笫3章高頻放大器本章主要內(nèi)容：3.1高頻放大器類型、特點(diǎn)、性能指標(biāo)3.2晶體管的高頻小信號(hào)等效電路和參數(shù)3.3高頻小信號(hào)放大器3.3.1高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器3.3.2寬帶放大器雙極型晶體管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管高頻小信號(hào)放大器3.4展寬頻帶的方法3.5高頻小信號(hào)放大器的穩(wěn)定問題3.6放大器的噪聲電阻的熱噪聲、器件噪聲、噪聲系數(shù)、級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲、接收機(jī)的靈敏度與最小可檢測(cè)信號(hào)、噪聲溫度、低噪聲放大器(*)13.1高頻放大器類型、特點(diǎn)、性能指標(biāo)1、高頻放大器在通信系統(tǒng)中的位置大信號(hào)放大器（用于發(fā)射機(jī)）：發(fā)射機(jī)中間各級(jí)的寬帶功率放大器。工作于A類或AB類狀態(tài)。（*）。（大信號(hào)，負(fù)載是傳輸線變壓器。）發(fā)射機(jī)末級(jí)，當(dāng)功率較大時(shí)一般工作于C類狀態(tài)。（大信號(hào)非線性電路）2高頻放大器分類和在通信系統(tǒng)中的位置（續(xù)）

高頻放大器（低噪）和中頻放大器是高頻小信號(hào)放大器。具有低通傳輸特性的負(fù)反饋控制系統(tǒng)（自動(dòng)增益控制AGC）。小信號(hào)放大器（用于接收機(jī)）：3高頻小信號(hào)放大器的特點(diǎn)

工作頻率較高。如GSM手機(jī)高放900MHz和1800MHz，發(fā)中頻117MHz，收一中71MHz，二中6MHz。

放大的頻帶信號(hào)。電路通常以頻率選擇性電路作為輸入回路和負(fù)載，頻率選擇電路可以是簡(jiǎn)單的諧振回路，例如調(diào)諧放大器（窄帶）；也可以是各種濾波器如陶瓷濾波器、聲表面波濾波器等，放大器是寬帶低噪放大器，應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)接收以及射頻測(cè)試儀器中。

特點(diǎn)：4高頻小信號(hào)放大器的性能要求增益符合指標(biāo)要求，多級(jí)級(jí)聯(lián)時(shí)工作穩(wěn)定性好。線性動(dòng)態(tài)范圍大(超出線性動(dòng)態(tài)范圍會(huì)產(chǎn)生非線性失真）通頻帶夠?qū)挘M足系統(tǒng)要求）。輸出信號(hào)幅度保持穩(wěn)定。用自動(dòng)增益控制（AGC）電路。放大器的噪聲系數(shù)?。ㄏ鹿?jié)討論）。器件本身的參數(shù)和電路形式影響放大器的高頻性能。實(shí)現(xiàn)途徑：選用好器件。選用特征頻率高和小的晶體管。采用頻帶較寬的電路。例如共基極放大電路，共發(fā)一共基放大電路。采用負(fù)反饋的方法或根據(jù)系統(tǒng)傳輸函數(shù)零點(diǎn)、極點(diǎn)的原理，進(jìn)行展寬頻帶的設(shè)計(jì)。53.2晶體管的高頻小信號(hào)等效電路和參數(shù)雙極晶體管的混合等效電路

基極體電阻。在共基電路，會(huì)引起高頻負(fù)反饋。

集電結(jié)勢(shì)壘電容約為幾PF，內(nèi)反饋?？梢院雎?。

發(fā)射結(jié)擴(kuò)散電容，希望(影響穩(wěn)定性和展寬帶寬）和（降低電流放大倍數(shù)）盡量小?？鐚?dǎo)大。發(fā)射結(jié)電阻跨導(dǎo)6MOS場(chǎng)效應(yīng)管小信號(hào)等效電路MOS場(chǎng)效應(yīng)管小信號(hào)等效電路

MOS場(chǎng)效應(yīng)管小信號(hào)等效電路簡(jiǎn)化等效電路（源襯短接）7網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路－－Y參數(shù)等效電路晶體管等效為有源四端網(wǎng)絡(luò)，用一些網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來(lái)組成等效電路，稱為網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路。輸入導(dǎo)納

反向傳輸導(dǎo)納

正向傳輸導(dǎo)納，決定雙極型晶體管的放大能力.輸出導(dǎo)納y參數(shù)等效電路8Y參數(shù)等效電路（續(xù)）Y參數(shù)是工作點(diǎn)的函數(shù)，它在某個(gè)工作點(diǎn)下測(cè)得的，例如Y參數(shù)的越大，晶體管放大能力越強(qiáng)，是放大器不穩(wěn)定（自激）的根源，越大，晶體管內(nèi)部反饋越強(qiáng)，一般電路上采取措施減小它。Y參數(shù)可以轉(zhuǎn)換為混合型電路參數(shù)。見教材p99.Y參數(shù)一般為復(fù)數(shù)，其輸入導(dǎo)納和輸出導(dǎo)納通常表示為：9晶體管的高頻參數(shù)（1）截止頻率：（2）特征頻率：電流放大系數(shù)，但功率增益>1

