功率放大器的線性化技術

功率放大器的線性化技術第1頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月內容射頻及微波功率放大器發(fā)展動態(tài)1射頻及微波功率放大器設計2功率放大器的線性化技術3射頻及微波固態(tài)功率放大器中的新穎技術4第2頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月緒論

射頻及微波固態(tài)功率放大器發(fā)展動態(tài)第3頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月StandardAMPS/NAMPSETACSJTACS/NTACSYearintroduced1983/198819851988/1993Uplinkfrequencyband(MHz)NorthAmericaUnitedKingdomJapan915－25

824－49890－15

Channelbandwidth(kHz)30/102525/12.5MultipleaccessFDMAFDMAFDMAModulationFMFMFMMaximumtransmitpower(dBm)27.8N/AN/APAvoltage(V)3.6-6.03.6-6.03.6-6.0TypicalPAquiescentcurrent(mA)303030Typicalefficiency(%)>50>50>50Several1GAnalogWirelessSystems第4頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月StandardGSMIS-54IS-95PDCPHSYearintroduced19901991199319911993UplinkfrequencybandEuropeNorthAmericaNorthAmericaJapanJapan(MHz)890-915824-849824-849940-9591,895-1,907Carrierspacing(kHz)200301,25025300MultipleaccessTDMA/FDMATDMA/FDMACDMA/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMAModulationGMSKp/4-DQPSKOQPSKp/4-DQPSKp/4-DQPSKDuplexmodeFDDFDDFDDFDDTDDMaximumtransmitpower(dBm)3027.827.83319Long-termmeanpower(dBm)2123172810Peak-to-averagepowerratio(dB)03.25.12.62.6Transmitdutyratio(%)12.533.3Variable33.333.3PAvoltage(V)3.5-6.03.5-6.03.5-6.03.5-4.83.1-3.6ACPR(dBc)N/A-26-26-48-50TypicalPAquiescentcurrent(mA)20180200150100Typicalefficiency(%)>50>40>30>50>50Several2GDigitalWirelessSystems第5頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月用于移動通信的功率放大器

頻率范圍MHzPout(dBm)增益(dB)功率附加效率(%)偏置(V)GSM890～190032～35>3050～553～5.8PCS1850～191028～32>2430～423～5.8蜂窩824～92828～32.5>2730～603～5.8第6頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月數字移動通信對非線性分析的影響非恒包絡信號—對非線性敏感NADC(π/4-QPSK)、CDMA(QPSK、OQPSK)高功率附加效率—非線性狀態(tài)較強低鄰信道干擾—要求線性好挑戰(zhàn)解決高功率附加效率與低鄰信道干擾的矛盾如何在線性度和效率之間做到較好的兼顧？第7頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月高功放的發(fā)展現狀功率回退：傳統(tǒng)的功率放大器一般采用回退技術來實現不同功放要求，是目前主要采用的技術?；驹?輸入功率減小1dB時，三階交調系數改善2dB，通過減小輸入功率的方法改善功率放大器的線性。優(yōu)缺點:簡單、易實現降低效率、增大成本小功率、適用于線性要求不很高的系統(tǒng)第8頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月負反饋法

優(yōu)缺點:簡單、易實現頻帶較窄、穩(wěn)定性較差適用于線性要求不高的系統(tǒng)

