第9章 射频放大器 无线通信射频电路技术与设计[文光俊]
无线通信射频电路技术与设计(文光俊 电子工业出版社)习题答案ch2
2.2AWG 26 d=16mila=d/2=8mil=8*(2.54*10^(-5))=0.2032mm和引线相关联的电感：L=RDC==nH引线的串联电阻：R R2DCasσ====μΩ并联泄露电阻：61133.9*10R2tanee sG fC fπ===∆MΩ2.4（1）并联LC：111()1/()1/()Z jj L j C C Lωωωω==---（2）串联联LC：21()Z j LCωω=-（3）并联LR-C：311/()ZR j L j Cωω=++（4）串联LRC：41()Z R j LCωω=+-四个频率响应的MATLAB程序如下:clear all;f=30e6:1000:300e6;L=10e-9;C=10e-12;R=5;Z1=1./(j*(2*pi*f*C-1./(2*pi*f*L)));Z2=j*(2*pi*f*L-1./(2*pi*f*C));Z3=1./(j*2*pi*f*C-1./(2*pi*f*L+R));Z4=R+j*(2*pi*f*L-1./(2*pi*f*C));subplot(2,2,1)plot(f/1e6,abs(Z1));grid;title('Parallel LC circuit'),xlabel('frequency, MHz'),ylabel('|Z1|,ohm');subplot(2,2,2)plot(f/1e6,abs(Z2));grid;title('Series LC circuit'),xlabel('frequency, MHz'), ylabel('|Z2|,ohm');subplot(2,2,3)plot(f/1e6,abs(Z3));grid;title('Parallel (L+R)C circuit'), xlabel('frequency, MHz'), ylabel('|Z3|,ohm');subplot(2,2,4)plot(f/1e6,abs(Z2));grid; title('Series (L+R)C circuit'), xlabel('frequency, MHz'), ylabel('|Z4|,ohm');MATLAB 程序仿真图如下:100200300102030Parallel LC circuitfrequency, MHz |Z 1|,o h m100200300200400600Series LC circuitfrequency, MHz |Z 2|,o h m100200300510152025Parallel (L+R)C circuitfrequency, MHz|Z 3|,o h m100200300200400600Series (L+R)C circuitfrequency, MHz|Z 4|,o h m2.8n,p ,,D n pn p T kTV qμμ== (1) 00CEB Bn p EFCF V E E FBp n BD n d I I D p d β==(2)由(1)、(2)式可得正向电流增益： 00B n p E F Ep n Bn d p d μβμ=；根据20E i n E D n p N =和20Bi p B A n n N =得到 187.5En D EF Bp A BN d N d μβμ== 2.9FET 的夹断电压与栅极-源极电压无关，是按照下式：2p 4.242D qN d V ε== V 此时，再由势垒电压0.8d V = V 得出0 3.44T d p V V V =-=- V ；最大饱和漏极电流也与外加的栅极-源极电压无关，基于3/20[(()]3p D s a t d dG SV I G V V V V =---得到3/20[] 6.893p DSS d d V I G V =-+= A 这里220=8.16D n D G qN W d L q N W d L σμ== S2.10HEMT 的夹断电压求值如下：2p ) 1.81D H V qN d ε==V继而可求阀电压如下：T0b p 1.22C V V W q V =--=-V V利用上述的值，并且或按照方程20[()]2DS HD n DS GS T V W I V V V Ld εμ=--；对于0DS GS T V V V ≤-的情况或按照方程20()2HD nGS T W I V V Ldεμ=-；对于0DS GS T V V V ≥-的情况 计算漏极电流。
射频电路设计与分析技术
射频电路设计与分析技术射频电路设计与分析技术是电子工程领域中的一个关键方向，对于无线通信、雷达系统、卫星通信等应用起着至关重要的作用。
本文将围绕射频电路设计与分析技术展开讨论，探讨其基本原理、设计方法和实际应用。
一、射频电路的基本原理射频电路是指工作频率在几十千赫兹到数百千赫兹之间的电路系统。
其基本原理是：1. 信号传输：射频电路主要用于无线通信和数据传输，通过收集和发送电磁信号来实现信息的传递。
2. 信号放大：射频电路需要放大电磁信号的幅度，以提高信号的传输距离和质量。
3. 频率选择：射频电路要实现对特定频率的选择，以将所需信号与其他无关信号区分开来。
4. 阻抗匹配：射频电路在传输信号时，需要确保发射源、传输线和接收端之间的阻抗匹配，以最大限度地利用能量传输。
二、射频电路设计的关键要素在进行射频电路设计时，需要考虑以下关键要素：1. 器件选择：根据设计的需求和电路特性，选择合适的电子元器件，如放大器、滤波器、谐振器等。
2. PCB设计：良好的PCB设计能够减小信号路径的长度、减小干扰和噪声，提高电路性能。
3. 阻抗匹配：设计时需考虑电路和传输线之间的阻抗匹配，以避免信号反射造成的能量损耗和失真。
4. 抗干扰设计：射频电路易受外界干扰，需要采取抗干扰设计措施，如屏蔽罩、滤波器等。
5. 热管理：射频电路工作时会产生热量，需设计散热系统来确保电路工作的可靠性和稳定性。
三、射频电路分析的方法射频电路分析是评估电路性能和优化设计的重要步骤，常用的分析方法包括以下几种：1. 线性分析：通过对线性电路元件进行分析和建模，评估电路在频率响应、增益、相位等方面的性能。
2. 非线性分析：考虑电路的非线性元件，如晶体管、二极管等，对电路的非线性特性进行分析，以评估失真程度和动态范围等指标。
3. 噪声分析：考虑电路的噪声源，对射频电路的噪声系数、信噪比等关键参数进行分析和计算。
