武汉大学射频电路第八次作业文档格式.docx
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%closeallopenedgraphs
clearall;
%clearallvariables
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];
%converttheS-parametersintomatrixnotation
smith_chart;
%createaSmithChart
input_stability(s_param,'
r'
);
%plotinputstabilitycircleinredcolor
output_stability(s_param,'
b'
%plotoutputstabilitycircleinbluecolor
[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50Ω测得为S11=0.57∠170,S12=0.066∠69,S21=2.97∠71,S22=0.46∠-26。
其输入端与VS=3∠0,ZS=50Ω的电压源连接,输出端口接Zin=40Ω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。
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:
Z0=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*(-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)^2
Pa=1/2*(Z0/(Zs+Z0)*abs(Vs))^2/(1-abs(GamaS*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S11=0.65∠-25,S12=0.11∠9,S21=5.0∠110,S22=0.65∠-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。
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:
=16.4147dB,画出资用功率分别为15.9572dB(90%),15.4456dB(80%),13.4044dB(50%)的等资用功率圆如图所示:
取,则:
,得到ГL=Гout*=0.838+j0.485。
根据和设计匹配电路,频率为2.137GHz:
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:
returnskfactorforagivens-parametermatrix
%ifk>
1anddelta<
1thencircuitisuncoditionallystable
%otherwisecircuitmightbeunstable
s11=s_param(1,1);
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+delta^2)/(2*abs(s12.*s21));
end
function[]=ZiYongGain(s_param,G_goal)
%UNTITLED11Summaryofthisfunctiongoeshere
%Detailedexplanationgoeshere
holdon;
G_goal_dB=10*log10(G_goal);
%findconstantoperatingpowergaincircles
delta=det(s_param);
K=(1-abs(s11)^2-abs(s22)^2+abs(delta)^2)./(2*abs(s12.*s21));
ga=G_goal/abs(s21)^2;
%normalizedtheoperatingpowergain
%findthecenteroftheconstantoperatingpowergaincircle
dga=ga*conj(s11-delta*conj(s22))/(1+ga*(abs(s11)^2-abs(delta)^2));
%findtheradiusofthecircle
rga1=sqrt(1-2*K*ga*abs(s12*s21)+ga^2*abs(s12*s21)^2);
rga=rga1/abs(1+ga*(abs(s11)^2-abs(delta)^2));
%plotacircleintheSmithChart
a=(0:
360)/180*pi;
plot(real(dga)+rga*cos(a),imag(dga)+rga*sin(a),'
'
linewidth'
2);
text(real(dga)-0.1,imag(dga)+rga+0.05,strcat('
\bf'
sprintf('
G=%gdB'
G_goal_dB)));
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);
[K,delta]=K_factor(s_param)%checkstability
G_Tmax=abs(s21)*(K-sqrt(K^2-1))/abs(s12)
G_Tmax_dB=10*log10(G_Tmax)
G1=G_Tmax*0.9
G1_dB=10*log10(G1)
G2=G_Tmax*0.8
G2_dB=10*log10(G2)
G3=G_Tmax*0.5
G3_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,'
\bf\Gamma_S'
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- 武汉大学 射频 电路 第八 作业