第9頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月前饋技術：采用前饋技術優(yōu)點是能大大改善功放的線性度，缺點是成本較高、難度大、功放的效率會比較低，這種技術近幾年在國內外已經得到了廣泛的應用。第10頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月預失真技術預失真又分這模擬預失真（APD）和數字預失真（DPD）1、模擬預失真是指在功放輸入前加入一個預失真器，這種預失真器產生的非線性與功放產生的非線性相們相反，從而可以實驗非線性的矯正，模擬預失真又分為射頻預失真和中頻預失真。這種技術優(yōu)點是實現簡單、技術難度小、成本低；缺點是線性度改善不高。第11頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月2、基帶數字預失真技術基帶數字預失真技術是近幾年發(fā)展起來的一種新型技術，是線性功放發(fā)展的主流。這項技術目前還不是很成熟、是未來線性功放發(fā)展的方向。其優(yōu)點是線性度高、效率高；缺點是電路復雜、實現難度較大。原理是將功放輸入的信號取樣，下變頻到中頻、經數字中頻處理后、提取基帶數字信號的輻度和相位信息，再將輸出的非線性的信號同樣變頻到基帶，并提取相應的信息，兩者相比較，再通過相位和輻度調整電路將輸入信號進行動態(tài)地矯正。第12頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月基帶數字預失真的硬件原理第13頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月極性環(huán)第14頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月笛卡兒環(huán)第15頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月技術類型技術成熟度技術難度功放效率是否獲得商用生產難度體積可靠性成本基于前饋技術的功放成熟中低于10％是難大低高基于DPD技術的功放步入成熟難高，典型值19％是易小高低基于DPD加Doherty技術的功放試驗階段難高，典型值27％否易小高低新一代基站功放和傳統(tǒng)功放的技術比較第16頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章射頻及微波功率放大器設計二端口網絡及S參數1準線性網絡設計2負載牽引法3第17頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1二端口網絡理論及S參數傳統(tǒng)的網絡參數1散射參數2二端口網絡參數間轉換3傳輸線4第18頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1傳統(tǒng)的網絡參數第19頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月阻抗參數第20頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月導納參數第21頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月混合參數第22頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸參數第23頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2散射參數入射波ai，入射波bi第25頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月端口2處接有匹配負載時，在端口1處的反射系數端口1處接有匹配負載時，在端口2處的反射系數端口1處接有匹配負載時，端口2到端口1的傳輸系數端口2處接有匹配負載時，端口1到端口2的傳輸系數第26頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3二端口參數的相互轉換第27頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4傳輸線(TransmissionLines)分布(distributed)參數系統(tǒng)與集總(lumped)參數系統(tǒng)

–任何電路、元器件、連接線本質上都是分布系統(tǒng)，在某些條件下它們的分布特性可以被忽略，正如在某些條件下微積分可以簡化為四則運算。

–對于一條長度為l

的低損耗連接線和波長為λ的信號， ①當l<<0.1λ，連線可以看成理想的電路連接線(阻抗為0的集總系統(tǒng))。

②當l>0.1λ，我們認為它是一個分布系統(tǒng)－傳輸線。

–分布vs.寄生(parasitic)?準靜態(tài)(Quasi-Static)與非準靜態(tài)(NQS) –QS：電路理論適用，NQS：電磁場理論適用第28頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月ICDesign

需要傳輸線知識嗎–

空氣中1GHz信號的波長為30cm，芯片的尺寸以mm計，因此在這個頻段附近(lowerGHz)的RFIC內部通常還不需要考慮傳輸線效應–

當頻率高到一定程度，電路中存在較長的連線，或者需要精確分析電路的工作情況，即使是IC設計也不得不使用傳輸線理論–

IC與外界連接時(不論是測試還是實際應用)都將用到傳輸線–

傳輸線現象是典型的高頻現象，傳輸線理論是理解高頻電路、信號和系統(tǒng)的基礎和重點?

抽象的傳輸線–

一根信號線和地(線或面)就組成了傳輸線–

電磁波將沿信號線傳輸并被限制在信號線和地之間第29頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸線阻抗變換第39頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2準線性網絡設計方法

為簡化功率放大器設計過程，在一些情況下，使用基波電流和電壓之比和非線性元件用等效平均基波線性元件代替，可用準線性方法分析。依據信號電壓的等效平均線性元件的推導是基于靜態(tài)伏-安和電壓-電容有源器件特性。第41頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3負載牽引法?

直接方法，也是一種借助實驗手段的方法?

確定功率放大器的增益、輸出功率、非線性特性與負載的關系?

確定振蕩器的頻率牽引特性、振蕩穩(wěn)定區(qū)與負載的關系?

在設計功率放大器時，用測量系統(tǒng)測出功率放大器在不同負載情況下的增益、輸出功率、三階交調失真及二次諧波，用這些數據在阻抗園圖上畫出負載阻抗的軌跡，從中選出合適的參數作為設計依據?

優(yōu)點：測試結果能使設計人員一目了然，便于設計采用計算機自動測試系統(tǒng)，測試結果可靠?

