微波晶体管放大器.ppt

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1、微波晶体管放大器概述放大——把微弱的电信号的幅度放大。一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅度得到了放大，但它随时间变化的规律不能变，即不失真。概述常用的微波放大器放大器主要技术参数1.增益（Gain）对信号幅度放大能力2.噪声系数NF放大器对信噪比的恶化3.输入/出反射系数放大器与系统阻抗的匹配关系4.输出功率1dB压缩点放大器线性功率输出能力5.饱和输出功率放大器功率输出能力6.效率DC-RF功率转换能力7.三阶互调抑制度/三阶互调交叉点概述微波晶体管放大器的构成微波晶体管封装裸管芯匹配网络输入匹配输出匹配DC偏置网络器件参数（S参数）匹配

2、电路设计:最大增益最小噪声DC偏置网络设计概述晶体管器件的S参数用S参数表征晶体管特性优势明显微波晶体管放大器其他参量（如y、h参量）大都表征网络在开、短路状态下电压、电流关系；晶体管在开、短路状态易于发生振荡，不能得到合适的放大状态电路参量；S参量的确定无需理想开短路要求，适合于分布参数电路系统；S参数是基于入射波和反射波的概念建立的，和实际器件工作状态一致晶体管S参数定义端口电压与端口电流用入射波和反射波表示：引入归一化波的概念：晶体管器件的S参数各端口入射波和反射波功率可简单表达：晶体管S参数定义晶体管器件的S参数反射系数传输系数晶体管S参数与Zc

3、1和Zc2有关，对不同特性阻抗的测量系统，得到的S参数不同；Zc1和Zc2称为测量S参数的系统阻抗，一般为：Zc1=Zc2=50Ω单级放大器网络分析微波晶体管放大器a1a2b1b2a1a2b1b2简化网络：各端口反射系数单级放大器网络分析源反射系数负载射系数输入反射系数输出反射系数各端口反射系数决定了放大器各种匹配状态——工作状态各端口反射系数表达单级放大器网络分析端口1加激励信号源as,端口2仅接负载端口2加激励信号源aL,端口1仅接负载各端口功率单级放大器网络分析V1I1放大器输入端加激励源时，其中，定义信号源归一化波：可得：于是，其中，进入晶体管输

4、入端功率各端口功率单级放大器网络分析V1I1进入晶体管的功率为:P1a为信号源资用功率传输给负载的功率单级放大器网络分析对于负载来说，晶体管输出信号可由等效源表示传输给负载的功率单级放大器网络分析P2a为放大器资用功率增益单级放大器网络分析（a）工作功率增益GP为放大器实际工作中功率增益的量度GP仅与晶体管S参数和负载L有关增益单级放大器网络分析（b）资用功率增益Ga为放大器两个端口共轭匹配时产生的功率增益Ga仅与晶体管S参数和源S有关增益单级放大器网络分析（c）转换功率增益Gt为放大器实际传送到负载的功率与信号源资用功率之比Gt与晶体管S参数，源

5、S，负载L有关在一般情况下:稳定性单级放大器网络分析（一）网络稳定性定义设网络某一端口的输入阻抗是Z=R+jX该端口对实数参考阻抗Zc的反射系数为：当R>0时，

6、

7、＜1，称该端口绝对稳定；当R＜0时，

8、

9、＞1，称该端口不稳定。只要网络中有一个端口不稳定，则整个网络都不稳定；判定稳定性可由网络端口的输入阻抗是否存在负阻来确定稳定性单级放大器网络分析（二）晶体管稳定性晶体管放大器绝对稳定是指可选用任何实数源、负载阻抗

10、S

11、≤1，

12、L

13、≤1，晶体管放大器绝对的充要条件是Ks为放大器的稳定系数：稳定性单级放大器网络分析晶体管放大器在不稳定条件下对源、负

14、载阻抗的选择:(1)晶体管放大器输入端口不稳定时，经源再次反射进入晶体管的入射波为:a’1(2)晶体管放大器输出端口不稳定时，噪声系数单级放大器网络分析微波晶体管放大器噪声来源:热噪声:载流子不规则运动引起的，与器件欧姆电阻相关；散粒噪声：由于电流流动时载流子运动起伏产生，其大小与电流呈正比；闪烁噪声：半导体工艺及表面处理等引起的。热噪声功率：热噪声电压：可用电阻R产生的噪声电压在fH-fL频段内表示热噪声模型噪声系数单级放大器网络分析放大器输入噪声功率可等效为信号源内阻产生的热噪声功率微波晶体管放大器输出噪声是放大器输入噪声功率和放大器自身产生的噪声的

15、组合Te为放大器等效噪声温度噪声系数定义:信号通过放大器之后，由于放大器产生噪声，使信噪比变坏；信噪比下降的倍数就是噪声系数放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度Te来表达。噪声温度Te与噪声系数NF的关系NF(dB)0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0NF1.0231.0471.0721.0961.1221.1481.1751.2021.2301.259Te(K)6.82513.8120.9628.2735.7543.4151.2459.2667.4775.87NF(dB)1.52.02.53.03.54.04.55.06.010

16、NF1.4131.5851.7781.9952.2392.5122.8183.1