1、電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義微波晶體管放大器p 概述概述+-uo+u+-i放大電路u-R+SSRL信號源負載iiio 放大放大把微弱的電信號的幅度放大。把微弱的電信號的幅度放大。一個微弱的電信號通過放大器后，輸出電壓或電流的幅度一個微弱的電信號通過放大器后，輸出電壓或電流的幅度得到了放大，但它隨時間變化的規(guī)律不能變得到了放大，但它隨時間變化的規(guī)律不能變，即，即不失真不失真。電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義p 概概述u常用的微波放大器常用的微波放大器電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u放大器主要技術(shù)參數(shù)放大器主要技術(shù)參數(shù)1. 1.增益（增益（GainGain） 對信號幅

2、度放大能力對信號幅度放大能力2. 2.噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)NFNF 放大器對信噪比的惡化放大器對信噪比的惡化3. 3.輸入輸入/ /出反射系數(shù)出反射系數(shù) 放大器與系統(tǒng)阻抗的匹配關(guān)系放大器與系統(tǒng)阻抗的匹配關(guān)系4. 4.輸出功率輸出功率1dB1dB壓縮點壓縮點 放大器線性功率輸出能力放大器線性功率輸出能力5. 5.飽和輸出功率飽和輸出功率 放大器功率輸出能力放大器功率輸出能力6. 6.效率效率 DC-RF DC-RF功率轉(zhuǎn)換能力功率轉(zhuǎn)換能力7. 7.三階互調(diào)抑制度三階互調(diào)抑制度/ /三階三階互互調(diào)交叉點調(diào)交叉點p 概概述電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u微波晶體管放大器的構(gòu)成微波晶體管放大器的

3、構(gòu)成 微波晶體管微波晶體管 封裝封裝 裸管芯裸管芯 匹配匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 輸入匹配輸入匹配 輸出匹配輸出匹配 DCDC偏置偏置網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 器件參數(shù)器件參數(shù) （S S參數(shù)）參數(shù)） 匹配電路設(shè)計匹配電路設(shè)計: :最大最大增益增益最小噪聲最小噪聲 DCDC偏置網(wǎng)絡(luò)設(shè)偏置網(wǎng)絡(luò)設(shè)計計p 概概述電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義p晶體管器件的晶體管器件的S S參數(shù)參數(shù) u用用S S參數(shù)表征晶體管特性優(yōu)勢明顯參數(shù)表征晶體管特性優(yōu)勢明顯 微波晶體管放大器 其他參量（如其他參量（如y y、h h參量）大都表征網(wǎng)絡(luò)在開、短路狀態(tài)下電參量）大都表征網(wǎng)絡(luò)在開、短路狀態(tài)下電壓、電流關(guān)系；晶體管在開、短路壓、電流關(guān)系；晶

4、體管在開、短路狀態(tài)易于發(fā)生振蕩，不能狀態(tài)易于發(fā)生振蕩，不能得到合適的放大狀態(tài)電路參量；得到合適的放大狀態(tài)電路參量； S S參量的確定參量的確定無需理想開短路要求，無需理想開短路要求，適合于分布參數(shù)電路系適合于分布參數(shù)電路系統(tǒng)；統(tǒng)； S S參數(shù)是基于入射波和反射波的概念建立的，和實際器件工參數(shù)是基于入射波和反射波的概念建立的，和實際器件工作狀態(tài)作狀態(tài)一致一致電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 u晶體管晶體管S S參數(shù)定義參數(shù)定義 端口電壓端口電壓與端口與端口電流電流用用入射波和反射波表示：入射波和反射波表示：1,2)kikrkkikrkVVVIIIk；（ 引入歸一化波的概念：引入歸一化波的

5、概念：ikrkkckikkckrkckckVVaZ IbZ IZZ；p 晶體管器件的晶體管器件的S S參數(shù)參數(shù) 各端口入射波和反射波功率可簡單表達：各端口入射波和反射波功率可簡單表達：222222ikrkkckikikkckrkrkckckVVaZIPbZIPZZ；電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 u晶體管晶體管S S參數(shù)定義參數(shù)定義 p 晶體管器件的晶體管器件的S S參數(shù)參數(shù) 11122122SSSSS111 1122111121221222221 1222=or=bS aS abSSabSSabS aS a 反射系數(shù)反射系數(shù)22111111110022222200=iiriaVri

