《放大器設(shè)計(jì)》課件

精選ppt1第8章放大器設(shè)計(jì)放大器的基本原理單級(jí)晶體管放大器設(shè)計(jì)MIC介紹射頻與微波功率放大器精選ppt27.1放大器的基本原理1.歷史簡(jiǎn)述目前為止,我們已討論過(guò)的元件和電路都是線性和無(wú)源的,但在實(shí)際的微波系統(tǒng)中,總是需要使用某種非線性的和有源的元件,包括晶體二極管、三極管以及真空電子管器件,可被用于信號(hào)檢測(cè)、混頻、放大、倍頻、開(kāi)關(guān)以及用作微波和RF信號(hào)源。早期無(wú)線電工作中,最早的檢波二極管是觸須式晶體檢波器。用做檢波器和放大器的真空電子管的出現(xiàn)使絕大多數(shù)無(wú)線電系統(tǒng)摒棄了這一元件,但后來(lái)Southworth在20世紀(jì)30年代進(jìn)行的波導(dǎo)實(shí)驗(yàn)仍使用了晶體檢波器,因?yàn)樵谀莻€(gè)年代電子管檢波器達(dá)不到如此高的頻率。在20世紀(jì)20年代,為無(wú)線電應(yīng)用還首先開(kāi)發(fā)了變頻和外差接收。隨后,在二次世界大戰(zhàn)期間,MIT輻射實(shí)驗(yàn)室把這些相同的技術(shù)應(yīng)用到了微波雷達(dá)接收機(jī)的設(shè)計(jì)中,且采用晶體管檢波器作為混頻器,直到20世紀(jì)60年代微波固態(tài)器件出現(xiàn)重大進(jìn)展之后,它才不再風(fēng)光。人們發(fā)明了PIN二極管,并把它用于微波開(kāi)關(guān)和相移器中。在1952年,Shockley開(kāi)發(fā)出了場(chǎng)效應(yīng)管（FET）,并且第一批FET是制作在硅片上的。第一批微波GaAsFET開(kāi)發(fā)于20世紀(jì)60年代后期。精選ppt3此后,微波電路朝單片微波集成電路（MMIC）趨勢(shì)發(fā)展,即把傳輸線、有源器件和其他元件集成到單片半導(dǎo)體基片上。第一批單一功能的MMIC是在20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來(lái)的,但更為復(fù)雜的電路、諸如多級(jí)FET放大器、3比特或4比特相移器、整體的發(fā)射\接收雷達(dá)模塊以及其他電路,現(xiàn)在已可加工成MMIC。當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)是有更高性能、更低價(jià)格和更高復(fù)雜度的MMIC。在近代RF和微波系統(tǒng)中,放大是最基本和廣泛存在的微波電路功能之一。早期的微波放大器依賴于電子管（諸如速調(diào)管和行波管）或基于隧道二極管或變?nèi)荻O管的負(fù)阻特性的固態(tài)反射放大器。但自20世紀(jì)70年代以來(lái),固態(tài)技術(shù)驚人的進(jìn)步和革新,導(dǎo)致今天大多數(shù)RF和微波放大器均采用晶體管器件,諸如Si或SiGeBJT,GaAsHBT,GaAs或InPFET,或GaAsHEMT。微波晶體管放大器具有結(jié)實(shí)、價(jià)格低、可靠和容易集成在混合和單片集成電路上等優(yōu)點(diǎn),并可在頻率超過(guò)100GHz范圍內(nèi),于需要小體積、低噪聲系數(shù)、寬頻帶和中小功率容量的場(chǎng)合應(yīng)用。精選ppt42.放大器二端口功率增益放大器的增益和穩(wěn)定性分析基于其二端口S參量。二端口功率增益定義功率增益:G=PL/Pin是耗散在負(fù)載ZL的功率與傳送到二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入端功率之比，與ZL有關(guān)，而與Zs無(wú)關(guān)?？捎迷鲆?GA=Pavn/Pavs是來(lái)自二端口網(wǎng)絡(luò)的可用功率與來(lái)自源的可用功率之比，求可用功率時(shí)，假定源和負(fù)載均共軛匹配，且與Zs有關(guān)，但與ZL無(wú)關(guān)。變換功率增益:GT=PL/Pavs是傳送到負(fù)載的功率與來(lái)自源的可用功率之比，它與Zs和ZL均有關(guān)。圖11.1帶有常規(guī)源和負(fù)載阻抗的二端口網(wǎng)絡(luò)精選ppt5若輸入和輸出都與二端口共軛匹配，則增益最大，且G=GA=GT.。三種功率增益的表示式:功率增益可用功率增益變換功率增益與衰減定義的比較工作衰減LA:LA=Pavs/PL為來(lái)自源的可用功率與負(fù)載吸收功率之比，因此LA=1/GT。插入衰減Li:Li=PL0/PL為網(wǎng)絡(luò)插入前負(fù)載吸收功率與網(wǎng)絡(luò)插入后負(fù)載吸收功率之比

