EE6128 例题合集

Chapter 1

S 1.2.1 微带线宽高比、有效介电常数以及特征阻抗的计算

Calculate the width and length of a microstrip line for a characteristic impedance and a 90 deg phase shift at . The substrate thickness is , with relative permittivity of 2.2.

这个题很简单，做假设带数据算就行了。

这道题是给出特征阻抗，要求设计宽高比。我们首先假设 ，根据微带线宽高比经验计算式，先代入 和 计算出 A 的值，

将 A 的值代入以下公式求得宽高比，

由此可得假设不成立，应有 ，由此套用第二个公式，

再将 B 套入第二个求宽高比的公式，

因此宽度

有效介电常数代入值也可计算，

计算沿传输线的相位变化用 ，题目中给出了相移为 90°，即 。令 即可算出长度为 。

S 1.2.2 频率依赖的有效介电常数

, at 12 GHz. Assume h=0.6mm. Find and .

和上一题类似，均需要先假设在验证，得到正确的宽高比，此处省略过程。得到宽高比为 。

代入 的公式计算得

我们这里选择频率依赖的有效介电常数的基于 Getsinger 模型的简化经验计算公式来计算。

S 1.2.2 频率依赖的特征阻抗

For = 50 , = 10, we have w/ h= 0. 9563. Also we obtain w= 0. 5738 mm for h=0.6mm. Now let us evaluate at 12 GHz.

前面的频率依赖的有效介电常数计算和前面一样。算出来后直接代公式即可。照搬了。 f)=7.098 at 12 GHz (Ed-Ow model, static value or at low frequency)

Chapter 2

S 2.7 Coupled Line Filters Examples

Design a coupled line band-pass filter with and a equal ripple response. GHz, BW , and . Fractional bandwidth is Referring to the table for low-pass prototype values.

Chapter 3

Example 3-1

Given that the source impedance is (normalized) and the load impedance (normalized). Design a matching network for maximum power transfer.

需要注意的是，这里题目的要求不是实现负载和源的阻抗匹配，而是实现最大功率传输。这个时候需要源和负载共轭匹配。

先在史密斯图中画好负载阻抗点（）和源阻抗共轭点 。然后规划移动路径即可。这里只用 LC 电路，那么点只能在电抗、电纳圆上移动。

点的电抗为 ，从 到点 需要沿着电抗圆向下移动，就需要我们串联一个电容，

这里没给频率，算到这就可以了。随后点沿着导纳圆向上移动，我们就需要并联一个电容

移动路径不止一种，最后答案也不止一种。

Chapter 5 振荡器

Example 1 耿氏二极管设计*

“Design a GaAs Gunn device to operate at 10 GHz in the Gunn mode. Assume that , , , and that the device produces 100 mW of output power with 3% dc-to-RF efficiency.” (“EE6128RFWC_Slides1 (2024)”, p. 27)

根据给出的数据，我们需要设计耿氏二极管的长度和截面半径，假设是圆柱形。

根据器件长度和工作频率以及饱和漂移速度的关系,

阈值电压为，

这里又给了个默认条件，偏置电压（工作电压） 一般是阈值电压的 3 倍，这里就是 9V。

输出功率 ，这里给了效率是 3%，得到

由此就能计算出偏置电流，

又有截面积 ，由此计算出截面半径。

Example 2 FET 振荡器的设计

“Design an 8-GHz GaAs FET oscillator using the reverse-channel configuration shown in Fig. The S parameters of the transistor, in the reversechannel configuration, at 8 GHz are:

” (“EE6128RFWC_Slides1 (2024)”, p. 53)

步骤一，计算 Rollet 条件及其辅助条件来判断二极管的稳定性。

当不满足 并且 的时候，器件就是潜在不稳定的。

步骤二，设计终止网络以使 计算稳定性圆半径和圆心。

然后看 ，所以圆心是稳定的。不稳定区域如下图阴影。 然后 选择在阴影范围内即可，这里选择 。然后可以计算出

步骤三：计算输入阻抗 选择了 之后，就能得出 的值。

同样计算出 ，

步骤四，设计 使得其能与传输最大功率，并且与 谐振。

步骤五，按照所需的配置实施终端网络。 例如这里我们可以用开路 的短截线来实现 。

[! summary] 思路非常明确。 最后要求得 ，是从 推导的， 来自于 ， 来自于 ， 是在不稳定圆里面自己选的。

Example 3 BJT 振荡器的设计

“Design a 2.75-GHz BJT oscillator using the common-base configuration. The S parameters of the transistor at 2.75 GHz are:

” (“EE6128RFWC_Slides1 (2024)”, p. 60)

Example 4 DRO 的设计

“Design a 10-GHz DRO using a GaAs FET whose commonsource S-parameters (at 10 GHz) are:

The transistor power at the 1 dB compression point is 15 dBm.” (“EE6128RFWC_Slides1 (2024)”, p. 86)