6、aVbVSaVbVSaV 傳輸傳輸系數(shù)系數(shù)221112221112002111222100=iicricaVcricaVZbVSaVZZbVSaVZ 晶體管晶體管S S參數(shù)與參數(shù)與Z Zc1c1和和Z Zc2c2有關(guān)，對不同特性阻抗的測量系統(tǒng)，有關(guān)，對不同特性阻抗的測量系統(tǒng)，得到的得到的S S參數(shù)不同；參數(shù)不同； Z Zc1c1和和Z Zc2c2稱為測量稱為測量S S參數(shù)的系統(tǒng)阻抗，一般為：參數(shù)的系統(tǒng)阻抗，一般為： Z Zc1c1=Z=Zc2c2=50=50電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義p單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析 微波晶體管放大器a1a2b1b2a1a2b1b2簡化網(wǎng)絡(luò)：

7、簡化網(wǎng)絡(luò)：電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u各端口反射系數(shù)各端口反射系數(shù)scsscZZZZ LcLLcZZZZ p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析 源反射系數(shù)源反射系數(shù) 負載射系數(shù)負載射系數(shù) 輸入反射系數(shù)輸入反射系數(shù)111ccZZZZ 輸出反射系數(shù)輸出反射系數(shù)222ccZZZZ 各端口反射系數(shù)決定各端口反射系數(shù)決定了放大器各種匹配狀了放大器各種匹配狀態(tài)態(tài)工作狀態(tài)工作狀態(tài)電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u各端口反射系數(shù)表達各端口反射系數(shù)表達 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析22Lab 11221111111222211LLLLbS SSDSaSS 端口端口1 1加激

8、勵信號加激勵信號源源as , 端端口口2 2僅接負載僅接負載1S1ab 12212222222111111SSSSS SSDbSaSS 端口端口2 2加加激勵信號激勵信號源源aL , 端端口口1 1僅接負載僅接負載1112112212212122det( )SSDSS SS SSS電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u各端口各端口功率功率 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析V V1 1I I1 1放大器輸入端加激勵源時，放大器輸入端加激勵源時，11ssVZ IV其中，其中，111111irirIIIVVV和11111ssssaaaba 和定義信號源歸一化波：定義信號源歸一化波：可得：

9、可得：1sscsVaZz11111sscccssVZVIZZZzab于是，于是，其中，其中，ssczZZ為歸一化源阻抗 進入晶體管輸入端功率進入晶體管輸入端功率電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u各端口各端口功率功率 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析V V1 1I I1 1 進入晶體管的功率為進入晶體管的功率為: :222222111111211(1)1ssPabaa 1s 僅當輸入端共軛匹配（）時，211211assPPa P1a為信信號號源源資資用功率用功率電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 傳輸給負載的功率傳輸給負載的功率 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析對于

10、負載來說，晶體管輸出信號可由等效源表示對于負載來說，晶體管輸出信號可由等效源表示2122120122221(1)(1)1(1)(1)LLsLLsSSaaaSS 電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義傳輸給負載的功率傳輸給負載的功率 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析22222222220221(1)1LLLPbaba L2 僅當輸出端共軛匹配（）時，22221222222*2221(1)1111aOsLsSPPaaS P2a為放大器放大器資資用功率用功率電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u增益增益 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析（a a）工作）工作功率增益功率增益222

11、221212222222111221221111()2Re11LLpLLLSSPGPSSDCS G GP P為為放大器放大器實際實際工作工作中中功率增益功率增益的量度的量度G GP P僅僅與與晶體管晶體管S S參數(shù)參數(shù)和和負載負載 L有有關(guān)關(guān)12211CSS D式中，電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u增益增益 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析（b b）資資用用功率增益功率增益 Ga為為放大器放大器兩個兩個端口共端口共軛軛匹配匹配時產(chǎn)時產(chǎn)生的生的功率增益功率增益 Ga僅與僅與晶體管晶體管S S參數(shù)參數(shù)和和源源 S有有關(guān)關(guān)21122CSS D式中，22222212212222222

