微波固態(tài)電路復(fù)習(xí)題 (2)

1、第1章選擇與填空題1. 微波是指頻率在（300MHz300GHz）范圍內(nèi)的電磁波，對應(yīng)的波長范圍為（1mm1m）。2. Ku波段是指頻率在（12GHz18GHz）范圍內(nèi)的電磁波，對應(yīng)的波長范圍為（2.51.67cm）。 VHF波段是指頻率在（0.1GHz0.3GHz）范圍內(nèi)的電磁波，對應(yīng)的波長范圍為（300100cm） UHF波段是指頻率在（0.3GHz1GHz）范圍內(nèi)的電磁波，對應(yīng)的波長范圍為（10030cm） S波段是指頻率在（2GHz4GHz）范圍內(nèi)的電磁波，對應(yīng)的波長范圍為（157.5cm） C波段是指頻率在（4GHz8GHz）范圍內(nèi)的電磁波，對應(yīng)的波長范圍為（7.53.75cm）3.

2、 在大氣中，影響微波/毫米波傳播的主要是（氧分子）和（水分子），由于氣體的（諧振）會對微波/毫米波產(chǎn)生（吸收）和（散射）。4.毫米波的四個大氣“窗口”是（35GHz）、（94GHz）（140GHz）（220GHz）。簡答題1. 簡述微波電路的發(fā)展歷程由最初的電子管向固態(tài)化發(fā)展，由大型元件向小型元件、集成電路、器件方向發(fā)展，同時開發(fā)新系統(tǒng)。目前微波技術(shù)的發(fā)展趨勢是朝小型化、高集成化、高可靠、低功耗、大批量應(yīng)用方向發(fā)展。2. 什么是MMIC利用半導(dǎo)體批生產(chǎn)技術(shù)，將電路中所有的有源元件和無源元件都制作在一塊砷化鎵襯底上的電路稱為微波單片集成電路。 第2章選擇與填空題1. 列舉幾種常用的平面?zhèn)鬏斁€（微

3、帶線、懸置式微帶線、倒置式微帶線、帶線、槽線、共面波導(dǎo)、鰭線）2. 微帶線主要傳輸?shù)哪Ｊ绞牵?zhǔn)TEM），帶線的傳輸主模是（TEM）11. 槽線的傳輸模式是（TE模）。 12. 共面波導(dǎo)的傳輸模式是（準(zhǔn)TEM模）。 8. 鰭線的傳輸模式是（TE與TM模式組成的混合模）。 3. 微帶線最高工作頻率的影響因素有（寄生模的激勵、較高的損耗、嚴(yán)格的制造公差、處理過程中的脆性、顯著地不連續(xù)效應(yīng)、不連續(xù)處的輻射引起低的Q值）（列舉四個即可）5. 如果為了獲得放大器最佳噪聲匹配電路，用反射系數(shù)表示時應(yīng)滿足（out=opt）；如果為了獲得最大功率增益，用阻抗表示時應(yīng)滿足（Zout=Z*in）。4. 定向耦合器常

4、用表征參量有（耦合度、方向性、隔離度）7. 耦合器的耦合度的定義是（C= 10lgP1/P3 = 20lg|S31| dB ）。9. 耦合器的方向性的定義是（D= 20lg|S31|/|S41| = 10lgP3/P4 dB ）。10. 耦合器的隔離度的定義是（I= 10lgP1/P4 = -20lg|S11| dB）。簡答題1. 簡述MMIC技術(shù)的優(yōu)點答案：（1）電路的體積、重量大大減小，成本低。與現(xiàn)有的微波混合集成電路（HMIC）比較，體積可縮小90%99%，成本可降低80%90%。（2）便于批量生產(chǎn)，電性能一致性好；制造MMIC是采用半導(dǎo)體批量加工工藝，一旦設(shè)計的產(chǎn)品驗證后就可大批量生產(chǎn)

