武漢大學射頻電路第八次作業(yè)

1、電子與通信工程王世杰2014282120188第八次作業(yè)1、一晶體管的S參量如下：f=750MHz : s11=0.114-j*0.551， s22=0.490-j*0.449;f=1000M :s11=-0.058-j*0.452，s22=0.379-j*0.424;s12=0.044+j*0.029 ,s12=0.054+j*0.022 ,s21=-4.608+j*7.312 ,s21=-2.642+j*6.641 ,卩，K,D值。畫出晶體管在兩個頻率下的輸出及輸入穩(wěn)定圓并計算各自解：當 f=750MHz ,編程畫出輸出及輸入穩(wěn)定圓，并計算禺K,D的值。程序如下：close all ; c

2、lear all ;% close all opened graphs% clear all variabless11=0.114-1j*0.551;s12=0.044+1j*0.029;s21=-4.608+1j*7.312;s22=0.490-1j*0.449;s_param=s11,s12;s21,s22;into matrix n otatio n smith_chart; % create a Smith Chart inpu t_stability(s_ param,'r'); % p lot input stabilityin red color smith_ch

3、art; % create a Smith Chart out pu t_stability(s_ param,'b' ); % plot out put stabilitycircle in blue color% convert the S-p arameterscircled,k,u=K_factor(s_ param);輸入輸出穩(wěn)定圓如下：輸入験喬圈+0 <O.Di*20fX /、z. V02 /Y.、/ 、X.-0.5 一.X7/ Z.0鐵出糕宦同+5 0一=- A< ” -20j *2.00.01CJf3.1C £X Z/|D|=| SiiS2

4、2-Si2S2i|=0.5561;2K2S22I |d0.60481 ；2SiiS22SI1 D'Sld S212S12 |S210.7755可知在該頻率下晶體管不是絕對穩(wěn)定的 當f=1000MHz時，輸入輸出穩(wěn)定圓如下圖:+0 7j +20、f /、0,0 I/3 -5 0-2.0CJ Ob-0 1 :Z'、/ 、 A- /-0 5 '' -|D|=|SiiS22-Si2S2i|=0.4535;2K0.80931 :2|S22 S11 DS21I2 S12 S2l|1 |Si2 S22I2 |d0.9622可知在該1000MHz頻率下晶體管不是絕對穩(wěn)定的2、已

5、知晶體管的S參量在傳輸線特性阻抗為50Q測得為811 = 0. 57/ 170, S12 =0.066/ 69, S21 = 2.97/ 71, 02 = 0.46/ -26。其輸入端與 Vs= 3/0, Zs= 50Q 的電壓源連接，輸出端口接 Zin = 40Q的天線。求放大器的入射功率 P inc，電源 的資用功率PA,負載的吸收功率Pl,轉換功率增益Gt，資用功率增益Ga及功 率增益Go解：編程計算放大器的入射功率，電源的資用功率，負載的吸收功率，轉換功率增益， 資用功率增益及功率增益：closeall ; % close all opened graphsclearall ; % c

6、lear all variablesZ0=50;s11=0.57*ex p(170)/180* pi);s12=0.066*ex p(j*(69)/180* pi);s21=2.97*ex p(j*(71)/180* pi);s22=0.46*ex p(j*(-26)/180* pi);Vs=3;Zs=50;Zl=40;GamaS=(Zs-Z0)/(Zs+Z0);GamaL=(ZI-Z0)/(ZI+Z0);D=s11*s22-s12*s21;Gamal n=s11-GamaL*D/(1-s22*GamaL);GamaOut=s22-GamaS*D/(1-s11*GamaS);Pin c=1/2

7、*(Z0/(Zs+Z0)*abs(Vs)A2/abs(1-Gamal n*GamaS)A2 Pa=1/2*(Z0/(Zs+Z0)*abs(Vs)2/(1-abs(GamaS*GamaS)2) Gt=(1-abs(GamaL)A2)*abs(s21)A2*(1-abs(GamaS)A2)/(abs(1-Ga maL*GamaOut)A2*abs(1-s11*GamaS)A2)Ga=abs(s21)A2*(1-abs(GamaS)A2)/(1-abs(GamaOut)A2)*abs(1- s11*GamaS)A2)G=(1-abs(GamaL)A2)*abs(s21)A2/(1-abs(Gamal