缺點：被測放大器的功率越大要求信號源功率也越大無法測量激勵頻率的諧波阻抗，很難估計諧波影響。第42頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第3章功率放大器的線性化技術非線性電路基本概念與定義1放大器中的非線性現象2功率放大器的線性化技術3第43頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月非線性電路基本概念與定義線性與非線性線性電路滿足疊加原理。線性系統(tǒng)的響應中僅包含激勵信號的頻率,不會產生新的頻率分量。非線性系統(tǒng)產生大量的新的頻率分量。因此,是否有新的頻率產生這個標準就成為嚴格區(qū)分線性和非線性電路的界限。第44頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月弱非線性：電路的特性()如果能用冪級數展開?？捎肰olterra級數法進行分析。強非線性只能通過諧波平衡法或者時域方法來分析。準非線性第45頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月兩端非線性轉移非線性第46頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月頻率的產生

組合頻率

第47頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月放大器中的非線性現象線性放大器在通信系統(tǒng)與圖象傳輸系統(tǒng)中的作用

第48頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月信號失真特性

系統(tǒng)的非線性特性第49頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月無記憶系統(tǒng)中的振幅非線性第50頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月1dB增益壓縮點可定義為信號電平的增益比線性增益小1dB1dB壓縮點對應的Vi第51頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月兩端口網絡的輸入阻抗與輸出阻抗相等第52頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月雙音包絡分析抑制載波雙邊帶調幅波波形第54頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月

放大器增益壓縮第55頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月雙音包絡失真第56頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月雙音包絡IM仿真第57頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月具有不同峰/平均功率比(平均功率相圖)的RF電壓包絡第58頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月包絡壓縮第59頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月

峰/平均功率比為6dB,4.7dB,3dB的雙音IM包絡仿真第60頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月調幅—調相(AM-PM)轉換效應1.9GHz1W功率放大器實測AM-PM轉換第61頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月

包絡振幅變化和對應的AM-PM相位變化第62頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月RF功率放大器中的偏置調制效應甲乙類放大器雙音包絡激勵下供電電流的變化有可能產生供電電壓調制第63頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月數字調制系統(tǒng)對RF功率放大器的指標要求(a)OQPSK(b)GMSK星座圖π/4DQPSK星座圖第64頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月功率放大器的線性化技術(a)多通道放大(b)多信道單放大器放大多載波或多信道放大第65頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月PA振幅線性器基本作用預失真原理框圖第66頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月負反饋線性化技術

一般的反饋系統(tǒng)第67頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月

放大器的反饋第68頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月反饋減小了失真

第69頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月RF本級串聯(lián)反饋RF放大器的并聯(lián)反饋第70頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月并饋RF放大器實際電路圖三種其他結構的并聯(lián)反饋第71頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月單級1W功率放大器相頻特性第72頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月差頻反饋原理框圖第73頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單的包絡反饋系統(tǒng)第74頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月調制包絡反饋第75頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月包絡反饋線性化放大器第76頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月極性環(huán)校準系統(tǒng)第77頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月修正的極性環(huán)發(fā)射機第78頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月高頻極性環(huán)發(fā)射機第79頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月具有失真反饋的RF放大器第80頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月卡特生補償RF反饋系統(tǒng)第81頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月Cartesian-Loop發(fā)射機實例第82頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月900MHz載波移相網絡調制移相網絡第83頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月HF卡特生環(huán)發(fā)射機框圖第84頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月預失真技術預失真是開環(huán)線性化技術中最常用的方法。所謂的預失真技術簡單的說,就是產生一個預先的失真,來精確的補償RF功率放大器的失真特性,二者級聯(lián)后的系統(tǒng)僅產生小的或者是沒有輸入-輸出失真(當然,后者是不可能的)。圍繞輸入信號的預失真技術有下列種類：1,RF預失真—預失真元件工作在最終載頻;2,IF預失真—可用于不同的載頻,或者預失真元件在載頻工作不滿意;3,基帶預失真。第85頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月預失真技術工作機理RF放大器和預失真器預失真系統(tǒng)的工作原理第86頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月立方RF/IF預失真器第87頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月產生擴張?zhí)匦缘囊话惴椒ǖ?8頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單預失真器的其它形式第89頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)二極管預失真器變容二極管預失真器第90頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月FET-Based預失真器第91頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月反向并聯(lián)二極管為基礎的預失真器第92頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)行器為基礎的反向并聯(lián)為基礎的預失真器改進的反向并聯(lián)二極管預失真器結構第93頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月使用諧波的預失真器第94頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月IF預失真器第95頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月曲線-匹配預失真器第96頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月復數預失真器第97頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月