5、；電路在制造過程中不需要調(diào)整。（3）可用頻率范圍提高，頻帶成倍加寬。由于避免了有源器件管殼封裝寄生參量的有害影響，所以電路工作頻率和帶寬大大提高。（4）可靠性高，壽命長，MMIC一般不需要外接元件，清除了內(nèi)部元件的人工焊接，當(dāng)集成度較高時，接點和互連線減少，整機(jī)零部件數(shù)大量減少，所以可靠性大大提高（可提高100倍）。2. 簡述阻抗匹配重要性的原因 答：（1）當(dāng)負(fù)載與傳輸線匹配時，可傳送最大功率，并且在饋線上功率損耗最小。（2）對阻抗匹配靈敏的接收部件，可改進(jìn)系統(tǒng)的信噪比。（3）在功率分配網(wǎng)絡(luò)中，阻抗匹配可降低振幅和相位誤差。3. 簡述微帶電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇原則答：（1）微波的高頻段，宜選用微帶

6、阻抗跳變式的阻抗變換器。（2）微波低頻端，宜采用分支微帶結(jié)構(gòu)。（3）微波固態(tài)電路設(shè)計中，當(dāng)微波管輸入阻抗為容性時，宜選用電感性微帶單元；當(dāng)微波管輸入阻抗為感性時，宜選用電容性微帶單元；4. 簡述Wilkinson功率分配器的工作原理（P31）答：5. 簡述MMIC的基本工藝技術(shù)答：（1）光刻工藝（2）離子注入工藝（3）薄膜淀積（4）腐蝕工藝（5）電鍍工藝。6. 簡述微帶電路的制作要點。答：（1）基片處理（2）版圖制作（3）光刻（4）接地孔金屬化與電鍍（5）元件焊接7. 簡述3dB分支線耦合器的工作原理。8. 簡述混合環(huán)耦合器的工作原理。第3章選擇與填空題1. 晶體管器件可分為（結(jié)型晶體管）和（

7、場效應(yīng)晶體管）。2. 用數(shù)學(xué)式子表示放大器絕對穩(wěn)定的條件（）。K=（1-|S11|2-|S22|+|2）/2|S12S21|18晶體管雙端口網(wǎng)絡(luò)絕對穩(wěn)定的充要條件為（K>1）（1-|S11|2>|S12S21|）（1-|S22|2>|S12S21|）3. 功率合成技術(shù)中的電路合成包含（諧振式功率合成、非諧振式功率合成 ）兩種方式。4. 低噪聲雙極晶體管的兩個重要的電參數(shù)是（功率增益和噪聲系數(shù)）。5. 雙極晶體管的噪聲來源有（熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲）。6. 微波晶體管放大器的增益包含（轉(zhuǎn)換功率增益、資用功率增益、實際功率增益）三種。7. 描述功率放大器特性的參量有（功率效率

8、和功率附加效率、功率壓縮、動態(tài)范圍、交調(diào)失真、調(diào)幅-調(diào)相轉(zhuǎn)換）。8. 列舉三種功率合成技術(shù)（器件級合成、電路合成、空間功率合成和準(zhǔn)光合成）。9. 晶體管噪聲系是指晶體管輸入端（信號/噪聲功率）與輸出端（信號/噪聲功率）的比值。17. 噪聲系數(shù)的定義（）。10.功率雙極晶體管常用的輸出功率有（飽和輸出功率、線性輸出功率、脈沖輸出功率）三種。11. 功率增益的定義是（在某一特定測試條件下晶體管的輸出功率與輸入功率之比）。12. 雙極晶體管的噪聲來源有三部分：（熱噪聲）（散粒噪聲）（閃爍噪聲）13. 線性輸出功率是（1dB增益壓縮時的輸出功率）。14. 功率放大器是非線性工作，常采用以下三種分析方法