4. 稳定性分析：通过判断电路的稳定性边界条件，评估电路在不同工作情况下的稳定性。
射频放大电路
射频放大电路射频放大电路的优化及仿真射频放大电路的优化及仿真崔玉超,孙运强(中北大学通信与信息工程学院山西太原030051)摘要:射频电路设计中为了达到最大功率传输、减少回波损耗等电路性能,一般在输入和输出端加入阻抗匹配网络来加以改善,计算机仿真高效地解决了确定阻抗匹配网络结构及各元件参数的问题,通过ADS仿真确定了射频电路中匹配网络的元件最佳参数。
在对一个工作在1.9GHz频率的放大电路进行交流仿真之后加入匹配网络,利用ADS的调谐及优化处理功能确定了匹配网络的器件参数,得到改善后的电路及性能指标结果。
利用网络分析仪测试所做实际电路得到的结果与仿真效果一致。
关键词:高频放大器;电路优化;射频电路;调谐中图分类号:TN72文献标识码:B文章编号:10042373X(2007)232093202OptimizationandCUI(Communicationandof China,Taiyuan,030051,China)Abstract:Toofpowertransmissionandleastretur nloss,impedancematchingnetworksaregenerallyinsertedinports,computers imulationsolvestheproblemofhowtosettletheimpedancematchingnet2work compositionandcomponentparametersinhighefficiency.Settlethebestcomp onentparametersofmatchingnetworkinRFcir2cuitwithADSsimulation.Addm atchingnetworkafterACsimulationtoanamplifierworkingat1.9GHz,settlethe componentpa2rametersofmatchingnetworkwithADStuningandoptimizationfunctions,gettheimprovedcircuitandtheneededresults.Theresultsofrealcir cuitgivenbynetworkanalyzeralmostshownodifferencetothesimulationresult s.Keywords:highfrequencyamplifier;circuitoptimization;RFcircuit;tuning1引言在无线通信飞速发展的今天,射频设计具有举足轻重的作用,而放大电路是几乎所有无线通信系统的必备环节。
《射频集成电路设计》复习提纲
复 习 提 纲第一章 引言1.通信系统的一般模型。
2.模拟通信系统模型。
3.为什么需要调制？（调制的原因）4.什么是模拟通信和数字通信系统？5.数字通信系统模型。
6.RF IC 所涉及的相关学科和技术有哪些？7.RF IC 设计应具备的知识面有哪些？8.RF IC 的设计流程图。
第二章 射频与微波基础知识1.什么是传输线？2.有关名词解释（见上）3.真空中电磁波速度、波长与频率之间的关系式。
4.典型传输线有哪些？5.无损耗传输线模型。
6.在无反射波情况下，传输线上任一点的输入阻抗。
7.无限长传输线特征阻抗是多少？8.反射系数的定义及表达式。
9.如何灵活地求S Z 、IN Z 、OUT Z 、L Z 以及S Γ、IN Γ、OUT Γ、L Γ。
10.在Smith 圆图上观察，对于串、并联LC 时的Z 沿电阻圆、电导圆的变化规律。
11.二端口网络模型，P122 12.S 参数模型，S 参数物理意义。
13.连接输入输出匹配网络的二端口网络，写出S Γ、IN Γ、OUT Γ、L Γ，用阻抗表示。
14.四种不同功率的定义，P27. 15.三种功率增益的定义。
16.Γ与Z 的关系以及Z 与Γ的关系。
17.Smith 圆图的识别。
18.串并联支路的阻抗匹配，P35.19.波长与传输线阻抗的关系（是否可阻抗变换）。
20.L 形匹配网络（P39-48的例题） 21.习题。
第三章 无源元件1.趋肤效应2.趋肤深度3.趋肤深度与趋肤效应的关系4.电阻分类、等效电路、阻抗绝对值与频率的关系5.电容、等效电路、阻抗绝对值与频率的关系6.电感、等效电路、阻抗绝对值与频率的关系 7、作业题第四章噪声及有源器件1.噪声模型2.噪声分类及定义3.相关名词解释（见上）4.长沟道MOS管噪声模型5.沟道噪声包括哪些？6.噪声带宽定义7.按比例缩小的恒电场规则8.按比例缩小对模拟电路的影响9.晶体管等效输入噪声源10.双极型晶体管的等效噪声模型以及求2v、2n i的方法n11.MOSFET等效输入噪声模型，并用等效电路来解释2v、2n i的n计算方法。
无线通信射频电路技术与设计课程设计 (2)
无线通信射频电路技术与设计课程设计一、课程简介本课程旨在深入了解无线通信射频电路技术，掌握射频电路的基本原理和设计方法，以及射频系统的特点和设计思路。
通过本课程的学习，学生将会了解无线通信射频电路的基本概念和特点，熟悉常用的射频电路设计方法和技巧，能够根据通信系统的需求进行射频电路的设计和优化。
二、课程目标本课程主要目标如下：1.掌握无线通信射频电路的基本概念和特性；2.熟悉射频电路的基本原理和设计方法；3.能够根据需求进行射频电路的设计和优化；4.了解射频系统的特点和设计思路；5.掌握一定的实验操作技能，能够独立完成一定难度的射频电路设计。
三、实验设计3.1 实验一：微波透镜设计微波透镜是一种常见的微波元器件，用于聚焦和分散微波信号。
本实验旨在通过设计微波透镜来熟悉射频电路的基本原理和设计方法。
具体步骤如下：1.根据实验要求确定透镜的工作频率和焦距；2.根据透镜的工作频率和材料参数，计算出透镜的几何尺寸和曲率半径；3.使用仿真软件进行透镜的仿真设计，并进行参数分析和优化调整；4.根据仿真结果制作透镜模型，并进行实验测量和分析。
3.2 实验二：射频功率放大器设计射频功率放大器是无线通信系统中的重要元器件，用于对信号进行放大和传输。
本实验旨在通过设计射频功率放大器来深入了解射频电路的设计思路和技巧。