判決式溫度補償預失真器第98頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月基于鄰頻測量的反饋控制來實現自適應控制第99頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月基于RF預失真器控制校準的線性化器第100頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月應用基帶反饋的自適應控制第101頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月數字自適應預失真系統(tǒng)第102頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月使用查表法的預失真系統(tǒng)第103頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月前饋技術前饋技術克服了傳統(tǒng)RF反饋中延遲帶來的影響?？梢赃@樣說,前饋技術提供了傳統(tǒng)RF反饋技術的優(yōu)奌,但沒有傳統(tǒng)反饋技術中不穩(wěn)定和帶寬受限的缺點?？墒?前饋技術的優(yōu)點是用高價格的代價換來的。前饋技術在放大器的輸出端應用了反饋校準,由于在輸出校準,功率電平大,校準信號需放大到較高的功率電平。這樣,就需要額外的輔助功率放大器,而且要求這個輔助功率放大器本身的失真特性應處在前饋環(huán)系統(tǒng)指標的上限。系統(tǒng)內各種元件的增益、相位跟蹤準確度也必須保證,而且要穩(wěn)定。在整個頻率范圍內,溫度和時間的校準精度完全依賴系統(tǒng)內各元件的精度。盡管存在著這樣和那樣的問題,前饋技術仍是最熱門的,因為它是目前唯一能滿足寬帶、多載波系統(tǒng)功率放大器線性化技術指標要求的技術。商品化的前饋功率放大器的指標說明:單一的前饋環(huán)可降低三價產物20-30dB,多重前饋環(huán)則可降低50dB之多。第104頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月基本前饋環(huán)原理框圖第105頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月基本的前饋環(huán)框圖第106頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月前饋環(huán)分析第107頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月不同α值下的三階失真第108頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月雙環(huán)前饋框圖第109頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月

雙環(huán)前饋系統(tǒng)的變型第110頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月前饋環(huán)的一般特性和優(yōu)缺奌a,前饋校準不降低放大器的增益;反饋系統(tǒng)則是犧牲增益來換取系統(tǒng)的線性度;b,在感興趣的頻帶內,增益-帶寬性能是有所保存的,但在反饋系統(tǒng)中,這兩個指標是一對矛盾,反饋系統(tǒng)需要非常寬的帶寬,但增益卻較低;c,前饋校準不依賴于系統(tǒng)內放大器的延遲大小(量級),高增益RF放大器常常具有大的群時延,在反饋系往中會造成潛在的不穩(wěn)定;d,前饋校準不基于過去的事件(與反饋不同),校準基于當前狀態(tài),而不是稍微過去的狀態(tài);e,基本的前饋環(huán)是無條件穩(wěn)定,這是最重要的優(yōu)點;f,價格是增加環(huán)數(級數)的最主要的限制因素,但環(huán)數決定了校準的水平,環(huán)數增加,線性度指標提高,尺寸和重量增加,效率降低,價格上升,換句話說,只要前饋校準環(huán)數不受限制,理論上,可達到任意高的校準水準,實際系統(tǒng)并非如此,因為誤差放大器的失真直接反映到輸出端口,增益、相位的失配也會影響性能;第111頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月g,理想狀態(tài)下,誤差放大器僅僅處理主放大器的失真信息,它比主放大器的功率低得多,因此,可使用線性度更好、噪聲更低的放大器；h,容差:在單環(huán)前饋系統(tǒng)中,放大器中的哪一個失效,都使系統(tǒng)性能惡化,或可能使最后的輸出功率大大下降,但是,系統(tǒng)不會全部失效;反饋系統(tǒng)中,僅僅在正向途徑中有一個放大器,如果它失效,則整個系統(tǒng)失效;如果是多環(huán)前饋系統(tǒng),如果一個或幾個放大器失效,系統(tǒng)性能僅適度惡化。前饋系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)相比,也有很多缺奌,導至前饋系統(tǒng)使用得不普遍。器件的特性隨時間與溫度的改變,性能也會變化,前饋系統(tǒng)中沒有考慮這種變化的補償,前饋系統(tǒng)的開環(huán)特性不允許進行這些校準;前饋系統(tǒng)要求電路元件間幅度和相位的匹配在感興趣的頻帶內要保持非常高的程度;電路的復雜程度比反饋系統(tǒng)高得多,而且需要額外的誤差放大器,因此尺寸較大,重量較重,價格較高。第112頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月一、分布參數

