射频和微波电路设计讲稿6
射频与微波电路电子课件
• 廖承恩著，微波技术基础（第三版），西安电子科技大学出版社，1994年 • 沙湘月，伍瑞新著，电磁场理论与微波技术，南京大学出版社，2004年 • 范寿康，卢春兰，李平辉著，微波技术与微波电路，机械工业出版社，
2003年 • 吴培亨著，微波电路, 科学出版社，1980年 • I. Bahl,P.Bhartia著，郑新等译，微波固态电路设计（第二版），电子工业
3D全波仿 平面电路 3D全波仿真 3D全波 各种专门
真
仿真
仿真 问题
教材与参考书目
• 雷振亚编著，射频/微波电路导论，西安电子科技大学出版社，2005年（教 材）
• D．K.Misra著，张肇仪等译，射频与微波通信电路：分析与设计（第二 版），电子工业出版社，2005年
• R.J.Weber著，朱建清等译，微波电路引论：射频与应用设计，电子工业 出版社，2005年
• 基本理论：经典电磁场理论 • 基本研究方法：“场”与“路” • 工作波长与电路几何尺寸相近：“结构就是电路元
件”，分布参数
射频与微波段电磁波的特点
• 基本特性： ① 似光性 ② 穿透性 ③ 非电离性 ④ 信息性 • 优点： ① 频带宽 ② 波长短 • 缺点： ① 成本高 ② 损耗大 ③ 不能使用硅器件
出版社，2006年 • 程邦媛著，射频通信电路,科学出版社，2002年 • R.Ludwig，P.Bretchko著，王子宇等译，射频电路设计：理论与应用；电
子工业出版社，2002年
• 射频和微波的常用接头包括：
接头型号 频率范围 阻抗/Ω
说明
BNC（Q9） DC~3GHz 75/50/300 频率低、中功率、价格低
射频微波通讯电路设计(RF-Microwave Communication Circuits Design )
ε eff = λ
(e) (o) ε eff + ε eff
2
c
=
λ0 f l= = = 4 4 ε eff 4 ε eff
求 Z0e,Z0o： c = 10−20 / 20 = 0.1 Z 0e = Z 0 Z 0e = Z 0
3.7365 + 3.2195 = 1.8636 2 3 × 1011 5.8 × 109 = 6.9387mm = 4 × 1.8636
其中 L，C，CC 計算如下
L= C= Z0 50 = = 1.372 × 10−9 H 9 2π f 0 2π × 5.8 × 10 1 1 = = 5.488 × 10−13 F 9 2π f 0 Z 0 2π × 5.8 × 10 × 50 10 10 = = 5.488 × 10−14 F 9 2π f 0 Z 0 2π × 5.8 × 10 × 50
CF 20 −20 20
CC ： Coupling Capacitance CC < 0.18 / 2πf0 CF： Coupling Factor
CC =
S-parameter analyze： The magnitude of S11，S21，S31，S41(dB)
Return Loss = -20Log(S11) =39.99 dB Coupling = -10Log(P3/P1) = 19.96 dB Isolation = -10Log(P4/P1) = 40.00 dB Directivity = -10Log(P4/P3) = Isolation – Coupling = 40 – 19.96 = 20.04 dB Insertion Loss = -10Log(1-P3/P1) = 0.0436 dB
微波及射频电路设计
本文主要针对通讯产品的一个前沿范畴棗微波级高频电路及其PCB设计方面的理念及其设计原则。
之所以选择微波级高频电路之PCB设计原则，是因为该方面原则具有广泛的指导意义且属当前的高科技热门应用技术。
从微波电路PCB设计理念过渡到高速无线网络（包括各类接入网）工程，也是一脉相通的，因为它们基于同一基本原理棗双传输线理论。
有经验的射频工程师设计的数字电路或相对较低频率电路PCB，一次成功率是非常高的，因为他们的设计理念是以“分布”参数为核心，而分布参数概念在较低频率电路（包括数字电路中）中的破坏作用，常为人们所忽略。
