【正文】 阻抗為 該網(wǎng)絡(luò)的歸一化輸入阻抗為所以 因為該振蕩電路為對稱結(jié)構(gòu)，有 所以該兩端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)為 9. 設(shè)計一個振蕩頻率為12GHz的介質(zhì)諧振腔振蕩電路，采用共源極結(jié)構(gòu)的GaAs FET，在12GHz的頻率下，場效應(yīng)管的S參數(shù)為選取耦合系數(shù)b=10，傳輸線特征阻抗為Z0=50W。（略）10. 比較LC反饋型晶體管振蕩電路和負阻型晶體管振蕩電路，從電路構(gòu)成、應(yīng)用范圍、設(shè)計方法上分析兩種振蕩電路的區(qū)別。反饋型振蕩電路由射頻晶體管兩端口網(wǎng)絡(luò)和一個反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，采用在射頻放大電路中引入正反饋網(wǎng)絡(luò)和頻率選擇網(wǎng)絡(luò)形成振蕩電路。負阻型振蕩電路由射頻負阻有源器件和頻率選擇網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。負阻型振蕩電路通常不出現(xiàn)反饋網(wǎng)絡(luò)，而反饋型振蕩電路一定出現(xiàn)正反饋網(wǎng)絡(luò)。通常反饋型振蕩電路應(yīng)用在射頻中低頻段，負阻型振蕩電路應(yīng)用在射頻高頻段，如微波、毫米波頻段。11. 在互聯(lián)網(wǎng)上搜索一款可調(diào)諧的壓控振蕩集成電路，能夠工作在10MHz到1000GHz的范圍內(nèi)。根據(jù)查找到的集成電路資料，列出其主要技術(shù)指標，并繪出一個工作在900MHz的電路圖。（略）12. 編寫計算機程序，模擬LC振蕩電路從電路起振到達到平衡狀態(tài)的過程，觀察輸出振幅的變化。提示：需要設(shè)定放大電路的增益與振幅的非線性關(guān)系。（略）習題9：，接收頻帶范圍為869MHz至894MHz，第一中頻頻率為87MHz，信道帶寬為30kHz。試分別求高本振和低本振的頻率，并計算相應(yīng)情況下的鏡像頻率。解：，或可求得低本征頻率：高本征頻率：鏡像頻率，以及變頻增益與電壓放大倍數(shù)之間的關(guān)系。解：變頻損耗：，輸入的射頻功率大于輸出的中頻功率變頻增益：，輸出的中頻功率大于輸入的射頻功率以分貝為單位時，變頻增益等于電壓放大倍數(shù)。： 試計算在下列條件下的電壓靈敏度bv頻率f0（GHz）溫度T（K）偏置電流I0（mA）22960229640102960103730解：（1）當時，當時，（2）當時，當時，(3)當時，當時，(4)當時，當時，： 試計算三種情況下二極管檢波電路的輸入阻抗：a）I0=0，f=2GHz；b）I0=0，f=6GHz；I0=50mA，f=2GHz；解：（1）（2）（3）5. 一個檢波二極管在4GHz的頻率下具有參數(shù) 使用該二極管設(shè)計一個檢波電路在4GHz的頻率下獲得最大的電壓靈敏度。解：假定二極管電流、結(jié)電壓和二極管電壓都是小信號，可以得到，得到射頻輸入信號轉(zhuǎn)化為直流信號：對于負載開路情況，可以忽略二極管的串聯(lián)電阻，得到直流電流的變化為如果考慮負載的影響，不忽略二極管的串聯(lián)電阻，得到直流電流的變化為二極管的射頻輸入功率：可得，電流靈敏度：在負載開路情況下的電壓靈敏度：如果負載不是開路的情況，電壓靈敏度：(為二極管的等效電阻)如果電壓靈敏度依賴于工作電流達到極值，需要滿足：。解得， 試計算當偏置電流分別為I0=0、50mA時，二極管的開路電壓靈敏度。