逆时针方向）旋转λ32.0到达点B ，连接OB 对应向电源λλλ18.032.05.0=-。
B点对应的为归一化负载阻抗4.12.1j z L +=，所以负载阻抗为Ω+=+=+=10590)4.12.1(75)4.12.1(0j j j Z Z L然后沿以O 为原点，OB 为半径，即沿等Γ圆向电源（顺时针方向）旋转λ29.0到达点C ，则C 点对应的归一化阻抗18.032.0j -，所以输入阻抗Ω-=-=5.1324)18.032.0(0j j Z Z in 2.35)](1[22)()](1[)](1[222)(00000000d e Z V e Z Z I V e Z Z I V d I d e V d e Z I V e Z I V e Z I V d V dj L d j L L d j L L d j L dj L L d j L L d j L L Γ-=--+=Γ+=Γ++=-++=+-+-βββββββ)2(2200200)(d j L d j L dj L L d j L L L L L e e e Z Z Z Z e Z I V Z I V VV d βφβββ----+-Γ=Γ=+-=+-==Γ选取电压驻波最大点值点距负载的距离用max d 表示，此时有 ]1)[()(max max L d V d V Γ+=+]1)[()(max max L d I d I Γ-=+所以VSWR Z d I d V d I d V d Z L L in 0max max max max max ]1)[(]1)[()()()(=Γ-Γ+==++dtg d jZ Z dtg jZ d Z Z Z d tg jZ Z d tg jZ Z Z d Z in inL L L in ββββ)()()(000000--=⇒++= maxmaxmax max 0max 0max 01)()(d jVSWRtg d jtg VSWR Z Z d tg d jZ Z d tg jZ d Z Z Z L in in L ββββ--=⇒--= 把Ω=1250Z ，cm d 15max =，5=VSWR ，41.2)15802(max ==πβtg d tg 代入上式可得：45.4910.2941.25141.251251max max 0j j j d jVSWRtg d jtg VSWR Z Z L +=⨯--=--=ββ2.40Ω=20L Z 通过cm d 0.5=的传输线变换到阻抗为：)(125)())5202(,50,20()(201010000Ω==⇒=Ω==Ω=++=Lin L L L in Z Z d Z tg d tg Z Z Z d tg jZ Z d tg jZ Z Z d Z πβββ把变换阻抗)(125)(20Ω==Lin Z Z d Z 作为新的负载阻抗再进行阻抗变换可得：)(47.2656.80)())8.12202(,90,125()(020000Ω-=⇒=Ω==Ω=++=j d Z tg d tg Z Z Z d tg jZ Z d tg jZ Z Z d Z in L L L in πβββ把变换阻抗)(125)(20Ω==Lin Z Z d Z 作为新的负载阻抗可得左边部分的终端反射系数为：437)90,125(000=Γ⇒Ω=Ω=+-=ΓL L L L L Z Z Z Z Z Z d j L d j L L d j L L L L d j L d j L d j L L d j L L e e Z Z Z Z d eZ I V Z I V V V d e V e V e Z I V e Z I V d V βββββββ220020000)()(22)(---+---+-Γ=+-=Γ⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+-==Γ+=-++=16.003.0)8.122042,437()8.12(2j d e cm d L d j L +-===ΓΓ==Γ-πββ 2.47已知终端短路传输线的输入阻抗为：d tg jZ d Z scin β0)(= 则归一化阻抗为：d jtg Z d Z d z scin sc inβ==0)()(归一化导纳为：d jctg d Y Z d Z Z d z d y scin scin sc in scin β-====)()()(1)(00 （1）：并联的短路支节的归一化导纳为：9.0)7.045.0()2.045.0(j j j -=+--所以有：13.09.01219.0)(==⇒-=-=arctg dd jctg j d y scinπλβ （2）：并联的短路支节的归一化导纳为：5.0)7.045.0()2.045.0(j j j -=+-+所以有：18.05.01219.0)(==⇒-=-=arctg dd jctg j d y scinπλβ 2.48(如图)：已知：dtg jZ Z d tg jZ Z Z d Z L L in ββ++=000)(把Ω+=250300j Z L ，Ω=5000Z ，d tg t β=代入上式可得：]}300)250500)(500250[()]500250(300)250500(300{[)300()250500(500)250300(500500250300500)(222000t t t j t