射频与微波电路—习题及答案 ch03.docx

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1、第三章典型无源器件功率分配/合成器、90。/180耦合器1.答案略。2 .一个三路功分器，插入损耗为0.5dB,如果输入功率是0,那么任意一输出口 的输出功率分别为多少dBm和mW?对于一个三路功分器，插入损耗为0.5dB,如果输入功率为0,我们可以计算任意一个 输出口的输出功率。首先，插入损耗为0.5dB,可以表示为线性比例为：L = 1070. 5/10） = 0.891接下来，我们将输入功率表示为OdBm,即输入功率为1m肌因为功分器是均分输入功率的，所以每个输出口的功率相等。输出功率=输入功率* L输出功率=ImW * 0. 891我们还可以将输出功率转换为dBm和mW的形式。输出功率

2、功Bm）=10 * loglO（输出功率）输出功率（mW）=输出功率因此，任意一个输出口的输出功率为-0.447dBm （约为-0.5dBm）和0. 447硼（约为 0. 45mW） o3 .以成尔金森功分器为基础，设计一个采用集总元器件的（双向）功率分配/合成 器，工作频率为1GHz,系统阻抗为75Q。对于设计一个采用集总元器件的双向功率分配/合成器，以成尔金森功分器为基础，工 作频率为1GHz,系统阻抗为75Q,我们可以使用电路图来说明设计的方法。首先，成尔金森功分器是一种非互补拓扑结构，它将输入功率均匀分配到两个输出端口。接下来，我们可以基于成尔金森功分器的结构，设计一个双向功率分配/合

3、成器。请注意，这里我们假设使用理想的元器件进行设计，实际的元器件可能会有一些误差和 限制。以下是双向功率分配/合成器的电路图设计:+VI+PAI II+|+PBI II+V2+PC+在这个电路图中，VI是输入端口，V2是输出端口，PA是由VI输入的功率放大器， PB是由V2输入的功率放大器，PC是合成器（功率结合器）。设计步骤：1 .确定输入功率分配比。如果想要均匀分配输入功率给两个输出端口，可以选择每个 输出端口获得一半的输入功率。即PA和PB每个都获得输入功率的一半。2 .设计输入功率放大器PAo这里需要选择合适的放大器来满足系统要求，比如选择适 当的增益和带宽，并将输入功率的一半路由到输

4、出端口 Vlo3 .设计输入功率放大器PBo与PA类似，需要选择合适的放大器，将输入功率的一半 路由到输出端口 V2o4 .设计合成器PCo合成器的作用是将来自PB的输出功率合并到输出端口 V2,同时 允许来自输出端口 VI的功率通过。这可以通过合适的网络和功率结合器来实现。注意：在设计合成器时需要考虑功率的合成和反射损耗等参数，以确保精确的功率 合成和高效的功率传输。5 .完成电路设计后，进行仿真和实验验证，确保电路在给定的频率范围内工作，并满 足系统阻抗为75 Q的要求。4 .答案略。5 .以威尔金森功分器为基础，设计一个系统阻抗为75Q的三路功分器。功分器 的传输线长度用波长表示。答案略

5、。6 .以威尔金森功分器为基础设计一个采用集总元器件的三路功分器，工作频率为 1GHZ系统阻抗为75Qo答案略。7 .一个三端口电阻式功分器，从端口 1输入，从端口 2、3等功率地输出，即 S21=S31O因为功分器存在损耗，所以端口 2、3的输出功率的总和并不等于端 口 1的输入功率。设计个阻抗为75Q的三端口功分器，并且输入端电阻匹配， 即S1仁0-S22=S33。请画出电阻电路图，并计算出每个元器件的电阻值。要设计一个阻抗为75。的三端口电阻式功分器，满足输入端电阻匹配（Siro）和输出功率分配（S2rs31）,我们可以采用T形电阻网络（T型功分器）来实现。以下是所设计的阻抗为75Q的T

6、型功分器的电路图：R2R3VI /+V2IR4IV3 、 、在这个电路图中，VI是输入端口，V2和V3是输出端口，R2、R3和R4分别是功分 器中的电阻。根据题目要求，输入端电阻匹配（SlkO）和输出功率分配（S21=S31）,我们可以计算 出每个元器件的电阻值。计算步骤：1 .输入端电阻匹配（S11=0）：为了实现输入端电阻匹配，我们将电路中的R2和R3连 接成一个并联电阻，且这个并联电阻等于输入端口的特征阻抗Z0 （即75。）。1/Rin = 1/R2 + 1/R3Rin =（R2 * R3） / （R2 + R3）= Z0 = 75Q2 .输出功率分配（S2rs31）：为了实现输出功率的

7、均匀分配，我们需要让输出端口 V2 和V3上的阻抗相等。R2 = R3 = Rout = 75。3 .计算R4：为了满足阻抗为75。的要求，我们可以使用既定的公式计算R4oZin = Rin =（R2 * R3） / （R2 + R3）= 75。Zout = Rout = 75。R4 = sqrt （Zin * Zout）二 sqrt （75* 75。）=75。因此，设计阻抗为75。的三端口电阻式功分器中，每个元器件的电阻值如下：R2 = R3 = 75。R4 = 75。8 .设计一个工作频率为30GHzv系统阻抗为100 Q的混合环。答案略。9 .设计一个采用集总元器件的90。混合结/网络，

8、工作频率为1900MHzZ,所用电 感为1nH所用电容需要自己计算。答案略。10 .设计一个采用集总元器件的90混合结，工作频率为500MHz,系统阻抗为 75Qo要设计一个采用集总元器件的90。混合结，工作频率为500MHz,系统阻抗为75Q,我 们可以使用集总元器件例如电容、电感和阻值等组成所需的90混合结。以下是一个可能的90。混合结的电路图设计：LIL2CC+一一R一一+一一R一一+CC在这个电路图中，RF是射频输入端口，L0是本振输入端口，IF是中频输出端口。L1和 L2是电感，C是电容，R是阻值。设计步骤：1 .确定工作频率和系统阻抗：给定工作频率为500MHz和系统阻抗为75 Q。2 .设计电感L1和L2：电感将在所需频率处产生90。的相移，从而实现90。混合结。 选择合适的电感值来满足所需的相移角度。3 .设计电容C：选择合适的电容值以确保电路在所需频率处具有所需的阻抗匹配特性。4 .设计阻值R：选择合适的阻值以确保电路在所需频率处具有所需的阻抗匹配特性。5 .完成电路设计后，进行仿真和实验验证，确保电路在给定的频率范围内工作，并满 足系统阻抗为75。的要求。