武大射频期末试题.doc

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1、期末试题学号：76姓名：刘弋锋班级：1102班专业：电路与系统1.设计一个系统特性阻抗为50欧姆、中心工作频率为2.076GHz的3dB等功分耦合器，要求用集总参数及分布参数(微带基板参数：介电常数为4.2，介质材料厚度为1.45mm，导带厚度为0.035mm)两种形式实现。对于分布参数形式，通过编程计算及ads仿真分别3出各端口频率响应特性；对于集总参数形式，通过ads仿真给出各端口频率响应特性。解：（1）分布参数实现由于是设计3dB的等功分耦合器，所以用分支线定向耦合器实现。①用ADS仿真图1.1ADS计算特性阻抗为50Ω时的微带线尺寸图1.2ADS计算特性阻抗为50/Ω时的微带线尺

2、寸用ADS计算微带线尺寸，如图1.1、图1.2所示。可知，耦合微带线的尺寸为：特性阻抗为50Ω时,W=2.mm，L=20.mm；特性阻抗为50/Ω时，W=4.mm，L=19.mm。搭建仿真电路，如图1.3所示：图1.3ADS搭建仿真电路进行仿真，得到插入损耗，耦合度，隔离度，驻波比VSWR的频率特性曲线，如图1.4所示。图1.4ADS仿真结果①用MATLAB编程计算给出MATLAB代码：Z0e1=69.;Z0o1=36.;f0=2.076;Z0=50;f=1:0.01:4;S311=j.*(Z0e1-Z0o1).*tan(pi./2.*(f./f0))./(2*50+j*(Z0e1+Z0

3、o1).*tan(pi/2.*(f./f0)));plot(f,20*log10(abs(S311)));xlabel('Frequency(GHz)');ylabel('S31(dB)');grid;S211=2.*Z0./(Z0e1+Z0o1)./(2.*Z0./(Z0e1+Z0o1).*cos(pi./2.*(f./f0))+j*sin(pi./2.*(f./f0)));figure(2);plot(f,20*log10(abs(S211)));xlabel('Frequency(GHz)');ylabel('S21(dB)');grid;figure(3)To=(Z0-Z0o1)

4、/(Z0+Z0o1);Te=(Z0-Z0e1)/(Z0+Z0e1);Zine=Z0e1.*(sqrt(Z0o1)+j.*sqrt(Z0e1).*tan(pi/2.*(f./f0)))./(sqrt(Z0e1)+j.*sqrt(Z0o1).*tan(pi/2.*(f./f0)));Zino=Z0o1.*(sqrt(Z0e1)+j.*sqrt(Z0o1).*tan(pi/2.*(f./f0)))./(sqrt(Z0o1)+j.*sqrt(Z0e1).*tan(pi/2.*(f./f0)));V2o=Zino./(50+Zino)./(exp(-j.*pi./2.*(f./f0))+To.*e

5、xp(j.*pi./2.*(f./f0))).*(1+To);V2e=Zine./(50+Zine)./(exp(-j.*pi./2.*(f./f0))+Te.*exp(j.*pi./2.*(f./f0))).*(1+Te);S14=V2e-V2o;plot(f,20*log10(abs(S14)));xlabel('Frequency(GHz)');ylabel('S41(dB)');grid;图1.5、图1.6、图1.7分别是MATLAB仿真得到的的频率响应曲线。图1.5MATLAB仿真频率响应曲线图1.6MATLAB仿真频率响应曲线图1.7MATLAB仿真频率响应曲线（2）集总参数

6、实现设计时，需要对分布参数电路进行等效：图1.8分布参数与集总参数的转化如图1.8所示，集总参数可等效为分布参数的一个型或T型网络。以型网络为例，替代后的电容、电感的值可以由下面的式子计算：可见，集总参数设计主要取决于工作频率，也就是说上述的等效只在该中心频率两侧的较窄带宽内有效，但对于大部分的应用带宽足够了。且型网络通常会表现出低通特性。分布参数的生成图等效为集总参数的原理图如图1.9所示。图1.9集总参数的生成图图1.10集总参数功分器仿真原理图对于，可计算得到,。根据生成原理图，在ADS中进行仿真，如图1.10所示。得到如图1.11所示仿真结果：图1.11集总参数功分器仿真结果由图

7、1.11可见，图中S11，S12，S22,S23都有一些偏移，可以通过优化的方式解决使各项指标以中心频率为2.076GHz的窄带内达到很好的仿真要求。插入损耗很小，隔离度很高，驻波比亦能满足要求，频率无偏差，确实呈现出了低通特性。2．已知射频晶体管频率为2.076GHz时的参数为：Гopt=0.5∠45，Rn=4Ω，Fmin=1.5dB；S11=.3∠300，S12=0.2∠-600，S21=2.5∠-800，S22=0.2∠-15