长期以来，许多同行完成的电子产品（主要针对通讯产品）设计，往往问题重重。
一方面固然与电原理设计（包括冗余设计、可靠性设计等方面）的必要环节缺乏有关，但更重要的，是许多这类问题在人们认为已经考虑了各项必要环节下而发生的。
针对这些问题，他们往往将精力花在对程序、电原理、参数冗余等方面的核查上，却极少将精力花在对PCB设计的审核方面，而往往正是由于PCB电路板设计缺陷，导致大量的产品性能问题。
PCB板设计原则涉及到许多方方面面，包括各项基本原则、抗干扰、电磁兼容、安全防护等等。
对于这些方面，特别在高频电路（尤其在微波级高频电路）方面，相关理念的缺乏，往往导致整个研发项目的失败。
许多人还停留在“将电原理用导体连接起来发挥预定作用”基础上，甚至认为“PCB设计属于结构、工艺和提高生产效率等方面的考虑范畴”。
许多专业射频工程师也没有充分认识到该环节在射频设计中，应是整个设计工作的特别重点，而错误地将精力花费在选择高性能的元器件，结果是成本大幅上升，性能的提高却微乎其微。
应特别在此提出的是，数字电路依靠其强的抗干扰、检纠错以及可任意构造各个智能环节来确保电路的正常功能。
一个普通的数字应用电路而高附加地配置各类“确保正常”的环节，显然属于没有产品概念的举措。
但往往在认为“不值得”的环节，却导致产品的系列问题。
射频电路设计6
| o u t | |
S 22 S D 1 S 11 S
| | S 2 2
S 12 S 21 S 1 S11 S
| 1
|ΓL|＜1 |ΓS|＜1
绝对稳定条件1
若|S11|＜1和|S22|＜1，绝对稳定条件可表述为： 1）稳定性判定圆必须完全落在单位圆|ГS|=1和|ГL|=1之外。如下图所示。
小信号放大器设计
小信号放大器的等效电路
一个典型的小信号放大器的等效电路如下图所示。用VS及ZS表示信号源，散 射参量为S的二端口网络表示微波晶体管，ZL为负载。 ГS ГL b1’ a1 b2 a2’ ZS Pinc PL [S] ZL VS ~ a1’ b1 a2 b2’ Гin Гout 为了更好分析功率关系，一般用信号波源bS及源反射系数ГS来表示信号源，它 们与VS及ZS的关系为：
先考察晶体管的输出端口，将相关参量写为复数形式
S 11 S 11 jS 11 , S 22 S 22 jR 22 , D D
R I R I R
jD , L L j L
I R
I
使|Γin|＝1的输出端口参数ΓL的取值可由
in
S11 L D 1 S 22 L
放大器输入端口功率关系
放大器输入端口的入射功率Pinc为：
Pinc＝
a1 2
2
＝
b1
'
2
2
b1’
ГS
a1 [S] b1 b2
ГL PL
a2
a2’ ZL Гout b 2’
因为b1’＝bS＋ГSa1’， a1’＝Гin b1’， 所以上式可写为： 2 Pinc＝
1 2
电路设计中的射频与微波电路技术
电路设计中的射频与微波电路技术随着科技的不断进步与发展，射频（Radio Frequency）与微波（Microwave）电路技术在电子领域中扮演着非常重要的角色。
射频与微波电路设计是一门高度专业化的技术，用于处理高频信号和微波信号的传输、接收和放大。
本文将介绍电路设计中的射频与微波电路技术，并探讨其在通信、雷达、卫星和无线电等领域的应用。
1. 射频与微波电路技术的基础概念射频与微波电路技术是电路设计中的一项重要分支，主要涉及到射频信号（3kHz-300GHz）以及微波信号（1GHz-300GHz）的处理。
这些信号常常具有较高的频率与较短的波长，因此对于电路的设计、布线和制造技术提出了更高的要求。
射频与微波电路技术的基础概念包括：- S参数：用于描述电路元件或系统的传输特性，如增益、损耗和反射等。
常见的S参数有S11表示反射系数，S21表示传输系数等。
- 工作频段：描述电路中工作的频率范围，通常表示为中心频率加减一个带宽，如2.4GHz ± 100MHz。
- 正交匹配：射频电路设计中常用的一种匹配技术，用于提高信号与噪声的传输效率。
2. 射频与微波电路技术在通信领域的应用射频与微波电路技术在通信领域中具有广泛的应用。