（忽略偏置電流對二極管結(jié)電容的影響。）解：，（1）時，當時，（2）時，當時，（3），當時，并計算設(shè)計該二極管阻抗調(diào)節(jié)電路需要的Zm。 解：假設(shè)，當時，且當時。已知射頻二極管的參數(shù)為 解：設(shè)計單二極管混頻電路，假定其他兩個端口都是完全匹配VSWRLO=VSWRIF=1，射頻輸入端口與本振端口和中頻輸出端口都是理想隔離。如果測量得到輸入端口的射頻信號的反射功率PR為10dBm，同時測量得到輸出中頻的功率PIF也為10dBm，試求此變頻電路的變頻損耗LC。解：輸入端口反射功率，變頻損耗，得到變頻損耗為LCA=10dB，射頻輸入端口的駐波系數(shù)和中頻輸出端口的駐波系數(shù)相等VSWRRF=VSWRIF=。如果把該混頻電路放到電路B中，測量得到射頻輸入端口和中頻輸出端口的駐波系數(shù)相等均為VSWRRF=VSWRIF=，求該混頻電路在電路B中的變頻損耗LCB。解：電路A輸入端口：，變頻損耗，而，輸入的實際功率為：輸出的全部功率為：混頻電路的效率為：對電路B：，即，即混頻電路的效率不變，即 如果把該混頻二極管用到射頻上變頻電路，輸入中頻信號為fIF=200MHz，本振信號頻率為fLO=1800MHz，求經(jīng)過混頻二極管后得到輸出信號的所用頻率。解：，輸出頻率分別為，，即，,。，輸入射頻電壓為 本振電壓為 其中幅度滿足條件VRFVLO，并且噪聲電壓vn遠小于本振電壓幅度VLO。試分析本振電路的噪聲vn(t)對輸出中頻信號的影響。解：當射頻信號等幅同相地加到兩個二極管、上時，本征信號等幅反相地加到兩個二極管上時，在本振電壓作用下，它們的時變電導分別為，本征噪聲將隨同本振電壓反相相加到兩只二極管上，電流決定于一次混頻電導和信號電壓的乘積，由于兩只二極管接向相反，中頻負載上的噪聲電流為! Reference source not ，討論不同二極管適合使用的電路和工作條件。解：耐壓值不同，最大正向電流不同，等效電容不同，給定電流情況下正向電壓不同。單管混頻二極管，應(yīng)用于單二極管混頻電路；雙管混頻二極管，應(yīng)用于單平衡混頻二極管；四管混頻二極管，應(yīng)用于雙平衡混頻二極管。! Reference source not ，電源電壓VCC=，靜態(tài)工作點為：VCE=，VBE=，IC=，IB=40mA，計算電阻R1和R2。，中頻為250MHz的條件下，中頻輸出端口短路時射頻輸入阻抗為ZRF=80j136W，射頻輸入端口短路時中頻輸出阻抗為ZIF=650j2400W。解：輸入回路直接利用耦合電容和，分別實現(xiàn)對本振信號LO和射頻輸入信號RF的耦合，可選擇采用低本振設(shè)計，本振信號頻率為晶體管輸入阻抗與本振輸入電路并聯(lián)后整體輸入阻抗為其中為本振電路的等效內(nèi)阻?？扇?20pF，采用L形匹配電路，可得到電容，晶體管電路的輸出阻抗通過L形匹配電路實現(xiàn)阻抗匹配。運用Smith圓圖可以設(shè)計和計算并聯(lián)電感，串聯(lián)電容的阻抗匹配電路，得到，同樣為了在中頻輸出回路中實現(xiàn)對射頻信號的開路，在上并聯(lián)一個電容，并聯(lián)諧振頻率為，調(diào)整和的值，使呈現(xiàn)345nH電感阻抗，在形成并聯(lián)諧振電路。、單平衡混頻電路和雙平衡混頻電路的電路特點，比較各電路的優(yōu)點和缺點。解：單晶體管混頻電路的特點：它是使用單個雙級型晶體管或者場效應(yīng)管構(gòu)成的混頻電路，性能類似于一個前置放大電路和單二極管混頻電路的組合。優(yōu)點：可以提供10dB的變頻增益。