當(dāng)時(shí)，是頻率的函數(shù)，高頻工作時(shí)更關(guān)心

－可查手冊(cè)或由儀器測(cè)量得到。與工作點(diǎn)有關(guān)10晶體管的高頻參數(shù)（續(xù)）（3）最高振蕩頻率：

晶體管的功率增益時(shí)的工作頻率稱為最高振蕩頻率。（實(shí)際應(yīng)用時(shí)只能1/3-1/4）（4）截止頻率，及與和的關(guān)系：

晶體管的共基極電流放大系數(shù)是：其中是低頻時(shí)共基極短路電流放大系數(shù)，是下降到時(shí)的頻率?？赏瞥觯?/p>

因?yàn)?，由上可得出三個(gè)頻率參數(shù)、和的近似關(guān)系：

最高，次之，最低。11BJT和MOSFET高頻小信號(hào)特性BJT高頻小信號(hào)特性MOSFET高頻小信號(hào)特性跨導(dǎo)(代表晶體管的放大能力，由直流工作點(diǎn)決定)特征頻率電流放大倍數(shù)時(shí)的頻率輸出交流短路電流增益為1時(shí)的頻率

最高振蕩頻率（功率增益為1時(shí)的頻率）

123.3高頻小信號(hào)放大器1、放大管＋LC并聯(lián)諧振回路，幾級(jí)級(jí)聯(lián)如圖（a）。2、寬帶放大器＋集中選擇性濾波器，如圖（b）優(yōu)點(diǎn)：放大器易集成，不需調(diào)整。輸入輸入（a）諧振放大器（窄帶）(b)寬帶放大器構(gòu)成形式輸出輸出133.3.1高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器單調(diào)諧放大器（窄帶）對(duì)于諧振回路，晶體管、負(fù)載均為部分接入。以諧振回路為負(fù)載，回路諧振于工作頻率。在諧振頻率附近的頻率分量最大，遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)頻率分量被衰減。該放大器既有放大作用，又有選頻作用。返回14一級(jí)調(diào)諧放大器Y參數(shù)等效電路忽略由集電極和發(fā)射極兩端向右看1.電壓增益令、分別為回路的總電導(dǎo)總電容回路端15一級(jí)調(diào)諧放大器電壓增益諧振點(diǎn)3、功率增益當(dāng)忽略回路損耗，且輸出端處于匹配狀態(tài)時(shí)，有得到最大功率放大倍數(shù)只與管子本身Y參數(shù)有關(guān)。諧振點(diǎn)2、放大器通頻帶(3dB帶寬)16多級(jí)級(jí)聯(lián)調(diào)諧放大器多級(jí)級(jí)聯(lián)調(diào)諧放大器增益m級(jí)相同調(diào)諧放大器級(jí)聯(lián)m級(jí)相同調(diào)諧放大器級(jí)聯(lián)帶寬多級(jí)級(jí)聯(lián)后總增益變大，為各級(jí)增益乘積。而總帶寬縮小。帶寬縮小系數(shù)173.3.2高頻小信號(hào)寬帶放大器－頻響由濾波器決定雙極型晶體管共射放大電路的高頻特性

由密勒定理，將用并接在輸入和輸出端的兩個(gè)電容和代替。（忽略的影響）返回＝單向化18雙極型晶體管共發(fā)射放大電路的高頻特性（續(xù)1)

通常>>1，上圖為：

由于很小，其容抗與相比較，可忽略不計(jì)。等效輸入電容為：

應(yīng)用式，得到：式中D稱為密勒效應(yīng)D因子。

可求得共射放大器源電壓增益的高頻邊界角頻率為：19雙極型晶體管共射放大電路的高頻特性（續(xù)2）

共射放大器的增益帶寬積GBP：由上式可以得出如下結(jié)論：（1）.為獲得較大的GBP和高頻邊界角頻率值，應(yīng)選用小、小而高的晶體管。（2）.增大，可以增大中頻源電壓增益，但由于D因子增大，將減小，因而的選擇應(yīng)兼顧和的要求。（3）.管子選定后，為提高值，信號(hào)源內(nèi)阻應(yīng)盡可能小，即放大器的輸入信號(hào)盡量接近恒壓源。返回20雙極型晶體管共基放大電路的高頻特性在圖中，考慮到的值較小，為了分析簡(jiǎn)單，突出重點(diǎn)，暫時(shí)把忽略。

和并聯(lián)，設(shè)=+，得簡(jiǎn)化后的等效電路圖。返回短路21共基放大電路的高頻等效電路存在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)：輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)極點(diǎn)，電路的上限截止頻率主要取決于哪個(gè)極點(diǎn)呢？

