ADS實(shí)驗(yàn)教程作業(yè)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上Home work1) Redo the example, but the cutoff frequency and stopband frequency change to 75+0.7=75.7MHz and 100+0.7=100.7MHz, respectively, and calculate its frequency responding curve by using ABCD matrix. 解：一.最平坦響應(yīng)低通濾波器(1) 根據(jù)公式，以及題目要求在100.7MHz處衰減20dB，查表可得滿足此要求的最平坦響應(yīng)低通濾波器的階數(shù)為N=8.(2) 最大平

2、滑原型低通濾波器的參數(shù)為Ng1g2g3g4g5g6g7g8g980.39021.1111.6631.9621.9621.6631.1110.39021.000(3)選用電容輸入型電路，經(jīng)過阻抗和頻率變換后的實(shí)際電感電容值為：C1L2C3L4C5L6C7L816.42p116.8n69.96p206.4n82.54p174.9n46.74p41.04n用ADS得到以下仿真模型及結(jié)果：從上圖可以看出在100MHz處沒有達(dá)到20dB的衰減，應(yīng)該是由階數(shù)N的選取不當(dāng)導(dǎo)致的，故使N=9重新做最大平滑原型低通濾波器的參數(shù)為：g1g2g3g4g5g6g7g8g9g100.347311.53211.87942

3、1.87941.532110.34731選用電容輸入型電路，經(jīng)過阻抗和頻率變換后的實(shí)際電感電容值為：C1L2C3L4C5L6C7L8C914.75p106.2n65.06p199.5n84.93p199.5n65.06p106.2n14.75p用ADS得到以下仿真模型及結(jié)果：用MATLAB編程畫出幅頻響應(yīng)圖，程序和結(jié)果如下：close allclear allZ0=50C1=14.75*10(-12);L2=106.2*10(-9);C3=65.06*10(-12);L4=199.5*10(-9);C5=84.93*10(-12);L6=199.5*10(-9);C7=65.06*10(-12

4、);L8=106.2*10(-9);C9=14.75*10(-12);h=zeros(1,500);c=;for i=1:1:501f=0.2*i;A1=1 0;j*2*pi*f*C1*c 1;A2=1 j*2*pi*f*L2*c;0 1;A3=1 0;j*2*pi*f*C3*c 1;A4=1 j*2*pi*f*L4*c;0 1;A5=1 0;j*2*pi*f*C5*c 1;A6=1 j*2*pi*f*L6*c;0 1;A7=1 0;j*2*pi*f*C7*c 1;A8=1 j*2*pi*f*L8*c;0 1;A9=1 0;j*2*pi*f*C9*c 1;A=A1*A2*A3*A4*A5*A6

5、*A7*A8*A9;S=ABCD_to_S(A,Z0);h(i)=20*log10(abs(S(2,1);endf=0:0.2:100;plot(f,h)grid onxlabel(頻率(MHz);ylabel(衰減(dB);以上程序的運(yùn)行借用了老師給的函數(shù)ABCD_to_S.m二用同樣的方法得到1dB等波紋原型低通濾波器的ADS仿真模型以及結(jié)果如下：三同理可得9階線性相移低通濾波器的ADS仿真模型以及結(jié)果：2) Design a LC 0.1 dB ripple elliptic function LPF(Zo=50 ohm) with 75+0.7=75.7MHz cutoff frequ

6、ency and at least 35dB attenuation at 98+0.7=98.7MHz. and calculate its frequency responding curve by using ABCD matrix解：根據(jù)課本P43頁提供的N=5時橢圓函數(shù)低通原型濾波器的表格可知，故可以用第一行的數(shù)據(jù)計(jì)算：用公式可以得到實(shí)際的LC的值，如下：c1c2L2c3c4L4c541.10pF9.676pF119.8nH62.69pF31.22pF74.04nH29.49pF用ADS得到以下仿真模型及結(jié)果：從上圖可以看出在98.7MHz處并沒有達(dá)到35dB的衰減，理論上是可以達(dá)到

7、的，可能由于計(jì)算參數(shù)時四舍五入使得LC的值不夠準(zhǔn)確導(dǎo)致的。用MATLAB編程得到頻響與相響程序以及結(jié)果如下：close allclear allZ0=50C1=41.10*10(-12);C2=9.676*10(-12);L2=119.8*10(-9);C3=62.60*10(-12);C4=31.22*10(-12);L4=74.04*10(-9);C5=29.49*10(-12);h=zeros(1,500);p=zeros(1,500);c=;for i=1:1:501f=0.2*i;A1=1 0;j*2*pi*f*C1*c 1;A2=1 1/(1/(j*2*pi*f*L2*c)+j*2