12、12211222211111()2Re11ssaaasssSSPGPSSDCS 電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u增益增益 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析（c c）轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換功率增益功率增益 Gt為為放大器放大器實際傳實際傳送到送到負載負載的功率的功率與與信信號號源源資資用功率之用功率之比比 Gt與與晶體管晶體管S S參數(shù)參數(shù)，源源 S，負載負載 L有有關(guān)關(guān)2222222121222212211122122111111111sLsLtaLssLsLSSPGPSSSS S 在在一般情一般情況況下下: :ptatGGGG，電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u穩(wěn)定性穩(wěn)定性 p

13、單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析（一一）網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性定定性定義義設(shè)網(wǎng)絡(luò)某一端口的輸入阻抗是Z=R+jX該端口對實數(shù)參考阻抗Zc的反射系數(shù)為：ccccZZRZjXZZRZjX 2222ccRZXRZX 當R0時，|1，稱該端口絕對穩(wěn)定；當R0時，|1，稱該端口不穩(wěn)定。 只要只要網(wǎng)絡(luò)中有一個網(wǎng)絡(luò)中有一個端口不穩(wěn)定，則整端口不穩(wěn)定，則整個網(wǎng)絡(luò)都不穩(wěn)定；個網(wǎng)絡(luò)都不穩(wěn)定； 判定穩(wěn)定性可由網(wǎng)判定穩(wěn)定性可由網(wǎng)絡(luò)端口的輸入阻抗絡(luò)端口的輸入阻抗是否存在負阻來確是否存在負阻來確定定電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u穩(wěn)定性穩(wěn)定性 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析（二二）晶體管晶體管穩(wěn)穩(wěn)定性定

14、性 晶體管放大器絕對穩(wěn)定是指可可選選用任何用任何實數(shù)實數(shù)源、源、負載負載阻抗阻抗|S|1，|L|1， 晶體管放大器絕對的充要條件是21112212221221111sSS SSS SKKs為放大器的穩(wěn)定系數(shù)：2221122122112sSSDKS S電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u穩(wěn)定性穩(wěn)定性 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析 晶體管放大器在不穩(wěn)定條件下對源、負載阻抗的選擇:(1)晶體管放大器輸入端口不穩(wěn)定時，經(jīng)源再次反射進入晶體管的入射波為:11 ；a111 1ba 111 1ssaba L2211L 若，則輸出端口穩(wěn)定(2)晶體管放大器輸出端口不穩(wěn)定時，111111ssa

15、a 若，即 ，則該輸入端口穩(wěn)定電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u噪聲系數(shù)噪聲系數(shù) p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析 微波晶體管放大器噪微波晶體管放大器噪聲來聲來源源: :熱熱噪噪聲聲: :載載流子不流子不規(guī)則運動規(guī)則運動引起的，引起的，與與器件器件歐歐姆姆電電阻相阻相關(guān)關(guān)；散粒噪散粒噪聲聲：由于：由于電電流流流流動時載動時載流子流子運動運動起伏起伏產(chǎn)產(chǎn)生，其大小生，其大小與電與電流呈正比；流呈正比；閃爍閃爍噪噪聲聲：半：半導(dǎo)導(dǎo)體工體工藝藝及表面及表面處處理等引起的。理等引起的。 熱熱噪噪聲聲功率：功率：,4n rmsvkTBRk 熱熱噪噪聲電壓聲電壓：可用：可用電電阻阻R產(chǎn)產(chǎn)生

