通信電路分析課件

§1.5小信號微波晶體管放大器§1.5.1有源二口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)

原因：物理含義確切，易測量測量：開路測阻抗參數(shù)Z短路測導(dǎo)納參數(shù)Y匹配測散射參數(shù)S1FET的S參數(shù)有封裝無封裝封裝外殼很重要：降低性能惡化，寄生參數(shù)小，散熱、尺寸2由于：代入負載反射系數(shù)：解得§1.5.2微波晶體管放大器增益一、輸入輸出阻抗同法得S12S21有源器件二端口網(wǎng)絡(luò)是非互易網(wǎng)絡(luò)；對不同的工作頻率和直流工作點，晶體管的S參數(shù)不同。自學(xué)p.183GT的基本概念:1.物理意義：插入放大器后負載實際得到的功率與無放大器時可能得到的最大功率比2.和S參數(shù)、輸入、輸出阻抗(S、

L)有關(guān)3.雙向共軛匹配：S=in*，L=out*--MAG(共軛匹配是實部相等，虛部抵消，無反射，傳輸功率最大)4.輸入、輸出都無反射匹配：

S=

L=0GT=|S21|2<MAG5由于輸入口共軛匹配，即S=in*，GT只隨L而變化，且GT是L的二次方程，等增益即GT為常數(shù)時的L在L復(fù)平面上是圓。圓心位置：圓半徑：等增益圓的半徑和圓心是：6等增益圓在史密斯圓中呈現(xiàn)等增益圓S=in*、L=out*時，是共軛匹配，增益最高，GT=MAGSin*，Lout*時，失配，增益下降7穩(wěn)定性判別圓的建立輸入端穩(wěn)定性判別圓--分式線性變換無源負載：|L|<19穩(wěn)定性判別圓位置輸入端穩(wěn)定性判別圓

圓心位置向量

判別圓的半徑

輸出端穩(wěn)定性判別圓圓心位置向量判別圓的半徑式中：|in|=1自學(xué)p.2210記住(a)(b)(e)陰影范圍：不穩(wěn)定區(qū)11小結(jié)1.潛在不穩(wěn)定原因：管內(nèi)反饋S122.用判別圓確定造成不穩(wěn)定的S、L的范圍3.判別圓大小、位置取決于自身S參數(shù)4.穩(wěn)定情況有六種可能性(書p.24)，需記住(a)絕對穩(wěn)定(b),(e)潛在不穩(wěn)定，設(shè)計放大器時選S、L穩(wěn)定區(qū)13二、絕對穩(wěn)定的充分必要條件絕對穩(wěn)定的必要條件依據(jù)：化簡得定義穩(wěn)定性系數(shù)絕對穩(wěn)定的充分必要條件自學(xué)pp.23~2514三、穩(wěn)定性系數(shù)的性質(zhì)1.K<1是潛在不穩(wěn)定，有自激振蕩的可能性2.信源反射波小于信源入射波時不振蕩：由圖可知得到不自激振蕩條件：154.網(wǎng)絡(luò)兩端口串聯(lián)或并聯(lián)電抗時，總網(wǎng)絡(luò)K不變K=Ka5.網(wǎng)絡(luò)兩端口串聯(lián)或并聯(lián)電阻時，總網(wǎng)絡(luò)K增加，即穩(wěn)定性改善6.網(wǎng)絡(luò)兩端口之間加電抗時(反饋)，總網(wǎng)絡(luò)K改變串聯(lián)負反饋可以在一定頻帶內(nèi)加大K值，改善穩(wěn)定性，是常用方法17§1.6放大器噪聲參數(shù)§1.6.1有源網(wǎng)絡(luò)噪聲參數(shù)一般表示式

噪聲來源：BJT熱噪聲散粒噪聲（發(fā)射極）（收集極）(分配）閃爍(1/f)噪聲最小噪聲系數(shù)FET溝道熱噪聲柵感應(yīng)噪聲谷際散射與高場擴散噪聲閃爍噪聲最小噪聲系數(shù)18噪聲參數(shù)估算

根據(jù)定義B=f網(wǎng)絡(luò)輸出端信源噪聲電流均方值:網(wǎng)絡(luò)輸出端總噪聲電流均方值:等效噪聲電壓源用等效噪聲電阻Rn表示:19噪聲參數(shù)(NFmin、|opt|、opt、Rn)的測量1.調(diào)整可調(diào)匹配器1和可調(diào)匹配器2，先使NF達到最小，再使增益最大，即輸出達到匹配，得NFmin2.調(diào)匹配器1不動，關(guān)噪聲源，去掉被測微波管，用網(wǎng)絡(luò)分析儀測反射系數(shù)得3.調(diào)偏，使NF略增加，測出S和NF，用下式算出Rn4.改變頻率，重復(fù)以上各步。21§1.6.2等噪聲系數(shù)圓和等增益圓根據(jù)移項自學(xué)pp.28~29等噪聲系數(shù)圓心位置等噪聲系數(shù)圓半徑22MAG—最大增益（雙向共軛匹配）特點：等噪聲系數(shù)圓的圓心都在opt到原點的連線上。阻抗圓圖上的等噪聲系數(shù)圓和等增益圓阻抗圓圖上的NFmin值對應(yīng)的是信源阻抗Zopt值，要求Yopt值需將幅角加最佳噪聲要求的S與最大增益要求的S并不一致。如果要NF最佳，增益要下降，在NFmin處的增益用Ga表示(相關(guān)增益)23

有潛在不穩(wěn)定情況的等增益圓增益公式的幾種表示式當時，最大功率增益MAGK=1的臨界情況，得最大穩(wěn)定增益：25放大器的輸出與輸入駐波比駐波比增益與駐波比隨頻率的變化：26反射損耗與隔離器反射損耗定義：反射損耗不良時的后果：

損失信號能量數(shù)字通信誤碼率增大群時延特性變壞電視圖像重影系統(tǒng)不穩(wěn)定改善反射損耗的措施：鐵氧體隔離器

正向衰減反向隔離27匹配時，Rg=RL，信源阻抗Rg產(chǎn)生的熱噪聲匹配時信源產(chǎn)生的熱噪聲功率信源Rg必產(chǎn)生的熱噪聲功率kT0B29多級聯(lián)放大器噪聲系數(shù)整機噪聲系數(shù)1.根據(jù)NF定義衰減倍數(shù)就是噪聲系數(shù)2.衰減器不能衰減kT0B301.放大器前的衰減量是噪聲增加量2.后級噪聲影響減弱3.由于F1最小時G1不是最大，最好找出F1和G1的最佳比例，使總的噪聲系數(shù)最小。整機噪聲系數(shù)31信源內(nèi)阻噪聲Nin=kT0B信源產(chǎn)生的輸出噪聲kT0BG放大器產(chǎn)生的輸出噪聲kTeBG輸出端總噪聲Nout=k(T0+Te)BG噪