(11-1)

(11-2)

(11-3)精選ppt6工作衰減LA與插入衰減Li間相差一個(gè)常數(shù)可見(jiàn)，當(dāng)Zs=ZL時(shí)，LA=Li。變換功率增益在輸入輸出皆匹配時(shí)（Gs=GL=0），GT=|S21|2。此外若S12=0（或小到可以忽略），變換功率增益稱為單向變換功率增益GTU:二端口功率增益的進(jìn)一步討論單級(jí)晶體管放大器可以用圖11.2所示的電路模擬對(duì)于放大器的

(11-4)

(11-5)圖11.2常用的晶體管放大器電路精選ppt7設(shè)計(jì)，最有用的增益定義是(11-3)所示的變換功率增益，該式考慮了源和負(fù)載均失配的情況，從(11-3)出發(fā)可定義輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、晶體管自身和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的有效增益系數(shù):若晶體管是單向的，即S12=0（或小到可以忽略），則Gin=S11,Gout=S22，單向晶體管增益GTU=GsG0GL:輸入(11-6a)晶體管(11-6b)輸出(11-6c)(11-7a)(11-7b)(11-7c)精選ppt8上面這些結(jié)果是用晶體管的S參量推導(dǎo)出來(lái)的，它還可以依據(jù)晶體管等效電路來(lái)獲得增益的表達(dá)式。比如依據(jù)GaAsFET等效電路可計(jì)算其共軛匹配條件下單向變換功率增益GTU，如圖11.3所示:

該式表明共軛匹配FET放大器的增益是按1/f2（或者6dB/倍頻程）下降的有趣結(jié)果。圖11.3單向FET等效電路和用于計(jì)算單向變換功率增益的源和負(fù)載終端(11-8)精選ppt93.穩(wěn)定性及穩(wěn)定性圓如圖11.2所示的電路中，假如輸入或輸出端口阻抗中有負(fù)實(shí)部，則該電路有可能發(fā)生振蕩，這意味著|Gin|>1或|Gout|>1。因?yàn)镚in和Gout依賴于通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)提供的GS和GL，可定義兩類(lèi)穩(wěn)定性:無(wú)條件穩(wěn)定:假如對(duì)所有無(wú)源信號(hào)源和負(fù)載阻抗，有|Gin|<1或|Gout|<1，則此網(wǎng)絡(luò)是無(wú)條件穩(wěn)定的。條件穩(wěn)定:假如僅對(duì)某些確定范圍的無(wú)源信號(hào)源和負(fù)載阻抗，則有|Gin|<1或|Gout|<1，則此網(wǎng)絡(luò)是條件穩(wěn)定的，這種情況也稱為潛在的不穩(wěn)定。穩(wěn)定性圓假如放大器是無(wú)源穩(wěn)定的，則(11-9a)(11-9b)精選ppt10若該器件是單向的（S12=0），則這些條件可簡(jiǎn)化為|S11|<1和|S22|<1。用Smith圓圖可方便地求出GS和GL值的取值范圍并畫(huà)成輸入和輸出穩(wěn)定性圓（StabilityCircles）。穩(wěn)定性圓的定義:|Gin|=1[或|Gout|=1]在GL(或GS)平面上的軌跡。所以該穩(wěn)定性圓確定了穩(wěn)定的和潛在不穩(wěn)定的GL和GS之間的邊界。注意:對(duì)于無(wú)源匹配網(wǎng)絡(luò)必有|GS|<1和|GL|<1，因此穩(wěn)定性工作點(diǎn)必位于Smith圓圖的單位圓內(nèi)。由(11-9a)表示的|Gin|=1得條件為經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)運(yùn)算可得輸出穩(wěn)定性圓方程(11-10)(11-11)圓心半徑(11-12a)(11-12b)精選ppt11將S11和S22互換，可獲得輸入穩(wěn)定性圓的相似結(jié)果輸入穩(wěn)定性圓一側(cè)將有|Gout|<1，而在另一側(cè)有|Gout|>1；同樣，輸出穩(wěn)定性圓一側(cè)有|Gin|<1，而在另一側(cè)有|Gin|>1。因此仍需確定Smith圓圖上哪個(gè)區(qū)域代表|Gin|<1和|Gout|<1的穩(wěn)定性區(qū)域。確定方法如圖11.4所示。若器件是無(wú)條件穩(wěn)定的，則穩(wěn)定性圓必須全部在Smith圓圖的外邊（或者完全包圍Smith圓圖），數(shù)學(xué)表示如下:若|S11|>1或|S22|>1，則該放大器不可能是無(wú)條件穩(wěn)定的，因?yàn)榭偰苓x取具有Z0的源或負(fù)載阻抗使GS=0或GL=0，引起|Gout|>1或|Gin|>1；若器件是條件穩(wěn)定的，則GS、GL的工作點(diǎn)必須選擇在穩(wěn)定區(qū)域，并最好在幾個(gè)接近設(shè)計(jì)頻點(diǎn)檢查其穩(wěn)定性。圓心半徑(11-13a)(11-13b)(11-14a)(11-14b)精選ppt12圖11.4條件穩(wěn)定的器件的輸出穩(wěn)定圓穩(wěn)定區(qū)域圖示(a)|S11|<1(b)|S11|>1