9、：（動態(tài)阻抗法）（大信號S參數(shù)法）和（負(fù)載牽引法）。15. 功率晶體管放大器的工作類別有三類：（甲）（乙）和（丙）。16微波寬帶放大器的電路結(jié)構(gòu)的種類為（平衡式放大器、反饋式放大器、有源匹配放大器、分布式放大器、電阻電抗匹配式放大器）。簡答題1. 簡述甲、乙、丙三類放大器的工作狀態(tài)及特點。答：甲類放大的工作特征是發(fā)射結(jié)處于正向偏壓，晶體管在靜態(tài)時維持較高的靜態(tài)直流電流。這類放大的特點是增益高、噪聲低、線性好，但缺點是輸出功率小且效率低，其理論效率為50%，實際只有25%40%乙類放大的特征是發(fā)射結(jié)處于零偏壓，晶體管在靜態(tài)時也無直流電流，也是在外信號到來時，開啟發(fā)射極結(jié)才能進(jìn)行放大，只是開啟功率

10、要比丙類小。這類放大器的特點與甲類相比是輸出功率大，效率高，其理論最高效率可達(dá)78%；而與丙類相比是線性好，增益高丙類放大的特征是發(fā)射結(jié)處于反向偏壓，晶體管在靜態(tài)時沒有直流電流（只有很小的集電極反向漏電流），當(dāng)外信號到來時，將發(fā)射結(jié)打開，才起放大作用。這類放大的特點是輸出功率大，集電極效率高，最高理論效率可接近100%，實際可達(dá)50%70%；其缺點是增益低、線性差和噪聲大。2. 分別解釋什么是轉(zhuǎn)換功率增益、資用功率增益、實際功率增益答：轉(zhuǎn)換功率增益：放大器負(fù)載吸收的功率PL與信源可用功率Pa之比。資用功率增益：放大器輸出端的資用功率PLa與信號源資用功率Pa之比。實際功率增益：負(fù)載所吸收的功率

11、與放大器輸入功率之比。3. 簡述晶體管四個S參數(shù)的物理意義。答：S11是晶體管輸出端接匹配負(fù)載時的輸入端電壓反射系數(shù)；S22是晶體管輸入端接匹配負(fù)載時的輸出端電壓反射系數(shù)。S21式晶體管輸出端接匹配負(fù)載時的正向傳輸系數(shù)，|S21|2代表功率增益。S12是晶體管輸入端反向傳輸系數(shù)，代表晶體管內(nèi)部反饋的大小。4. 簡述高電子遷移率晶體管的特點。答：優(yōu)秀的噪聲特性和極低噪聲系數(shù)。5. 簡述高增益晶體管放大器的設(shè)計步驟。答：(1)選工作點（2）檢驗穩(wěn)定性（3）增加穩(wěn)定性（4）計算雙共軛匹配時源和負(fù)載的反射系數(shù)（5）計算單級最大資用功率增益（6）輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計（7）輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計（8）級間匹配網(wǎng)

12、絡(luò)的設(shè)計6. 簡述高增益晶體管放大器的設(shè)計方法。答：(1)選工作點（2）檢驗穩(wěn)定性（3）增加穩(wěn)定性（4）計算雙共軛匹配時源和負(fù)載的反射系數(shù)（5）計算單級最大資用功率增益（6）輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計（7）輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計（8）級間匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計7. 簡述低噪聲晶體管放大器的設(shè)計方法。答：（1）計算穩(wěn)定系數(shù)（2）按最小噪聲系數(shù)設(shè)計輸入匹配網(wǎng)絡(luò)（3）匹配輸出級8. 簡述晶體管功率放大器的小信號設(shè)計方法。答：（1）依據(jù)級聯(lián)放大器的要求選擇器件。（2）根據(jù)頻率、帶寬、成本目標(biāo)和經(jīng)驗選擇匹配電路結(jié)構(gòu)（3）根據(jù)工作類型和電源要求選擇偏置電路（4）對增益和輸入匹配優(yōu)化輸入電路（5）確定器件靜態(tài)I-V曲線負(fù)載線（