16、的噪生的噪聲電壓聲電壓在在fH- -fL頻頻段段內(nèi)內(nèi)表示表示2,N4n rmsvkTBR 熱熱噪噪聲聲模型模型231.380 10 J/KTBk玻爾茲曼常數(shù)：，電阻噪聲溫度， 噪聲帶寬電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義u噪聲系數(shù)噪聲系數(shù) p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析 放大器放大器輸輸入入噪噪聲聲功率可等效功率可等效為為信信號號源源內(nèi)內(nèi)阻阻產(chǎn)產(chǎn)生的生的熱熱噪噪聲聲功功率率in0NkT B 微波晶體管放大器微波晶體管放大器輸輸出噪出噪聲聲是放大器是放大器輸輸入噪入噪聲聲功率和放大功率和放大器自身器自身產(chǎn)產(chǎn)生的噪生的噪聲聲的的組組合合0300KT 環(huán)境溫度，out0N()ekGB

17、TTTe為放大器等效噪聲溫度 噪噪聲聲系系數(shù)數(shù)定定義義: :信號通過放大器之后，由于放大器產(chǎn)生噪聲，信號通過放大器之后，由于放大器產(chǎn)生噪聲，使信噪比變壞；信噪比下降的倍數(shù)就是噪聲系數(shù)使信噪比變壞；信噪比下降的倍數(shù)就是噪聲系數(shù)out0ininoutoutin00NSN1NF=1SNNeeTTTGTT 電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義放大器自身產(chǎn)生的噪聲常用等效噪聲溫度放大器自身產(chǎn)生的噪聲常用等效噪聲溫度T Te e來表達。噪聲溫度來表達。噪聲溫度T Te e與噪聲系數(shù)與噪聲系數(shù)NFNF的關(guān)系的關(guān)系NF(dB) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

18、NF1.023 1.047 1.072 1.096 1.122 1.148 1.175 1.202 1.230 1.259 Te(K)6.825 13.81 20.96 28.27 35.75 43.41 51.24 59.26 67.47 75.87 NF(dB) 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 10 NF1.413 1.585 1.778 1.995 2.239 2.512 2.818 3.162 3.981 10.00Te(K)120.9 171.3 228.1 291.6 362.9 442.9 532.8 633.5 873.5 2637) 1

19、(0NFTTe式中，式中，T T0 0為環(huán)境溫度，通常取為環(huán)境溫度，通常取為為300K300K。根據(jù)公式，可以計算出常用的噪聲系數(shù)和與之對應(yīng)的噪聲溫度，如根據(jù)公式，可以計算出常用的噪聲系數(shù)和與之對應(yīng)的噪聲溫度，如表所示。噪聲系數(shù)和噪聲溫度關(guān)系表所示。噪聲系數(shù)和噪聲溫度關(guān)系p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析 多多級級聯(lián)級級聯(lián)放大器噪放大器噪聲聲系系數(shù)數(shù)表表達為達為：321112NF1NF1NF=NFGG G 低噪聲放大器前級對噪聲系數(shù)的貢獻占絕對因素低噪聲放大器前級對噪聲系數(shù)的貢獻占絕對因素電子科技大學(xué)電子工

20、程學(xué)院微波集成電路講義 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析 晶體管最小噪晶體管最小噪聲聲系系數(shù)數(shù) 經(jīng)驗公式表明，隨著工作頻率增加，微波場效應(yīng)晶體管具經(jīng)驗公式表明，隨著工作頻率增加，微波場效應(yīng)晶體管具有比有比微波雙極晶體管微波雙極晶體管更優(yōu)良的噪聲系數(shù)更優(yōu)良的噪聲系數(shù)2min0BJT11fNFKf 微波：minFET1TfNFKf 微波： 晶體管等效晶體管等效為線為線性二端口性二端口網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)，噪，噪聲聲系系數(shù)數(shù)表表達為達為：2minRenssoptsRNFNFYYYRn線性線性二端口網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲二端口網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲阻抗阻抗;Ys=Gs+jBs信號源內(nèi)阻Ysopt=Gsopt+jBsopt

