微波放大器设计及测试.ppt

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1、微波放大器的设计及测试主要内容放大器概述放大器的分类小信号放大器的特性指标功率放大器功率放大器的特性指标放大器的测试方法RF/MW放大器概述放大器是无线收发机中的重要组成部件。类似于低频放大器，RF/MW放大器电路是为了获取稳定的增益，其基本原理相同。在RF/MW放大器电路中通常使用二端口网络进行描述，用S参量表述晶体管的特性，因此其分析和设计也是基于S参量和二端口网络。对射频电路而言，要特别关注输入端与输出端的阻抗匹配问题。RF/MW放大器概述放大器的基本组成放大器设计RF/MW放大器的分类按用途：低噪声放大器中频放大器可变增益放大器功率放大器中功率放大器、大功率放大器。按信号的强弱：小信号

2、放大器大信号放大器按工作范围：宽带放大器窄带放大器按电路组态工作点的位置：A(甲)类、B(乙)类、C（丙）类……等小信号放大器的性能指标增益和增益平坦度（以dB表示）工作频率及带宽（单位Hz）稳定性噪声系数（以dB表示）输出功率（单位dBm）输入输出端口匹配(反射系数或驻波比)直流工作电压和电流（单位V和A）其他参数：线性度（动态范围）、交调失真、谐波、反向隔离等小信号放大器不同的设计方法一般放大器电路，根据信号输入功率不同可以分为：小信号放大器低噪声放大器功率放大器小信号放大器根据增益规格和设计考量，可分为：最大增益固定增益放大器就S参数设计考量则可有：单向设计双向共轭匹配设计小信号放大器的

3、设计目标在设计放大器时，一般有以下几种目标：以达到最大功率增益为目标；以达到最稳定增益为目标；要达到某一确定的增益值（小于最大增益）；以达到最小噪声系数为目标；综合考虑以上目标。这些设计目标均可以按照网络的S参数导出相应的公式。对于不同的设计原则，相应的匹配网络的结构也就不一样。功率放大器功率放大器（PA）一般是发射机系统的末级，其作用是把信号功率最终放大到足够的电平，以便能通过适当的天线进行微波发射。功率放大器是将直流输入功率转化为射频/微波输出功率的电路，其基本要求有：输出功率尽可能大非线性失真要小效率要高要充分考虑功放管的散热功率放大器输出功率可达几百毫瓦至几瓦，前述的小信号理论会失效，

4、必须获得大信号参数。PA与小信号放大器的区别大信号工作需要有足够的电流驱动能力和击穿电压如30dB@50Ω=1W=10V×200mA非线性功率增益和电压增益的区别低频射极跟随器，没有电压增益功率增益GT=8.7dBPA与小信号放大器的区别共轭匹配不一定是最佳选择为了从一个给定的信号源获取最大的功率，心也要负载与信号源内阻共轭匹配，实现的功率传输效率为50％，即一半功率消耗在内阻。对于放大器，电压源的负载电阻越大，电流源的负载电阻越小，内阻上的消耗就越小。效率和线性度：最基本的要求和矛盾小信号放大器通常不存在效率问题，但由于功放消耗的巨大功率，效率成为关键指标之一，尤其对于电池供电系统。PA的主

5、要性能指标工作频带工作频带是指放大器满足全部性能指标的连续频率范围。硅双极型晶体管功率放大器和硅金属氧化物场效应管功率放大器的工作频率是从300MHz到4GHz；砷化镓场效应管功率放大器的工作频率是从1GHz到几十GHz。PA的主要性能指标输出功率和增益在小信号工作条件下，网络分析仪可以精确确定小信号增益。幅度一般以dB表示，相位以度表示。传送到负载（一般为50Ω终端）的功率可以用微波功率计测量。单位通常以“dBm”表示。PA的主要性能指标饱和输出功率和1dB压缩点依赖于偏置和负载，功率随输入功率呈线性增加，直到放大器开始受到压缩。在压缩点，增益开始作为输入功率的函数下降，最终PA的输出功率没

6、有任何增加，即“饱和输出功率”。功率放大器增益压缩1dB所对应的输出功率称为1dB压缩点输出功率，记作P1dB。1dB压缩点常被用来衡量放大器的功率容量。显然，1dB压缩点的相应增益G1dB=G0-1dB，其中G0是放大器的小信号增益。PA的主要性能指标效率和功率附加效率（PowerAddedEfficiency）功放将电源的直流功率转化成交流信号功率输出，只有一部分直流功率被转化成为有用的信号功率并为负载所获得，另一部分被放大器本身以及电路中的寄生元件所消耗。考虑了放大器的放大能力后，定义PAE：效率和线性度矛盾的另一方面：输出功率越大，效率越高，由非线性所引起的失真或干扰也越强。PA的主要

7、性能指标功率(或增益)控制有效的节省能量、减少对其他用户干扰的手段，在CDMA系统中更是一个基本要求。可以通过模拟信号(连续变化)或数字信号(按一定的步长或dB值变化)控制。输入输出反射系数或驻波比PA的输出反射损耗（S22）通常较差，因为良好反射损耗的匹配不同于最大功率的匹配。为了获得最大的输入功率，需要较小的输入反射系数；为了获得高效率，通常会在输出端形成较大的驻波比。典型值为：输入，-10d