射频与微波放大器设计1

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1、射频与微波放大器设计射频和微波放大器设计的基本考虑1功率或信号电平小信号大信号(高功率)2工作带宽窄带宽带3增益高增益(窄带)常数增益(宽带)4噪声低噪声5多级放大器射频与微波放大器设计基本设计方法—采用S参数来进行设计微波放大器用基本器件双极晶体管(较低频率)场效应管(较高频率，可以一直工作到毫米波段）射频与微波放大器设计——放大器的分类A类（甲类）放大器A类（甲类）放大器的特点是，在整个信号周期内，放大器都工作于晶体管的工作区。B类（乙类）放大器B类放大器的特点是，在放大器的工作过程中，大约半个信号周期的时间工作于晶体管的工作区。射频与微波放大器设计——

2、放大器的分类AB类（甲乙类）放大器在小信号时，放大器为A类工作，在大信号时，放大器为B类工作的放大器称为AB类放大器。C类（丙类）放大器放大器在整个信号周期内，晶体管在工作区工作的时间明显少于半个信号周期的放大器为C类放大器。小信号放大器设计小信号放大器设计的基本步骤选择适当的器件或芯片工作频率增益噪声功率电平直流偏置设计偏置电压（Q点）的选择一般来说，放大器直流偏置电压对于应该选择在IC-VCE曲线（双极晶体管）或ID-VDS曲线（场效应管）的中部，以保证晶体管在工作区（双极晶体管）或饱和区（场效应管）工作。小信号放大器设计直流偏置电路的设计直流偏置电路的

3、设计原则应该是：直流偏置的引入对微波和射频信号没有影响，即一方面要防止微波和射频信号从偏置泄漏，干扰偏置回路的正常工作，同时也要防止外界干扰信号通过偏置回路影响微波和射频系统的工作。因此直流偏置回路应该是一个低通滤波器，并且在与微波回路相关的连接处向直流偏置看去的输入阻抗应该为近似开路。小信号放大器设计小信号放大器设计小信号放大器设计稳定性分析稳定性判据绝对稳定条件稳定采用负反馈、电阻加载等措施注意：不但要考虑工作带宽内的稳定性，也要考虑工作带宽外的稳定性匹配网络的设计根据不同放大器的要求，进行匹配网络的设计。带宽的考虑双向还是单向设计增益与噪声设计的平衡级

4、间匹配（共轭匹配）小信号放大器设计窄带放大器设计工作带宽小于10%的放大器可认为是窄带放大器窄带放大器分类最大增益放大器高增益放大器最低噪声放大器高增益放大器设计举例例15.1设计一工作频率为3GHz，增益为15dB的放大器，选择如下S参数的双极晶体管（VCE=4V，IC=5mA）：解最大增益放大器设计最大增益放大器实际上是高增益放大器设计的特例设计过程实际上是实现对输入和输出端的共轭匹配当S12≠0时，采用单向设计应该核对设计误差是否满足指标误差要求设计举例低噪声放大器(LNA)设计设计考虑设计的主要目标是使放大器的在噪声低于规定值的前提下，尽可能获得较高

5、的增益。大多数情况下，最小噪声和最大增益并不是同时出现！低噪声放大器(LNA)设计基本设计步骤设计的前五个步骤与其它类型的放大器是相同，此后，有计算输入和输出匹配网络的分配增益。将常数噪声圆、源（输入）常数增益圆绘在同一张Smith圆图上。选择与预设的常噪声系数圆相交的输入（源）常增益圆，作为增益设计的考虑，设计时应考虑到带宽的要求。低噪声放大器(LNA)设计(4)在选定的输入常数增益圆上选择在预定噪声圆内的ГS值，设计输入匹配网络。(5)根据增益和带宽要求，选择ГL值，设计输出匹配网络。设计举例宽带放大器（BBA）设计1宽带放大器的定义在宽带范围（一个倍频

6、程甚至十个倍频程）内具有平坦响应的放大器为宽带放大器。2宽带放大器设计的基本考虑设计的基本方法与前面研究的高增益放大器的基本设计方法是相同的。由于器件参数和匹配网络特性随频率变化，宽带放大器的设计比高增益放大器的设计复杂。宽带放大器（BBA）设计——宽带放大器的设计考虑晶体管的

7、S21

8、和

9、S12

10、随频率变化的规律宽带放大器（BBA）设计——宽带放大器的设计考虑宽工作频带范围内的稳定性K因子依赖于

11、S12S21

12、的乘积，因此放大器的稳定性依赖于

13、S12S21

14、随频率变化曲线的平坦度。S11和S22在整个工作频率范围的变化直接影响到输入和输出匹配网络的宽带设计

15、。输入和输出匹配网络的特性本身随频率变化。噪声系数在宽频带内的变化特性影响工作频带内的噪声特性宽带放大器（BBA）设计3、宽带放大器设计的主要方法（1）匹配补偿技术（2）综合网络设计技术（3）平衡放大器技术（4）负反馈技术宽带放大器（BBA）设计——匹配补偿设计技术基本设计思想在放大器匹配网络的设计中，根据晶体管增益随频率的变化特点，在输入和输出匹配网络的设计过程中，引入适当的失配（一般是使高频端尽可能匹配，低频端适当失配），使放大器在整个频率范围内达到增益平衡的目的。设计举例宽带放大器（BBA）设计——平衡放大器设计平衡放大器电原理图宽带放大器（BBA）设

16、计——平衡放大器的工作原理(1)端口1的输入功率通过