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射频与微波放大器设计.ppt

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文档介绍:射频与微波放大器设计

第1页,本讲稿共68页

射频与微波放大器设计
基本设计方法
—采用S参数来进行设计

微波放大器用基本器件
双极晶体管 (较低频率)
场效应管(较高频率,可以一直工作到毫米波段)
第2页,本讲稿共68页S22在整个工作频率范围的变化
直接影响到输入和输出匹配网络的宽带设计。输入和输出匹配网络的特性本身随频率变化。

噪声系数在宽频带内的变化特性
影响工作频带内的噪声特性
第18页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计
3、宽带放大器设计的主要方法

(1)匹配补偿技术
(2)综合网络设计技术
(3)平衡放大器技术
(4)负反馈技术
第19页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——匹配补偿设计技术
基本设计思想
在放大器匹配网络的设计中,根据晶体管增益随频率的变化特点,在输入和输出匹配网络的设计过程中,引入适当的失配(一般是使高频端尽可能匹配,低频端适当失配),使放大器在整个频率范围内达到增益平衡的目的。

设计举例
第20页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——平衡放大器设计
平衡放大器电原理图
第21页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——平衡放大器的工作原理
(1) 端口1的输入功率通过3dB输入定向耦合器,在端口2和3等分输出,相位相差900。在理想情况下,端口4没有功率输出。
(2) 放大器 a 和 放大器 b 分别对端口2和端口3的输出功率进行放大,由于两个放大器的特性是一样的,因此,放大后的信号仍然是大小相等,相位相差900。 
(3) 在输出3分贝定向耦合器的输入口,由放大器b输出的信号比放大器a的输出信号滞后900,经过输出定向耦合器后,在输出定向耦合器的端口2,合成信号的振幅相等,相位相差1800,端口2没有输出,而端口3合成的信号振幅相等,相位相同,即合成信号从端口3输出。
第22页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——平衡放大器的优点
反射系数
如果两个放大器特性是完全一致的(平衡),则整个放大器是完全匹配的。因此平衡放大器允许各放大器的输入和输出口是失配的。

增益
在理想情况下,整个放大器的增益等于单支路放大器的增益
第23页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——平衡放大器的优点
功率容量
合成输出功率能力是单个放大器的两倍

可靠性
即使有一路放大器损坏,仍然可以工作(增益将下降6dB)

设计举例
第24页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——负反馈技术
对于宽带(宽达20倍频程)、低增益变化的放大器,负反馈是一项非常有效的技术。负反馈技术唯一的缺点是由于在反馈回路中有电阻,因此必然使噪声增加,增益降低。
第25页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——负反馈技术

第26页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——负反馈技术
反馈放大器的分析
反馈放大器的等效电路
第27页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——负反馈技术
分析:
由图15.19b,负反馈放大器的导纳矩阵 [Y] 为



其中
第28页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——负反馈技术(分析)
得出S参数






其中
第29页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——负反馈技术(分析)
输入和输出口无反射,有






由此得到






公式 15.19b 表明了两个反馈电阻R1和R2满足输入和输出口无反射所必须的条件。
第30页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——负反馈技术(分析)
负反馈放大器的增益
适合于并-串反馈设计的三极管的条件


R1的值总是正值(即R1≥0),考虑最坏情况,即 R1=0,由公式 15.9b,得到(gm)min的值
第31页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——负反馈技术(分析)
匹配条件下(gm)min的简单表达式:
将式15.9c中的R2代入式15.20,有


由公式 15.19c 可以看出,一旦晶体管满足(gm)min情况,增益S21只与反馈电阻R2有关,而与器件的参数无关。因此,只要器件是线性工作的,在一个宽的频带内放大器就可以保证增益的平坦性。
第32页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——负反馈技术(分析)
获得最小输入和输出驻波比的条件




设计举例
第33页,本讲稿共68页
宽带放大器(BBA)设计 ——负反馈技术(高频情况)
随着工作频率的增加,S21的相位将趋向于900,也就是说可能出现正反馈的成分,由此引起放大器的不稳定

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上传人:文库新人 2022/1/26 文件大小:5.98 MB

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