8、*pi*f*C2*c);0 1;A3=1 0;j*2*pi*f*C3*c 1;A4=1 1/(1/(j*2*pi*f*L4*c)+j*2*pi*f*C4*c);0 1;A5=1 0;j*2*pi*f*C5*c 1;A=A1*A2*A3*A4*A5;S=ABCD_to_S(A,Z0);h(i)=20*log10(abs(S(2,1);p(i)=angle(S(2,1);endf=0:0.2:100;plot(f,h)grid onxlabel(頻率(MHz);ylabel(衰減(dB);figure(2)plot(f,p)grid onxlabel(頻率(MHz);ylabel(phase(S(

9、21);由上圖比較可以看出和用ADS做出來的圖形是一樣的。注：橢圓函數(shù)濾波器頻率取值大一點(diǎn)以看到阻帶內(nèi)的波紋。0.在微帶基板上設(shè)計(jì)一個巴特沃斯低通濾波器，其截止頻率為1.665GHz，在2倍截止頻率處的衰減大于20dB。微帶基板參數(shù)r=4.2, h=1.45mm, t=0.035mm；要求用matlab計(jì)算及ads仿真兩種方式給出頻率響應(yīng)。并比較分布參數(shù)與集總參數(shù)響應(yīng)，說明其不同的理由.解：步驟1.根據(jù)頻點(diǎn)2處衰減大于20dB，查表可知濾波器階數(shù)為N=4；rG=1L2=1.848C1=0.7654rL=1L4=0.7654C3=1.848 步驟2.由Richards變換將原濾波器中的電容電感用

10、傳輸線代替，然后根據(jù)Kuroda規(guī)則將串聯(lián)傳輸線等效為并聯(lián)傳輸線；得到電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：；rL=1rG=1ZUE2ZUE3ZUE1Z3Z2Z4Z1 步驟3.將上一步中的阻抗進(jìn)行反歸一化，并根據(jù)微帶參數(shù)確定實(shí)際倒帶的寬度和長度。Z1Zue1Z2Zue2Z3Zue3Z4特性阻抗138.27578.3226.765114.0892.488.27115.325寬度0.188111.20477.23020.414650.798010.900.39898長度13.48512.92111.92313.29713.0813.03713.307 步驟4.用ADS進(jìn)行仿真。 上圖分別為ADS仿真的濾波器幅度響應(yīng)

11、和相位響應(yīng)，由此可以看出設(shè)計(jì)基本滿足要求。用matlab仿真結(jié)果如下（程序見附件）：同樣用集總參數(shù)器件設(shè)計(jì)該濾波器，用matlab對所用集總參數(shù)電路進(jìn)行仿真，畫出頻率響應(yīng)圖如下：比較分析：集總參數(shù)電路和分布參數(shù)電路的頻率響應(yīng)，由于Richards變換的周期性可知分布參數(shù)的傳輸線將集總參數(shù)的器件在頻率變化映射到，故分布參數(shù)低通濾波器會在范圍內(nèi)為正常低通，而是以為截止頻率的高通濾波器。頻率再升高是，以為周期重復(fù)區(qū)間的響應(yīng)。而集總參數(shù)則沒有周期性，只是在相應(yīng)的頻帶內(nèi)滿足要求，阻帶寬度為。另外：無論是用ADS或matlab仿真可以看出，分布參數(shù)器件在阻帶范圍內(nèi)的濾波器衰減比集總參數(shù)的要大很多，本題中分

12、布參數(shù)在阻帶衰減可達(dá)-200dB，而集總參數(shù)的阻帶衰減是-20dB。這是因?yàn)楸旧矸植紖?shù)器件的設(shè)計(jì)是從集總參數(shù)電路中經(jīng)過變換得到的，而變換只是保證了截止頻率點(diǎn)不變，使得阻帶截止頻率的衰減更大。附件1：%巴特沃思低通濾波器微帶實(shí)現(xiàn)clc;clear;close all;%參數(shù)N=4;%階數(shù)z0=50;%輸入輸出特性阻抗z1=2.7655;zue1=1.5664;z2=0.5353;zue2=2.2816;z3=1.848;zue3=1.7654;z4=2.3065;%-syms f;f0=1.665;%截止頻率，單位GHztheta=pi*f/(4*f0);TH=tan(theta);%ABCD