缺點：不可能獲得高的三階交調(diào)截點，而且需要復(fù)雜的輸入濾波電路來分離射頻輸入信號和本振信號，會出現(xiàn)很多頻率組合，端口隔離度也較差，混頻電路的動態(tài)范圍受到很大限制。單平衡混頻電路特點：（1）晶體管工作在線性小信號放大電路狀態(tài)。（2）差分放大電路中的晶體管和工作在大信號放大電路狀態(tài)。如果輸入的本振信號足夠大，晶體管和將工作在導通和截止的開關(guān)狀態(tài)，可以等效為一個雙向開關(guān)進行分析。（3）當采用雙輸出電路時，輸出中頻電流是晶體管和中頻電流之差。優(yōu)點：將本振信號和射頻信號的輸入端口隔離，不再將兩者從同一個端口饋入，有利于實現(xiàn)端口間的高隔離度。本振輸入端口是平衡式輸入方式，理論上本振信號不會耦合到射頻輸入端口。因此，可以單獨設(shè)計本振電路和射頻輸入電路的匹配電路，在實現(xiàn)良好阻抗匹配的情況下保證兩個端口的高隔離度。在單平衡有源混頻電路的中頻輸出電路中，既可以采用平衡輸出方式，也可以采用單端非平衡輸出方式，電路設(shè)計具有相當?shù)撵`活性。，討論兩種類型電路的主要應(yīng)用領(lǐng)域。解：區(qū)別：使用二極管的無源混頻電路，對負載阻抗敏感，需要較高的本振輸入功率，一般用變頻損耗描述混頻電路的性能，實現(xiàn)平衡和端口隔離度依賴于耦合電路的特性。使用晶體管的有源混頻電路，輸出中頻信號的功率大于輸入射頻信號的功率，能帶來一定的功率增益，通常使用變頻增益描述有源混頻電路的性能。主要應(yīng)用領(lǐng)域：使用二極管的無源混頻電路適用于基站等非移動射頻通信的場合。使用晶體管的有源混頻電路，用于高度集成的射頻無線通信中?！八{牙”移動通信接收電路的設(shè)計中，射頻頻率fRF為2450MHz，中頻頻率fIF為240MHz，需要使用吉爾伯特雙平衡混頻電路完成變頻功能。要求使用單電源供電VCC=3V，噪聲系數(shù)NF不大于12dB，具有節(jié)電的關(guān)斷功能，變頻功率增益GC不小于5dB，三階交調(diào)截斷點不低于10dBm，本振注入功率PLO為5dBm，射頻注入功率PRF為25dBm。試搜索能夠滿足設(shè)計要求的集成電路芯片，給出集成電路的型號、生產(chǎn)廠家和封裝，并根據(jù)廠家提供的參考電路圖設(shè)計該變頻電路。解：摩托羅拉8管腳封裝的MC13143集成電路，為了提高輸入信號的利用率往往使用兩個二極管組成的倍壓電路，在不使用變壓器的情況下實現(xiàn)兩倍的電壓輸出。請畫出倍壓檢波電路，并簡要分析其工作原理。解：工作原理：電路由反相器F及RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方波振蕩器，其振蕩器輸出端A點的電壓在低電平與高電平之間周期性變化。當振蕩器輸出端A點電位為低電平時，電容通過二極管充電，使電容兩端的電壓達到+10V，即B點電壓為+10V。當A點電位由低電平變?yōu)楦唠娖剑?10V）時，由于電容兩端的電壓不能突變，使B點電壓瞬時提升到+20V，使截止，導通，+20V電壓通過向電容充電到+20V，使電路輸出端得到了二倍于電源電壓的+20V。解：區(qū)別：BPSK調(diào)制電路，在兩個相位相反的射頻載波信號中，通過數(shù)字“0”和“1”的狀態(tài)，選擇兩者中的一個載波信號，從而實現(xiàn)對射頻載波信號的調(diào)制。數(shù)字信號作為調(diào)制信號連接到二極管環(huán)形電路上，控制二極管導通與截止狀態(tài)。二進制數(shù)字信號通過編碼變換使為的逆。振幅調(diào)制電路，基帶信號通過變壓器耦合到二極管環(huán)形電路，本振載波信號通過變壓器和連接到二極管環(huán)形電路，調(diào)幅信號通過耦合輸出。