通信電路分析課件

§1.5小信號(hào)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(cè)量測(cè)量：開路測(cè)阻抗參數(shù)Z短路測(cè)導(dǎo)納參數(shù)Y匹配測(cè)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(fù)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(duì)不同的工作頻率和直流工作點(diǎn)，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(fù)載實(shí)際得到的功率與無放大器時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，是共軛匹配，增益最高，GT=MAGSin*，Lout*時(shí)，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(fù)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(duì)穩(wěn)定(b),(e)潛在不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)放大器時(shí)選S、L穩(wěn)定區(qū)13二、絕對(duì)穩(wěn)定的充分必要條件絕對(duì)穩(wěn)定的必要條件依據(jù)：化簡(jiǎn)得定義穩(wěn)定性系數(shù)絕對(duì)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(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)(反饋)，總網(wǎng)絡(luò)K改變串聯(lián)負(fù)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(chǎng)擴(kuò)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(cè)量1.調(diào)整可調(diào)匹配器1和可調(diào)匹配器2，先使NF達(dá)到最小，再使增益最大，即輸出達(dá)到匹配，得NFmin2.調(diào)匹配器1不動(dòng)，關(guān)噪聲源，去掉被測(cè)微波管，用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)反射系數(shù)得3.調(diào)偏，使NF略增加，測(cè)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(xiàng)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(diǎn)：等噪聲系數(shù)圓的圓心都在opt到原點(diǎn)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(duì)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(dāng)時(shí)，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(shí)的后果：

損失信號(hào)能量數(shù)字通信誤碼率增大群時(shí)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(shí)，Rg=RL，信源阻抗Rg產(chǎn)生的熱噪聲匹配時(shí)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(jí)聯(lián)放大器噪聲系數(shù)整機(jī)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(jí)噪聲影響減弱3.由于F1最小時(shí)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(jī)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