分布電容存在于二個導體之間、導體與元器件之間、導體與地之間或者元件之間。引線電感，顧名思義是一種元件間連接導線的電感，有時，也稱之為內部構成電感。分布參數的影響在直流和低頻時是不嚴重的。但是，隨著頻率的增加，影響越來越大。3.1非線性電路基本概念與定義第113頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月二、RF頻段是一種相對概念集中參數頻段可用“路”的概念來分析分布參數則用“場”的概念來分析。RF頻段與電路尺寸有關，電路尺寸只要小于八分之一導波波長(λg)，就可用路的概念來分析電路。RF電路既可用路的概念分析問題，又可用分布參數概念—長線理論來分析，或者說，用“路”分析時，還要考慮分布參數的影響。第114頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月三、趨膚效應

趨膚效應：ac電流流經導體時趨向于導體外邊部分，而dc電流流經整個導體。隨著頻率的升高，趨膚效應形成了一個較小的導流帶，結果，形成了大于dc電阻的ac電阻。

趨膚深度示意圖趨膚深度：電流密度降到表面電流密度1/e=1/2.718=0.368處的臨界深度。趨膚效應引起的最明顯的影響就是引起信號傳輸途徑中的損耗增加。第115頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月四、寄生耦合RF電路中信號很容易從電路內向外部和在電路內部之間輻射。這樣，造成了電路內部元件之間、電路與他的環(huán)境之間、他的環(huán)境與電路之間的互相耦合。這種耦合又稱之為寄生耦合，電路元件之間的耦合造成了RF電路中的寄生反饋，引起電路的不穩(wěn)定及性能下降。地線上電位差引起的寄生反饋第116頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月克服RF電路中寄生反饋的有效手段之一是屏蔽。所謂屏蔽就是把易引起電磁輻射的元器件用金屬盒封蔽起來或者隔離開來，切斷(或削弱)他們的電磁耦合途經，金屬外殼要妥然接地。屏蔽盒及接地第117頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月五、公用電源的去耦合問題RF電路中電源的去耦合第118頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第119頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月六、無源元件(PassiveComponents)非線性電路大量使用無源元件，它們用于：

–阻抗匹配或轉換

–抵消寄生元件的影響(擴展帶寬) –提高選擇性(調諧、濾波、諧振) –移相網絡、負載等等第120頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月RF電路中的電阻電阻的等效電路描述電阻R的絕對值阻抗隨頻率的變化第121頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月RF電路中的電感

高頻電感線圈的等效電路空心線圈的頻率響應第122頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月RF電路中的電容

高頻電容電等效電路引線電容的頻率響應第123頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單串、并聯(lián)諧振回路與雙調諧耦合諧振回路LC諧振回路的電路結構第124頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月特性串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路阻抗幅頻特性相頻特性諧振電阻r諧振頻率諧振回路特性第125頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月諧振回路特性特性串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路Q值特性阻抗阻抗特性感性容性純阻（r）純阻（R0）容性感性通頻帶注：式中為廣義失諧第126頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月品質因數的物理意義

品質因數實際上描繪的是系統(tǒng)儲能與耗能之間的關系。第127頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月七、SmithChart－反射系數平面上的阻抗和導納反射系數平面(Γ平面)

反射系數?？梢杂靡粋€平面直角坐標中的點(X,Y)來 表示，X和Y分別是它的實部和虛部，即G=X+jY，這是一一對應的關系。?Γ還和阻抗存在一一對應的關系因此阻抗也和Γ平面上的點存在一一對應的關系–

將反射系數表達式中的阻抗對傳輸線的特征阻抗Z0

進行歸一化：

z=Z/Z0=r+jx，進一步得到第128頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第129頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第130頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第131頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第132頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第133頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第134頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月?SmithChart

的應用–

讀取阻抗、導納、反射系數、駐波比等–LC和傳輸線匹配網絡設計–

微波、射頻放大器設計?

噪聲系數?

增益?

穩(wěn)定系數–

微波、射頻振蕩器設計?