13、6）提取封裝寄生元件（7）優(yōu)化輸出匹配電路達(dá)最佳值RL（8）若需要，增加電路元件，保證寬帶無條件穩(wěn)定。計算題4. 有三只雙極晶體管在1.8GHz時的S參數(shù)如下： 雙極晶體管S11S12S21S22A0.34Ð-170o0.06Ð70o4.3Ð80o0.45Ð-25oB0.75Ð-60o0.2Ð70o5.0Ð90o0.51Ð60oC0.65Ð-140o0.04Ð60o2.4Ð50o0.70Ð-65o請選擇合適的管子設(shè)計一高增益放大器，要求（1）放大器的最大增益？（2）三只雙極晶

14、體管的穩(wěn)定性如何？（3）詳細(xì)說明時間過程。p.102作業(yè)3.5第4章選擇與填空題1. 混頻器的變頻損耗為（輸入微波資用功率和加到中頻負(fù)載上的功率之比Lm=ps/ptf）2. 檢波器的主要技術(shù)指標(biāo)（電流靈敏度、電壓靈敏度、視頻電阻、優(yōu)質(zhì)因數(shù)、最小可檢測功率、切線靈敏度、動態(tài)范圍、燒毀能量）3. 混頻器的噪聲系數(shù)包含（單邊帶噪聲系數(shù)、雙邊帶噪聲系數(shù)、混頻器-中放級聯(lián)噪聲系數(shù)）三種4. 二極管作為混頻器使用時的主要參數(shù)有（變頻損耗、噪聲溫度比、中頻阻抗）5. 混頻器的指標(biāo)有（變頻損耗、噪聲系數(shù)、動態(tài)范圍、工作頻率、隔離度）6. 檢波器常用的類型有（高靈敏度窄帶檢波器、寬帶檢波器、溫度補償檢波器、毫米

15、波微帶檢波器）7. 單管混頻器的設(shè)計，至少要解決的四個問題是（微波變阻管、功率混合電路和阻抗匹配電路、濾波電路、直流通路）8. 射頻反相型平衡混頻器的輸出電流中，被抵消的是（信號偶次與本振及其各次諧波）的組合頻率成分9. 雙平衡混頻器的特點有（多倍頻程工作帶寬、混頻組合分量少、隔離度好、動態(tài)范圍大）10. 混頻器的主要技術(shù)指標(biāo)（變頻損耗、噪聲系數(shù)、動態(tài)范圍、工作頻率、隔離度）11. 本振反相型平衡混頻器的輸出電流中，被抵消的是（由本振偶次諧波與本振及其各次諧波）的組合頻率成分簡答題1. 說出90° 平衡混頻器的三個優(yōu)點。答案：平衡混頻器的輸入信號和本振功率都平分加到兩個混頻管，得到充

16、分利用。一方面大大降低了對本振輸出功率的要求，另一方面輸入信號的動態(tài)范圍增加了一倍；抵消了本振引入的噪聲；能抑制混頻產(chǎn)生的部分無用的組合頻率成分。2. 簡述雙平衡混頻器的特點。答案：多倍頻程工作帶寬；混頻組合分量少：雙平衡混頻器比單平衡混頻器組合諧波成分要少一半；隔離度好；動態(tài)范圍大。3. 環(huán)形電橋結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點與分支電橋相比有哪些？答案：環(huán)形電橋周長大，適于微波高頻端，而分支電橋適于低頻端；當(dāng)輸出口有反射時環(huán)形電橋的本振口與射頻口隔離度好；當(dāng)輸出口有反射時環(huán)形電橋的端口駐波比不如分支電橋；環(huán)形電橋本振輸入端與中頻輸出端交叉，結(jié)構(gòu)不易處理。4、說明圖中的平衡式鏡像回收混頻器，當(dāng)信號頻率（fs）高