13、矩陣a1=1,0;j*TH/(z1*z0),1;a2=1,0;j*TH/(z2*z0),1;a3=1,0;j*TH/(z3*z0),1;a4=1,0;j*TH/(z4*z0),1;b1=cos(theta),j*zue1*z0*sin(theta);j*sin(theta)/(zue1*z0),cos(theta);b2=cos(theta),j*zue2*z0*sin(theta);j*sin(theta)/(zue2*z0),cos(theta);b3=cos(theta),j*zue3*z0*sin(theta);j*sin(theta)/(zue3*z0),cos(theta);A=a

14、1*b1*a2*b2*a3*b3*a4;S21=2/(A(1,1)+A(1,2)/z0+A(2,1)*z0+A(2,2);simplify(S21);%畫圖w=0:0.001:10;S21=subs(S21,f,w);figure(1);plot(w,20*log10(abs(S21);grid on;axis(0,10,-100,0);xlabel(頻率(Hz);ylabel(S21,dB);figure(2);plot(w,unwrap(angle(S21);grid on;xlabel(頻率(Hz);ylabel(相位(rad);附件2：%巴特沃思低通濾波器集總參數(shù)電路實(shí)現(xiàn)clc;cle

15、ar;%電路參數(shù)-c1=1.46e-12;c2=3.53e-12;L1=8.83e-9;L2=3.66e-9;z0=50;%ABCD矩陣syms w;a1=1,0;j*w*c1,1;a2=1,0;j*w*c2,1;b1=1,j*w*L1;0,1;b2=1,j*w*L2;0,1;A=a1*b1*a2*b2;S21=2/(A(1,1)+A(1,2)/z0+A(2,1)*z0+A(2,2);simplify(S21);%畫圖f=(0:0.001:10)*1e+9;S21=subs(S21,w,2*pi*f);figure(1);plot(f,20*log10(abs(S21);grid on;%ax

16、is(0,5,-200,0);xlabel(頻率(Hz);ylabel(S21,dB);figure(2);plot(f,unwrap(angle(S21);grid on;xlabel(頻率(Hz);ylabel(相位(rad);1. 設(shè)計(jì)輸入輸出阻抗為的切比雪夫低通濾波器，其性能要求如下：截止頻率為2.165GHZ；通帶內(nèi)波紋為0.5dB；截止頻率2倍處的衰減大于40dB。微帶基板的參數(shù)為r=4.2, h=1.45mm, t=0.035mm。解： 圖（1） 步驟1.上圖（1）為波紋0.5dB切比雪夫?yàn)V波器的衰減特性圖，截止頻率2倍處衰減大于40dB，則有濾波器階數(shù)為5，其歸一化低通濾波器及

17、各元件參數(shù)值如圖（2）；rG=1L2=1.3025C1=1.8069rL=1L4=1.3025C5=1.8069C3=2.6915圖（2）rL=1Z1Z4Z2Z3Z5rG=1 步驟2.用短路傳輸線替換圖（2）中的電感，用開路線替換電容，得到如圖（3）所示拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖中各傳輸線特性阻抗由Richards變換給出：，,；圖（3）rL=1rG=1ZUE1ZUE2ZUE4ZUE3Z3Z2Z4Z5Z1 步驟3.應(yīng)用Kuroda規(guī)則引入單元元件，將上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用傳輸線來實(shí)現(xiàn)。圖（4）其中：; 步驟4.將上述結(jié)果反歸一化，根據(jù)基板參數(shù)確定導(dǎo)帶寬度與長度；Z1Zue3Z2Zue1Z3Zue2Z4Zue4Z5阻

18、抗12782238318.5832382127寬度0.281.18.91.111.61.18.91.10.28長度10.39.99.010.08.910.09.09.910.3步驟5.根據(jù)步驟四中所求的傳輸線參數(shù)用ADS進(jìn)行仿真，過程如下圖：圖（5）分析：上述兩圖分別為濾波器的幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)?？梢钥闯鐾◣Ы刂诡l率為2.165GHz，截止頻率2倍的衰減大于40dB,而通帶范圍內(nèi)相位線性性良好，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。圖（6）圖（6）為濾波器在0-16GHz范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)。由Richards變換可知，在中是滿足條件的低通濾波，而在的頻率區(qū)間內(nèi)，低通原型濾波器變換成了在此頻率區(qū)間截止頻率為的高通濾波