具体步骤如下：1.确定放大器的工作频率和功率要求；2.根据放大器的工作原理和公式，计算出放大器的基本参数和指标；3.使用仿真软件进行放大器的仿真设计，并进行参数调整和优化；4.根据仿真结果制作放大器模型，并进行实验测量和分析。
四、参考资料1.《射频电路设计与实践》；2.《微波透镜原理与设计》；3.《射频功率放大器设计》；4.《无线通信系统设计与实践》。
以上参考资料为本课程核心参考教材，学生在学习过程中应结合实际情况进行适度参考，并注重方法论和实践能力的培养。
五、总结本课程旨在培养学生的无线通信射频电路设计能力，通过实验设计的方式在理论学习基础上深入了解射频电路的特点和设计方法，并能够根据实际需求进行射频电路的设计和优化。
射频电路设计-理论与应用_图文
C1
模拟引线L R 模拟引线L
L2
R
L1
L2
模拟引线间电容Cb
C2
高频电阻等效电路表示法 高频线绕电阻等效电路表示法
18
例1.3 求出用长2.5cm，AWG26铜线连接的500Ω金属膜电阻的 高频阻抗特性，寄生电容Ca=5pF。 解： AWG26的d=16mil，a= 8×2.54×10-5m=0.2032mm
10f6，H1z07
108 109
2
1.8 半径 a=1mm铜线归一化
1.6 AC电流密度的频率特性
1.4
1.2 1kHz
1
0.8 10kHz
0.6
100MHz
0.4 100kHz
1GHz
0.2
1MHz 10MHz
00 0.1 0.2 0.3 0.4r，0.5m0m.6 0.7 0.8 0.9 1
17
射频电路设计-理论与应用_图文.ppt
近年来由于通信技术及计算机技术的迅猛发展， 工作频率日益提高，射频和微波电路得到广泛应用。
目前大多数教材都是面向两种不同的读者： 1. 具有坚实理论基础的研究生常常通过电磁场处 理方法进入这个领域。
2. 对数学和物理的严格性不太感兴趣的工程技术人 员则更喜欢采用电路理论来处理问题。
平面电磁波的主要性质： 1. 电磁波是横波，E和H都与传播方向垂直； 2. E和H互相垂直，且同相位。
10
根据经典场论，电场和磁场分量的比值就是本征阻抗（波
阻抗）：
其中磁导率μ和介电常数ε与材料有关，μ0=4π×10-7(H/m)， ε0=8.85×10-12 (F/m) ， μr和εr为相对值。
• 在第2章“传输线分析”中将讨论微带线的阻抗特性，其定量 求解过程在第3章“Smith”圆图中介绍。
第9章 射频放大器 无线通信射频电路技术与设计 教学课件 [电子教案]
![第9章 射频放大器 无线通信射频电路技术与设计 教学课件 [电子教案]](https://img.taocdn.com/s3/m/bc2da890581b6bd97e19ea64.png)
解：偏置电路的直流通路可简化成：
固定基流偏置电路中，基极电流为：
IBIC
10103
100
0.1mA
R1V 1C C V C IE B105.149.5 R 2V C EI B V B E0.14 .1 30343k
简化电路
假定 ，则： VX 2.2 V
R 3V X IB V B EV X IC V B E0 .1 1 .1 5 0 3= 1 5k Ω
2、放大器的功率增益特性 （1）单向化设计法
单向化功率转换增益的原理图
单向化功率转换增益：
GTU11 S 11S2S S21211 LSL22 22
12
§9.1 射频放大器的相关理论
（2）最大增益设计
实际的放大器电路设计中，当S 1 2 大到不能忽略时，采用单向 化设计法导致的误差不能容忍，此时应采用双共轭匹配法做放大
为了保证中间电位 V X 为近似固定值，流过电阻 R 1的电流 I X 的
值至少为I B 的10倍，则R ：1VCCI XVX17 0.I8B78kΩ
R 2IX V XIB0.92 .1 2032.44kΩ R4VC CI CVC E105 103200Ω
20
§9.2 射频放大器偏置电路
9.2.2 场效应晶体管的偏置网络 场效应晶体管的偏置网络和双极型晶体管偏置网络的拓扑结
18
§9.2 射频放大器偏置电路
9.2.1 双极型晶体管的偏置网络 对于射频双极型晶体管的偏置电路，常见的有固定基流偏置
电路和基极分压射极偏置电路两种，它们的拓扑结构如图所示：
双极型晶体管的无源偏置电路
19
§9.2 射频放大器偏置电路
参照上图所示的无源偏置电路，为双极型晶体管设计偏置。已
射频电路理论与设计
射频电路仿真与实验
05
电路仿真软件
如Multisim、PSPICE等，用于模拟和分析射频电路的电流、电压等电气特性。
电磁场与电路联合仿真软件
如COMSOL Multiphysics等，能够实现电磁场和电路的耦合仿真，适用于复杂的多物理场问题。
定义与特点
手机、无线局域网、卫星通信等。
通信
目标探测、测距、测速等。
雷达
全球定位系统（GPS）、北斗卫星导航系统等。
导航
无线电广播、电视广播等。
广播
射频电路的应用领域
射频电路的基本组成
产生射频信号，可以是振荡器、放大器等。
用于传输射频信号，可以是同轴线、微带线等。
包括天线、滤波器、混频器、放大器等，用于处理射频信号。
电磁兼容性与干扰问题
随着设备数量的增加和通信频段的密集化，电磁兼容性和干扰问题变得更加突出，需要采取有效的措施来解决。
材料与工艺限制
在实现小型化和集成化的同时，材料和工艺的限制可能导致性能下降、可靠性问题和制造成本增加。
测量与调试的挑战
在高频和宽带条件下，测量和调试技术面临更大的挑战，需要发展新的测试设备和测试方法。
软件定义无线电（SDR）
通过软件编程来实现无线电功能，使得射频电路更加灵活和可重构，满足多样化应用需求。
5G和物联网（IoT）技术的影响
随着5G和物联网技术的快速发展，射频电路的设计将面临新的挑战和机遇，需要不断适应新技术要求。
技术挑战
高频与宽带信号处理
随着通信频段的不断提高，射频电路需要处理更高频率和更宽带宽的信号，这带来了信号失真、噪声干扰和功耗增加等技术挑战。
射频电路理论与设计
射频电路理论与设计《射频电路理论与设计》从传输线理论和射频网络的观点出发，系统地介绍了射频电路的基本理论及设计方法，同时将史密斯圆图的图解方法应用到射频电路的设计之中。
《射频电路理论与设计（第2版）/21世纪高等院校信息与通信工程规划教材·精品系列》共12章，第1章为引言；第2～4章为传输线理论、史密斯圆图和射频网络基础，系统地介绍了射频电路的基本概念、基本参数、图解工具和基本研究方法；第5～11章为谐振电路、匹配网络、滤波器、放大器、振荡器、混频器和检波器的设计，这些电路设计可以构成完整的射频电路解决方案；第12章为ADS射频电路仿真设计简介，目的是架起射频电路理论与ADS射频仿真设计的桥梁。
