Курушин А.А. Проектирование СВЧ устройств с использованием диаграммы Смита (2008) (1186352), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Нормируйте импедансы к 50 Ом.(d) Решите задачу в части (c) на сжатой диаграмме Смита.(e) Чему равен Г на границе сжатой диаграммы Смита?5.8. Показать, что импеданс вдоль линии передачи повторяет сам себя черезрасстояние λ 2 . Таким образом,nλ ⎞⎛Z (d ) = Z ⎜ d +⎟ , n = 1,2,3,…2 ⎠⎝835.9. Показать, что импеданс вдоль линии передачи может быть выражен вформеZ (d ) = R(d ) + jX (d ) = Z (d ) e jθ dгдеR(d ) = Z 01− Г21 − 2 Г cosφ + ГX (d ) = Z 0Z (d ) = Z 022 Г sin φ1 − 2 Г cosφ + Г21 + 2 Г cosφ + Г21 − 2 Г cosφ + Г2⎛ 2 Г sin φ ⎞X (d )⎟= tan −1 ⎜2⎜ 1− Г ⎟R(d )⎝⎠j φljφГ = Г 0 е , Г = Г 0 е , φ = φl − 2 β dθ d = tan −15.10..
Найти входной импеданс, коэффициент отражения от нагрузки и КСВ влинии передачи имеющей фазовую длину 90°, Zo = 50 Ом, и нагруженную нанагрузку ZL = 50 + j100 Ω . Решите эту задачу на Z и на Y диаграмме Смита.5.11(a) Докажите, что очень большое нормированное сопротивление в линиипередачи численно равно КСВН.(b) Докажите, что очень маленькое нормированное сопротивление, включенноев линию передачи, численно равно 1/КСВН.5.12 (a) Определить длину отрезка 50-омной линии передачи закороченной наконце, так что входной импеданс равен ZIN(l ) = -j25 Ом.(b) Определить длину 50-омного разомкнутого шлейфа, так что нормализованный входной импеданс равен yin (l) = j2.5.13. Нормированный адмитанс (с Z0 = 50 Ом) однопортовой схемы показан нарис.
5.18 при изменении частоты от 500 ГГц до 1 ГГц. Определите эквивалентную схему для однопортовой схемы и величины элементов.5.14 (a) В последовательной RC схеме, траектория которой показана на рис.5.18, величина C = 50 пФ. Определите величины fa and fb.84Рис. 5.18. Проектирование к задаче 5.14(b) В данной задаче положим, что на частоте fb = 1 ГГц нормированный импеданс равен j0.6. На частоте fa = 500 MГц, нормированный импеданс становится равным j0.2. Определите эквивалентную схему для схемы двухполюсника и величины элементов. Рассмотрите случай, когда в этой задаче реактанс не увеличивается линейно с частотой.5.15.
Спроектировать 4 различных согласующих цепей типа лестничных низкочастотных прототипов для согласования нагрузки ZLOAD = 10 + j40 Ом с 50Омной линией передачи.5.16. Спроектировать согласующую цепь (рис. 5.19), которая обеспечивает наг−3рузку YL = (4 − j 4 ) × 10 См для транзистора.
Найти величины элементов начастоте 700 MГц.Рис. 5.19. Выходная согласующая цепь в виде структуры НЧ фильтра855.17. Два типа согласующих цепей показаны на рис. 5.20. Выберите цепь, которая может согласовать нагрузку YLOAD = (8 − j12 ) × 10 −3 См к 50-омной линиипередачи. Найти величины элементов на частоте f = 1 ГГц.Рис. 5.20. Два возможных типа согласующих цепей5.18.
Покажите путь преобразования импеданса на ZY диаграмме Смита длясхемы, показанной на рис. 5.21 при ω = 109 rad/s, и рассчитайте ZIN.Рис. 5.21. Трехэлементная согласующая цепь5.19. Спроектировать двухэлементную согласующую цепь для трансформациинагрузки ZLOAD = 100 - j100 ом во входной импеданс ZIN = 25 + j25 Ом.5.20 (a).