例如，在手机通信系统中，射频电路技术负责手机与基站之间的信号传输和接收。
通过设计高效的射频天线和功率放大器，可以实现更远距离的信号传输和更高的通信质量。
此外，射频与微波电路技术还应用于卫星通信系统、雷达系统和无线电系统等领域。
在卫星通信中，射频电路技术用于卫星与地面站之间的信号传输和接收；在雷达系统中，射频电路技术用于发射和接收雷达脉冲信号；在无线电系统中，射频电路技术负责无线电信号的传输、接收和放大。
3. 射频与微波电路技术的设计挑战射频与微波电路技术的设计面临诸多挑战。
由于高频信号的损耗较大，电路设计中需要尽量减小损耗，提高信号传输的效率。
此外，高频信号的传输还面临着信号干扰、匹配问题和功率耗散等方面的挑战。
射频微波通讯电路设计(RF-Microwave Communication Circuits Design )
Sum mode S-parameter analyze： The magnitude of S11，S41(dB) Return Loss = 46.16 dB Isolation = 45.42dB S11 < -20dB 的頻 寬： 4.97GHz ~ 6.62GHz =1650MHz S41 < -20dB 的頻 寬： 4.89GHz ~ 6.71GHz =1820MHz
設計過程：
Coupled-Line Directional Coupler 可以用 microstrip line 和 lump element 來實現，以下
我分兩種情形來做分析討論
1. Microstrip line coupler：
Microstrip line & Substrate analyze：
1
.
射頻微波通訊電路設計
RF/Microwave Communication Circuits Design
RF2003 HW5 參考：E14883032 吳健銘 P48891066 洪健君 E24882305 石益璋(Hybrid-Ring coupler) N26911174 陳俊宏(Coupled line coupler)
Байду номын сангаас
The phase of S12，S42(dB)
由上圖可以得知 Port1 輸出為-90o 的 phase，Port4 的輸出為 90o 的 phase，phase difference = 180o。
3. Conclusion：
Sum Mode Return Loss Isolation Coupling S11 (S22) < -20dB bandwidth & Output power balance > 1dB bandwidth Phase difference Difference Mode
微波电路设计与射频集成技术研究
微波电路设计与射频集成技术研究第一章：引言微波电路设计与射频集成技术作为近年来快速发展的领域，对通信系统和雷达等射频设备的性能提升起着至关重要的作用。
微波电路设计是指设计率频率范围为300MHz至300GHz的电路，射频集成技术则是利用微纳技术和集成电路技术实现射频系统的集成化。
本文将深入探讨微波电路设计与射频集成技术的相关研究，包括当前的主要挑战、最新的进展以及未来发展方向。
第二章：微波电路设计2.1 微波电路基础微波电路是指在射频范围内工作的电路。
它与低频电路相比，具有更高的频率、更严格的性能要求和更复杂的设计技巧。
本节将介绍微波电路设计的基础知识，包括微波传输线的特性、S参数和功率传输。
2.2 微波滤波器设计微波滤波器是微波电路设计中的重要组成部分，用于在特定频带内选择性地传递或屏蔽信号。
本节将介绍微波滤波器的设计原理、常见的滤波器结构和设计方法，并讨论优化设计的关键技术。
2.3 射频功放设计射频功放（RFPA）是将低功率射频信号转换为高功率射频信号的关键组件。
本节将介绍射频功放的基本原理、设计要求以及常见的功放拓扑结构。
此外，还将讨论射频功放设计中的线性性能和效率之间的权衡，并探讨一些常见的线性化技术。
第三章：射频集成技术3.1 射频集成电路简介射频集成电路（RFIC）是指在芯片上实现射频功能的集成电路。
与传统的离散射频电路相比，RFIC具有更小的尺寸、更低的功耗和更高的可靠性。