，則有

若達(dá)到了晶體管頻率參數(shù)的極限值－已很高。

成為限制共基放大器的主要因素，故共基放大電路不宜帶容性負(fù)載。當(dāng)圖

中的=0時(shí)，則有很高，阻性負(fù)載的共基放大電路具有非常好的高頻響應(yīng)特性。雙極型晶體管共基放大電路的高頻特性（續(xù)）22雙極型晶體管共基放大電路的高頻特性小結(jié)共基放大器具有較好的高頻響應(yīng)特性不存在密勒倍增效應(yīng)，輸入電容小輸入電阻小共基放大器用于級(jí)聯(lián)比較穩(wěn)定沒有Cb’c的內(nèi)部反饋機(jī)制共基放大器電流放大倍數(shù)恒小于1如果負(fù)載阻抗很低，將導(dǎo)致電壓放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù)都小于1后面接輸入阻抗高的電路在集電極多采用傳輸線變壓器或其他阻抗變換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗變換多級(jí)級(jí)聯(lián)時(shí)，常采用共射一共基組合電路。

23共射--共基組合電路的高頻特性

晶體管、分別構(gòu)成共射、共基組態(tài)電路。

共射－共基組合放大單元電路最突出的特點(diǎn)是高頻響應(yīng)特性好，頻帶寬，穩(wěn)定性好。－犧牲增益共基電路輸入阻抗低，作為共射電路的負(fù)載阻抗使得：共射電路的密勒效應(yīng)因子D減小，可有效地提高共射電路的高頻邊界頻率，也就是提高了組合電路的高頻邊界頻率。共射電路大輸出阻抗與共基電路小輸入阻抗嚴(yán)重失配，級(jí)聯(lián)后的復(fù)合管，其反向傳輸只有單管的約1％，提高了穩(wěn)定性。共發(fā)一共基放大器交流通路組合放大電路的上限截止頻率主要取決于共射電路。24場(chǎng)效應(yīng)管高頻小信號(hào)放大器在高頻應(yīng)用時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管特點(diǎn)：（1）有較高的輸入和輸出阻抗，對(duì)輸入回路和輸出電路的值影響較小，回路選擇性高。（2）場(chǎng)效應(yīng)管有接近平方律的轉(zhuǎn)移特性，三階以上的效應(yīng)可忽略能減小交調(diào)、互調(diào)和組合頻率干擾（在變頻干擾中討論）（3）采用自動(dòng)增益控制時(shí)所需的功率很小。（4）場(chǎng)效應(yīng)管是多數(shù)載流子導(dǎo)電器件，對(duì)核輻射的抵抗能力強(qiáng)（多數(shù)載流子在電場(chǎng)作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，受核輻射影響小）。（5）場(chǎng)效應(yīng)管跨導(dǎo)小于雙極型晶體管，作放大器時(shí)，增益比較小。（6）放大電路形式有MOS管共源、共柵組態(tài)基本放大電路，和共源─共柵級(jí)聯(lián)放大電路（與共射一共基組合電路類似）。25場(chǎng)效應(yīng)管放大器（分析見指導(dǎo)書p77-79)共源放大器提供電壓增益，輸入阻抗較高共源26場(chǎng)效應(yīng)管放大器共柵放大器輸入極點(diǎn)沒有密勒等效電容項(xiàng)：寬帶共柵放大器不宜帶容性負(fù)載27共源-共柵放大器共源－共柵放大器T1、T2共源－共柵接法，T3為負(fù)載管。特點(diǎn)：高增益，高輸出阻抗，頻率特性比共源好。－－犧牲了輸出電壓的擺幅（在滿足線性度范圍內(nèi)所能達(dá)到的最大幅度）。28小信號(hào)放大器特性比較*為信源內(nèi)阻，MOS管柵源電阻忽略。293.4展寬頻帶的措施－增加零點(diǎn)或零、極點(diǎn)抵消

對(duì)于實(shí)際的穩(wěn)定工作的放大電路，極點(diǎn)位于S平面的左半平面。其傳輸函數(shù)表示為：由上式可得幅頻特性為：可得：增益幅值的分貝數(shù)等于常數(shù)項(xiàng)、各零點(diǎn)因子及極點(diǎn)因子幅值分貝數(shù)的代數(shù)和。增加零點(diǎn)或零點(diǎn)、極點(diǎn)抵消都是展寬頻帶的方法。301、增加傳輸函數(shù)零點(diǎn)展寬頻帶

下圖與普通的共源放大電路及其小信號(hào)等效電路比多一個(gè)電感（展寬頻帶），C是等效電容，它表示負(fù)載和下一級(jí)放大器的影響；R是負(fù)載電阻；其傳輸函數(shù)恰是網(wǎng)絡(luò)的阻抗。增加一個(gè)電感L為什么能擴(kuò)展頻帶？返回SHUNT_PEAKED(并聯(lián)建峰）電路假設(shè)管子是理想311、增加傳輸函數(shù)零點(diǎn)以使頻帶展寬的設(shè)計(jì)（續(xù)）放大器的增益為，而阻抗的模是式中的分子項(xiàng)隨著頻率的增加而增加；在的范圍內(nèi)，分母項(xiàng)中的是隨著頻率的增加而減??；這兩項(xiàng)都是起著展寬頻帶的作用。