Спроектировать согласующую цепь из двух последовательных линий ишлейфа для трансформации ZLOAD= 50 Ом ко входному импедансу ZIN =20 + j20Ом с добротностью Q = 5.(b). Спроектировать П-образную согласующую цепь для трансформацииZLOAD= 50 Ом ко входному импедансу ZIN= 25 Ом с добротностью Q = 2.5.865.21 (a). Используйте рис. 2.5.2 и 2.5.3 [ 2 ] для расчета W, λ , и ε ff для харак-теристического импеданса 50 Ом используя RT/Duroid® с ε r = 2.23 и h =0.7874mm.(b) Используя (2.5.8) … (2.5.11) чтобы показать, что для RT/Duroid® с ε r =2.23 и h = 0.7874 mm, 50 Ом характеристический импеданс получается при W/h= 3.073 также , ε ff = 1.91 и λ = 0.7236 λ0 .5.22. Индуктивность 10 нГ показана на рис.
5.22, будет включена на частоте 1ГГц, используя микрополосковую замкнутую линию с Z0 = 50 Ом. Материалмикрополосковой линии имеет ε r = 6 и h = 25 mils. Определите ширину и длину линии.Рис. 5.22. Каскад с индуктивностью на входе5.23 (a). Спроектируйте согласующую цепь, показанную на рис. 5.23 для трансформации 50 омной нагрузки во входной импеданс ZIN = 100 — j100 ом .(b). Чему равна длина l1 , если короткозамкнутый шунт заменить разомкнутымшунтом?(c).
Повторите часть (a) и (b) для ZIN = 100 + j100 Ом.Рис. 5.23. Схема согласующей цепи875.24 (a). Спроектировать согласующую систему с одним шлейфом (см. рис.5.24) для согласования нагрузки ZL = 15 + j25 Ом и 50 Омной линии передачи.Характеристический импеданс короткозамкнутого шлейфа равен 50 Ом.(b) Спроектируйте согласующую систему из одного шлейфа на рис. 5.24, считая, что характеристический импеданс шлейфа равен 100 Ом.Рис. 5.24. Согласующая цепь с КЗ шлейфом5.25. Спроектировать согласующие схемы, показанные на рис. 5.25 длятрансформации 50 омной нагрузки ко входному импедансу, показанному нарис.
5.25.88Рис. 5.25. Четыре типа согласующих цепей5.26 (a). Спроектируйте согласующую цепь, показанную на рис. 5.26 для обеспечения коэффициента отражения от источника в сечении входа транзистора Г s = 50∠90 0 . На рис. 5.26 может быть выбрана приблизительная длина длязакороченного шлейфа (т.е., λ 8 или 3λ 8 ).(b) Спроектируйте согласующую схему с параллельно включенным шлейфомна входе.Рис. 5.26. Структура согласующих цепей895.27. В схеме, показанной на рис.
5.27, балансный шлейф имеет длину 3λ 8 ибыл спроектирован с характеристическими импедансами 52.64 Ом и 95.2 Ом,соответственно. Рассчитать длину балансного шлейфа, если характеристические импедансы равны 26.32 Ом и 47.6 Ом, соответственно.5.28 (a). Спроектировать согласующую схему на рис. 5.27 для создания коэффициента отражения Г L = 0.4∠ − 120 0 к транзистору. Приблизительная длинадля балансного шлейфа должна быть выбрана (т.е. λ 8 или 3λ 8 ).(b) Спроектируйте длину балансного шлейфа, если импеданс Zo2 изменен дозначения Zo2/2.Рис. 5.27. Выходная согласующая структура примера 5.295.29.
Спроектировать согласующие цепи из двух микрополосковых линий дляусилителя, если коэффициенты отражения на частоте f = 800 MГц, в 50-Омнойсистеме, равны Г s = 0.8∠160 0 и Г L = 0.7∠20 0 . Покажите схему всего усилителяиспользуя балансные шлейфы.5.30 (a) Определить величину Гs на рис. 5.28.(b) Определить величину Гs на рис. 5.28. Покажите, что емкость 100 пФстановится короткозамкнутым элементом для ВЧ сигнала.90Рис.