书中不仅列举了大量具有实用价值的例题，并且以较大的篇幅详细地给出了设计求解过程。
书中每章都配有小结、思考题和练习题，并在书末附有思考题和练习题的答案。
本书有配套的ADS射频电路仿真教材，分别为《ADS射频电路设计基础与典型应用》和《ADS射频电路仿真与实例详解》。
《射频电路理论与设计（第2版）/21世纪高等院校信息与通信工程规划教材·精品系列》可作为高等学校电子工程、通信工程、自动控制、微电子学、仪器仪表及相关专业本科生的教材，也可作为射频、微波及相关专业技术人员的参考书。
第1章引言1.1 射频概念1.1.1 频谱划分1.1.2 射频和微波1.1.3 射频通信系统的工作频率1.1.4 射频的基本特性1.2 射频电路的特点1.2.1 频率与波长1.2.2 低频电路理论是射频电路理论的特例1.2.3 射频电路的分布参数1.2.4 射频电路的集肤效应1.3 射频系统1.3.1 射频系统举例1.3.2 收发信机1.3.3 ADS射频仿真设计1.4 本书安排本章小结思考题和练习题第2章传输线理论2.1 传输线结构2.1.1 传输线的构成2.1.2 几种常用的TEM传输线2.2 传输线等效电路表示法2.2.1 长线2.2.2 传输线的分布参数2.2.3 传输线的等效电路2.3 传输线方程及其解2.3.1 均匀传输线方程2.3.2 均匀传输线方程的解2.3.3 行波2.3.4 传输线的二种边界条件2.4 传输线的基本特性参数2.4.1 特性阻抗2.4.2 反射系数2.4.3 输入阻抗2.4.4 传播常数2.4.5 传输功率2.5 均匀无耗传输线工作状态分析2.5.1 行波工作状态2.5.2 驻波工作状态2.5.3 行驻波工作状态2.5.4 阻抗变换器2.6 信号源的功率输出和有载传输线2.6.1 包含信号源与终端负载的传输线2.6.2 传输线的功率2.6.3 信号源的共轭匹配2.6.4 回波损耗和插入损耗2.7 微带线2.7.1 微带线的有效介电常数和特性阻抗2.7.2 微带线的传输特性2.7.3 微带线的损耗与衰减本章小结思考题和练习题第3章史密斯圆图3.1 复平面上反射系数的表示方法3.1.1 反射系数复平面3.1.2 等反射系数圆和电刻度圆3.2 史密斯阻抗圆图3.2.1 归一化阻抗3.2.2 等电阻圆和等电抗圆3.2.3 史密斯阻抗圆图3.2.4 史密斯阻抗圆图的应用3.3 史密斯导纳圆图3.3.1 归一化导纳3.3.2 史密斯导纳圆图3.3.3 史密斯阻抗-导纳圆图3.4 史密斯圆图在集总参数元件电路中的应用3.4.1 含串联集总参数元件时电路的输入阻抗3.4.2 含并联集总参数元件时电路的输入导纳3.4.3 含一个集总电抗元件时电路的输入阻抗3.4.4 含多个集总电抗元件时电路的输入阻抗本章小结思考题和练习题第4章射频网络基础4.1 二端口低频网络参量4.1.1 阻抗参量4.1.2 导纳参量4.1.3 混合参量4.1.4 转移参量4.2 二端口射频网络参量4.2.1 散射参量4.2.2 传输参量4.3 二端口网络的参量特性4.3.1 互易网络4.3.2 对称网络4.3.3 无耗网络4.4 二端口网络的参量互换4.4.1 网络参量[Z]、[Y]、[h]、[ABCD]之间的相互转换4.4.2 网络参量[S]和[T]之间的相互转换4.4.3 网络参量[Z]、[Y]、[h]、[ABCD]与[S]之间的相互转换4.5 多端口网络的散射参量4.5.1 多端口网络散射参量的定义4.5.2 常见的多端口射频网络4.6 信号流图4.6.1 信号流图的构成4.6.2 信号流图的化简规则本章小结思考题和练习题第5章谐振电路5.1 串联谐振电路5.1.1 谐振频率5.1.2 品质因数5.1.3 输入阻抗5.1.4 带宽5.1.5 有载品质因数5.2 并联谐振电路5.2.1 谐振频率5.2.2 品质因数5.2.3 输入导纳5.2.4 带宽5.2.5 有载品质因数5.3 传输线谐振器5.3.1 终端短路传输线5.3.2 终端短路传输线5.3.3 终端开路传输线5.3.4 终端开路传输线5.4 介质谐振器本章小结思考题和练习题第6章匹配网络6.1 匹配网络的目的及选择方法6.2 集总参数元件电路的匹配网络设计6.2.1 传输线与负载间L形匹配网络6.2.2 信源与负载间L形共轭匹配网络6.2.3 L形匹配网络的带宽6.2.4 T形匹配网络和鹦纹ヅ渫6.3 分布参数元件电路的匹配网络设计6.3.1 负载与传输线的阻抗匹配6.3.2 信源与负载的共轭匹配6.4 混合参数元件电路的匹配网络设计本章小结思考题和练习题第7章滤波器的设计7.1 滤波器的类型7.2 用插入损耗法设计低通滤波器原型7.2.1 巴特沃斯低通滤波器原型7.2.2 切比雪夫低通滤波器原型7.2.3 椭圆函数低通滤波器原型7.2.4 线性相位低通滤波器原型7.3 滤波器的变换7.3.1 阻抗变换7.3.2 频率变换7.4 短截线滤波器7.4.1 理查德变换7.4.2 科洛达规则7.4.3 低通滤波器设计举例7.4.4 带阻滤波器设计举例7.5 阶梯阻抗低通滤波器7.5.1 短传输线段的近似等效电路7.5.2 滤波器设计举例7.6 平行耦合微带线滤波器7.6.1 奇模和偶模7.6.2 平行耦合微带线的滤波特性7.6.3 带通滤波器设计举例本章小结思考题和练习题第8章放大器的稳定性、增益和噪声8.1 放大器的稳定性8.1.1 稳定准则8.1.2 稳定性判别的图解法8.1.3 绝对稳定判别的解析法8.1.4 放大器稳定措施8.2 放大器的增益8.2.1 功率增益的定义和计算公式8.2.2 最大功率增益8.2.3 晶体管单向情况8.2.4 晶体管双向情况8.3 输入输出电压驻波比8.3.1 失配因子8.3.2 输入、输出驻波分析8.4 放大器的噪声8.4.1 等效噪声温度和噪声系数8.4.2 级连网络的等效噪声温度和噪声系数8.4.3 等噪声系数圆本章小结思考题和练习题第9章放大器的设计9.1 放大器的工作状态和分类9.1.1 基于静态工作点的放大器分类9.1.2 基于信号大小的放大器分类9.2 放大器的偏置网络9.2.1 偏置电路与射频电路之间的连接9.2.2 偏置电路的设计9.3 小信号放大器的设计9.3.1 小信号放大器的设计步骤9.3.2 最大增益放大器的设计9.3.3 固定增益放大器的设计9.3.4 