19、器。當(dāng)頻率再升高時，以為周期重復(fù)區(qū)間的響應(yīng)。故出現(xiàn)圖（6）所示的頻率響應(yīng)圖。2. .設(shè)計(jì)輸入輸出阻抗為三階切比雪夫帶阻濾波器，其性能要求如下：阻帶范圍為1.965-3.165GHz。微帶基板的參數(shù)為r=4.2, h=1.45mm, t=0.035mm。rG=1L1=1.8637rL=1L3=1.8637C2=1.2804 解：步驟1.確定三階切比雪夫低通原型濾波器的元件參數(shù)如下: 圖（7）步驟2.用短路和開路傳輸線分別替換上圖中的電容和電感，然后在濾波器兩端引入特性阻抗為1的單位元件，最后應(yīng)用Kuroda規(guī)則，得到如下所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):rL=1rG=1ZUE1ZUE2Z2Z1Z3圖（8）其中:;

20、步驟3.將上一步結(jié)果進(jìn)行阻抗反歸一化，然后由給定微帶參數(shù)確定出微帶的長度和寬度，如下表：Z1Zue1Z2Zue2Z3特性阻抗119.6485.9101.485.9119.64寬度（mm）0.35320.97810.62040.97810.3532長度（mm）17.27616.81817.02616.81817.276步驟4.由上表給出的微帶線參數(shù)進(jìn)行ADS仿真，仿真過程如下：圖（9）分析：圖（9）分別為濾波器的幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)，有幅度響應(yīng)可見滿足阻帶范圍1.965GHz-3.165GHz,而在相應(yīng)的通帶范圍內(nèi)相位的線性行良好，基本成直線性質(zhì)，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。3. 設(shè)計(jì)一個中心頻率為2.56

21、5GHz，帶寬為400MHz，帶內(nèi)波紋為0.5dB的帶通濾波器，要求2.265GHz處衰減20dB。微帶基板的參數(shù)為r=4.2, h=1.45mm, t=0.035mm。 解：步驟1、根據(jù)技術(shù)指標(biāo)確定低通原型濾波器。2.265GHz處所對應(yīng)的低通原型濾波器的歸一化頻率為： 其中中心頻率： 頻帶寬度：；由下圖可看出要在1.554的頻點(diǎn)獲得20dB的衰減，濾波器的階數(shù)應(yīng)為4.。而0.5dB波紋的4階濾波器元件參數(shù)為：圖（10） 步驟2.確定耦合傳輸線的奇模和偶模特性阻抗為：（程序見附件）i01234 0.36680.3213 0.26990.32130.366838.386739.096940.1

22、46239.096738.386575.070171.225967.141071.226775.0712 步驟3.確定微帶的實(shí)際尺寸：i01234W(mm)2.112962.254932.410772.25492.11292S(mm)0.0.0.499870.0.L(mm)16.730216.66416.584816.66416.7302 具體尺寸的計(jì)算過程見下圖：圖（11）步驟4.最后根據(jù)微帶的參數(shù)進(jìn)行ADS仿真如下： 圖（12）上圖（12）為ADS仿真結(jié)果圖，可以看出設(shè)計(jì)滿足要求。4. 設(shè)計(jì)一個輸入輸出阻抗為50的橢圓函數(shù)低通濾波器，主要參數(shù)如下：截止頻率1.186GHz；波紋0.1dB；

23、帶外頻率1.486GHz，帶外衰減大于等于30dB；由微帶線實(shí)現(xiàn)最終電路形式。微帶基板參數(shù)：r=4.2, h=1.45mm, t=0.035mm。解：根據(jù)要求知橢圓函數(shù)低通原型濾波器的階數(shù)為5，采用電容輸入電路方案，原理圖如圖19所示。C1C2C3C5C4L2L4rG1rL1圖19查表可得諸系數(shù)為：c1=0.977，c2=0.230 ，L2=1.139，c3=1.488 ，c4=0.742，L4=0.740，c5=0.701 利用KurodaLevy規(guī)則對圖19電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行變換，最終得到圖20所示結(jié)構(gòu)。其中，各個量的取值為：=0.2656，=1.3617，=0.2068，=1.7775，=1.