精選ppt13無(wú)條件穩(wěn)定的檢驗(yàn)穩(wěn)定性圓可用于確定條件穩(wěn)定放大器電路的GS和GL區(qū)域，事實(shí)上可用K-法來(lái)校驗(yàn)放大器是否處于無(wú)條件穩(wěn)定:這兩個(gè)條件組合是無(wú)條件穩(wěn)定的充分必要條件，即若器件的S參量滿足K-檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，則為無(wú)條件穩(wěn)定，否則即為條件穩(wěn)定。此外，若器件是無(wú)條件穩(wěn)定的還須滿足前提|S11|<1和|S22|<1。K-檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是無(wú)條件穩(wěn)定的數(shù)學(xué)上的嚴(yán)格條件，然而不能用它比較兩個(gè)或多個(gè)器件的相對(duì)穩(wěn)定性，因?yàn)樗婕暗絻蓚€(gè)單獨(dú)存在的參量。近年來(lái)提出的m參量可作為新的判據(jù):若m>1，則該器件無(wú)條件穩(wěn)定，并且，較大的m值意味著較大的穩(wěn)定性。(11-15a)(11-15b)(11-16)精選ppt14【例1】一個(gè)GaAsFET在頻率為2GHz、偏置電壓為Vgs=0時(shí)的S參量為（Z0=50ohm）試檢驗(yàn)其穩(wěn)定性，并在Smith圓圖上畫(huà)出穩(wěn)定性圓?！窘狻坑?，但K<1，因此為條件穩(wěn)定，穩(wěn)定性圓的圓心和半徑:精選ppt15圖11.5例1中的穩(wěn)定性圓精選ppt167.2單級(jí)晶體管放大器設(shè)計(jì)1.最大增益設(shè)計(jì)（共軛匹配）若晶體管給定,變換功率增益GT中的晶體管有效增益系數(shù)G0是固定的,放大器的總增益由匹配節(jié)的增益GS和GL控制,若滿足且假定匹配節(jié)無(wú)耗,則變換增益有最大值輸入輸出匹配節(jié)需同時(shí)匹配(11-17a)(11-17b)(11-18)(11-19a)(11-19b)精選ppt17解出GS和GL得變量B1,C1,B2,C2定義為只有平方根內(nèi)的數(shù)為正時(shí),式(11-20)才可能有解,因?yàn)榇藭r(shí)這等效于K>1

(11-20a)(11-20b)(11-21a)(11-21b)(11-21c)(11-21d)精選ppt18當(dāng)S12=0時(shí),GS=(S11)*,GL=(S22)*,此時(shí)最大變換功率增益為【注記】源和負(fù)載與晶體管共軛匹配時(shí),(11-18)定義的變換功率增益方有最大值。若晶體管是無(wú)條件穩(wěn)定的,則GTmax還可表示為若器件是條件穩(wěn)定的,則最大增益提供的結(jié)果不是很有意義,因?yàn)镵<1時(shí)源和負(fù)載不能同時(shí)共軛匹配。此時(shí)可定義最大穩(wěn)定增益,即(11-23)中K=1時(shí)的最大變換功率增益最大穩(wěn)定增益提供了一種用于比較在穩(wěn)定工作條件下各種器件增益的方便方法。