最小噪声放大器的设计9.3.5 低噪声放大器的设计9.3.6 宽带放大器的设计9.4 功率放大器的设计9.4.1 A类放大器的设计9.4.2 交调失真9.5 多级放大器的设计本章小结习题第10章振荡器的设计10.1 振荡电路的形成10.1.1 振荡器的基本模型10.1.2 振荡器的有源器件10.1.3 振荡器与放大器的比较10.2 微波振荡器10.2.1 振荡条件10.2.2 晶体管振荡器10.2.3 二极管振荡器10.2.4 介质谐振器振荡器10.2.5 压控振荡器10.3 振荡电路的一般分析10.3.1 晶体管振荡器的一般电路10.3.2 考毕兹（Colpitts）振荡器10.3.3 哈特莱（Hartley）振荡器10.3.4 皮尔斯（Pierce）晶体振荡器10.4 振荡器的技术指标本章小结思考题和练习题第11章混频器和检波器的设计11.1 混频器11.1.1 混频器的特性11.1.2 混频器的种类11.1.3 混频器主要技术指标11.1.4 单端二极管混频器11.1.5 单平衡混频器11.2 检波器11.2.1 整流器与检波器11.2.2 二极管检波器11.2.3 检波器的灵敏度本章小结思考题和练习题第12章 ADS射频电路仿真设计简介12.1 美国安捷伦（Agilent）公司与ADS软件12.2 ADS的设计功能12.3 ADS的仿真功能12.4 ADS的4种主要工作视窗12.4.1 主视窗12.4.2 原理图视窗12.4.3 数据显示视窗12.4.4 版图视窗本章小结思考题和练习题附录A 国际单位制（SI）词头附录B 电学、磁学和光学的量和单位附录C 某些材料的电导率附录D 某些材料的相对介电常数和损耗角正切附录E 常用同轴射频电缆特性参数思考题和练习题答案参考文献。
射频放大器电路设计
01
02
03
晶体管
选择合适的晶体管类型和 型号，考虑其增益、带宽、 功率容量等参数。
电阻、电容、电感
根据电路需求选择合适的 电阻、电容和电感，确保 电路性能稳定。
调谐网络
根据工作频率和带宽需求， 设计调谐网络以实现最佳 性能。
阻抗匹配
输入阻抗匹配
通过匹配网络将源阻抗与 放大器输入阻抗匹配，提 高信号传输效率。
共集放大器
总结词
共集放大器是一种常用的射频放大器电路设计，具有高输入阻抗、低输出阻抗和电流增 益的特点。
详细描述
共集放大器采用共集电极放大方式，将输入信号通过晶体管基极进行放大，并通过发射 极输出。由于其电流增益较高，适用于对电流变化敏感的信号处理，同时具有较好的输
入阻抗和低输出阻抗性能。
功率放大器
雷达系统用放大器设计
总结词
雷达系统用放大器设计主要关注高输出功率和稳定性 ，以确保雷达系统的探测距离和准确性。
详细描述
在雷达系统用放大器设计中，高输出功率和稳定性是 关键的设计指标。为了实现高输出功率，设计师通常 会选择大功率晶体管和适当的电路结构。同时，为了 提高稳定性，需要采取有效的散热措施和电路保护措 施，以防止放大器过热或损坏。此外，还需要对放大 器的相位噪声、谐波失真等进行优化，以确保雷达系 统的探测距离和准确性。
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输出阻抗匹配
将放大器输出阻抗与负载 阻抗匹配，确保最大功率 传输。
共轭匹配
采用共轭匹配方式，使信 号在传输过程中保持恒定 幅度和相位。
噪声与增益
噪声系数
分析电路中噪声的来源，如热噪 声、散弹噪声等，并采取措施降 低噪声系数。
射频电路理论与设计(第2版)-第9章
向化设计2种情况，下面分别给出设计过程。
《射频电路理论与设计（第2版）》
单向化设计需要根据指标要求分配GS和GL的取值，
并根据GS和GL取值画出输入、输出等增益圆。
输入、输出等增益圆分别表示为
《射频电路理论与设计（第2版）》
晶体管双向时，可以采用功率增益法设计放大器。 这时需要根据功率增益的值画出等功率增益圆，在任选 等功率增益圆上满足稳定性的一个ΓL后，可以计算出Γin， 进而利用ΓS=Γin可以计算出ΓS。 需要说明的是，当选择了ΓL后，ΓS唯一确定。由
《射频电路理论与设计（第2版）》
图9.3 小信号放大器的设计步 骤
《射频电路理论与设计（第2版）》
9.3.2 最大增益放大器的设计
最大增益放大器，需要考虑单向化设计和双向化 设计2种情况。 无论是单向化设计还是双向化设计，都要保证信源 与晶体管之间以及晶体管与负载之间达到共轭匹配，这
导致ΓS和ΓL的取值是唯一的。当得到ΓS和ΓL后，可以设
《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
9.3.5 低噪声放大器的设计
低噪声放大器的设计目标是要在输入端噪声系数 不超过给定值的前提下，获得设定的增益。低噪声放大 器的设计需要画出等噪声系数圆。等噪声系数圆可以写 为 |ΓS－CF|=rF
图中延伸三阶交调与线性产物的线性区，可以得 到2条曲线的假想交叉点，这个假想交叉点称为三阶截止 点IP，IP点的输出功率值为PIP。IP点的功率值PIP越大， 放大器的动态范围越大，功率放大器希望有高的IP点。
图9.17 输入输出功率关系 及三阶截止点
《射频电路理论与设计（第2版）》
当三阶交调信号等于最小输出可检信号功率Pout,mds 时，线性产物输出功率与三阶交调输出功率的比值称为 无寄生动态范围DRf。 若频率f1的线性产物输出功率用Pf1表示，三阶交调 2f1－f2的输出功率用P2f1－f2表示，则DRf为 DRf=Pf1/P2f1－f2=Pf1/Pout,mds 或 DRf=Pf1－Pout,mdsdB
无线射频电路原理
无线射频电路原理
无线射频电路原理是指用于无线通信中的射频电路的工作原理。
无线射频电路通常包括射频信号源、射频放大器、射频混频器、射频滤波器、射频调制解调器等组成。
射频信号源产生射频信号，通常使用射频振荡器作为信号源。
射频放大器用于放大射频信号的功率，以便发送信号。
射频混频器用于混频处理，将不同频率的信号合并或分离。
射频滤波器用于滤除杂散信号和不希望的频率分量。
射频调制解调器用于对射频信号进行调制和解调，使其能够传输和接收信号。
无线射频电路的工作原理基于射频信号的传输和接收。
在传输端，射频信号源产生射频信号，经过放大器放大后，经过混频、滤波、调制等处理后发送出去。
在接收端，接收到的射频信号经过调制解调、滤波等处理后，传递给信号处理模块进行进一步处理或解码。