t t t t t j j t j j d tg jZ Z d tg jZ Z Z d Z L L in --++++-+-⇒++++=++=ββ令0)](Im[=d Z in ，则可得：⇒=--+0300)250500)(500250(2t t t ⎩⎨⎧=-=4634.16834.021t t 所以接入的位置为：405.0)(2111=+=t acrtg d λ155.0)(22==t acrtg d λ取接入点距负载最小处，λ155.0=d ，4634.1==d tg t β，1118)155.0(==λd Z in接入四分之一波长变换器的特性阻抗为：)(6.747111850001Ω=⨯=Z 史密斯圆图解法：在圆图上找到归一化负载阻抗5.06.05002503000j j Z Z z L L +=+==的对应点A ，连接OA 对应的向电源λ094.0。
微波固态电路课程设计1. 课程设计介绍微波固态电路是当前电子工程领域研究的热门方向之一。
在课程设计中，我们将以微波固态电路为研究对象，重点掌握微波器件的基本工作原理和设计方法。
通过此次课程设计，学生将掌握微波固态电路的设计、仿真和测试技能，为将来从事微波电路设计与应用研究打下坚实的基础。
2. 课程设计目标本课程设计的主要目标在于让学生掌握以下技能：•了解微波固态电路的基本原理和设计方法；•熟悉ADS或者HFSS仿真软件的使用方法；•掌握微波固态电路的测试技术；•培养团队合作精神，同时提高沟通协调能力；•培养解决实际问题的能力和动手能力。
3. 课程设计内容本次课程设计的主要内容包括三个部分，分别是设计、仿真和测试：3.1. 设计首先，在团队的协作下，选择一个简单的微波固态电路进行设计。
例如，设计一个S波段的单极性放大器。
接着，依据微波固态电路的基本工作原理和设计方法，完成电路的仿真模型，通过仿真模型调整电路参数，使电路满足要求的性能指标。
最后，制作并调试电路原型。
3.2. 仿真利用ADS或者HFSS等工具进行电路仿真，验证仿真模型的正确性，同时分析电路性能指标随着不同参数的变化趋势，优化电路性能。
3.3. 测试将电路原型进行测试，并根据测试结果进行优化，使电路达到设计要求的性能指标。
4. 课程设计要求本课程设计要求团队协作完成，每个团队成员均需参与到设计、仿真和测试中，互相协作、相互学习。
在课程设计过程中，需遵守以下要求：•严格按照教师指导的流程进行，按时完成所有的任务；•使用ADS或HFSS等仿真工具，对电路性能进行仿真分析；•完成电路测试并记录测试结果；•撰写《微波固态电路课程设计报告》。
5. 课程设计评估本课程设计以课程设计报告作为评估依据，对每个学生及团队的表现进行综合评估。
评估主要考虑以下几个方面：•电路设计的合理性和创新性；•仿真模型的正确性和精度；•整个设计过程的完整性和规范性；•电路测试结果的可信度和准确性；•课程设计报告的撰写质量和清晰度。
1、课程重点、难点教材章节教学内容及要求重点难点第一章引言微波的频段划分，微波电路的发展及其应用微波的频段划分第二章微波集成电路基础1. 微波平面集成传输线2. 微波单片集成电路3. 微带电路的不连续性4. 阻抗变换5. 功率分配器和耦合器1. 微波平面集成传输线的种类和基本特性2. 微波单片集成电路3. 微带电路的不连续性4. 常用的微带元件、阻抗变换电路及功率分配器和耦合器第三章微波晶体管放大器1. 微波双极结型晶体管2. 微波场效应晶体管3. 微波晶体管放大器特性4. 小信号微波晶体管放大器的设计5. 微波晶体管功率放大器1. 微波三极管的基本工作机理2. 固态器件的等效电路模型与参数及其主要性能指标和适用范围3. 小信号晶体管放大器、晶体管功率放大器及晶体管振荡器电路的工作原理、适用范围、器件选择、主要性能技术指标4. 电路分析设计与综合及优化设计思想5. 微波晶体管功率放大器特性第四章微波混频器和检波器1. 肖特基势垒二极管和检波二极管2. 微波混频器工作原理3. 微波混频器基本电路4. 镜像回收混频器5. 毫米波混频及谐波混频6. 微波集成检波器1. 微波肖特基势垒二极管和检波二极管的工作原理及主要性能指标2. 微波混频器与检波器的工作原理3. 微波混频器与检波器的基本电路形式，主要性能技术指标第五章微波倍频器1. 变容二极管和阶跃恢复二极管2. 倍频器基本理论3. 变容二极管倍频器4. 阶跃恢复二极管倍频器1. 变容二极管和阶跃恢复二极管的工作原理及主要性能指标2. 倍频器基本理论3. 变容二极管倍频器、阶跃恢复二极管倍频器、肖特基势垒二极管倍频器和晶体管倍频器的工作原理、电路形式和主要性能技术指标5. 肖特基势垒二极管倍频器6. 微波晶体管倍频器第六章微波振荡器1. 负阻二极管与振荡晶体管2. 负阻振荡器的一般理论与电路3. 负阻振荡器的频率稳定4. 微波晶体管振荡器1. 晶体管工作原理及其等效电路模型与参数2. 理解负阻振荡器、晶体管振荡器的一般理论3. 负阻振荡器、晶体管振荡器的电路形式，主要性能技术指标4. 体效应管、雪崩二极管及其振荡器的基本特性第七章微波控制电路1. PIN二极管的基本特性2. 微波开关3. 微波电压控制移相器4. 微波电调衰减器5. 微波限幅器1. PIN二极管等效电路模型与参数及其主要性能指标和适用范围2. 微波开关与电压控制移相器的工作原理，电路形式3. 微波开关与电压控制移相器的主要技术指标。
