2013武汉大学射频试题答案

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1、1．(15分)设计一个系统特性阻抗为50欧姆、中心工作频率为2.xxxGHz的1800混合耦合环，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。通过ads仿真给出两种形式1口和4口激励时各口频率响应特性。解：由题意有中心频率为：2.0+0.024=2.024GHz故：(1)分布参数设计：由ADS中LineCalc计算得微带线长度L=20.586400mm，宽度W=2.870010mm，利用ADS设计及仿真：图1.1分布参数仿真原理图图1.2混合环内部结构图1口激励时各口频率响应特性：图

2、1.31口激励时各口频率响应特性4口激励时各口频率响应特性:图1.44口激励时各口频率响应特性(2)集总参数设计：一段电长度小于180°的传输线可用型结构的分立元件来代替，一段长度大于180°的传输线可用T型结构的分立器件来代替。型网络的转移参量矩阵为：型网络的转移参量矩阵为：先确定型结构参数，长度为90°的传输线的转移参量为：相比较得：求得；同理可以确定型结构参数，其电容电感取值与型结构参数相同。集总参数ADS仿真：图1.5集总参数仿真原理图图1.61口激励时的仿真结果图1.74口激励时的仿真结果2.(15分)设计一个系统特性阻抗为50欧姆、中心工作频率为(2.

3、4＋0.xxx)GHz、带内波纹为0.5dB、带宽为400MHz、阻带600M处衰减20dB的带通滤波器。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。通过编程计算及ads仿真分别给出各端口频率响应特性并比较两者特性。解：由题意有中心频率为：2.0+0.024=2.024GHz故：1）集总参数形式：选用切比雪夫滤波器并利用ADS仿真设计得：图2.1滤波器设计向导图2.2ADS仿真原理图图2.3滤波器原理图图2.4滤波器参数ADS仿真得到1、2端口频率响应特性：图2.5ADS滤波器频率响

4、应运用MATLAB编程仿真（附录1）：图2.4MATLAB滤波器频率响应2）分布参数设计：①先确定低通原型滤波器。滤波器的阶数可根据2.424GHz处衰减20dB的要求确定。GHZ查表可知，要在1.4174的频点获得20dB的衰减，滤波器阶数为5,0.5dB波纹的5阶切比雪夫滤波器的原件参数为:g0=1，g1=1.7058，g2=1.2296，g3=2.5408，g4=1.2296，g5=1.7058，g6=1②根据如下公式确定耦合传输线的奇模和偶模特性阻抗。然后再根据特性阻抗计算耦合传输线的宽度W和间距S。iZOo(Ω)ZOe(Ω)W(mm)S(mm)L(mm)

5、038.1077.141.98250.302117.9674142.6460.592.59610.997217.5112243.7358.442.66631.279317.4472343.7358.442.66631.279317.4472442.6460.592.59610.997217.5112538.5973.802.10230.356517.8844由ADS得出两端特性阻抗为50ohm微带线参数：W=2.828380mm，L=17.237200mm③根据计算出的耦合线尺寸应用ADS仿真:图2.5ADS滤波器仿真图2.6频率特性MATLAB编程仿真（附录2）

6、：图2.7MATLAB仿真频率特性3.(20分)已知射频晶体管频率为2.xxxGHz时的参数为：Гopt=0.5∠450,Rn=4Ω,Fmin=1.5dB;S11=.3∠300,S12=0.2∠-600,S21=2.5∠-800,S22=0.2∠-150。先采用输入匹配输出不匹配方案设计噪声系数为1.6dB、增益为8dB的放大器；在此基础上设计输入端驻波比不大于1.4的放大器，要求兼顾噪声系数及输出端驻波比指标。给出噪声系数、增益及输出端驻波比并设计出具体匹配电路，针对给定匹配电路计算增益，噪声及驻波比的频率特性。解：由题意有射频晶体管频率为：2.0+0.024=

7、2.024GHz故：（1）输入匹配输出不匹配方案：由要求性能指标画出等G，等F圆（程序见附录3），选出合适的。如图3.1，取两圆一交点=0.1061-i0.01414，由得=0.3796+0.0165。又因为，所以=61.8414-1.7691。同理，=111.07+4.2838。图3.1等G圆和等F圆图3.2输入匹配由图3.2知应在输入端先并一电容585.7fF,再串一电感1.9nH。图3.3输出匹配由图3.3知应在输出端先并一电容808.5fF,再串一电感4.3nH。图3.4匹配电路图（2）在（1）的基础上设计输入端驻波比不大于1.4的放大器，要求兼顾噪声系数

8、及输出端驻