如何選擇？定義系數(shù)：代入上式令得展寬后－3dB帶寬，歸一化后見P108,表3.3.2

帶寬最大值對(duì)應(yīng)的值是，則對(duì)應(yīng)的帶寬展寬為，但會(huì)出現(xiàn)20%的過沖，這是不希望的。

取，則對(duì)應(yīng)的帶寬展寬為，但過沖減為3%。

上圖32在有些情況下要求在有限的頻譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)近似相同的延時(shí)，可得到，則對(duì)應(yīng)的帶寬展寬為。若要求增益響應(yīng)平坦，完全沒有過沖，則可得到對(duì)應(yīng)的帶寬展寬為例：設(shè)計(jì)如上圖所示的用于相位調(diào)制通道的寬帶共源放大器，要求帶寬為，設(shè)，解：若假設(shè)放大器的帶寬是只取決于輸出節(jié)點(diǎn)。則不用電感時(shí)

不滿足帶寬要求，需串電感?？汕蟮脦捳箤挒橐?yàn)橛糜谙辔徽{(diào)制通道，所以取最大平坦延時(shí)響應(yīng)特性

舉例33左圖是輸入電阻為、帶寬為、衰減示波器探頭電路。

2、利用傳輸函數(shù)零點(diǎn)、極點(diǎn)抵消頻帶展寬的實(shí)例電阻是示波器的輸入電阻是示波器的輸入電容。，探頭電路由電阻和并聯(lián)的可調(diào)電容組成。在低頻端由兩個(gè)電阻分壓，在高頻端由兩個(gè)電容分壓。只要滿足上下兩個(gè)并聯(lián)電路的相等，則衰減量恒為10，而與頻率無(wú)關(guān)。這是因?yàn)榱泓c(diǎn)、極點(diǎn)恰好抵消。343.5高頻小信號(hào)放大器的穩(wěn)定問題不穩(wěn)定原因管子的內(nèi)反饋或電路的寄生參數(shù)穩(wěn)定措施1.中和法：用中和電容抵消內(nèi)反饋電容，使放大器單向化。2.失配法：共射-共基電路、共源-共柵電路，減小內(nèi)反饋。--犧牲增益

3.有損匹配：如基極上加壓振電阻，射極加負(fù)反饋電阻等

4.注意布局、布線，減小寄生參數(shù)的影響。35中和法消除極間內(nèi)反饋電容影響加中和電容使注意相位應(yīng)相反！36失配法共射-共基級(jí)聯(lián)共基電路輸入阻抗小，共射電路輸出阻抗大，級(jí)聯(lián)時(shí)增大了共射電路的負(fù)載導(dǎo)納，失配，使共射管內(nèi)反饋減弱，穩(wěn)定性提高。共射電壓增益減小，共射-共基兩個(gè)管子的電壓增益相當(dāng)于單級(jí)共射電路增益，因此該電路是犧牲增益換取穩(wěn)定。37有損匹配方法—犧牲增益換取穩(wěn)定晶體管的三個(gè)端口中的兩個(gè)端口之間并聯(lián)電阻。例如在共射放大器的集電極-發(fā)射極并一較大電阻。這種方法對(duì)低頻端增益影響較大，對(duì)高頻端增益影響小在晶體管的三個(gè)端口串聯(lián)電阻，例如在基極上串一小的壓振電阻。這種方法將會(huì)同時(shí)降低低頻增益和高頻增益，高頻端的增益下降遠(yuǎn)大于低頻端的增益下降。對(duì)低噪聲放大器，有損匹配電阻應(yīng)置于輸出端口。對(duì)功率放大器，有損匹配電阻應(yīng)置于輸入端口。38含有聲表面波濾波器放大電路返回寬帶放大器，頻率特性由聲表面波濾波器特性決定39下堂課內(nèi)容：放大器的噪聲40返回41并聯(lián)建峰電路小結(jié)返回*歸一化帶寬：加L后放大電路的帶寬，原先（加L以前的）放大電路－3dB帶寬。

歸一化帶寬即帶寬擴(kuò)大倍數(shù)。42（a）未補(bǔ)償（b）加補(bǔ)償電容（c）階躍響應(yīng)