24、968，=1.6507，=0.7201，=0.7626，=1.0893，=0.082。1.08931.65071.77751.3617=1=1U.E.U.E.U.E.U.E.+圖20 Kuroda-levy變換結(jié)果利用Richards變換，將分立的集總參數(shù)電路變換為分布的傳輸線電路，并計(jì)算出各傳輸線的特性阻抗，如圖21所示。.Z=1.0Z7Z=1.0Z1Z4Z3Z6 Z9Z8Z11Z5Z2Z10圖21結(jié)合基板參數(shù)得到各段微帶線尺寸如下表。Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11特性阻抗（）18868.119049.888.925.482.518510254.5609導(dǎo)帶寬度（mm）0.

25、0331.600.0302.840.877.601.050.0370.592.440.0009微帶長度（mm）19.8118.119.8417.718.516.718.419.7818.717.820.21分別利用Matlab計(jì)算和ADS仿真，所得頻率特性曲線如圖23、圖24所示?？梢妰烧咚媒Y(jié)果吻合得很好，且基本滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。圖22 仿真電路圖圖23 幅頻特性圖24 相頻特性1.一晶體管的S參量如下：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=1000MHz：s11=-

26、0.058-j*0.452，s12=0.054+j*0.022，s21=-2.642+j*6.641，s22=0.379-j*0.424; 畫出晶體管在兩個頻率下的輸出及輸入穩(wěn)定圓并計(jì)算各自值解：由公式：可以計(jì)算出f=750MHz時，u= 0.6825，此時不滿足絕對穩(wěn)定。f=1000MHz時，u=0.8488，此時不滿足絕對穩(wěn)定。f=750MHz時的輸入穩(wěn)定圓（紅色弧線）和輸出穩(wěn)定圓（藍(lán)色弧線）如下所示：f=1000MHz時的輸入穩(wěn)定圓（紅色弧線）和輸出穩(wěn)定圓（藍(lán)色弧線）如下所示：2.已知晶體管的S參量在傳輸線特性阻抗為50測得為S110. 57170, S120.06669, S212.9

27、771, S220.46-26。其輸入端與VS30，ZS50的電壓源連接，輸出端口接Zin40的天線。求放大器的入射功率Pinc，電源的資用功率PA，負(fù)載的吸收功率PL，轉(zhuǎn)換功率增益GT，資用功率增益GA及功率增益G 解：根據(jù)以下公式：運(yùn)行下面程序：close all; % close all opened graphsclear all; % clear all variablesZ0=50;s11=0.57*exp(j*(170)/180*pi);s12=0.066*exp(j*(69)/180*pi);s21=2.97*exp(j*(71)/180*pi);s22=0.46*exp(j*

28、(-26)/180*pi);Vs=3;Zs=50;Zl=40;GamaS=(Zs-Z0)/(Zs+Z0);GamaL=(Zl-Z0)/(Zl+Z0);GamaIn=s11+s21*s12*GamaL/(1-s22*GamaL);GamaOut=s22+s12*s21*GamaS/(1-s11*GamaS);Pinc=1/2*Z0/(Zs+Z0)2*abs(Vs)/abs(1-GamaIn*GamaS)2PA=1/2*Z0/(Zs+Z0)2*abs(Vs)/abs(1-GamaS*GamaS)2GT=(1-abs(GamaL)2)*abs(s21)2*(1-abs(GamaS)2)/(abs(1

29、-GamaL*GamaOut)2*abs(1-s11*GamaS)2)GA=abs(s21)2*(1-abs(GamaS)2)/(abs(1-abs(GamaOut)2)*abs(1-s11*GamaS)2)G=(1-abs(GamaL)2)*abs(s21)2/(abs(1-abs(GamaIn)2)*abs(1-s22*GamaL)2)PL=PA*GT得到：Pinc = 0.0075 PA =0.0075 GT =7.9599 GA =11.1884 G =11.4453 PL = 0.05971.已知晶體管在2.007GHz處的S參量為S110.5780, S120.016 169, S

30、211.7974, S220.85-26?？疾炀w管的穩(wěn)定性，求使晶體管有最大增益的源反射系數(shù)及負(fù)載反射系數(shù)。源阻抗及負(fù)載阻抗均為50歐，設(shè)計(jì)出具體的匹配網(wǎng)絡(luò)。解：考察晶體管的穩(wěn)定性%u的計(jì)算s11=0.57*exp(j*(-80)/180*pi);s12=0.016*exp(j*(169)/180*pi);s21=1.79*exp(j*(74)/180*pi);s22=0.85*exp(j*(-26)/180*pi);s_param=s11,s12;s21,s22; delta=det(s_param);u1=(1-abs(s11)2)/(abs(s22-conj(s11)*delta)+a