无线射频电路原理还涉及射频功率、频率、带宽等参数的设计和控制。
射频功率决定了信号的传输距离和覆盖范围；射频频率决定了信号的通信频段；射频带宽决定了信号的传输速率和信息容量。
总体来说，无线射频电路的原理是通过产生、传输和接收射频信号来实现无线通信，其中涉及到射频信号的源、放大、混频、滤波、调制解调等步骤。
射频通信知识点总结
射频通信知识点总结1. 射频通信基础知识射频通信是指在30kHz-300GHz范围内传输信息的无线通信技术。
射频通信系统一般由射频前端、中频处理、基带处理和数字处理等部分组成。
其中射频前端是射频通信系统的核心部分，它包括射频收发模块、天线、滤波器等。
射频前端的设计和性能直接影响整个射频通信系统的性能和可靠性。
2. 射频信号调制与解调射频信号调制是将数字信号转换成射频信号的过程。
常见的射频信号调制方式包括调幅调制（AM）、调频调制（FM）、调相调制（PM）等。
射频信号解调是将接收到的射频信号还原成原始的数字信号的过程。
3. 射频功率放大器射频功率放大器是射频通信系统中的关键部件，它用于放大输入信号的功率。
常见的射频功率放大器包括晶体管放大器、MOSFET功率放大器、功率放大模块等。
射频功率放大器的设计和性能直接决定了射频通信系统的发送功率和覆盖范围。
4. 射频天线设计射频天线是射频通信系统中至关重要的部件，它用于发送和接收无线信号。
射频天线的设计和性能直接影响射频通信系统的覆盖范围和传输距离。
常见的射频天线包括单极天线、双极天线、方向天线、宽带天线等。
5. 射频滤波器设计射频滤波器是用于在射频通信系统中进行信号调理和频率选择的关键部件。
射频滤波器的设计和性能决定了射频通信系统的抗干扰能力和频率选择性能。
常见的射频滤波器包括带通滤波器、带阻滤波器、陷波滤波器等。
6. 射频链路建模与仿真射频链路建模与仿真是射频通信系统设计和优化的重要工具。
通过建立射频链路的数学模型，可以对射频通信系统进行性能预测和优化。
常见的射频链路建模与仿真软件包括ADS、CST、HFSS等。
7. 射频干扰与抗干扰技术射频干扰是指在射频通信系统中存在的外部或内部干扰源对系统性能的影响。
常见的射频干扰包括多径干扰、频率选择性衰落、共频干扰等。
为了提高射频通信系统的抗干扰能力，一些抗干扰技术被广泛应用，如自适应滤波、自适应调制、分集技术等。
无线通信射频电路技术与设计(文光俊 电子工业出版社)习题答案ch5
5.2解(a)阻抗/导纳类型：0L Z Z jX =-(b)阻抗/导纳类型：2200220L X Z jXZ Z Z X-=+5.5解:要达到最大功率传输，需要匹配网络的输出阻抗Z out 等于负载阻抗Z L 的共轭 即*Z (10020)out L Z j ==-。
匹配网络设计如下：电抗X1与源阻抗串联，电抗X2与负载阻抗并联。
*211221()1Z 11()s out L s s jX Z jX Z Z j X X jX Z jX +===++++ （1） 再把源阻抗和负载阻抗写成：Z R s s s jX =+，Z R L L L jX =+。
把（1）式可改写成：22112R ()R R ()s s L L s s jX X X X jX j X X X -+=-+++ （2） 分离实部和虚部后可得：1221R R ()()0s L L s s X X X X X X X +++++= （3）122R ()R ()0L s s L X X X X X ++-+= （4）解析上述几个公式可得：2s LX =21R (R s sL L X X R =由此可得两种匹配网络：匹配网络1：X1是电感L=0.938nH,X2是电容C=5.21pF;匹配网络2：X1是电容C=2.98pF,X2是电感L=6.02nH ;Matlab 代码如下：ZS = 10+j*25;ZL = 100+j*20;Z0 = 50;F = 960e6;get_matching(ZS,ZL,f,Z0);function[fig_num,network] = get_matching(ZS,ZL,f,Z0_in)global rf_Network;global Z0;Z0 = Z0_in;RL = real(ZL);XL = imag(ZL);RS = real(ZS);XS = imag(ZS);N = 0;X1(1) = (RL*XS+sqrt(RL*RS*(RS^2+XS^2-RL*RS)))/(RS-RL); X1(2) = (RL*XS-sqrt(RL*RS*(RS^2+XS^2-RL*RS)))/(RS-RL); X1(3) = -XL-sqrt(-RL^2+RL*RS+RL/RS*XS^2);X1(4) = -XL+sqrt(-RL^2+RL*RS+RL/RS*XS^2);If(imag(X1(1)) == 0 &imag (X2(1)) == 0)for(m = 1:2)N = N+1;fig_num(N)=Smith_Chart;init_network;Add_stunt_impedance(ZS);fprintf(\nNetwork#%d\n:N);fprintf(‘nource ->’);fprintf(‘shunt’);if(X1(m) >=0 )L1=X1(m)/(2*pi*f);fprintf(‘inductor(&.2eH)->,L1’);Add_shunt_inductor(L1);elseC1=-1/(2*pi*f)/X1(m);fprintf(‘capacitor’(%.2eF)->;C1);Add_shunt_capacitor(C1);end;fprintf(‘series’);if(X2(m)>=0)L2 = X2(m)/(2*pi*t);fprintf(“inductor(%.2eH)->,L2”);Add_series_inductor(L2);ElseC2 = -1/(2*pi*f)/X2(m);fprintf(‘capacitor(%.2eF)->;C2’);Add_series_capacitor(C2);fprintf(‘load\n’);rf_imp_transform(f,fig_num(N));network(N,;,;) = rf_Network;end;end;X1(1) = -XS+sqrt(-RS^2+RL*RS+RS/RL*XL^2);X1(2) = -XS-sqrt(-RS^2+RL*RS+RS/RL*XL^2);X2(1) = (-RS*XL+sqrt(RL*RS*(RL^2+XL^2-RL*RS)))/(RS-RL); X2(2) = (-RS*XL-sqrt(RL*RS*(RL^2+XL^2-RL*RS)))/(RS-RL); If(imag(X1(1)) == 