8、 n)A2)*abs(1-s22*GamaL)A2)PI=P a*Gt計算結果如下：2Rnc2 1.125in SPA1_21bsl22 1.125PLPa* Gt8.95491S11 S 1 out LGtS2i7.9599Ga1S11n2S21out11.1884S212inS22 L211.93343.已知晶體管在 2.0+0.xxxGHz 處的 S 參量為 S11= 0.65/- 25, S12= 0.11/9,S21= 5.0/ 110, S22= 0.65/ -36。用輸入不匹配輸出匹配方案設計放大器，在圓 圖上分別畫出增益為最大可能增益的 90%, 80%, 50%的等資用功率增

9、益圓。若 源阻抗及負載阻抗均為50歐，對于增益是50%的情況設計具體的匹配網(wǎng)絡。解：計算K和D值為：K=1.0007, D=0.9725,由此可以看出該晶體管絕對穩(wěn)定。計算可得該放大器的最大增益Gt max =43.8,化為分貝表示為：Gt max = 16.4147 dB,畫出資用功率分別為 15.9572 dB(90%), 15.4456 dB(80%),13.4044 dB(50%)的等資用功率圓如圖所示:則：0.557j0.745SS12S21SOUtS22仁仁0.838-j0.485 ,得到r=rrut*=0.838+j0.485。根據(jù)s和L設計匹配電路 瀕率為2.137GHz： 輸

10、入端：并聯(lián)2.3nH的電感，然后串聯(lián)8.0H的電感J rinJj J 用.L =輸出端:p.l injfUb* PD«-p>F lUii tu 1 fH.lHg NLNT旦Ll孔rwrr JV /了寸;. '勞八<、.'/<- Z斗=訂一UkiiB? I如9r卜#勺樣r>豹 It#-并聯(lián)586.4pF的電容，然后串聯(lián)29.3nH的電感AlCK.rIHMJlH*L®-X-X、7L 尋 中ill JiHlIHLlKWih 和2.|海 JlfbiUJI'IIr o . 4I yzfun cti on*n：i 7K iLH/iT-m.

11、flTBni p uk,delta = K_factor(s_p aram) % Usage: k,delta = K_factor(s_ param) % Purp ose: returns k factor for a give n s-p arameter matrixif k>1 and delta<1 the n circuit is un coditi on allystableotherwise circuit might be un stables11=s_param(1,1);s12=s_param(1,2);s21=s_param(2,1);s22=s_para

12、m(2,2);D=det(s_ param);delta=abs(D);k=(1-abs(s11)A2-abs(s22)A2+deltaA2)/(2*abs(s12.*s21); endfun cti on = ZiY on gGai n(s_p aram,G_goal)%UNTITLED11 Summary of this fun ctio n goes here % Detailed explan ati on goes here hold on;s11=s_ param(1,1);s12=s_param(1,2);s21=s_param(2,1);s22=s_param(2,2);G_g

13、oal_dB=10*log10(G_goal);% find con sta nt op erati ng po wer gain circlesdelta=det(s_ param);K=(1-abs(s11)A2-abs(s22)A2+abs(delta)A2)./(2*abs(s12.*s21);ga=G_goal/abs(s21)A2;% no rmalizedthe op erat ingpo wer gain% find the cen ter of the con sta ntop erat ingpo wer gain circledga=ga*conj(s11-delta*c

14、onj(s22)/(1+ga*(abs(s11)A2-abs(deltaF2);% find the radius of the circlerga仁sqrt(1-2*K*ga*abs(s12*s21)+gaA2*abs(s12*s21)A2); rga=rga1/abs(1+ga*(abs(s11)A2-abs(delta)A2);% p lot a circle in the Smith Charta=(0:360)/180* pi;hold on;pl ot(real(dga)+rga*cos(a),imag(dga)+rga*s in( a), idth' ,2);text(r

15、eal(dga)-0.1,imag(dga)+rga+0.05,strcat(f( 'G=%g dB' ,G_goal_dB);endr' , 'linew'bf,sprintclose all ; clear all ; smith_chart;s11=0.65*ex p(1j*(-25)* pi/180); s12=0.11*ex p(1j*9* pi/180);s21=5*ex p(1j*110* pi/180); s22=0.65*ex p(1j*(-36)* pi/180); s_param=s11,s12;s21,s22;K,delta = K_factor(s_ param)% check stabilityG_Tmax=abs(s21)*(K-sqrt(KA2-1)/abs(s12)G_Tmax_dB=10*log10(G_Tmax)G1=G_Tmax*0.9G1_dB=10*log10(G1)G2=G_Tmax*0.8G2_dB=10*log10(G2)G3=G_Tmax*0.5G3