本节将介绍RFIC的概念、特点以及基本设计流程。
3.2 CMOS射频集成电路设计CMOS射频集成电路是目前射频集成技术的主流，具有成本低、功耗低和可扩展性好等优点。
本节将介绍CMOS射频集成电路设计的关键问题，包括射频CMOS工艺、电路建模和设计技巧。
3.3 高频射频集成电路设计高频射频集成电路设计涉及更高的频率范围和更严格的性能要求。
本节将介绍高频射频集成电路设计的挑战，包括噪声、失真和互模等问题，并讨论解决方案，如频率合成器、低噪声放大器和混频器。
射频微波电路设计
射频微波电路设计嘿，朋友们！今天咱就来聊聊射频微波电路设计这个超有意思的事儿。
你说这射频微波电路设计啊，就像是搭积木，不过这积木可有点特别。
它不是普通的木头积木，而是超级精细、超级敏感的电子积木。
每一块都得放得恰到好处，不然整个电路就可能“闹脾气”。
想象一下，你在设计一个射频微波电路，就好像在给一个小机器人打造身体和神经系统。
那些电容、电感、电阻啥的，就是机器人的各种器官和零件。
你得让它们协调工作，才能让这个小机器人活力满满地动起来。
在这个过程中，可得小心再小心。
就像走钢丝一样，稍微有点偏差，可能就前功尽弃啦。
比如说，你选的那个电容，要是不合适，那信号可能就变得乱七八糟，就像人说话结结巴巴似的。
而且啊，这射频微波电路设计还特别讲究布局。
可不是随便把那些元件堆在一起就行的。
就跟你收拾房间一样，得把东西都放得井井有条，这样找起来方便，用起来也顺手。
要是乱糟糟的，那可不行。
还有啊，别忘了考虑各种干扰因素。
就像你在安静的图书馆学习，突然有人大声喧哗，那多烦人啊。
在射频微波电路里，也有各种各样的“喧哗者”，得想办法把它们隔绝开，不然电路的性能可就大打折扣了。
那怎么才能做好射频微波电路设计呢？首先，你得有扎实的理论基础，就像盖房子得有牢固的地基一样。
那些公式、定理啥的，都得搞得清清楚楚。
然后呢，就是多实践，多犯错，别怕失败。
每次失败都是一次学习的机会，不是吗？另外，多跟同行交流也很重要。
大家一起分享经验，互相学习，那进步可快了。
就像一群小伙伴一起玩耍，总比一个人闷头玩有意思多了吧。
总之，射频微波电路设计是个既有趣又有挑战性的事儿。
它需要你的耐心、细心和创造力。
当你看到自己设计的电路完美工作的时候，那种成就感，简直没法形容！所以，朋友们，大胆去尝试吧，说不定你就是下一个射频微波电路设计大师呢！。
电子科技中的射频技术与微波电路设计
电子科技中的射频技术与微波电路设计作为现代电子科技中的一个重要领域，射频技术与微波电路设计在许多领域中都扮演着重要的角色。
射频技术及微波电路设计涉及的广泛领域包括通信、雷达、卫星导航系统等，这些领域对于高频率射频电路的设计和制造的要求十分高。
在这篇文章中，我们将介绍射频技术与微波电路设计的基础知识、应用领域和未来发展趋势。
基础知识首先，让我们来了解一下射频技术与微波电路设计的基础知识。
所谓射频（Radio Frequency），是指高于一般电压、频率在3千赫到300吉赫之间的电磁波信号。
而微波（Microwave）则指频率高于1吉赫、波长约为1毫米至1米之间的电磁波信号。
射频技术与微波电路设计主要涉及到一些特定的电路元件和设备。
例如，射频功放器（RFPA）是射频电路中非常常用的设备，用于放大弱信号，使其达到能够被接收器处理和解码的程度。
微波电路设计中还包括一些被广泛应用的电路元件，如微带传输线、滤波器、方向耦合器（Directional Coupler）、功率分配器（Power Divider）等。
应用领域射频技术与微波电路设计的应用领域非常广泛，包括卫星通信、移动通信、雷达系统、医疗设备、无线网络等。
对于这些领域，高频率的射频技术和微波电路设计都是至关重要的，它们能够为这些设备提供稳定、高效的信号传输和处理能力。
其中，卫星通信是射频技术与微波电路设计的一个非常重要的应用领域。
卫星通信系统需要高频率、高精度的射频电路，以实现信号的传输和接收。
在这个领域中，微波电路设计和卫星通信系统的研究已经开始关注对天线和卫星通信系统中其他关键部件的研究和优化，以提高通信系统的性能和稳定性。
无线通信是另一个射频技术与微波电路设计的重要应用领域。