17、于本振頻率（fL）時，即(fs>fL或fs=fL+fif)時，中頻移相器應(yīng)加在哪一個中頻輸出端，請寫出詳細(xì)推導(dǎo)過程。計算題p.153 作業(yè)4.5第5章選擇與填空題1. 電阻性倍頻器的優(yōu)點有（能提供較寬的帶寬，且比電抗性倍頻器工作更加穩(wěn)定，不易產(chǎn)生參變振蕩）2. 變?nèi)莨鼙额l器的基本電路有（并聯(lián)電流型和串聯(lián)電壓型）3. 衡量倍頻器特性的主要技術(shù)指標(biāo)有（波形純度、被騙拿起的工作頻率及倍頻次數(shù)、倍頻器輸出功率、倍頻器變頻損耗、倍頻器的驅(qū)動功率、帶寬、輸入輸出駐波比）4. 倍頻器噪聲的主要來源（來自倍頻器外部的主振器和來自倍頻器內(nèi)部）5. 表征變?nèi)荻O管性能的靜態(tài)參數(shù)有（損耗電阻、反向擊穿電壓、結(jié)

18、電容、品質(zhì)因數(shù)、功率容量、截止頻率、自諧振頻率、電容調(diào)制系數(shù)）6. 微波晶體管倍頻器與二極管倍頻器相比的優(yōu)點有（更寬的帶寬、倍頻的同時還具有放大作用、消耗直流功率小、熱耗散不大、要求輸入信號功率低微波變阻管、功率混合電路和阻抗匹配電路、濾波電路、直流通路）7. 場效應(yīng)管中產(chǎn)生諧波的非線性作用主要有（柵-源和柵-漏的非線性電容、漏極電流被限幅引起的非線性、Vgs-Ids的飛線性變換特性、輸出電導(dǎo)的非線性）8. 根據(jù)柵偏壓不同，A類倍頻是利用（Ids的限幅效應(yīng)）得到半波，導(dǎo)通角 =（=2）。B類倍頻器利用（管子的夾斷效應(yīng)）得到尖峰脈沖電流。AB 類倍頻器柵極偏壓處于和Vp之間，大信號輸入后使（限幅

19、效應(yīng)）和（夾斷效應(yīng)）同時出現(xiàn)。11. 變?nèi)荻O管的結(jié)電容與外加電壓的關(guān)系是（Cj=Cj(0)(1-V/)-）。12. 變?nèi)荻O管電容調(diào)制系數(shù)的定義是（r=(Cmax-Cmin)/2(Cmax+Cmin)）。13.電阻型n次倍頻器的最大變換效率為（|Pn/P1|=1/n2）。14. 階躍恢復(fù)二極管n次倍頻器的最大變換效率為（1/n）。15. FET倍頻器的工作狀態(tài)為（A、B、AB）。簡答題1. 簡述變?nèi)荻O管的分類及其依據(jù)答案：根據(jù)電容調(diào)制系數(shù)的值,= 1/3為線性緩變結(jié),=1 /2為突變結(jié),=1/26為超突變結(jié),=1/151/30為階躍恢復(fù)結(jié)2. 簡述倍頻器工作原理答：把輸入頻率f的正弦波能量

20、通過非線性電容，使其輸出波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生f的各次諧波，再用濾波電路把所需要的諧波能量取出送到負(fù)載。3. 簡述電阻性倍頻器的特點答：能提供較寬的帶寬，且比電抗性倍頻器工作更加穩(wěn)定，不易產(chǎn)生參變振蕩4. 簡述二極管倍頻器的組成。答：非線性電抗元件、非線性電阻器。5. 簡述變?nèi)莨鼙额l器的設(shè)計方法。答：（1）輸入應(yīng)使源阻抗與變?nèi)莨艿妮斎胱杩构曹椘ヅ?，且只能使基波信號通過，而反射所有的諧波信號。（2）輸出電路應(yīng)使變?nèi)莨艿慕尤胛恢门c負(fù)載阻抗共軛匹配，輸出電路只能通過所需要的諧波分量，而反射基波和其余諧波（3）變?nèi)莨茉陔娐分形恢玫拇_定（4）多次倍頻時為了提高效率，在變?nèi)莨芨浇脒m當(dāng)?shù)目臻e電路（5）偏置