21、獲得最佳噪聲系數(shù)獲得最佳噪聲系數(shù)NFmin時的源導(dǎo)納時的源導(dǎo)納電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p 單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析單級放大器網(wǎng)絡(luò)分析 晶體管最小噪晶體管最小噪聲聲系系數(shù)數(shù) 晶體管等效晶體管等效為線為線性二端口性二端口網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)，噪，噪聲聲系系數(shù)還數(shù)還可表可表達為達為：線性線性二端口網(wǎng)絡(luò)二端口網(wǎng)絡(luò)的的噪聲系數(shù)完全由可測量的四個參數(shù)決定：噪聲系數(shù)完全由可測量的四個參數(shù)決定： Nfmin、N(或或N)和和 sopt2min21ssoptsNFNFN 224Re411nsoptsoptsoptRYNN 式中，電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p微波晶體管放大器設(shè)計微波晶體管放大器設(shè)計

22、u晶體管放大器的匹配晶體管放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)微波晶體管放大器設(shè)計的主要工作是得到合適的輸入、級間、輸出微波晶體管放大器設(shè)計的主要工作是得到合適的輸入、級間、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò)微波晶體管放大器 輸入匹配網(wǎng)絡(luò)：輸入匹配網(wǎng)絡(luò)：實現(xiàn)微波晶體管的輸入端口與信號源之間的匹配；實現(xiàn)微波晶體管的輸入端口與信號源之間的匹配； 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)：實現(xiàn)：實現(xiàn)微波晶體管的輸出端口與負載之間的匹配微波晶體管的輸出端口與負載之間的匹配； 級間匹配網(wǎng)絡(luò)：實現(xiàn)前后級級間匹配網(wǎng)絡(luò)：實現(xiàn)前后級微波晶體管的輸出端口與微波晶體管的輸出端口與輸入端口的輸入端口的匹配匹配； 獲取最佳功率增益、最佳噪聲系數(shù)、最佳增益平坦度獲取

23、最佳功率增益、最佳噪聲系數(shù)、最佳增益平坦度 1 S 2 L電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p 微波晶體管放大器設(shè)計微波晶體管放大器設(shè)計u微微帶帶集成匹配集成匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)微波晶體管放大器（a a）并聯(lián)并聯(lián)型匹配型匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 主要用于主要用于滿滿足微波低端、窄足微波低端、窄帶帶需需求求(T(T型型結(jié)結(jié)的影的影響響） 并聯(lián)并聯(lián)枝枝節(jié)節(jié)可以是可以是終終端端開開路也可以路也可以是是終終端端短路；短路； 根據(jù)根據(jù)電納電納補償補償要求和要求和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)需要需要來來決決定定并聯(lián)并聯(lián)枝枝節(jié)節(jié)的的開開、短路情、短路情況況，并聯(lián)并聯(lián)枝枝節(jié)節(jié)的的阻抗和阻抗和長長度度； 根據(jù)根據(jù)電導(dǎo)電導(dǎo)匹配要求，匹配要求，決

24、決定串定串聯(lián)線聯(lián)線阻抗和阻抗和長長度（一般度（一般為為 g g/4/4）電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p 微波晶體管放大器設(shè)計微波晶體管放大器設(shè)計u匹配匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)類類型型 多多級級級級聯(lián)聯(lián)可可實現(xiàn)寬帶實現(xiàn)寬帶匹配匹配（b b）串）串聯(lián)聯(lián)型匹配型匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 串接短串接短線實現(xiàn)復(fù)線實現(xiàn)復(fù)阻抗阻抗- -實實阻抗阻抗的的變換變換 g g/4/4線實現(xiàn)實數(shù)線實現(xiàn)實數(shù)阻抗的阻抗的變換變換 可用于可用于較較高高頻頻率率電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p 微波晶體管放大器設(shè)計微波晶體管放大器設(shè)計u微波晶體管放大器微波晶體管放大器設(shè)計設(shè)計要點要點 穩(wěn)定性是放大器設(shè)計的穩(wěn)定性是放大器設(shè)計