(11-22)(11-23)(11-24)精選ppt19【例2】共軛匹配放大器設(shè)計(jì):用單短截線設(shè)計(jì)一個(gè)在4.0GHz的最大增益放大器，計(jì)算和畫(huà)出3~5GHz內(nèi)輸入回?fù)軗p耗和增益的變化。GaAsFET有下列S參量（Z0=50ohm）【解】Step1.判斷管子的穩(wěn)定性可見(jiàn)滿足無(wú)條件穩(wěn)定的。Step2.求滿足最大增益時(shí)的GS,GL以及最大總變換增益精選ppt20有效增益系數(shù)為

則總變換增益為Step3.由已求解出的GS,GL結(jié)合Smith圓圖求解輸入輸出匹配電路圓圖求解過(guò)程見(jiàn)圖11.6所示,晶體管放大器的電路設(shè)計(jì)和頻率響應(yīng)如圖11.7所示。圖11.7(a)示出了RF電路圖,利用CAD軟件包可以計(jì)算器頻率響應(yīng),如圖11.7(b)所示,由圖知,在4GHz處預(yù)期的增益是16.7dB,有很好的回波損耗,增益下降1dB的帶寬約為2.5%。精選ppt21圖11.6例2中用于輸入匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的Smith圓圖精選ppt22圖11.7例2中放大器的電路設(shè)計(jì)和頻率響應(yīng)(a)RF電路(b)頻率響應(yīng)精選ppt232.等增益圓和固定增益的設(shè)計(jì)在許多實(shí)際情況中,更可取的設(shè)計(jì)是使增益小于可獲得的最大增益,以便擴(kuò)展帶寬或者獲得放大器增益的設(shè)定值,也即為了降低總增益要故意引入失配,這可通過(guò)設(shè)計(jì)所需增益的輸入輸出匹配節(jié)來(lái)完成。通過(guò)在Smith圓圖上畫(huà)出等增益圓,可使設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)便,等增益圓代表給定固定增益(GS和GL)值的GS和GL軌跡。此處我們的討論涉及單向器件的情況。對(duì)于單向器件,|S12|=0(或小到可以忽略),這可極大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程。將|S12|近似為零引起的變換增益誤差由GT/GTU給出。這個(gè)比值的界限可表示為式中U定義為單向品質(zhì)因素實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),若U<0.12,計(jì)算功率增益誤差不超過(guò)1dB。(11-25)(11-26)精選ppt24單向情況下GS和GL由式(11-7a)和(11-7c)所示GS=(S11)*,GL=(S22)*時(shí),該增益是最大的,求出該最大值為由此可定義歸一化增益系數(shù)gS和gL為且有和(11-27a)(11-27b)(11-28a)(11-28b)精選ppt25對(duì)于固定的gS和gL值,(11-28)代表在GS和GL時(shí)平面上的圓。輸入節(jié)的圓心和半徑為輸出節(jié)的圓心和半徑為每個(gè)圓族的中心位于沿著(S11)*和(S22)*的輻角給出的直線上。注意,當(dāng)gS(或gL)=1時(shí)(最大增益),正向預(yù)期的那樣,半徑RS(或RL)=0,而圓心約化為(S11)*和(S22)*。利用這些結(jié)構(gòu)便可畫(huà)出輸入節(jié)和輸出節(jié)的一系列等增益圓,沿著這些增益圓來(lái)選擇GS和GL以得到所需要的增益。選取的GS和GL不是唯一的,但為了達(dá)到最小失配并得到最大帶寬,可選擇那些靠近Smith圓圖中心的工作點(diǎn)。(11-29a)(11-29b)(11-30a)(11-30b)精選ppt26【例3】固定增益放大器設(shè)計(jì):用單短截線設(shè)計(jì)一個(gè)在4.0GHz處增益為11dB的放大器，畫(huà)出GS=2dB和3dB以及GL=0dB和1dB的等增益圓。計(jì)算和畫(huà)出從3GHz至5GHz范圍內(nèi)的輸入回波損耗和總放大器增益，F(xiàn)ET有下列S參量(Z0=50ohm)【解】因?yàn)镾12=0以及|S11|<1和|S22|<1，可判定此晶體管是單向和無(wú)條件穩(wěn)定的。由(11-27)知最大匹配節(jié)增益為失配晶體管的增益為所以最大單向變換增益是精選ppt27由(11-28、29、30)可計(jì)算出等增益圓的相關(guān)數(shù)據(jù)為作出相應(yīng)的等增益圓如圖11-8(a)所示。對(duì)于總放大器增益為11dB的要求,可選擇GS=2dB和GL=1dB。然后,沿著這些圓選擇GS和GL,使其距圓心的距離最小,如圖所示GS和GL分別位于120o和70o的徑向線上,可讀出GS=0.33exp(i120o)和GL=0.22exp(i70o),從而可用并聯(lián)開(kāi)路短截線法進(jìn)行匹配（同例題11.2相同）。放大器的電路如圖11.8(b)所示,利用CAD軟件包和所給出的S參量數(shù)據(jù)的插值計(jì)算響應(yīng),結(jié)果如圖11.8(c)所示,從圖可知在4.0GHz達(dá)到所希望的增益11dB,增益變化正負(fù)1dB的帶寬約為25%,這明顯的好于例題11.2中設(shè)計(jì)的最大增益帶寬；而回波損耗不是很好,在設(shè)計(jì)頻率處僅為5dB,這是由于為了達(dá)到設(shè)定的增益,在匹配節(jié)有意引入了失配。精選ppt28圖11.8例3中晶體管放大器的電路設(shè)計(jì)和頻率響應(yīng)(a)等增益圓精選ppt29圖11.8例3中晶體管放大器的電路設(shè)計(jì)和頻率響應(yīng)(b)RF電路(c)晶體管增益和回波損耗精選ppt303.低噪聲設(shè)計(jì)噪聲決定了使接收機(jī)可靠檢測(cè)到最小信號(hào)的門(mén)限。噪聲可源于外部源再傳遞到微波系統(tǒng),或由系統(tǒng)本身產(chǎn)生。一般而言,任意元件在高于熱力學(xué)溫度時(shí)的熱振動(dòng)等隨機(jī)過(guò)程,會(huì)產(chǎn)生噪聲功率。圖11.9某放大器動(dòng)態(tài)范圍定義噪聲本底動(dòng)態(tài)范圍飽和區(qū)精選ppt31微波系統(tǒng)中含噪聲的元件以噪聲溫度和噪聲系數(shù)來(lái)表征,兩者之間可相互轉(zhuǎn)化。如熱力學(xué)溫度下的電阻,其端電壓均值為0,但電壓均方根值vn不為零假定再接一個(gè)負(fù)載電阻R,則在帶寬B內(nèi)傳送到負(fù)載的功率為圖11.10一個(gè)有噪電阻上產(chǎn)生的隨機(jī)電壓(11-31)(11-32)精選ppt32若某種噪聲源（熱的或非熱的）的噪聲功率不是頻率的強(qiáng)函數(shù)（白噪聲）,該噪聲源即可用等效噪聲溫度為T(mén)e、數(shù)值為R的有噪電阻代替,該噪聲源含有固定帶寬B,B為元件或系統(tǒng)的帶寬。