移动通信、蓝牙等无线通信技术中都需要高频率的射频电路和微波电路设计。
这些技术可以用于在不同设备之间传输数据、音频和视频信号。
未来发展趋势随着技术的不断进步，射频技术与微波电路设计领域也在不断发展。
《射频与微波电路设计》--清华大学
实际测量时，常用插入法，即用功率计先测信号源能给出的功率 P1；再把放大器接到信源上，用同一功率计测放大器输出功率 P2，功 率增益就是
G P2 P1
低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。噪声最佳匹配 点并非最大增益点，因此增益 G 要下降。噪声最佳匹配情况下的增 益称为相关增益。通常，相关增益比最大增益大概低 2~4dB。
放大器技术指标—工作频带 7
考虑到噪声系数是主要指 标，但是在宽频带情况下 难于获得极低噪声，所以 低噪声放大器的工作频带 一般不大宽，较多为20％ 上下。
工作频带不仅是指求全频 带内噪声系数要满足要求， 还要求功率增益及其平坦 度也满足要求的频带范围。
放大器技术指标—动态范围 8
动态范围是指低噪声放大器输入信号允许的最小功率和最大功率的范 围。动态范围的下限取决于噪声性能。当放大器的噪声系数 Nf 给定时，输入 信号功率允许最小值是：
NF(dB) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
NF
1.023 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
式中，NF 为微波部件的噪声系数； Sin，Nin 分别为输入端的信号功率和噪声功率； Sout，Nout 分别为输出端的信号功率和噪声功率。
噪声系数的物理含义是：信号通过放大器之后，由于放大器产 生噪声，使信噪比变坏；信噪比下降的倍数就是噪声系数。
射频微波电路导论课件
滤波器设计
滤波器的作用
滤波器用于选择特定频率范围的 信号，抑制不需要的频率成分，
从而提高信号的纯度。
滤波器的设计方法
可以采用LC电路、微带线等方法进 行滤波器的设计，通过调整元件的 值和连接方式来实现不同的滤波特 性。
滤波器的应用场景
在射频微波电路中，滤波器广泛应 用于信号处理、通信系统等领域。
天线设计
THANKS
感谢观看
物联网技术将促进射频微波电路与其他技术的 结合，如传感器技术、云计算技术等，为射频 微波电路的创新发展提供更多可能性。
新材料的应用前景
新材料的出现将为射频微波电 路的设计和制造提供更多的选 择和可能性。
新材料具有优异的物理性能和 化学性能，可以提高射频微波 电路的性能和稳定性。
新材料的应用将推动射频微波 电路向绿色环保、可持续发展 方向迈进，降低对环境的负面 影响。
04
射频微波电路的设计与实现
匹配网络设计
匹配网络的作用
匹配网络的应用场景
匹配网络是用于实现射频微波电路中 各个元件之间的阻抗匹配，确保信号 传输的效率和质量。
在射频微波电路中，如放大器、滤波 器、混频器等元件都需要用到匹配网 络，以确保信号的顺畅传输。
匹配网络的设计方法
可以采用传输线理论、Smith Chart 等方法进行匹配网络的设计，通过调 整元件的阻抗值来实现匹配。
01
03
滤波器在射频微波电路中的设计和制作需考虑其频率 响应特性、插入损耗和群时延等因素，以确保电路性
能的稳定性和可靠性。
04
滤波器的种类繁多，常见的有LC滤波器、微带线滤波 器和介质滤波器等，根据不同的应用需求选择合适的 滤波器类型和规格。
03
射频与微波电路-教学大纲、授课计划
《射频与微波电路》教学大纲一、课程信息课程名称：射频与微波电路课程类别：素质选修课/专业基础课课程性质：选修/必修计划学时：64计划学分，4先修课程：无选用教材：《射频与微波电路》，李兆龙，王贵主编，2023年，电子工业出版社教材。
适用专业：本课程适合作为通信、电子信息类专业的课程，也适合相关工程技术人员参考。
课程负责人：二、课程简介本课程以传输线理论为钥匙，试图打开射频与微波电路“场”与“路”相互交织的大门，通过深入剖析具有高度学习价值的经典射频与微波电路，促使学生快速掌握射频与微波无源电路和有源电路的基本设计原理、方法，以及一定的使用经验，使得不具备高深电磁理论的学生也能在短期内掌握这一不遵循摩尔定律的电路设计艺术。