5.28. Входные согласующие структуры для примера 5.315.31 (a) Определить величину ГL на рис. 5.29. Длины показаны для ε эфф = 1 и f =6 ГГц.Рис. 5.29. Выходная согласующая структура транзисторного СВЧ усилителя(b) Спроектируйте согласующую структуру с параллельным шлейфом навходе.5.32. Входная согласующая цепь (рис. 5.30) была спроектирована дляполучения заданного усиления транзисторного каскада. Если входнойкоэффициент отражения равен Г IN = 0.5∠100 0 , определите величину импедансаZA видимого со стороны источника.91Рис. 5.30.
Входная согласующая структура с балансными шлейфами5.33. Рассчитать микрополосковую согласующую цепь для трансформацииимпеданса нагрузки ZL = 50 - j50 Ом ко входному импедансу ZIN = 25 + j25 Омна рис. 5.31.Рис. 5.31. Согласующая цепь в виде блока5.34. Используя диаграмму Смита, а также аналитические соотношения, рассчитать величину ГL на рис. 5.32.92Рис. 5.32. Выходная согласующая структура транзисторного СВЧ усилителя5.35.
Спроектировать двухэлементную согласующую цепь, как показано надиаграмме Смита (рис. 5.33), которая обеспечит Г s = 0.57∠116 0 .Рис. 5.33. Входная согласующая цепь и траектория на диаграмме Смита5.36. Спроектировать согласующие цепи на рис. 5.34. для согласования нагрузки ZL = 100 + j100 Ом с 50-Омной линией передачи.Рис. 5.34.
Согласующие цепи для задачи 5.365.37. Спроектировать согласующую цепь на рис. 5.35 для согласования 50-Омной нагрузки с импедансом ZIN .93Рис. 5.35. Согласующие цепи к задаче 5.375.38 (a) Выходная часть СВЧ усилителя показана на рис. 5.36. Рассчитать(КСВН)out если Г out = 0.682∠ − 97 0*(b) Убедитесь, что Zb = 50 Ом при Г L = Г OUT.(c) Рассчитать (КСВН)out если Г out = 0.5∠ − 60 0 .Рис. 5.36 Выходная согласующая цепь5.39 (a) Входная часть СВЧ усилителя показана на рис.
5.37. Рассчитайте(КСВН)in если Г IN = 0.545∠ − 77.7 0 .94*(b) Убедитесь, что Za = 50 Ом, когда Г s = Г IN.(c) Рассчитать (КСВН)out если Г IN = 0.4∠450 .Рис. 5. 37. Входная согласующая структура транзисторного СВЧ усилителяИтак, в этом разделе показано применение диаграммы Смита для важного впрактике проектирования случая расчета согласующих цепей транзисторныхСВЧ усилителей.95Литература1. Р. Карсон.
Высокочастотные усилители. Под редакцией В.Р. Магнушевского,М., «Радио и связь, 1981, 216 стр.2. Ф.Смит. Круговые диаграммы в радиоэлектронике. «Связь», М., 1976, 142стр.3. Д.М. Сазонов, А.Н. Гридин, Б.А. Мишустин. Устройства СВЧ. М.,"Высшая школа", 1981, 295 стр.4. Разевиг В.Д., Потапов Ю.В., Курушин А.А. Проектирование СВЧустройств с помощью Microwave Office. Под ред. В.Д. Разевига, М., СOЛОНПресс, 2003, 496 стр (Серия "Системы проектирования"), 496 стр.5. G. Gonzalez. Microwave Transistor Amplifiers.
Analysis and Design. N-Y,1996, 506 pp. Оглавление Проектирование СВЧ устройствс использованием электронной диаграммы Смита0. Введение……………………………………………………………..31. Диаграмма Смита…………………………………………………132. Длинные линии и описание их S-параметрами………………..243. Моделирование активных СВЧ элементов…………………………444. Согласование комплексных импедансов……………………………575. Проектирование согласующих цепей СВЧ усилителей……………..666. Заключение……………………………………………………………927.
Литература…………………………………………………………….948. Оглавление……………………………………………………………….. 9596.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
