微波固态电路习题.ppt

微波固态电路习题在零偏压和本振激励下，试确定二极管时变电导的波形和表示式（表示成傅氏级数）。0102假设本振与信号方别表示为：1、设混频二极管的伏安特性为：由于VLVS,二极管工作点随本振电压而变化：P112展开成傅立叶级数：优点比较单端、单平衡、双平衡混频器的特点和单平衡混频器分为型和反相型，它们的混频原理相同，但电路的结构及混频器某些指标各有特点，使用了90度平衡电桥的平衡混频器在概念上可以有很宽的频率范围，且在信号端口得到完全的匹配，而是用了180度电桥的平衡式混频器在概念上能在很宽的频率范围内得到完全的信号与本振的隔离。两种混频器的本振相位噪声均可在两管电流中抵消，同时也可抵消一部分组合谐波分量，提高混频纯度，又改善了变频损耗。电桥的使用改善隔离，充分利用信号、本振功率，增大信号动态范围。单平衡混频器：单端混频器：单端混频器的隔离度、噪声系数都比其他形式的混频电路差，只是结构简单，在某些要求不高之处仍有应用。双平衡混频器具有多倍频程带宽；1双平衡混频器比单平衡混频器组合谐波分量减少一半，减少了谐波干扰；2隔离度好。（管芯一致,结构对称的情况下）3动态范围大：比单平衡混频器大3dB，比单管混频器大6dB。4双平衡混频器3、证明反相型平衡混频器能抵消本荡引入的噪声在各端口匹配的条件下，①、③为隔离端口，信号由①口输入，从②、④口等分反相输出。考虑到D1和D2接向相反，而我们规定以二极管导通方向为电压正方向，因此两管上信号电压相同；本振由③口输入时，从②、④口等分同相输出，因D1和D2接向相反而使两管上本振电压反相。设输入端信号和本振的初相位为0?时，则以上关系可表示为:信号电压:本振电压:规定二极管上电压、电流以二极管导通方向为正方向二极管D1和D2在本振作用下产生相应的时变电导分别为：本振携带的信频噪声分成2路加在两只混频管上：电导010203两管产生的中频噪声01.输出的中频噪声：02.本振携带的信频噪声在两管产生的中频噪声相互抵消。03.设计一个射频频率为24GHz-28GHz，本振频率为23.5GHzA，中频输出频率为500MHz-4.5GHz的平衡式混频器，实现镜频抑制，已知射频移相非常困难，请给出电路结构并分析原理。B以上采用镜频带组滤波器来实现镜像开路的混频器，能把混频产生的镜频能量反射回二极管，重新参与混频，转化为中频能量。C对于从信号输入端同时进入的外来镜频干扰，滤波器能将其反射回输入端，对镜像烦扰进行抑制D6、设：1.无源电路是理想无耗电路2.除移相电路外，其他电路无相移3.信号电压为Vs=Vsmcos(ωst)4.本振电压为VL=VLmcos(ωLt)信号经过功分器、本振经功率分配器后移相90度后分别加到混频器A和B上，则混频器A和B相应输人端口的电压分别为:A:若仅考虑基波混频，则混频器A的混频电流可表示为:由于混频二极管在本振电压的激励下其非线性电导为:相应的中频电流为:同理，混频器B的电流为:01相应的中频电流为:02从以上分析可知:只需根据WLWs.或WLWS以接收所需信号边带，适当地选择端口加入移相器，就可此时，就可以得到相应的镜频抑制混频器。7、图4.52为采用了镜像抑制滤波器的系统结构图。证明：当Ga足够大时有：混频器输入端口噪声和频谱分布1信号放大器产生和镜频滤波器后在整机输出端的噪声功率Pa，包含信频带和镜频带两部分，表示为：2信频部分的功率3镜频部分的噪声功率4混频中放产生的噪声功率为：信号源携带的信源噪声在输出端的噪声功率为：系统的噪声系数为：0102当Ga足够大时：当镜像抑制滤波器衰减足够大时：1、说明变容二极管倍频器空闲回路的作用。一般变容管倍频器的效率与那些因素有关。答：（1）所谓空闲回路，是除了第n次谐波以外的其他低于n的某次谐波的工作回路，它在倍频器中起着能量转换的作用。空闲回路的设置是为了将变容二极管产生的空闲谐波能量回送到二极管中，再通过非线性变频作用，将低次谐波能量转换为高次谐波能量，以利于提高倍频效率和输出功率；（a）、输入、输出匹配电路是为了在输入、输出频率上得到较大的功率和传输效率；（b）、空闲回路的设置是为了将变容二极管产生的空闲谐波能量回送到二极管中，再通过非线性变频作用，将低次谐波能量转换为高次谐波能量，以利于提高倍频效率和输出功率；（c）、偏置电路的合理设计对倍频效率和输出功率也有直接的影响；（d）、最高效率是在低功率电平和高功率电平之间的过渡区内获得的；也就是说，输入功率大小也对效率有影响。