三、课程教学要求求与相关教学要求的具体描述。
“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。
关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”或“1”.”课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。
四、课程教学内容五、考核要求及成绩评定六、学生学习建议(-)学习方法建议1.依据专业教学标准，结合岗位技能职业标准，通过案例展开学习，将每个项目分成多个任务，系统化地学习。
2.通过每个项目最后搭配的习题，巩固知识点。
3.了解行业企业技术标准，注重学习新技术、新工艺和新方法，根据教材中穿插设置的智能终端产品应用相关实例，对己有技术持续进行更新。
4.通过开展课堂讨论、实践活动，增强的团队协作能力，学会如何与他人合作、沟通、协调等等。
（-）学生课外阅读参考资料《射频与微波电路》，李兆龙，王贵主编，2023年，电子工业出版社教材。
七、课程改革与建设本课程坚持的理念是着重培养学生分析问题和解决问题的能力，而不是单纯的知识点的积累。
对于人的成长，重要的是对知识理解的积累，而不仅仅是知识库容的扩大。
所以，本课程不追求大而全的包含射频与微波电路学科的全部知识点，而是侧重深度分析和应用具有极高学习价值的射频与微波典型电路及结构，从而达到提高学生分析问题与解决问题能力的教学目标。
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射频与微波电路设计讲稿6.txt人和人的心最近又最远，真诚是中间的通道。
试金可以用火，试女人可以用金，试男人可以用女人--往往都经不起那么一试。
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第六讲低噪声放大器设计1放大器是射频与微波电路中最基本的有源电路模块。
常用的放大器有低噪声放大器、宽频带放大器和功率放大器。
本课程只讨论低噪声放大器与功率放大器。
本讲座针对低噪声放大器。
放大器技术指标—放大器技术指标—噪声系数与噪声温度放大器的噪声系数 NF 可定义如下2S in / N in NF = S out / N out式中，NF 为微波部件的噪声系数； Sin，Nin 分别为输入端的信号功率和噪声功率；Sout，Nout 分别为输出端的信号功率和噪声功率。
噪声系数的物理含义是：信号通过放大器之后，由于放大器产生噪声，使信噪比变坏；信噪比下降的倍数就是噪声系数。
通常，噪声系数用分贝数表示，此时NF ( dB ) = 10 lg( NF )放大器技术指标—放大器技术指标—噪声系数与噪声温度3放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度 T e 来表达。
噪声温度 T e 与噪声系数 NF 的关系是Te = T0 ? ( NF ? 1)式中，T 0 为环境温度，通常取为 293K。
根据公式（6-3），可以计算出常用的噪声系数和与之对应的噪声温度，如表 6-1 所示。
表 6-1 噪声系数和噪声温度关系 NF(dB) NF T e(K) NF(dB) NF T e(K) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.01.023 1.047 1.072 1.096 1.122 1.148 1.175 1.202 1.230 1.259 6.825 13.81 20.96 28.27 35.75 43.41 51.24 59.26 67.47 75.87 1.52.0 2.53.0 3.54.0 4.55.06.0 10 1.413 1.585 1.778 1.995 2.239 2.512 2.818 3.162 3.981 10.00 120.9 171.3 228.1 291.6 362.9 442.9 532.8 633.5 873.5 2637放大器技术指标—放大器技术指标—功率增益4微波放大器功率增益有多种定义，比如资用增益、实际增益、共扼增益、单向化增益等。