對(duì)于帶寬為B和增益G的有噪放大器,其等效噪聲溫度定義過(guò)程如圖11.12所示

圖11.11任意白噪聲源的等效噪聲溫度圖11.12有噪放大器的等效噪聲溫度(a)有噪放大器(b)無(wú)噪放大器精選ppt33噪聲系數(shù)表征元件輸入和輸出之間的信噪比遞降的一種度量確定有噪網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)圖為【注記】1.噪聲系數(shù)是對(duì)匹配輸入源定義的2.噪聲源是由在溫度T0=290K下的電阻組成的3.噪聲系數(shù)只適用于線性系統(tǒng)(11-33)圖11.13確定有噪網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)(11-34)(11-35)精選ppt34噪聲系數(shù)還可表示為Gp為網(wǎng)絡(luò)的功率增益；NnA0=GpNi為標(biāo)準(zhǔn)輸入額定噪聲功率通過(guò)“理想線性網(wǎng)絡(luò)”后,在輸出端呈現(xiàn)的噪聲功率,可見(jiàn)噪聲系數(shù)與信號(hào)無(wú)關(guān),它的確是線性網(wǎng)絡(luò)噪聲性能的量度?？傒敵鲈肼暱煞殖奢斎朐肼暫蛢?nèi)部噪聲兩部分NnB0是線性網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部噪聲等效到輸出端的額定噪聲功率,于是噪聲系數(shù)還可表示為可見(jiàn)內(nèi)部噪聲越大,F越大,理想線性網(wǎng)絡(luò)F=1。(11-36)(11-37)(11-38)精選ppt35對(duì)于如圖11.14所示的級(jí)聯(lián)系統(tǒng),其噪聲系數(shù)和噪聲溫度分別為若推廣到任意多個(gè)級(jí),則有