工作特點的區(qū)別：BPSK調(diào)制電路可以看作一個頻率為零的中頻信號的上變頻電路，實現(xiàn)對相位的控制。振幅調(diào)制電路，通過載波信號為正半周或負半周控制二極管的飽和與導通，類似于受載波控制的開關(guān)，控制基帶信號輸出的極性。，討論實現(xiàn)載波提取的方法和特點。解：載波提取電路，用于從調(diào)制的中頻信號獲得載波的同步信號。分為直接載波提取法和載波間接提取法。直接載波提取法的特點是：電路簡單，提取的載波信號與發(fā)射機的本振信號完全同相，不存在相位差的問題。間接載波提取法特點：需要使用非線性處理和窄帶濾波電路，通過非線性處理使調(diào)制信號在載頻出現(xiàn)很強的信號，再使用窄帶濾波電路獲得載波的信息。習題10：1． 一個工作在4GHz的四級放大電路，如圖 10Error! Bookmark not 。求輸入功率PIN和輸出功率POUT。（要求使用dBm表示）圖 Error! No text of specified style in document.Error! Bookmark not defined. 4GHz的四級放大電路解：根據(jù)圖示的四級放大電路，出入輸入功率為： 系統(tǒng)的功率增益G為： 輸出功率為： 2． 一個射頻接收系統(tǒng)的帶寬為B=800MHz，噪聲系數(shù)為F=10dB，工作溫度為100K。求該接收系統(tǒng)的最小可識別輸入功率。解：接受系統(tǒng)的最小可識別輸入功率為：3． 放大電路的帶寬為B=100kHz，噪聲系數(shù)為F=3dB，1）求噪聲底的功率；2）如果放大電路的1dB壓縮點的輸出功率為P1dB=1dBm，求放大電路的動態(tài)范圍DR。解：（1）取工作溫度為室溫T=290K，放大電路的功率增益為G，則放大電路的噪聲底功率為： （2）最小可識別輸出功率為： 放大電路的動態(tài)范圍為： 4． 低噪聲放大電路和混頻電路連接構(gòu)成射頻系統(tǒng)，如圖 10Error! Bookmark not 。低噪聲放大電路的增益為，對應(yīng)的三階交調(diào)截點為PIP,A=22dBm，混頻電路的插入損耗為，對應(yīng)的三階交調(diào)截點為PIP,M=13dBm。求系統(tǒng)的三階交調(diào)截點PIP。圖 Error! No text of specified style in document.Error! Bookmark not 解：將電路的增益，三階交調(diào)截點換算為實際值： ，，該系統(tǒng)的三階交調(diào)點為： 用分貝表示為： 5． 如果將圖 Error! No text of specified style in document.Error! Bookmark not ，求系統(tǒng)的三階交調(diào)截點PIP。解：將圖106中的混頻電路和放大電路順序之后，系統(tǒng)的三階交調(diào)截點為： 用分貝表示為： 6． 射頻接收系統(tǒng)的輸入頻率范圍是10GHz~11GHz，輸出頻率范圍是1GHz~2GHz，電路如圖 10Error! Bookmark not 。1）求系統(tǒng)的總功率增益G；2）求系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)F；3）如果系統(tǒng)工作在T=290K，求輸入和輸出的最小可識別功率和。圖 Error! No text of specified style in document.Error! Bookmark not 解：（1） 根據(jù)圖107所示，系統(tǒng)的總功率G為：