31、bs(s12)*abs(s21);編程計(jì)算u值，得u1 = 1.0915因?yàn)閡大于1，所以該晶體管絕對穩(wěn)定。求使晶體管有最大增益的源反射系數(shù)及負(fù)載反射系數(shù)要使晶體管有最大增益則采用輸入輸出端口都匹配的設(shè)計(jì)思路：故Sin*，Lout*， close all; % close all opened graphsclear all; % clear all variabless11=0.57*exp(j*(-80)/180*pi);s12=0.016*exp(j*(169)/180*pi);s21=1.79*exp(j*(74)/180*pi);s22=0.85*exp(j*(-26)/180*pi

32、);s_param=s11,s12;s21,s22; D=det(s_param);B1=1+(abs(s11)2-(abs(s22)2-D;B2=1+(abs(s22)2-(abs(s11)2-(abs(D)2;C1=s11-D*conj(s22);C2=s22-D*conj(s11);GamaS=(B1-sqrt(B12-4*(abs(C1)2)/(2*C1);GamaL=(B2-sqrt(B22-4*(abs(C2)2)/(2*C2);編程求，得GamaS = 0.1478 + 0.1620iGamaL = 0.7894 + 0.3902i源反射系數(shù)為S=0.1478 + 0.1620i

33、，負(fù)載反射系數(shù)為L=0.7894 + 0.3902i。根據(jù)L和S設(shè)計(jì)具體的匹配網(wǎng)絡(luò)如下圖所示：采用Smith圓圖實(shí)現(xiàn)S與輸入端50ohm電阻匹配。由圖可知：在輸入端先串聯(lián)9.9pF的電容，再并聯(lián)上22.9nH的電感即可實(shí)現(xiàn)匹配。同理，采用Smith圓圖實(shí)現(xiàn)L與輸出端50ohm電阻匹配。由下圖可知：在輸出端先串聯(lián)60.3nH的電感，再并聯(lián)上108.6fF的電容即可實(shí)現(xiàn)匹配。2.已知晶體管在2.007GHz處的S參量為S110.6525, S120.11 9, S215.0110, S220.65-36。用輸入匹配輸出不匹配方案設(shè)計(jì)放大器，在圓圖上分別畫出增益為最大可能增益的99，90%，50的等

34、功率增益圓。若源阻抗及負(fù)載阻抗均為50歐，對于增益是90的情況設(shè)計(jì)具體的匹配網(wǎng)絡(luò)。（程序見附錄一）解：編程計(jì)算得K = 1.0007， D = 0.9725，所以該晶體管絕對穩(wěn)定。由式子， 計(jì)算得出。下圖是編程畫出的增益為最大可能增益的99，90%，50的等功率增益圓。當(dāng)增益是90時，在G=15.9572dB的等功率增益圓上選擇與R=1的等電阻圓的交點(diǎn)，如圖所示的L處，有L=0.75 -41.5=0.5617 j0.4970。此時，因?yàn)檩斎肫ヅ漭敵霾黄ヅ?，得?S=in*=0.8536-j0.0348 根據(jù)L和S確定設(shè)計(jì)匹配電路。如下圖所示：采用Smith圓圖實(shí)現(xiàn)S與輸入端50ohm電阻匹配。

35、由圖可知：在輸入端先串聯(lián)55.1nH的電感，再并聯(lián)上1.8pF的電容即可實(shí)現(xiàn)匹配。同理，采用Smith圓圖實(shí)現(xiàn)L與輸出端50ohm電阻匹配。由下圖可知：在輸出端串聯(lián)2.8pF的電容即可實(shí)現(xiàn)匹配。3.已知晶體管在2.007GHz處的S參量為S110.6525, S120.119, S215.0110, S220.65-36。用輸入不匹配輸出匹配方案設(shè)計(jì)放大器，在圓圖上分別畫出增益為最大可能增益的90，80%，50的等資用功率增益圓。若源阻抗及負(fù)載阻抗均為50歐，對于增益是50的情況設(shè)計(jì)具體的匹配網(wǎng)絡(luò)。（程序見附錄二）解：下圖是編程畫出的增益為最大可能增益的90，80%，50的等資用功率增益圓。選