0 &imag (X2(1)) == 0)for(m = 1:2)N = N+1;fig_num(N)=Smith_Chart;init_network;Add_stunt_impedance(ZS);fprintf(\nNetwork#%d\n:N);fprintf(‘nource ->’);fprintf(‘shunt’);if(X1(m) >=0 )L1=X1(m)/(2*pi*f);fprintf(‘inductor(&.2eH)->,L1’);Add_shunt_inductor(L1);elseC1=-1/(2*pi*f)/X1(m);fprintf(‘capacitor’(%.2eF)->;C1);Add_shunt_capacitor(C1);end;fprintf(‘series’);if(X2(m)>=0)L2 = X2(m)/(2*pi*t);fprintf(“inductor(%.2eH)->,L2”);Add_series_inductor(L2);ElseC2 = -1/(2*pi*f)/X2(m);fprintf(‘capacitor(%.2eF)->;C2’);Add_series_capacitor(C2);end;fprintf(‘load\n’);rf_imp_transform(f,fig_num(N));network(N,;,;) = rf_Network;end;5.11解:按照P150页的公式G =0.4L , 2t tan tan(*)18d πλβλ===, 202011G *20.04L t Y t Z +>==与公式（5.60）矛盾 5.14解:5.17解: 归一化负载阻抗：0z 0.50.6L L Z j Z ==-；2*54d d πβλ︒== 在Smith 原图上找到z L 点，继而得到00.48180︒Γ=∠-；以2倍电长度顺时针旋转0Γ，得到()d in Γ，此点亦可确定归一化输入阻抗z ()0.380.28in d j =+或者()1914in Z d j =+；亦可得到此处对应的SWR 是2.95.18解：信号源与负载之间实现最大功率传输的条件是信号源阻抗与负载阻抗共轭相等；匹配网络的输出阻抗为50M Z =，3015T Z j =+.(1)L 型匹配：阻抗M Z 的值等于T Z 先与电容C 并联再与电感L 串联，1150M L T CZ jX Z jB -=+=+ （1） 其中C B C ω=，L X L ω=；将公式（1）分别简化为实部和虚部两个公式解析出C 与L 的值。
射频电路设计理论与应用910章
9.2 放大器的功率关系
9.2.1 射频源 假设两个匹配网络分别包含在信号源和负载阻抗中。
b1′ Γ S a1
b2 Γ L a′2
ZS
Pinc [S]
PL
ZL
VS
a1′ Γin b1
a2Γout b′2
射频源 匹配网络 放大器 匹配网络 负载
b′1 ΓS
ZS
Zin
VS
Γin a1′
bS
Z0VG ZG Z0
区。
Cin 稳定区 SR
是非稳 定 区。
Cin 非稳定区 SR
如果稳定性判定圆的半径大于 Cin 或 Cout ，则必须注意 正确认识稳定性判定圆。
Γ out=1 rin
S22 ＜1
Cin
SI Γ S=1
非稳定区
rin＜ Cin
Cin 稳定区 SR
S22 ＜1
rin＞ Cin
因为Γ S=0 是稳 定点
2 2
相加
代入: △ = S11S22－S12S21 ≤ S11S22 + S12S21
可得: △ ＜1
为保险起见，通常要求 Δ ＜1 和 k＞1 两个条件同时成立，
以确保放大器的绝对稳定。
例9.3 求双极结晶体管(BFG505W)的稳定区，已知 VCE=6V, IC=4mA，S与f 的对应关系如下：
其中圆半径：
rin
S12 S 21 S11 2 2
圆心坐标为： Cin CiRn jCiIn
S11 S2*2 * S11 2 2
Γ out=1 rin Cin
Cin
SI Γ S=1 SR
输入稳定圆
考察输出稳定性判定圆, 由 Γin= 1S－11－S2Γ2ΓL△L ＜1 , 若Γ=L 0, 则Γ =inS11
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本章重点介绍了射频放大器的相关基础理论；介绍了射频 放大器的DC偏臵电路、阻抗匹配、稳定电路的功能、基 本拓扑类型及相应的特点；介绍了低噪声放大器、功率放 大器的各种电路拓扑与特点、设计要点、设计步骤和设计 实例，以及功放的线性化技术、效率增强技术。
教学 重点
能力 教学 要求 重点
1 S11S
2
其中GA 是要求的资用功率增益。
17
§9.1 射频放大器的相关理论
9.1.3 放大器的噪声系数圆 等噪声系数圆方程：
S
opt N 1
N N 1 opt N 1
2
2
圆心：
CF
opt N 1
半径：
rF
N N 1 opt N 1
1 g A S11
2
2
2 2 2
圆半径：
rA
1 2kg A S21S12 ga2 S12 S21 1 gA S11
GA S21
2
比例系数 g A 由下式确定：
gA 1 S
2
S21 S12 S 1 S22 1 S11S
S 21
2
1 S 22 L
2
1 L
2
S21
2
S 21 S12 L 1 S11 1 S 22 L
2
1 S22 L
g P S 21
2
2
其中 g P为比例系数：
gP GP S21
2
1 L S21 S12 L 1 S11 1 S22 L
2
2
2
圆半径：
rP
2 1 2kg P S12 S21 g0 S12 S21
1 g P S22
2
2
式中k为Rollett稳定因子。
16
§9.1 射频放大器的相关理论
2、资用功率增益圆 资用功率增益圆方程为： 其中圆心坐标：
CA
S CA rA
gA S11 S22
（1）对于输出稳定性判定圆
输入稳定圆 输出稳定区与非稳定区
5
§9.1 射频放大器的相关理论
（2）对于输入稳定性判定圆
输入稳定区与非稳定区
2、绝对稳定 绝对稳定条件：
Cin rin 1