小結–

史密斯圓圖是反射系數平面上的阻抗和導納坐標系–

平面直角坐標(反射系數)和圓坐標(阻抗和導納)的結合使LC和傳輸線電路的計算變得非常直觀，在高頻放大器設計中有廣泛的應用第135頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月八、阻抗變換及匹配：概述?

為什么要匹配–

在傳輸中獲得最大的功率或效率–

保證系統(tǒng)具有正確傳輸特性(例如LC濾波器需要匹配負載)–

提高信噪比(降低噪聲系數)–

減少由于反射引起的信號失真–

確保電路穩(wěn)定–

為各模塊之間提供方便、可靠的連接?

為什么低頻信號不需要匹配(想想彈簧的情況)–

從波長與器件/傳輸線尺寸的關系看，信號在傳輸過程中的相位與幅度近似不變–

從周期與傳輸時間上看，雖然反射仍然存在，但是在信號的有效周期內將會衰減到可以忽略(極限情況：DC)第136頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月?為什么邏輯電路通常不需要匹配–這是一個能量(或功率、信噪比)與狀態(tài)的區(qū)分問題，與高頻模擬電路不同，邏輯電路中所傳遞的是電平的高低狀態(tài)?兩種不同的匹配概念–對傳輸線阻抗的匹配：ZL=Z0–對信號源阻抗的匹配：ZL=Zs*?匹配網絡設計的一些考慮–工作頻率–帶寬或Q值–實現方式和結構?阻抗匹配/變換網絡的基本形式–LC阻抗變換技術–傳輸線匹配技術–變壓器第137頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月LC阻抗變換網絡第138頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第139頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第140頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第141頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第142頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第143頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸線阻抗變換第144頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月第145頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2放大器中的非線性現象¤GainandPhasedependsonInputSignal¤3rdOrderGain-Nonlinearities:第146頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月¤HigherOutputLevel(closetoSaturation)resultsinmoreDistortion/Nonlinearity第147頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月Nonlinearityleadsto?¤GenerationofHarmonics¤IntermodulationDistortion/SpectralRegrowth¤SNR(NPR)Degradation¤ConstellationDeformation第148頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月IntermodulationandHarmonics第149頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月SpectralRegrowth¤EnergyinadjacentChannels¤ACPR(AdjacentChannelLeakagePowerRatio)increases第150頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月ReducedNPR(NoisePowerRatio)¤InputSignal¤OutputSignalofNonlinearAmplifier¤DegradationofInbandSNR¤NoisyConstellation第151頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月ConstellationDeformation¤InputSignal¤OutputSignalofNonlinearAmplifier(withGain-andPhase-Distortion)第152頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月AM/AM-andAM/PM-Conversion¤GaAs-PA第153頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月AM/AM-andAM/PM-Conversion¤LDMOS-PA第154頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3功率放大器中的線性化技術A負反饋線性化技術B預失真技術C前饋技術第155頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月Direct(RF)Feedback直接反饋技術負反饋線性化技術DistortionFeedback間接反饋技術第156頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月¤ClassicalMethod¤DecreaseofGain→LowEfficiency¤FeedbackneedsmoreBandwidththanSignal¤StabilityProblemsathighBandwidthsDirect(RF)Feedback第157頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月單級1W功率放大器相頻特性第158頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月DistortionFeedback¤FeedbackofoutbandProductsonly¤HigherGainthanRFfeedback¤StabilityProblemsduetoReverseLoop第159頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月預失真技術（Predistortion）預失真的IM3與AM，PN失真的關系第160頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月數字預失真（DigitalPredistortion）¤DigitalImplementationofCartesianFeedback¤AdditionalADCs,DSPPower,Oversamplingneeded¤LoopcanbeopenedànoStabilityProblems第161頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月模擬預失真（AnalogPredistortion）¤PredistorterhasinverseFunctionofAmplifier¤LeadstoinfiniteBandwidth(!)¤Hardtorealize(accuracy)第162頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月AnalogPredistortion¤PossibleRealizations:第163頁，課件共182頁，創(chuàng)作于2023年2月前饋技術（Feedforward）¤OvercomesStabilityProblembyforward-onlyLoops¤CriticaltoGain/Phase-Imbalances0.5dBGainError→-31dBCancellation2.5°