对于实际的低噪音放大器，功率增益通常是指信源和负载都是 50Ω标准阻抗情况下实测的增益。
实际测量时，常用插入法，即用功率计先测信号源能给出的功率 P1；再把放大器接到信源上，用同一功率计测放大器输出功率 P2，功率增益就是P2 G= P1低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。
噪声最佳匹配点并非最大增益点，因此增益 G 要下降。
噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。
通常，相关增益比最大增益大概低 2－4dB。
功率增益与噪声系数5功率增益的大小还会影响整机噪声系数，下面给出简化的多级放大器噪声系数表达式： N f = N f1 +N f 2 ?1 G1+N f 3 ?1 G1G2+ ……其中： N f －放大器整机噪声系数；N f 1，N f 2，N f 3 －分别为第 1，2，3 级的噪声系数；G1，G2 －分别为第 1，2 级功率增益。
从上面的讨论可以知道，当前级增益 G1 和 G2 足够大的时候，整机的噪声系数接近第一级的噪声系数。
因此多级放大器第一级噪音系数大小起决定作用。
作为成品微波低噪音放大器的功率增益，一般是20－50dB 范围。
放大器技术指标—放大器技术指标—增益平坦度6增益平坦度是指工作频带内功率增益的起伏，常用最高增益与最小增益之差，即△G(dB)表示，如下图所示。
放大器技术指标—放大器技术指标—工作频带考虑到噪音系数是主要指标，但是在宽频带情况下难于获得极低噪音，所以低噪音放大器的工作频带一般不大宽，较多为20％上下。
工作频带不仅是指功率增益满足平坦度要求的频带范围，而且还要求全频带内噪音要满足要求，并给出各频点的噪音系数。
7放大器技术指标—放大器技术指标—动态范围8动态范围是指低噪音放大器输入信号允许的最小功率和最大功率的范围。
动态范围的下限取决于噪声性能。
当放大器的噪声系数 Nf 给定时，输入信号功率允许最小值是：Pmin = N f ( kT0 ?f m ) M其中： ?f m －微波系统的通频带(例如中频放大器通频带)； M－微波系统允许的信号噪声比，或信号识别系数； T0－环境温度，293K。
由公式可知，动态范围下限基本上取决于放大器噪声系数，但是也和整个系统的状态和要求有关。
例如，电视机信号微波中继每信道频带 ?f m ＝ 40MHz，信号噪音比 M＝10，放大器噪声系数 Nf=1.2(0.8dB)动态范围下限是 Pmin = 7.23 × 10 mW = ?81dB 。
动态范围的上限是受非线性指标限制，有时候要求更加严格些，则定义为放大器非线性特性达到指定三阶交调系数时的输入功率值。
9放大器技术指标—放大器技术指标—端口驻波比和反射损耗9低噪声放大器主要指标是噪声系数，所以输入匹配电路是按照噪声最佳来设计的，其结果会偏离驻波比最佳的共扼匹配状态，因此驻波比不会很好。
此外，由于微波场效应晶体或双极性晶体管，其增益特性大体上都是按每倍频程以6dB规律随频率升高而下降，为了获得工作频带内平坦增益特性，在输入匹配电路和输出匹配电路都是无耗电抗性电路情况下，只能采用低频段失配的方法来压低增益，以保持带内增益平坦，因此端口驻波比必然是随着频率降低而升高。
放大器的稳定性当放大器的输入和输出端的反射系数的模都小于 1（即10Γ1 < 1, Γ2 < 1 ）时，不管源阻抗和负载阻抗如何，网络都是稳定的，称为绝对稳定；当输入端或输出端的反射系数的模大于 1 时，网络是不稳定的，称为条件稳定。
对条件稳定的放大器，其负载阻抗和源阻抗不能任意选择，而是有一定的范围，否则放大器不能稳定工作。