Cout rout 1
S11 1
时， out S平面上的绝对稳定条件 与
6
§9.1 射频放大器的相关理论
10 103 IB 0.1 mA 100 V V 4.3 V VCE 5 43 k R1 CC 49.5 R2 CE BE IB 0.1 103 1 I B 10.1 IC
简化电路
R 假定VX 2.2 V ，则：
3
VX VBE VX VBE 1.5 =15 kΩ IB IC 0.1 103
2
知识结构
放大器的稳定性
射频放大器的相关理论 射频放大器偏臵电路 射 频 放 大 器
射频放大器的功率增益
放大器的噪声系数圆 双极型晶体管偏臵网络 场效应晶体管偏臵网络 低噪声放大器简介
低噪声放大器主要技术指标
低噪声放大器设计
低噪声放大器基本电路 常见的LNA电路配臵 低噪声放大器设计步骤 低噪声放大器设计举例 功率放大器简介 功放的工作类型
* 2 out
（1）功率转换增益 定义：负载吸收功率和信号源资用功率之比。
(1 S ) S21 (1 L ) P GT L 2 2 PA 1 S in 1 S22 L
2 2 2
10
§9.1 射频放大器的相关理论
（2）资用功率增益和工作功率增益 资用功率增益：
GA GT
S12 S21L 1 S11L
两类稳定性： (1) 绝对稳定：无论晶体管放大器接什么样的无源负载阻抗 和源阻抗，均有 in 1 和 out 1。 (2) 条件稳定：不是所有的无源负载阻抗和源阻抗，均使晶 体管放大器的 in 1 和 out 1 。
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§9.1 射频放大器的相关理论
掌握：低噪声放大器、功率放大器的设计要点和步骤。 了解：射频放大器的DC偏臵电路、阻抗匹配、稳定电路 的功能、基本拓扑类型及相应的特点。 熟悉：射频放大器的稳定性、增益、噪声、输出功率的相 关基础理论。
1
本章目录
第一节 第二节 第三节 第四节 射频放大器的相关理论 射频放大器偏臵电路 低噪声放大器设计 功率放大器设计
1、稳定性判定圆 放大器稳定性边界条件：
in S11 S12 S21 L S L 11 1 1 S22 L 1 S22 L S S S12 S21 L 22 1 1 S11 L 1 S11S
out S22
输出稳定圆
其中： S11S22 S12 S21 。
Pin
2Z 0
V
2Z 0
1 in
2
VS
2
1 S
2 2
8Z 0 1 S in
1 in
2
9
§9.1 射频放大器的相关理论
传送到负载的平均功率：
PL V2
2
2Z 0
V2 2Z 0
2
1 L
2
V1 2Z 0
2
S21
2
1 S22 L
2
14
§9.1 射频放大器的相关理论
3、等增益圆 考虑了晶体管反馈效应的实际放大器设计中，根据工作功率 增益和资用功率增益的定义可以推导出相应的等增益圆形式。 1、工作功率增益圆 在晶体管输入阻抗和源阻抗共轭匹配的条件下，可以将工作功 率增益的表达式改写成如下形式：
GP
1 L
2
2
1 in
1 S22 L
2
1 L
2
2
1 S22 L S11 L
15
§9.1 射频放大器的相关理论
将上式改写为负载反射系数 其中圆心坐标：
CP
L的圆方程形式，即：
L CP rP
gP S22 S11
1 gP S22
2 2 2
B2 1 S22 S11
2 2
C1 S11 S22
2
C2 S22 S11
最大增益与稳定因子k的关系为：
GTmax
S21 S12
k k2 1
当k=1时可以得到有用的数值，它通常别称为最大稳定增益，表 达式为:
Gmsg S21 S12
用串联或并联的电阻稳定措施
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放大器的反馈型稳定措施
§9.1 射频放大器的相关理论
9.1.2 射频放大器的功率增益 1、 放大器功率增益定义
单级放大器网络的功率传输图
源反射系数：
S
Z S Z 0 Z S Z 0
V1
2
负载反射系数：L
2 1
Z L Z 0 Z L Z 0
平均输入功率：
1 S22 L
输出端口反射系数：
L S22
S12 S21S 1 S11S
2
（2）
由（1）和（2）可得： S
L
B1 B12 4 C1 2C1
B2 B2 2 4 C2 2C2
13
2
§9.1 射频放大器的相关理论
其中：
B1 1 S11 S22
S11
2
2
1
2
S
2
11
2 2
1 S22
2
S
11
2
4 S S 2 0 12 21
2
上式大括号中的表达式必须大于0，故可得：
k 1 S11 S22
2 2 2
2 S12 S21
1
7
§9.1 射频放大器的相关理论
3、放大器的稳定措施 （1）电阻性加载 电阻性加载是场效应晶体管或双极型晶体管的一种常用稳 定措施，这种方法即为在有源器件的不稳定端口增加一个串联 或并联的电阻。 （2）并联反馈 通过在晶体管的输出端到输入端之间添加一个电阻器，引 入负反馈，能很好地改善晶体管的稳定性。 （3）串联反馈 串联反馈要求在器件的公共端接入一个电阻器或者电感器。
10 I B
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§9.2 射频放大器偏置电路
9.2.2 场效应晶体管的偏臵网络 场效应晶体管的偏臵网络和双极型晶体管偏臵网络的拓扑结 构基本相同。由于场效应管的偏臵条件许多时候需要负的栅极电 压，通常采用双电源供电。
场效应晶体管的双极性无源偏臵网络
传输线偏臵
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§9.3 低噪声放大器设计
9.3.1 低噪声放大器简介 低噪声放大器（low-noise amplifier，LNA）是射频接收机前端 的重要组成部分。通常低噪声放大器位于接收机的最前端，它 对微弱的接收信号进行放大并尽可能少地引入本地噪声。 9.3.2 低噪声放大器的主要技术指标 1、工作频率 放大器能够工作的频率取决于晶体管的特征频率 f T ，常选择 f T 是工作频率的5～10倍。 2、噪声系数 噪声系数在不同的应用场合有不同的要求，它的值可以从1dB到 几个dB。噪声系数与放大器所选用的晶体管噪声特性、静态工作 点、输入/输出匹配特性、工作频率和工艺有关，是低噪声放大 器最为重要的指标。