未補(bǔ)償探頭補(bǔ)償?shù)刃щ娐芳皩?duì)帶寬的影響補(bǔ)償零點(diǎn)抵消極點(diǎn)則返回43笫3章高頻放大器本章主要內(nèi)容：3.1高頻放大器類型、特點(diǎn)、性能指標(biāo)3.2晶體管的高頻小信號(hào)等效電路和參數(shù)3.3高頻小信號(hào)放大器3.3.1高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器3.3.2寬帶放大器雙極型晶體管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管高頻小信號(hào)放大器3.4展寬頻帶的方法3.5高頻小信號(hào)放大器的穩(wěn)定問題3.6放大器的噪聲電阻的熱噪聲、器件噪聲、噪聲系數(shù)、級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲、接收機(jī)的靈敏度與最小可檢測(cè)信號(hào)、噪聲溫度、低噪聲放大器(*)44電阻的熱噪聲電子器件的噪聲噪聲系數(shù)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)接收機(jī)的靈敏度與最小可檢測(cè)信號(hào)噪聲溫度低噪聲放大器(*)－－討論噪聲的來(lái)源、大小和度量方法，減小噪聲措施3.6放大器的噪聲453.6.1干擾與噪聲進(jìn)入通信系統(tǒng)接收端的信號(hào)，除了有用信號(hào)外，還包含各種干擾和噪聲---干擾有用信號(hào)的不期望的擾動(dòng)。一般稱外部來(lái)的為干擾，內(nèi)部產(chǎn)生的為噪聲也有稱有規(guī)律的無(wú)用信號(hào)為干擾，隨機(jī)起伏的無(wú)用信號(hào)為噪聲這些干擾與噪聲對(duì)系統(tǒng)傳輸信號(hào)的能力，特別是處理弱信號(hào)的能力，將產(chǎn)生極為不利的影響。噪聲限制了一個(gè)電路能夠處理的最小信號(hào)電平干擾和噪聲具有不同的表現(xiàn)形態(tài)沖擊窄脈沖：雷電干擾，工業(yè)電火花連續(xù)電振蕩：鄰近信道/設(shè)備干擾，自激振蕩干擾隨機(jī)噪聲：不規(guī)則電擾動(dòng)，幅度不大，頻率范圍很寬46干擾與噪聲概述通信系統(tǒng)的隨機(jī)噪聲可以來(lái)自系統(tǒng)外部，也可以由設(shè)備本身產(chǎn)生系統(tǒng)外部：宇宙噪聲、大氣噪聲；天線噪聲設(shè)備本身產(chǎn)生的噪聲：來(lái)源于電路器件。主要由電阻內(nèi)電子的熱運(yùn)動(dòng)和電子器件內(nèi)部的帶電粒子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。是電路固有的,隨機(jī)的.隨機(jī)噪聲只能用概率分布或功率譜函數(shù)表示（可以避免疊加時(shí)相位的不確定性）。白噪聲：功率譜密度（單位頻帶內(nèi)的功率）在整個(gè)頻段內(nèi)為恒定值（均勻的）的噪聲－－類比于白光；有色噪聲:

在有效頻帶內(nèi)，功率譜分布不均勻的噪聲噪聲系數(shù)與非線性失真是評(píng)價(jià)射頻系統(tǒng)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。473.6.2.電阻熱噪聲（1）電阻熱噪聲的主要特性

噪聲的計(jì)量：

在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，噪聲電流（或電壓）的平均值趨于零。－－不反映噪聲強(qiáng)弱。

噪聲功率則趨于一有限值－－用功率和功率譜計(jì)量。

噪聲功率也用噪聲電壓方均值表示。

噪聲電流（或電壓）一隨機(jī)的電振動(dòng)

,在某平均值上下連續(xù)不規(guī)則起伏變化（1電阻上的功率）表示1電阻上的噪聲平均功率48(1)電阻熱噪聲產(chǎn)生機(jī)理自由電子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)。自由電子與晶格碰撞，產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間很窄的電脈沖。－－頻譜很寬電阻熱噪聲是無(wú)數(shù)個(gè)電脈沖疊加的結(jié)果。電阻熱噪聲的功率譜密度：

單位頻帶（即每Hz）內(nèi)噪聲功率K為波爾茲曼常數(shù)：T為絕對(duì)溫度

T(K)=T(c)+273

為自由電子每秒鐘的碰撞次數(shù)。電阻熱噪聲的功率譜密度與電阻大小及所處溫度有關(guān)與頻率無(wú)關(guān)電阻熱噪聲產(chǎn)生機(jī)理49(2)白噪聲與有色噪聲

電阻熱噪聲為白噪聲，因?yàn)槠涔β首V密度在很寬的頻率范圍內(nèi)均為有色噪聲：白噪聲通過有限頻帶網(wǎng)絡(luò)后，變成了有色噪聲。

Wo(f)為輸出功率譜密度。為線性系統(tǒng)的功率傳輸函數(shù)噪聲功率：50(3)等效噪聲帶寬與半功率點(diǎn)頻帶等效噪聲帶寬是高度為

（系統(tǒng)在原點(diǎn)或中心頻率的功率傳輸系數(shù)），寬度為的矩形的寬度。矩形面積實(shí)際上是傳遞函數(shù)曲線下面的面積。

值稍大于網(wǎng)絡(luò)的半功率點(diǎn)通頻帶，若網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性接近矩形，則等效噪聲帶寬與半功率點(diǎn)通頻帶相等。寬度為的矩形面積與曲線下面的面積是相等的。

51（4）電阻的噪聲等效電路與噪聲功率計(jì)算電阻噪聲功率計(jì)算：設(shè)為等效噪聲帶寬，則返回思考：電阻并聯(lián)形式的噪聲計(jì)算？*帶寬越寬噪聲功率越大電阻的噪聲等效電路兩個(gè)串聯(lián)電阻在頻帶內(nèi)的噪聲功率52