定义：suficient1 = 1 ? S11 ? S12 ? S 212suficient 2 = 1 ? S 22 ? S12 ? S 212necessary =1 ? S11 ? S 22 + S11 ? S 22 ? S12 ? S 212 222 S12 ? S 21放大器在гS 输入平面上绝对稳定的充分必要条件为suficient1 > 0 necessary > 1放大器在гL 输入平面上绝对稳定的充分必要条件为suficient 2 > 0 necessary > 1带有输入、输出匹配电路放大器的一般表示P3 Z0输入匹配电路11P1 a1 微波 b1 器件 b2 [S] Zs Zin Γ sΓ 1P2 a2输出匹配电路P4Z0Zout ZL Γ 2Γ L如果只关心放大器的外部特性，放大器可当作一个二端口网络，其输入、输出之间的关系可表示为b1 ? ? S11 ?b ? = ? S ? 2 ? ? 21 S12 ? ? a1 ? ? ? ?a ? S22 ? ? 2 ?式中a1 、b1 分别为输入端口P1面上的归一化入射波、反射波电压；a2、 b2分别为输出端口P2面的归一化入射波、反射波电压。
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆 1、增益与负载有关，输入输出匹配时输出最大12如果输入匹配电路和输出匹配电路使微波器件的输入阻抗Zin和输出阻抗Zout都转换到标准系统阻抗Z0，即Zin = Z0， Zout = Z0（或ΓS = Γ1*，ΓL = Γ2*）就可使器件的传输增益最高。
P3 Z0输入匹配电路P1 a1 微波 b1 器件 b2 [S] Zs Zin Γ sΓ 1P2 a2输出匹配电路P4Z0Zout ZL Γ 2Γ L在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆132、输入、输出匹配时，噪声并非最佳。
相反有一定失配，才能实现噪声最佳。
对于MES FET（金属半导体场效应晶体管）来说，其内部噪声源包括热噪声、闪烁噪声和沟道噪声。
这几类噪声是相互影响的，综合结果可归纳为本征FET栅极端口的栅极感应噪声和漏极端口的漏极哭声两个等效噪声源。
这两个等效噪声源也是相关的，如果FET输入口（即P1 面）有一定的失配，这样就可以调整栅极感应噪声和漏极噪声之间的相位关系，使它们在输出端口上相互抵消，从而降低了噪声系数。
对于双极型晶体管也存在同样机理。
根据分析，为获得最小的FET本征噪声，从FET输入口P1面向信源方向视入的反射系数有一个最佳值，用Γ out 表示。
当改变输入匹配电路使呈现ΓS = Γout 此时，放大器具有最小噪声系数Nfmin，称为最佳噪声匹配状态。
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆14输入、输出不匹配时，增益将下降。
因为负载是复数，有可能在不同的负载下得到相同的输出，经分析在圆图上，等增益线为一圆，这个圆叫等增益圆。
当输入匹配电路不能使信源反射系数ΓS和最佳反射系数Γopt（噪声系数最小时的反射系数）相等时，放大器噪声将增大。
由于ΓS是复数，不同的ΓS值有可能得到相同的噪声系数，在圆图上噪声系数等值线为一圆，叫等噪声圆。
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆15等噪声源、等增益圆是我们设计输入输出匹配电路，尤其输入匹配电路的依据。
低噪声放大器设计的依据与步骤 16依据： 1. 满足规定的技术指标噪声系数（或噪声温度）；功率增益；增益平坦度；工作频带；动态范围 2. 1. 2. 3. 4. 5. 输入、输出为标准微带线，其特征阻抗均为50? 放大器级数晶体管选择电路拓朴结构电路初步设计用CAD软件进行设计、优化、仿真模拟步骤：电路设计原则171. 在优先满足噪声小的前提下，提高电路增益，即根据输入等增益圆、等噪声圆，选取合适的ΓS ，作为输入匹配电路设计依据。
2. 输出匹配电路设计以提高放大器增益为主，Γout = Z0 （ΓL = Γ2*）3. 满足稳定性条件4. 结构工艺上易实现电路设计——基本电路模块电路设计——基本电路模块输入匹配电路模块P3 Z0输入匹配电路18输出匹配电路模块P1 a1 b1 微波器件 b2 [S] Zs Zin Γ sΓ 1 Zout ZL Γ 2Γ L P2 a2 输出匹配电路P4Z0低噪声放大器一般不止一级，还有级间匹配电路模块。