武汉大学射频电路第八次作业.docx

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1、_电子与通信工程 王世杰 2014282120188 第八次作业1、一晶体管的S参量如下：f=750MHz：s11=0.114-j*0.551，s12=0.044+j*0.029，s21=-4.608+j*7.312，s22=0.490-j*0.449;f=1000M：s11=-0.058-j*0.452，s12=0.054+j*0.022，s21=-2.642+j*6.641，s22=0.379-j*0.424; 画出晶体管在两个频率下的输出及输入稳定圆并计算各自，K,D值。解：当f=750MHz，编程画出输出及输入稳定圆，并计算，K,D的值。程序如下：close all; % close

2、all opened graphsclear all; % clear all variables s11=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; % convert the S-parameters into matrix notationsmith_chart; % create a Smith Chartinput_stability(s_param, r); % plot input stability circle in red

3、 colorsmith_chart; % create a Smith Chartoutput_stability(s_param, b);% plot output stability circle in blue color d,k,u=K_factor(s_param);输入输出稳定圆如下：|D|=|S11S22-S12S21|=0.5561；可知在该频率下晶体管不是绝对稳定的当f=1000MHz时，输入输出稳定圆如下图：|D|=|S11S22-S12S21|=0.4535；可知在该1000MHz频率下晶体管不是绝对稳定的2、已知晶体管的S参量在传输线特性阻抗为50测得为S110. 57

4、170，S120.06669，S212.9771，S220.46-26。其输入端与VS30，ZS50的电压源连接，输出端口接Zin40的天线。求放大器的入射功率Pinc，电源的资用功率PA，负载的吸收功率PL，转换功率增益GT，资用功率增益GA及功率增益G。解：编程计算放大器的入射功率，电源的资用功率，负载的吸收功率，转换功率增益，资用功率增益及功率增益：close all; % close all opened graphsclear all; % clear all variablesZ0=50;s11=0.57*exp(j*(170)/180*pi);s12=0.066*exp(j*(6

5、9)/180*pi);s21=2.97*exp(j*(71)/180*pi);s22=0.46*exp(j*(-26)/180*pi);Vs=3;Zs=50;Zl=40;GamaS=(Zs-Z0)/(Zs+Z0);GamaL=(Zl-Z0)/(Zl+Z0);D=s11*s22-s12*s21;GamaIn=s11-GamaL*D/(1-s22*GamaL);GamaOut=s22-GamaS*D/(1-s11*GamaS);Pinc=1/2*(Z0/(Zs+Z0)*abs(Vs)2/abs(1-GamaIn*GamaS)2Pa=1/2*(Z0/(Zs+Z0)*abs(Vs)2/(1-abs(G

6、amaS*GamaS)2)Gt=(1-abs(GamaL)2)*abs(s21)2*(1-abs(GamaS)2)/(abs(1-GamaL*GamaOut)2*abs(1-s11*GamaS)2)Ga=abs(s21)2*(1-abs(GamaS)2)/(1-abs(GamaOut)2)*abs(1-s11*GamaS)2)G=(1-abs(GamaL)2)*abs(s21)2/(1-abs(GamaIn)2)*abs(1-s22*GamaL)2)Pl=Pa*Gt计算结果如下： 3. 已知晶体管在2.0+0.xxxGHz处的S参量为S110.6525, S120.119, S215.0110

7、, S220.65-36。用输入不匹配输出匹配方案设计放大器，在圆图上分别画出增益为最大可能增益的90，80%，50的等资用功率增益圆。若源阻抗及负载阻抗均为50欧，对于增益是50的情况设计具体的匹配网络。解：计算K和D值为：K=1.0007，D=0.9725,由此可以看出该晶体管绝对稳定。计算可得该放大器的最大增益=43.8，化为分贝表示为：= 16.4147 dB,画出资用功率分别为15.9572 dB(90%)，15.4456 dB(80%)，13.4044 dB(50%)的等资用功率圆如图所示：取 ，则：，得到 L=out*=0.838+j0.485。根据和设计匹配电路,频率为2.13

8、7GHz：输入端：并联2.3nH的电感，然后串联8.0H的电感输出端：并联586.4pF的电容，然后串联29.3nH的电感function k,delta = K_factor(s_param) % Usage: k,delta = K_factor(s_param)% Purpose: returns k factor for a given s-parameter matrix% if k1 and delta1 then circuit is uncoditionally stable% otherwise circuit might be unstable s11=s_param(1,

9、1);s12=s_param(1,2);s21=s_param(2,1);s22=s_param(2,2); D=det(s_param);delta=abs(D);k=(1-abs(s11)2-abs(s22)2+delta2)/(2*abs(s12.*s21);endfunction = ZiYongGain(s_param,G_goal)%UNTITLED11 Summary of this function goes here% Detailed explanation goes here hold on;s11=s_param(1,1);s12=s_param(1,2);s21=s_

10、param(2,1);s22=s_param(2,2);G_goal_dB=10*log10(G_goal);% find constant operating power gain circlesdelta=det(s_param);K=(1-abs(s11)2-abs(s22)2+abs(delta)2)./(2*abs(s12.*s21);ga=G_goal/abs(s21)2; % normalized the operating power gain% find the center of the constant operating power gain circledga=ga*

11、conj(s11-delta*conj(s22)/(1+ga*(abs(s11)2-abs(delta)2); % find the radius of the circle rga1=sqrt(1-2*K*ga*abs(s12*s21)+ga2*abs(s12*s21)2);rga=rga1/abs(1+ga*(abs(s11)2-abs(delta)2); % plot a circle in the Smith Charta=(0:360)/180*pi;hold on;plot(real(dga)+rga*cos(a),imag(dga)+rga*sin(a),r,linewidth,

12、2);text(real(dga)-0.1,imag(dga)+rga+0.05,strcat(bf,sprintf(G=%g dB,G_goal_dB);endclose all;clear all;smith_chart;s11=0.65*exp(1j*(-25)*pi/180);s12=0.11*exp(1j*9*pi/180);s21=5*exp(1j*110*pi/180);s22=0.65*exp(1j*(-36)*pi/180);s_param=s11,s12;s21,s22;K,delta = K_factor(s_param) % check stabilityG_Tmax=

13、abs(s21)*(K-sqrt(K2-1)/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_dB=10*log10(G3) ZiYongGain(s_param,G1);ZiYongGain(s_param,G2);ZiYongGain(s_param,G3)Gamma_s=0.93*exp(j*(-126.7943)*pi/180);plot(real(Gamma_s),imag(Gamma_s),bo);text(real(Gamma_s)-0.05,imag(Gamma_s)-0.07,bfGamma_S);8_