36、取S=0.93-126.79= 0.557 j0.745。則得到 L=out*=0.838+j0.485 根據(jù)L和S確定設(shè)計(jì)匹配電路。如下圖所示：采用Smith圓圖實(shí)現(xiàn)S與輸入端50ohm電阻匹配。由圖可知：在輸入端先串聯(lián)35.4nH的電感，再并聯(lián)上15pF的電容即可實(shí)現(xiàn)匹配。同理，采用Smith圓圖實(shí)現(xiàn)L與輸出端50ohm電阻匹配。由下圖可知：在輸出端串聯(lián)860.6fF的電容，再并聯(lián)上39.8nH的電感即可實(shí)現(xiàn)匹配。4.重做例5.8, 若給定頻率為2.007GHz,設(shè)計(jì)具體匹配電路。（程序見附錄三、四）解：先采用輸入匹配輸出不匹配方案，下圖為S平面上的等功率增益圓及等噪聲系數(shù)圓，在下圖中取S

37、為0.27+j0.09。由 L ， 得到L 為 0.29+j0.34 由 ， 得到在輸出TO端面 VSWRout1.65由于輸入是匹配的，故在輸入Ti端面 VSWRin1.0為改善輸出駐波比，使輸入端口失配，但保證輸入Ti 端面駐波比為1.4, 由等駐波比圓方程得到相應(yīng)等駐波比圓如下圖所示。圓上任意S都保證駐波比滿足要求，但S不同，輸出駐波比, 噪聲系數(shù)及增益會變化。 S在等駐波比圓上移動時，輸出駐波比, 噪聲系數(shù)及增益的變化示于下圖。從圖中看到，隨S在等駐波比圓上轉(zhuǎn)一周，增益為7.88保持不變。在角度取860時(S=0.28+j0.24), 輸出駐波比最小，為1.42；本例中巧合的是噪聲系數(shù)

38、也接近最小，為1.51。由S=0.28+j0.24, L=0.29+j0.34設(shè)計(jì)相應(yīng)匹配電路就完成了放大器設(shè)計(jì)，此時噪聲系數(shù)為1.51，增益為7.88dB，輸入輸出駐波比分別為1.4和1.42。 如下圖所示：在輸入端先串聯(lián)3.9nH的電感，再并上342.8fF的電容，即可實(shí)現(xiàn)匹配。同理，如下圖所示：在輸出端串聯(lián)4.4nH的電感，再并聯(lián)上183.8fF的電容即可實(shí)現(xiàn)匹配。附錄一：%增益為最大可能增益的99，90%，50的等功率增益圓close all;clear all;smith_chart;s11=0.65*exp(j*(-25)*pi/180);s12=0.11*exp(j*9*pi/1

39、80);s21=5*exp(j*110*pi/180);s22=0.65*exp(j*(-36)*pi/180);s_param=s11,s12;s21,s22;K,delta = K_factor(s_param) % check stabilityG_Tmax=abs(s21)*(K-sqrt(K2-1)/abs(s12)G1= G_Tmax*0.99;G2=G_Tmax*0.90;G3=G_Tmax*0.50;G1_dB=10*log10(G1)G2_dB=10*log10(G2)G3_dB=10*log10(G3)Gain(s_param,G1);Gain(s_param,G2);Ga

40、in(s_param,G3);Gamma_L=0.75*exp(j*(-41.5)*pi/180);plot(real(Gamma_L),imag(Gamma_L),bo);text(real(Gamma_L)-0.05,imag(Gamma_L)-0.07,bfGamma_L);附錄二：%增益為最大可能增益的90，80%，50的等資用功率增益圓close all;clear all;smith_chart;s11=0.65*exp(j*(-25)*pi/180);s12=0.11*exp(j*9*pi/180);s21=5*exp(j*110*pi/180);s22=0.65*exp(j*(

41、-36)*pi/180);s_param=s11,s12;s21,s22;K,delta = K_factor(s_param) % check stabilityG_Tmax=abs(s21)*(K-sqrt(K2-1)/abs(s12)G1=G_Tmax*0.9G2=G_Tmax*0.8G3=G_Tmax*0.5ZiYongGain(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),

42、bo);text(real(Gamma_s)-0.05,imag(Gamma_s)-0.07,bfGamma_S);附錄三：close all; % close all opened graphsclear all; % clear all variables smith_chart; % create a Smith Chart Z0=50; % define the S-parameters of the transistors11=0.3*exp(j*(+30)/180*pi);s12=0.2*exp(j*(-60)/180*pi);s21=2.5*exp(j*(-80)/180*pi)

