射频电路基础课件.ppt

1、射频电路基础2003年10月11/19/20221第二部分 有源器件和微波放大器一、微波有源器件二、等效网络与S参数三、匹配电路四、微波放大器11/19/20222一、微波有源器件1、高频BJT2、MESFET3、HEMT11/19/202231、高频BJT叉指结构11/19/20224BJT的偏置和输入输出特性11/19/20225过渡（特征）频率与集电极电流的关系11/19/20226温度特性11/19/20227温度特性11/19/20228温度特性11/19/20229热等效电路11/19/202210大信号模型11/19/202211小信号混合模型11/19/202212小信号模型1

2、1/19/2022132、MESFET11/19/202214转移和输出特性11/19/202215最大输出特性11/19/202216电路模型11/19/202217小信号模型11/19/2022183、HEMT器件11/19/202219输出特性11/19/202220二、等效网络与S参数1、等效网络参数2、S参数3、微波器件的S参数11/19/2022211、等效网络参数Z、S外部等效参数：变量：电压、电流 参数：阻抗、导纳22212122121111izizuizizu212221121121iizzzzuu021111iiuz012112iiuz021221iiuz012222iiu

3、z11/19/202222Y参数012222uuiy021111uuiy012112uuiy22212122121111uyuyiuyuyi212221121121uuyyyyii021221uuiy 1 ZY11/19/202223S参数nnnIzzVa00S参数的变量：入射波、反射波电路参数：反射系数入(反)射波表示入(反)射电压电流除特性阻抗的平方根反射系数表示反射波除入射波nnabnnnIzzVb0011/19/202224S参数与Z参数的关系nnnIzVza0021nnnIzVzb0021nnnbazV0nnnbazI012221Re21nnnnnbaIVPnnnnnIzIzVVV0

4、011/19/202225S矩阵定义212221121121aaSSSSbb021111aabS012112aabS021221aabS012222aabS注意：a1=0 或 a2=0 表示另一口没有反射波进入网络，即匹配条件。S参数的优点：特别适合于计算微波的匹配问题，波长与电路长度相当；因为在传输线上阻抗是变化的，而反射系数是不变的；通常微波器件给出S参数。11/19/202226例3dB衰减器二端50匹配S11S22050505023231RRRRRZin111131313132505050505050VRRRRRRRRRRV121221707.021SVVS58.81212021zRR

5、4.1412203zR11/19/202227Z参数与S参数的转换11/19/20222811/19/202229S参数的测量11/19/2022302、阻抗匹配网络当接入ZL时，Z1Zs或接入Zs时，Z2ZL11/19/202231分立元件匹配网络的8种电路结构11/19/202232例：设计L型匹配网络的解析方法157575150jZjZATALCTMZjXjBZZ11设发射机输出阻抗和天线输入阻抗为采用LC匹配网络如图，匹配方法是当接上ZT时，ZMZATTTjXRZAAAjXRZAALTTCTTjXRjXjXRjBjXR111/19/202233 LATCCTATTCLATCATXXXB

6、BRRXRBXXXBRR1122222TTTTTATTCXRRXRRRXBATCTCACLXRBXBRBX11nHXLXpFBCmSBLLCC1.6/9.7673.0/2.911/19/202234匹配禁区、频率响应以及品质因素匹配禁区：二个元件的L型匹配网络不能匹配任意阻抗，要根据阻抗比决定。8种电路中二种以上可用。频率响应：分为高通或低通，如图示。11/19/202235频率响应11/19/202236品质因素有载品质因素：f=1GHzBWfQL0125202SSSTRLRR54.62/STLTRRR61.000CTTLXRCRBWfQGHzQfBWL63.102.16.1jzLnHLLR

7、LSLN2.162202CT包括了负载电容成分11/19/202237不同匹配电路的频率响应11/19/202238T型和型匹配网络 采用三元件的匹配电路，可以匹配任何阻抗值，其分析方法、频率响应与两元件类似。基本形式有二种T型或型。11/19/202239T型和型匹配网络11/19/2022403、微波放大器（1）微波放大器的主要指标 增益及增益平坦度（dB）工作频率及带宽（单位：Hz）输出功率（单位：dBm）直流输入功率（单位：V和A）输入输出反射系数（VSWR）噪声系数（dB）11/19/202241放大器设计要点频率特性与匹配特性；输出功率；噪声系数：LNA器件的选择：频率、功率、增益

8、、噪声。匹配电路的设计（频率、匹配特性，线性电路）线性设计，器件性能线性化（非线性电路）噪声系数，器件性能噪声匹配（线性电路）11/19/202242（2）放大器的等效电路匹配设计11/19/202243（3）放大器的级联当一级放大器的增益不够时，采用多级级联。要注意：每级间的匹配，频率响应 满足线性要求；11/19/202244（4）、放大器的输出功率与线性11/19/202245三阶交调与1dB压缩点的关系11/19/202246非线性的测量：交调特性放大器的三阶交调：11/19/202247频谱扩散非线性信道的影响经过放大器后，噪声增加了，非线性产生频谱扩散，如图示。11/19/202248（5）微波功率合成技术11/19/202249