21、電路的接入應(yīng)盡量不影響電路中射頻的正常工作6. 簡述階躍恢復(fù)二極管倍頻器的組成。答：脈沖發(fā)生器，諧振電路，輸出帶通濾波器和輸入、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。計算題p202第6章選擇與填空題1. 晶體三極管振蕩器與二極管振蕩器相比，所具有的特點（答案：工作頻帶寬，可實現(xiàn)寬頻帶可調(diào)振蕩器；效率高，可達(dá)40%，而雪崩二極管振蕩器的效率最高只有15%；對三極管振蕩器來說，諧振頻率完全取決于外部諧振電路，而二極管振蕩器很易鎖定在寄生頻率上的現(xiàn)象是不會在三極管振蕩器中出現(xiàn)的；三極管振蕩器的功耗小，工作溫度較低，因此可靠性高；它的唯一缺點是最高振蕩頻率低于二極管振蕩器）2. 分頻鎖相式晶體振蕩器的優(yōu)點（頻率穩(wěn)定度高、噪聲

22、低、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、便于和微帶電路集成在一起）3. 負(fù)阻振蕩器模型的起振條件（G(w)-GD(0)<0），負(fù)阻振蕩器模型平衡條件（Z(w)=ZD(I)）4. 雪崩二極管的主要電參數(shù)有（工作電壓、工作電流、正向微分電阻、結(jié)電容、熱阻、工作頻率、轉(zhuǎn)換效率、輸出功率）5. 振蕩晶體管的主要微波電參數(shù)有（振蕩頻率、振蕩輸出功率、相位噪聲）6. 負(fù)振蕩器的設(shè)計包括（二極管負(fù)阻器件的大信號等效阻抗、匹配電路設(shè)計、直流偏置電路、頻率調(diào)諧）7. 提高頻率穩(wěn)定度措施有（減小外界變化因素、減小電路參數(shù)隨外界因素的變化、提高腔體的品質(zhì)因數(shù)、外腔穩(wěn)頻法、注入鎖定法、環(huán)路鎖相法）8. 外腔穩(wěn)頻振蕩電路的

23、常用形式有（反射式、頻帶反射式、帶阻式振蕩頻率、振蕩輸出功率、相位噪聲）9. 雪崩管的噪聲來源主要有（雪崩噪聲、頻率變換噪聲、熱噪聲）三方面10. 負(fù)阻振蕩器的常用形式有（微帶、同軸、波導(dǎo)）11. Gunn管的主要參數(shù)有（工作頻率、輸出功率、工作電壓、工作電流、熱阻）12. 介質(zhì)諧振器穩(wěn)頻的FET振蕩器的典型電路有（反饋式、反射式、帶阻式）13. Gunn管的工作頻段為（1140GHz）、輸出功率為（十至幾百毫瓦）、效率為（3035%），優(yōu)點是（噪聲大大低于雪崩管）。14雪崩二極管的最高頻率為（400GHz）、缺點是（噪聲較大）簡答題1. 簡述微波晶體管振蕩器小信號S參數(shù)設(shè)計法答：（1）計算晶體管K值，決定是否必須外加反饋元件（2）選擇適當(dāng)?shù)木w管端接條件，使輸出端呈現(xiàn)負(fù)阻，并盡可能大（3）設(shè)計適當(dāng)?shù)妮敵銎ヅ渚W(wǎng)絡(luò)。2. 簡述負(fù)阻振蕩器的設(shè)計方法。答：二極管負(fù)阻器件的大信號等效阻抗、匹配電路設(shè)計、直流偏置電路、頻率調(diào)諧3. 簡述負(fù)阻振蕩器的穩(wěn)頻措施。答：（1）減少外