并聯(lián)電路如圖，求端口噪聲電壓均方值。(純電抗無(wú)噪）理想網(wǎng)絡(luò)（無(wú)噪聲）解：將有噪電阻表示為噪聲源與無(wú)噪電阻串聯(lián)的等效電路，如圖所示。則無(wú)噪電阻與為一理想網(wǎng)絡(luò)，其傳遞函數(shù)為：

輸出不是白噪聲！(5)白噪聲通過RC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)53并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲頻帶

并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等效噪聲帶寬：方法2比較：

并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)半功率點(diǎn)帶寬：

等效噪聲頻帶比半功率點(diǎn)帶寬大倍方法154LC并聯(lián)諧振回路的噪聲無(wú)噪理想電抗元件不產(chǎn)生噪聲，但實(shí)際的電感器和電容器，因存在一定的損耗電阻或漏電導(dǎo)，因此是一有噪元件。諧振電阻結(jié)論：LC并聯(lián)諧振回路的熱噪聲電壓均方值等于諧振電阻在等效噪聲帶寬上產(chǎn)生的噪聲功率。55（6）電阻的噪聲等效電路與計(jì)算－結(jié)論多個(gè)電阻串聯(lián)后總的噪聲電壓均方值，等于串聯(lián)總電阻產(chǎn)生的噪聲電壓均方值（因?yàn)椴煌娮璧臒嵩肼暿墙y(tǒng)計(jì)獨(dú)立的）。并聯(lián)電阻類似。噪聲等效電路是將電路元件產(chǎn)生的噪聲用電壓源或電流源表示，而將電路元件視作無(wú)噪的電路。理想電抗元件不產(chǎn)生噪聲，實(shí)際電抗元件噪聲可視作其損耗電阻產(chǎn)生的，如RLC回路的諧振電阻。RC、LRC網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲帶寬都等于，即網(wǎng)絡(luò)3dB帶寬的倍。當(dāng)其幅頻特性近似為矩形時(shí)，兩種帶寬相等，在系統(tǒng)中常用3dB帶寬作為噪聲帶寬進(jìn)行計(jì)算。公式中R可為總電阻，為等效噪聲帶寬。56

3.6.3.電子器件的噪聲（1）晶體管的噪聲－－主要4種

電阻熱噪聲：各電極的體電阻（基極體電阻）自由電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。

散粒噪聲：兩個(gè)PN結(jié)的噪聲，與晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)電流有關(guān)。（白噪聲）q為電子電量

分配噪聲：（有色噪聲）載流子在基區(qū)分配比例隨機(jī)變化所產(chǎn)生的噪聲稱為分配噪聲。

1/f噪聲：低頻時(shí)比較顯著。在1KHz以上，則可以忽略。（有色噪聲）57電子器件的噪聲（續(xù)）（2）場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲

溝道熱噪聲：由導(dǎo)電溝道電阻產(chǎn)生的噪聲。與一般電阻不同，溝道電阻的大小是受到柵極電壓控制。：場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移跨導(dǎo)。

柵極散粒噪聲：是由于柵極內(nèi)電荷不規(guī)則起伏引起的。（白噪聲）：柵極泄漏電流。

柵極感應(yīng)噪聲：（有色噪聲）溝道中的起伏噪聲通過溝道與柵極之間的電容，在柵極上感應(yīng)產(chǎn)生的噪聲。工作頻率越高，該噪聲影響越大。

1/f噪聲：比雙極型晶體管更顯著。（有色噪聲）（大的柵面積和簿的柵極介質(zhì)可降低閃爍噪聲。)583.6.4.噪聲系數(shù)－－衡量系統(tǒng)噪聲性能優(yōu)劣的指標(biāo)（1）定義：在標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源激勵(lì)下，網(wǎng)絡(luò)輸入信噪比與其輸出信噪比的比值。即信噪比惡化（變壞）的程度。放大器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源“標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源”是指信號(hào)電壓為，內(nèi)阻為，并僅含有產(chǎn)生的白噪聲的信號(hào)源。1、噪聲系數(shù)的幾種描述（信噪比、噪聲功率、額定功率）返回59(1)、噪聲系數(shù)的幾種描述（續(xù)1）（3）網(wǎng)絡(luò)輸出端的輸出噪聲功率由兩部分構(gòu)成，即通過網(wǎng)絡(luò)后的輸入噪聲功率和網(wǎng)絡(luò)附加的噪聲功率。（2）網(wǎng)絡(luò)輸出噪聲功率與輸入噪聲功率在輸出端的比值?？梢姌?biāo)準(zhǔn)信號(hào)源很重要。為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各有噪元件產(chǎn)生的噪聲功率在其輸出端的反映。上式表明，任何實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)，都是在理想網(wǎng)絡(luò)噪聲系數(shù)（=1）的基礎(chǔ)上，加上某一噪聲系數(shù)的增量。該增量與成正比，與和成反比。60

