《射频放大器的设计》PPT课件

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1、第六章射频放大器的设计6.1射频放大器的特性指标和基本构成1.RF放大器的基本构成:2.特性指标(1)增益：•转换功率增益：•单向化功率增益：•资用功率增益：•功率增益：(2)增益平坦度：在工作频带内，增益的不均匀程度。如：不均匀度±0.5dB,±1dB.(3)工作频率及带宽：工作频率：一般指放大器具有最正常放大状态的中心频率；带宽：指放大器具有正常放大状态的频率范围。(4)输出功率：表示放大器在输出信号满足一定的线性要求前提下，所具有的输出能力。(5)直流输入功率：放大器工作时，对电源的耗电。(6)输入、

2、输出端驻波系数：在规定的参考阻抗条件下，衡量放大器的输入阻抗和输出阻抗对参考阻抗的接近程度。(7)噪声系数：RF放大器本身产生热噪声的指标。在微弱信号放大时，必须是低噪声放大器。(8)稳定性：放大器在工作频带内必须是稳定工作的，不能产生自激振荡。3.稳定性判定•自激振荡：当放大器的输入端的输入信号为0，其输出端仍有振荡信号输出，此放大器就处于自激振荡状态。•稳定放大器：放大器的输出信号又依赖于输入信号的存在而存在、变化而变化。•放大器的稳定性：绝对稳定(无条件稳定)：此时任何负载阻抗和源阻抗都能使放大器稳定

3、。潜在不稳定(有条件稳定)：负载和源阻抗不能任意选择，有一定的限制才能使放大器稳定。•放大器稳定性判定原则：判定放大器的输入和输出端是否具有负阻现象：有负阻--自激；无负阻--稳定对于输入端口：设放大器的输入阻抗为：•对于输出端同理：无负阻时，必须：由输入和输出稳定条件得放大器稳定性判据：采用”稳定因子k”判定绝对稳定:如果给出了电路端口或元器件的S参数条件,则:放大器输入/出的绝对稳定的判定可用稳定因子方法:放大器的稳定措施：1.通常在输入、输出回路中增设阻尼电阻(串联或并联)；2.选合适参数的放大器件;

4、3.选择合理的工作点;4.正确选择组成谐振电路的L/C值关系(串联:L高,Q高;并联:C高,Q高)。6.2RF放大器的设计(本课程只讨论单向化设计)•单向化设计条件：S12=0(若晶体管的S12很大，那就意味着此管很差)增益分析：其中：GS—表明由输入端匹配情况及S11数值大小所致的附加增益，匹配时：GL—表明由输出端匹配情况及S22数值大小所致的附加增益，匹配时：G0—放大元件本身的放大能力。所以放大器的匹配状态直接影响放大器的增益性能！以单级微带放大器设计为例，介绍设计步骤：设计步骤：1.输入匹配网络设

5、计：已知晶体管的S11，目的：将S11对应的阻抗值与参考阻抗Z0(通常源阻抗数值为Z0)进行共轭匹配。本方法为了简便，就都在导纳圆图上进行。步骤：•将S11点标于导纳圆图，为y11点；•从y11开始，沿等圆向传输线始端方向行进L1至y11’点，(此时，须：Re(y11’)=1;那么，只要制造一个并联的“-Im(y11’)”就实现了共轭匹配)•再找到“0-Im(y11’)”点，从“0-Im(y11’)”点开始，沿g=0圆(因为并联导纳)向传输线终端方向行进L2至短路/开路点，这样就制造了一个并联导纳数值为“-

6、Im(y11’)”与“+Im(y11’)”抵消，就实现了共轭匹配，此时，在此终端点处，是短路点(或开路点)，则短截线L2就为短路线(或开路线)。2.输出匹配网络设计：已知晶体管的S22，目的：将S22对应的阻抗值与参考阻抗Z0(通常外负载阻抗数值为Z0)进行共轭匹配。为方便微带以并联为电纳为主，匹配过程在导纳圆图上进行。步骤：1.将S22标于导纳圆图，为y22点;2.从y22开始，沿等圆向传输线始端方向行进L3至y22’点，(此时，须：Re(y22’)=1;那么，只要制造一个并联的电纳“-Im(y22’)”

7、就实现了共轭匹配)•3.再找到“0-Im(y22’)”点，从“0-Im(y22’)”点开始，沿g=0圆(因为并联导纳)向传输线终端方向行进L4至短路/开路点，这样就制造了一个并联导纳数值“-Im(y22’)”与“+Im(y22’)”抵消，就实现了共轭匹配，此时，在此终端点处，是短路点(或开路点)，则短截线L4就为短路线(或开路线)。3.微带放大器电路形式实际各线长：另外，其它匹配形式：S11(或S22)先消去对应阻抗的虚部，再将剩下的实部经线转换成Z0值。4.偏置注入网络：(1)若微带线匹配网络应用短路短截

8、线，则可以直接将直流偏置从短路线的交流短路点注入。(2)若微带线匹配网络中不应用短路短截线，则直流偏置必须经过短路线注入。6.3宽带RF放大器1.频率补偿匹配：原理：在放大器的输入或输出端口引入适当的失配，用于补偿S参数的频率特性。方法：(1)输入端选频匹配，并且匹配网络的Q值较小，带相对较宽；同时，输出端口采用纯电阻或阻抗作为直流负载(纯电阻负载对频率无关！阻抗负载使得高频时阻抗上升！以弥补随而)。(2)故意将