25、的前提前提分別選取合適的源、負載阻抗，使得放大器輸出端、輸入端穩(wěn)定分別選取合適的源、負載阻抗，使得放大器輸出端、輸入端穩(wěn)定在晶體管不穩(wěn)定的情況下，在晶體管不穩(wěn)定的情況下，可可采用有耗網(wǎng)絡(luò)改善放大器的穩(wěn)定性。采用有耗網(wǎng)絡(luò)改善放大器的穩(wěn)定性。 匹配網(wǎng)絡(luò)選擇匹配網(wǎng)絡(luò)選擇最最小小噪聲噪聲匹配匹配： s s= = soptsopt最最大功率增益大功率增益匹配：匹配： s s= = 1 1* *輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)最最大功率增益大功率增益匹配：匹配： L L= = 2 2* *級間匹配網(wǎng)絡(luò)級間匹配網(wǎng)絡(luò)按要求實現(xiàn)后級輸入阻抗與前級輸出阻抗之按要求實現(xiàn)后級輸入阻抗與前級輸出阻抗之間

26、的匹配，并實現(xiàn)前后級的隔間的匹配，并實現(xiàn)前后級的隔直直 增益平坦度和端口駐波比增益平坦度和端口駐波比電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p 微波晶體管放大器設(shè)計微波晶體管放大器設(shè)計u絕對穩(wěn)絕對穩(wěn)定情定情況況下的下的設(shè)計設(shè)計 1 S 2 L 單單向向情情況況下下（S12=0S12=0）的的設(shè)計設(shè)計步步驟驟：（2 2）當當S12=0S12=0時時，12121221122111111222222211 =0S011sLLsSS SS SSSSSSS ，（1 1）判定器件判定器件穩(wěn)穩(wěn)定性定性（3 3）設(shè)計輸設(shè)計輸入匹配入匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)：*SSOPTS1= 或 （4 4）設(shè)計輸設(shè)計輸出匹配出匹配網(wǎng)絡(luò)

27、網(wǎng)絡(luò)：2L 電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p 微波晶體管放大器設(shè)計微波晶體管放大器設(shè)計u絕對穩(wěn)絕對穩(wěn)定情定情況況下的下的設(shè)計設(shè)計 1 S 2 L 雙雙向向情情況況下下（S12S120 0）的的設(shè)計設(shè)計步步驟驟：（2 2）當當S12S12 0 0時時，1221222111ssS SSS ( (一一) )按最小噪按最小噪聲聲系系數(shù)設(shè)計數(shù)設(shè)計（1 1）設(shè)計輸設(shè)計輸入匹配入匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)：SSOPT=（3 3）設(shè)計輸設(shè)計輸出匹配出匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)：2L 電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p 微波晶體管放大器設(shè)計微波晶體管放大器設(shè)計u絕對穩(wěn)絕對穩(wěn)定情定情況況下的下的設(shè)計設(shè)計 1 S 2 L

28、 雙雙向向情情況況下下（S12S120 0）的的設(shè)計設(shè)計步步驟驟：（二）按最大功率增益（二）按最大功率增益設(shè)計設(shè)計（1 1）按共）按共軛軛匹配要求得到匹配要求得到輸輸入入/ /出匹配出匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)反射系反射系數(shù)數(shù)：1212211112212212221111sLLLssS SSSS SSS 22112SSM22222221M1214=24=2LLBBCCCBBCCC2222221112222211122112112211BSSDBSSDCSS DCSS D ，（2 2）設(shè)計輸設(shè)計輸入入/ /出匹配出匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)實現(xiàn) S0S0與與 SMSM 、 LMLM與與 L0L0之之間間的匹配的匹配電

29、子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p 微波晶體管放大器設(shè)計微波晶體管放大器設(shè)計u潛在不潛在不穩(wěn)穩(wěn)定定條條件下的件下的設(shè)計設(shè)計 1 S 2 L S和和 L 的選擇的選擇受放大器穩(wěn)定受放大器穩(wěn)定性限制：性限制：（2）設(shè)計設(shè)計放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)時，要保證放大器輸入口放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)時，要保證放大器輸入口穩(wěn)定穩(wěn)定：在在 L 平面上穩(wěn)定區(qū)選取平面上穩(wěn)定區(qū)選取 L；（3）設(shè)計設(shè)計放大器放大器輸輸入入匹配匹配網(wǎng)絡(luò)時，要保證放大器網(wǎng)絡(luò)時，要保證放大器輸輸出出口穩(wěn)定口穩(wěn)定：在在 S 平面上穩(wěn)定區(qū)選取平面上穩(wěn)定區(qū)選取 S；（1）保證增益保證增益要求要求和噪聲系數(shù)要求和噪聲系數(shù)要求: GGMin; NFNF

