射頻與微波電路 課件 第3-5章 典型無源器件-功率分配合成器、射頻與微波半導(dǎo)體器件、射頻與微波放大器

射頻與微波電路第三章典型無源器件——功率分配合成器、90/180°耦合器工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材三端口與四端口器件的網(wǎng)絡(luò)分析與表征0101三端口T型結(jié)及特性01三端口T型結(jié)及特性01三端口T型結(jié)及特性01三端口T型結(jié)及特性02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測量02四端口網(wǎng)絡(luò)及定向耦合器的測量無耗功分器和威爾金森功分器0201無耗功分器01無耗功分器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器02威爾金森功分/合成器正交(90)混合結(jié)0301正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)01正交(90)混合結(jié)180混合結(jié)0401180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)01180混合結(jié)感謝觀看射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材射頻與微波半導(dǎo)體器件第四章射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材新型半導(dǎo)體材料0101新型半導(dǎo)體材料隨著通信、光電、集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，由于半導(dǎo)體硅材料本身的限制，硅基器件的性能已經(jīng)接近理論極限，不能滿足日益苛刻的應(yīng)用需求。表4.1中列舉了包括硅在內(nèi)的幾種半導(dǎo)體材料的物理參數(shù)。射頻與微波二極管0201肖特基二極管01肖特基二極管01肖特基二極管01肖特基二極管02PIN二極管02PIN二極管02PIN二極管02PIN二極管02PIN二極管因此在射頻與微波領(lǐng)域，PIN二極管常作為限幅器使用，它是通過I區(qū)中積累的載流子而不是通過非線性起限幅作用的。射頻晶體管0301金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管01金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管01金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管01金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管02高電子遷移率晶體管HEMT是依靠二維電子氣(Two-DimensionalElectronGas,2DEG)實(shí)現(xiàn)電流輸運(yùn)的開關(guān)器件。2DEG是指三維固體中電子在某一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上受限，局域于一個(gè)很小的尺寸范圍內(nèi)，而在另外兩個(gè)方向上可以自由運(yùn)動(dòng)，一般來說，是通過較深、較窄(<100A)的勢阱將電子限制在勢阱薄層內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。03異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管HBT(異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管)是一種在BJT(雙極性晶體管)基礎(chǔ)上改進(jìn)的雙極結(jié)型晶體管結(jié)構(gòu)，與BJT類似，HBT的基本結(jié)構(gòu)中包括發(fā)射區(qū)(E)、基區(qū)(B)和集電區(qū)(C)3個(gè)區(qū)域。與一般的BJT不同的是，其各個(gè)區(qū)域由禁帶寬度不同的材料構(gòu)成，采用異質(zhì)結(jié)代替晶體管中的同質(zhì)結(jié)。03異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管目前常見的HBT包括：①GaAlAs/GaAsHBT,發(fā)射區(qū)采用Ga(x)Al;As材料，基區(qū)和集電區(qū)采用GaAs材料，GaAlAs/GaAs體系具有良好的晶格匹配，性能優(yōu)秀；②InGaAsHBT,發(fā)射區(qū)采用InGaAs材料，基區(qū)和集電區(qū)采用InAlAs或InP材料，InGaAs材料中的電子遷移率高，本征電子遷移率達(dá)到GaAs的1.6倍；③Si/SixGe(ix)HBT,發(fā)射區(qū)采用Si材料，基區(qū)和集電區(qū)加入Ge以減小禁帶寬度，采用成熟的Si工藝，利于集成，成本低廉。常見的GaAlAs/GaAsHBT的基本結(jié)構(gòu)如圖4.11所示。03異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管03異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管03異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管感謝觀看射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材射頻與微波放大器第五章射頻與微波電路工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材放大器的功率增益與駐波比0101放大器的功率增益一個(gè)完整的射頻與微波放大電路如圖5.1(a)所示，包含信號源、放大器(可等效為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò))和負(fù)載3部分；實(shí)際的原理電路通常如圖5.1(b)所示。01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益01放大器的功率增益02駐波比的計(jì)算02駐波比的計(jì)算02駐波比的計(jì)算02駐波比的計(jì)算02駐波比的計(jì)算02駐波比的計(jì)算放大器的穩(wěn)定性0201放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性01放大器的穩(wěn)定性單向晶體管放大器0301單向晶體管放大器01單向晶體管放大器01單向晶體管放大器01單向晶體管放大器01單向晶體管放大器01單向晶體管放大器雙向晶體管放大器0401最大增益設(shè)計(jì)(雙共軛匹配)01最大增益設(shè)計(jì)(雙共軛匹配)01最大增益設(shè)計(jì)(雙共軛匹配)01最大增益設(shè)計(jì)(雙共軛匹配)01最大增益設(shè)計(jì)(雙共軛匹配)02等增益圓與等駐波比圓等工作功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等工作功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等工作功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等工作功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等資用功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等資用功率增益圓02等增益圓與等駐波比圓等駐波比圓02等增益圓與等駐波比圓等駐波比圓02等增益圓與等駐波比圓等駐波比圓雙向晶體管放大器0501低噪聲放大器01低噪聲放大器01低噪聲放大器功率放大器0601功率放大器的效率與類型01功率放大器的效率與類型02功率放大器的設(shè)計(jì)功率放大器由輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、功率晶體管和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)3部分組成。它的兩個(gè)端口分別接信號源與負(fù)載，信號源內(nèi)阻與負(fù)載阻抗均為50Ω。由晶體管向輸入匹配網(wǎng)絡(luò)看去的阻抗為Zs,向輸出匹配網(wǎng)絡(luò)看去的阻抗為ZL。在設(shè)計(jì)功率放大器時(shí)，大功率放大器和線性功率放大器的設(shè)計(jì)目標(biāo)并不相同，所要求的Zs和Z,也不相同，可通過設(shè)計(jì)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)來得到所要求的Zs和Z。寬帶放大器0701寬帶放大器(1)補(bǔ)償匹配網(wǎng)絡(luò)。在設(shè)計(jì)輸入/輸出匹配電路時(shí)，對因|S?|變化而產(chǎn)生的增益變化進(jìn)行補(bǔ)償，不過會導(dǎo)致匹配電路變得復(fù)雜。(2)阻性匹配網(wǎng)絡(luò)。采用阻性匹配網(wǎng)絡(luò)以獲得更好的輸入/輸出匹配，但會引起增益的減小及噪聲性能的惡化。(3)負(fù)反饋。負(fù)反饋可以使放大器在寬帶范圍內(nèi)獲得平坦的增益，降低輸入/輸出駐波比，提高器件的穩(wěn)定性，但這需要以犧牲增益和噪聲性能為代價(jià)來獲得。01寬帶放大器(4)平衡放大器。采用兩個(gè)放大器與分別放置于輸入端和輸出端的兩個(gè)3dB耦合器組成平衡放大器結(jié)構(gòu)，可以在倍頻程及更寬頻率范圍內(nèi)提供良好的匹配，其增益等于單個(gè)放