(2)Fn用額定功率和額定功率增益表示信噪比的特點(diǎn)分析在計(jì)算輸入信噪比時(shí)，與和之間是否匹配無(wú)關(guān)。在計(jì)算輸出信噪比時(shí)，與輸出端是否匹配無(wú)關(guān)。

額定功率（資用功率）和額定功率增益額定功率是指信號(hào)源（包括噪聲源）能夠輸出的最大功率。額定功率增益是指放大器輸入端和輸出端分別匹配時(shí)的功率增益。噪聲系數(shù)圖額定噪聲功率61額定功率與負(fù)載上實(shí)際得到的功率是兩個(gè)不同的概念，額定功率與負(fù)載大小無(wú)關(guān)，而實(shí)際功率則與負(fù)載有關(guān)。當(dāng)輸入端為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源時(shí)，由于電路的同一端口，信號(hào)與噪聲的失配相同，F(xiàn)可用實(shí)際輸入、輸出信噪比表示，也可用額定的輸入、輸出信噪比表示。后者具有運(yùn)算簡(jiǎn)便、通用的優(yōu)點(diǎn)。噪聲系數(shù)的概念僅僅適用于線性電路（線性放大），因線性電路可用功率增益描述。非線性電路信號(hào)和噪聲、噪聲和噪聲之間會(huì)相互作用，即使電路本身無(wú)噪聲，輸出信噪比也與輸入信噪比不同。--接收機(jī)噪聲系數(shù)指解調(diào)器以前的噪聲系數(shù)*說明62(3)、無(wú)源網(wǎng)絡(luò)噪聲系數(shù)的計(jì)算舉例：設(shè)網(wǎng)絡(luò)輸入端匹配設(shè)網(wǎng)絡(luò)輸出端匹配戴維南定理63無(wú)源四端網(wǎng)絡(luò)噪聲系數(shù)的簡(jiǎn)化表示對(duì)于無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)輸入輸出端均匹配時(shí)，其額定噪聲輸入、輸出功率將滿足上式說明，無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)等于其功率傳輸系數(shù)的倒數(shù)，或等于網(wǎng)絡(luò)的衰減L

。這是因?yàn)楫a(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)噪聲的有損元件，正是導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)衰減的因素。

舉例：求長(zhǎng)度為50m，衰減量為0.082dB/m高頻電纜的噪聲系數(shù)。解：50米電纜的總損耗為L(zhǎng)=500.082=4.1（dB）故其對(duì)應(yīng)衰減值為

Fn=L=2.5764(4)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)

和分別為兩網(wǎng)絡(luò)的額定功率增益。和分別為兩網(wǎng)絡(luò)在標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源下測(cè)的噪聲系數(shù)。和分別表示兩網(wǎng)絡(luò)的附加噪聲功率。由網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2得到：65級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)(續(xù)）66級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)（續(xù)）結(jié)論：級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)，主要由網(wǎng)絡(luò)前一、兩級(jí)的噪聲系數(shù)和功率增益確定。前一、兩級(jí)的噪聲系數(shù)越小，功率增益越高，則級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)就越小。依此類推，N級(jí)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總的噪聲系數(shù)為：則級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲系數(shù)為：*公式中不能用dB數(shù)直接代入！67舉例：某接收機(jī)前端電路由混頻和中放組成。已知混頻器的噪聲系數(shù)為7，功率傳輸系數(shù)為0.2,中放的噪聲系數(shù)為3，功率增益求級(jí)聯(lián)后的噪聲系數(shù)；若在混頻器前加一高放，高放的噪聲系數(shù)為3dB，增益為10dB，問此時(shí)級(jí)聯(lián)后的噪聲系數(shù)為多少？解：第一種情況混頻器中放第二種情況混頻器中放高放舉例683.6.5.接收機(jī)的靈敏度與最小可檢測(cè)信號(hào)靈敏度是當(dāng)接收端處于匹配時(shí)，為保證一定的輸出信噪比，接收端所需要的最小有用信號(hào)功率。由

接收機(jī)的最小可檢測(cè)信號(hào)電壓－匹配時(shí)式中為接收機(jī)的輸入電阻。得到：靈敏度計(jì)算公式：69接收機(jī)的靈敏度與最小可檢測(cè)信號(hào)（續(xù)）

舉例：輸入電阻為的接收機(jī)，噪聲系數(shù)為6dB，BW=1MZ。當(dāng)要求輸出信噪比為1，接收機(jī)的最小有用信號(hào)功率和電壓為多少？還可以表示為：解：噪聲系數(shù)為6dB，=4。當(dāng)輸入電阻為時(shí)，最小可檢測(cè)信號(hào)電壓為：：以為零電平的分貝。703.6.6.噪聲溫度

網(wǎng)絡(luò)的噪聲性能也用噪聲溫度表示（如天線噪聲或Fn小時(shí)）。但網(wǎng)絡(luò)的噪聲溫度不是該網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際物理溫度，而是用以表征該網(wǎng)絡(luò)噪聲性能的一種假想溫度。