43、;s22=0.2*exp(j*(-15)/180*pi); % pick the noise parameters of the transistorFmin_dB=1.5Fmin=10(Fmin_dB/10);Rn=4;Gopt=0.5*exp(j*45/180*pi); s_param=s11,s12;s21,s22; % check stabilityK,delta = K_factor(s_param) % compute a noise circleFk_dB=1.6; % desired noise performanceFk=10(Fk_dB/10); Qk=abs(1+Gopt

44、)2*(Fk-Fmin)/(4*Rn/Z0); % noise circle parameterdfk=Gopt/(1+Qk); % circle center locationrfk=sqrt(1-abs(Gopt)2)*Qk+Qk2)/(1+Qk); % circle radius %plot a noise circlea=0:360/180*pi;hold on;plot(real(dfk)+rfk*cos(a),imag(dfk)+rfk*sin(a),b,linewidth,2);text(real(dfk)-0.1,imag(dfk)+rfk+0.08,. strcat(bfF_

45、k=,sprintf(%g,Fk_dB),dB);% plot optimal reflection coefficientplot(real(Gopt),imag(Gopt),bo);text(real(Gopt)+0.05,imag(Gopt)+0.05,bfGamma_opt);text(real(Gopt)+0.05,imag(Gopt)-0.05,. strcat(bfF_min=,sprintf(%g,Fmin_dB),dB); % specify the desired gainG_goal_dB=8;G_goal=10(G_goal_dB/10); % find the con

46、stant operating power gain circlesdelta=det(s_param);go=G_goal/abs(s21)2; % normalized the gaindgo=go*conj(s22-delta*conj(s11)/(1+go*(abs(s22)2-abs(delta)2); % center rgo=sqrt(1-2*K*go*abs(s12*s21)+go2*abs(s12*s21)2);rgo=rgo/abs(1+go*(abs(s22)2-abs(delta)2); % radius % map a constant gain circle int

47、o the Gs planergs=rgo*abs(s12*s21/(abs(1-s22*dgo)2-rgo2*abs(s22)2);dgs=(1-s22*dgo)*conj(s11-delta*dgo)-rgo2*conj(delta)*s22)/(abs(1-s22*dgo)2-rgo2*abs(s22)2); % plot a constant gain circle in the Smith Charthold on;plot(real(dgs)+rgs*cos(a),imag(dgs)+rgs*sin(a),r,linewidth,2);text(real(dgs)-0.1,imag

48、(dgs)-rgs-0.05,. strcat(bfG=,sprintf(%g,G_goal_dB),dB); %print -deps fig9_17.eps % choose a source reflection coefficient GsGs=dgs+j*rgs;plot(real(Gs), imag(Gs), ro);text(real(Gs)-0.05,imag(Gs)+0.08,bfGamma_S);附錄四：close all; % close all opened graphsclear all; % clear all variables smith_chart; % cr

49、eate a Smith Chart Z0=50; % define the S-parameters of the transistors11=0.3*exp(j*(+30)/180*pi);s12=0.2*exp(j*(-60)/180*pi);s21=2.5*exp(j*(-80)/180*pi);s22=0.2*exp(j*(-15)/180*pi); % noise parameters of the transistorFmin_dB=1.5;Fmin=10(Fmin_dB/10);Rn=4;Gopt=0.5*exp(j*45/180*pi); s_param=s11,s12;s2

50、1,s22; % check stabilityK,delta = K_factor(s_param) % compute a noise circleFk_dB=1.6; % desired noise performanceFk=10(Fk_dB/10); Qk=abs(1+Gopt)2*(Fk-Fmin)/(4*Rn/Z0); % noise circle parameterdfk=Gopt/(1+Qk); % circle center locationrfk=sqrt(1-abs(Gopt)2)*Qk+Qk2)/(1+Qk); % circle radius %plot a noise circlea=0:360/180*pi;hold on;plot(real(dfk)+rfk*cos(a),imag(dfk)+rfk*sin(a),b,linewidth,2);text(real(dfk)-0.1,imag(dfk)+rfk+0.08,. strcat(bfF_k=,sprintf(%g,Fk_dB),dB); % specify the goal gainG_goal_dB=8;G_goal=10(G_goal_dB/10); % find constant operati