(11-39)圖11.14級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)(a)兩個(gè)級(jí)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)(b)等效網(wǎng)絡(luò)(11-40)(11-41)(11-42)精選ppt36【例4】計(jì)算圖11.15所示的無(wú)線接收機(jī)前端的總噪聲系數(shù)。假設(shè)從饋線天線來(lái)的輸入噪聲功率是Ni=kTAB，其中TA=150K，求輸出噪聲功率(dBm)。假如要求接收機(jī)輸出處的最小信噪比為20dB，問(wèn)能加到接收機(jī)輸入處的最小信號(hào)電壓應(yīng)為多少？設(shè)定系統(tǒng)是在溫度T0下，其特征阻抗為50ohm，中頻帶寬為10MHz?！窘狻渴紫葓?zhí)行dB至數(shù)值的轉(zhuǎn)換利用(11-39)可計(jì)算出總的噪聲系數(shù)為圖11.15例4無(wú)線接收機(jī)前端框圖精選ppt37利用(11.35)可由總噪聲系數(shù)轉(zhuǎn)化為總系統(tǒng)的等效噪聲溫度系統(tǒng)的總增益為G=(10)(0.79)(0.5)=3.95。從而可求出輸出噪聲功率對(duì)20dB=100的輸出信噪比(SNR),輸入信號(hào)功率有對(duì)于50ohm的系統(tǒng)特征阻抗,這對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)電壓精選ppt38對(duì)于如圖11.16所示的無(wú)源二端口網(wǎng)絡(luò),其二端口的可用輸出噪聲功率為Nadd是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲功率,而G21是可用功率增益網(wǎng)絡(luò)的可用增益不依賴于負(fù)載失配GL。由于網(wǎng)絡(luò)處在熱力學(xué)平衡狀態(tài)下,此時(shí)N2=kTB。于是則網(wǎng)絡(luò)等效的噪聲溫度為網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)為(11-43)(11-44)(11-45)(11-46)精選ppt39

圖11.16阻抗不匹配的無(wú)源二端口網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)處于溫度T下圖11.17在溫度T下的有耗傳輸線,輸入端口處阻抗失配精選ppt40對(duì)于源端不匹配的情況,如圖11.17所示特征阻抗Z0的有耗線散射矩陣為于是從端口2向源方向看去的反射系數(shù)為于是可求出可用功率增益為(11-47)(11-48)(11-49)(11-50)精選ppt41于是失配有耗線的等效噪聲溫度為【討論】當(dāng)Gs=0時(shí),Te=(L-1)T假如L=1,傳輸線為無(wú)耗的,則Te=0,而不論源端是否失配；若線是有耗且失配的,此時(shí)L>1和|Gs|>0,則(11-47)中給出的噪聲系數(shù)大于Te=(L-1)T,因?yàn)樵炊俗杩沟氖鋾?huì)將從負(fù)載端反射回來(lái)的部分噪聲功率再次反射回負(fù)載。噪聲系數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān),但與源阻失配有關(guān)；(11-51)精選ppt42在整個(gè)系統(tǒng)的噪聲特性上,接收機(jī)的前端的第一級(jí)起著決定性的作用,對(duì)于一個(gè)放大器通常不可能同時(shí)獲得最小噪聲和最大增益,須進(jìn)行某種程度的兼顧。為了在噪聲系數(shù)和增益之間進(jìn)行有用的折中,可利用等增益圓和等噪聲系數(shù)圓來(lái)完成。二端口放大器的噪聲系數(shù)定義為式中Ys=Gs+jBs表示呈現(xiàn)在晶體管處的源導(dǎo)納Yopt表示得出最小噪聲系數(shù)的最佳源導(dǎo)納Fmin表示當(dāng)Ys=Yopt時(shí)獲得的晶體管的最小噪聲系數(shù)RN表示