30、Max電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 u潛在不潛在不穩(wěn)穩(wěn)定定條條件下的件下的設(shè)計設(shè)計 1 S 2 L 保證功率增益保證功率增益GPGMin的設(shè)計步驟的設(shè)計步驟（1）選擇晶體管輸入口穩(wěn)定且）選擇晶體管輸入口穩(wěn)定且保證增益的保證增益的 L：（3）判定晶體管輸出端穩(wěn)定性）判定晶體管輸出端穩(wěn)定性*1s 1221222111ssS SSS ，1221111221LLS SSS ，1PMin1GGL （2）確定輸入匹配網(wǎng)絡(luò)）確定輸入匹配網(wǎng)絡(luò) S：21 ？（4）2L1若，重新選擇；2S0SL0L1若，設(shè)計輸入/輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，完成與、與之間的匹配電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 u潛在不潛在

31、不穩(wěn)穩(wěn)定定條條件下的件下的設(shè)計設(shè)計 1 S 2 L 保證噪聲系數(shù)保證噪聲系數(shù)NFNFMax的設(shè)計步驟的設(shè)計步驟（1）選擇晶體管）選擇晶體管輸出口輸出口穩(wěn)定且穩(wěn)定且保證噪聲的保證噪聲的 S：（3）判定晶體管輸入端穩(wěn)定性）判定晶體管輸入端穩(wěn)定性*2L 1221222111ssS SSS ，1221111221LLS SSS ，2Max1NFNFS （2）確定輸）確定輸出出匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò) L：11 ？（4）11S若，重新選擇；1S0SL0L1若，設(shè)計輸入/輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，完成與、與之間的匹配電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p 微波晶體管放大器設(shè)計微波晶體管放大器設(shè)計u多級放大器設(shè)計 多級放

32、大設(shè)計簡便，設(shè)計效多級放大設(shè)計簡便，設(shè)計效率高，率高， 可任意增加可任意增加級數(shù)級數(shù)（適合（適合n n3 3） 但結(jié)構(gòu)松散但結(jié)構(gòu)松散 模塊化模塊化設(shè)計方案設(shè)計方案 每一級單獨設(shè)計，級間由每一級單獨設(shè)計，級間由5050線線連接連接 一體化設(shè)計方案一體化設(shè)計方案 不便任意增不便任意增加加級數(shù)級數(shù)（適（適合合n n3 3） 結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊 每一級放大器不是單獨設(shè)計，每一級放大器不是單獨設(shè)計，前后級晶體管匹配和級前后級晶體管匹配和級聯(lián)由聯(lián)由同一級間匹配網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)同一級間匹配網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院微波集成電路講義 p 微波晶體管放大器設(shè)計微波晶體管放大器設(shè)計 合理選取匹配網(wǎng)絡(luò)，得到寬帶響應(yīng)：合理選取匹配網(wǎng)絡(luò)，得到寬帶響應(yīng)：u帶寬帶寬和和帶內(nèi)頻響帶內(nèi)頻響（平坦度）（平坦度） 在頻帶高端按共軛匹配設(shè)計；在頻帶高端按共軛匹配設(shè)計； 頻率低端因失配使放大器增益降低頻率低端因失配使放大器增益降低u增強增強穩(wěn)穩(wěn)定性定性 在在晶體管晶體管器件端口串、并聯(lián)電阻，按器件端口串、并聯(lián)電阻，按新新的的SS參數(shù)設(shè)計。參數(shù)設(shè)計。 晶體管晶體管|S21|S21|2 2隨頻率增加而下降；