實(shí)際網(wǎng)絡(luò)用一無(wú)噪聲網(wǎng)絡(luò)和一噪聲源等效。設(shè)是由信號(hào)源內(nèi)阻在一假想溫度下產(chǎn)生的噪聲電壓。此是網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度。71噪聲溫度（續(xù)）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)噪聲較小時(shí)，用噪聲溫度來(lái)表示分辨率高更方便舉例：=1.1=1.05

網(wǎng)絡(luò)的噪聲溫度與網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)的轉(zhuǎn)換輸入噪聲：To為系統(tǒng)工作溫度，通常內(nèi)部噪聲在輸出端：內(nèi)部噪聲在輸入端72級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度

兩級(jí)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度

兩級(jí)級(jí)聯(lián)總的等效噪聲溫度為

對(duì)于N級(jí)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，總的等效噪聲溫度為

73天線噪聲溫度接收天線位于接收機(jī)的輸入端，其噪聲大小對(duì)于通信質(zhì)量具有最大的影響。接收天線的噪聲除了其損耗元件產(chǎn)生的熱噪聲外，還包含來(lái)自天空、大氣的各種外部噪聲，而且后者在數(shù)值上要比熱噪聲大得多。天線的噪聲特性通常用其噪聲溫度表示。當(dāng)天線端口的輸出噪聲功率為時(shí)，天線噪聲溫度定義為

降低天線噪聲溫度的方法：提高天線增益與方向性，調(diào)整天線方位以避開強(qiáng)噪聲源等。743.6.7.低噪聲放大器的設(shè)計(jì)晶體管放大器的噪聲系數(shù)共基極放大器的噪聲等效電路等效電路中四個(gè)噪聲源基本上是彼此獨(dú)立的。這里先不考慮1/f噪聲的影響。75晶體管放大器的噪聲系數(shù)（續(xù)1）

信號(hào)源內(nèi)阻

的熱噪聲電壓方均值?；鶚O電阻

的熱噪聲電壓方均值。發(fā)射結(jié)的散粒噪聲。集電結(jié)的分配噪聲。晶體管放大器的噪聲系數(shù)76晶體管放大器的噪聲系數(shù)（續(xù)2）討論：噪聲系數(shù)與工作頻率的關(guān)系工作頻率較低時(shí)，噪聲系數(shù)幾乎與工作頻率無(wú)關(guān)。主要是基極電阻的熱噪聲和散粒噪聲，是白噪聲。工作頻率較高時(shí)，噪聲系數(shù)隨工作頻率增加而增加。這是高頻區(qū)，除熱噪聲和散粒噪聲外，主要是分配噪聲。工作頻率很低時(shí)，噪聲不可忽略。附錄3.2.177與信號(hào)源內(nèi)阻的關(guān)系

放大器噪聲系數(shù)是的函數(shù)

有一個(gè)最佳值使放大器噪聲系數(shù)為最小

與晶體管的工作狀態(tài)有關(guān)

噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)放大器噪聲系數(shù)是和等晶體管參數(shù)的函數(shù)，而兩者均與晶體管的工作狀態(tài)有關(guān)。放大器的最佳工作狀態(tài)可由實(shí)驗(yàn)方法確定。附錄3.2.1晶體管放大器的噪聲系數(shù)(續(xù)3）由文獻(xiàn)查得雙極型晶體管78場(chǎng)效應(yīng)管放大器的噪聲系數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲有四個(gè)來(lái)源：柵極散粒噪聲；溝道熱噪聲；

柵極感應(yīng)噪聲和1/f噪聲。笫一種和笫二種噪聲是主要的，尤其以笫二種噪聲最重要。笫二種噪聲的場(chǎng)效應(yīng)管噪聲等效電路見下圖。計(jì)算放大器的噪聲系數(shù)，可以將噪聲源折合到放大器的輸出端或輸入端，這里是折合到輸入端。信號(hào)源用電流源表示。79場(chǎng)效應(yīng)管放大器的噪聲系數(shù)（續(xù)）

MOS管放大器的最佳信號(hào)源電導(dǎo)為最小噪聲系數(shù)--即所謂噪聲匹配的典型值為4~6；的典型值為2~3

c是溝道熱噪聲與柵極感應(yīng)噪聲的相關(guān)系數(shù)是下的跨導(dǎo)。

是MOSFET最高工作頻率80低噪聲放大器（LNA）的阻抗匹配

為得到MOS場(chǎng)效應(yīng)管放大器的最小噪聲系數(shù)，信源內(nèi)阻有一個(gè)最佳值。但是信源內(nèi)阻為最佳值時(shí)，放大器的輸入阻抗不一定恰好與信源匹配，因而這時(shí)的功率增益不是最大。為兼顧兩者，可以采用一些措施。

右圖所示是一種最簡(jiǎn)單的方法。令，即實(shí)現(xiàn)放大器的輸入阻抗與信源匹配。該方法存在兩個(gè)問題：并聯(lián)電阻是一個(gè)實(shí)際電阻，存在電阻熱噪聲，會(huì)影響放大器的噪聲系數(shù)。并聯(lián)電阻會(huì)消耗功率，這就影響放大器的功率增益。