微波放大器设计及测试
射频与微波电路设计介绍-7-功率放大器设计介绍
热设计与散热问题解决方案
热设计基本原理
阐述热设计的基本原理，包括热传导、热对流、热辐射等 概念。
散热问题解决方案
探讨散热问题的解决方案，如采用高效散热器、使用热管 技术等，并分析其优缺点。
热设计与散热问题实例分析
给出热设计与散热问题的实例分析，包括热仿真、热测试 等方面。
热设计与散热问题解决方案
热设计基本原理
阐述热设计的基本原理，包括热传导、热对流、热辐射等 概念。
散热问题解决方案
探讨散热问题的解决方案，如采用高效散热器、使用热管 技术等，并分析其优缺点。
热设计与散热问题实例分析
给出热设计与散热问题的实例分析，包括热仿真、热测试 等方面。
05
射频与微波功率放大器仿真与测 试方法
05
射频与微波功率放大器仿真与测 试方法
01
02
03
04
高集成度
随着半导体工艺的发展，射频 与微波电路将实现更高的集成
度，减小体积和重量。
高性能
采用新材料和新技术，提高电 路的性能指标，如更高的工作 频率、更低的噪声系数等。
多功能融合
将不同功能的电路模块集成在 一起，实现多功能融合，满足
复杂应用场景的需求。
智能化
引入人工智能和机器学习技术 ，实现电路的自适应调整和智 能化管理，提高系统性能。
连接测试仪器，设置合 适的测试参数（如频率 、功率等）。
对功率放大器的各项性 能指标进行测试，如输 出功率、增益、效率等 。
通过输入不同幅度和频 率的信号，观察功率放 大器的输出信号是否失 真，评估其线性度性能 。
在长时间工作和不同环 境温度下，测试功率放 大器的稳定性和可靠性 。
测试平台搭建及测试步骤说明
微波功率放大器
Pout(dBm)
1dB 1
ý ×» ÷ È ½ ½ µ Ø ¹ ã ½ Ö µ
IP3
1 M3 dB
P dB Pin 1dB G0 dB 1 1 Pout dB Pin dB G0 dB
P3 a
3 1
小信号工作时
M 3 dB 23.75 2( P1dB Pout dB 1)
* k1为小信号电压增益；k3为负，代表压缩特性。
6
输入：
A A V cosw1t cosw 2 t 2 2
(使总功率保持不变)
输出基波：
1 9 k1 A k 3 A3 cosw1t cosw 2 t 8 2 1 3 k3 A3 cos2w1 w 2 t cos2w 2 w1 t 2 8
14
S21 只降模值 S12 只升模值
3. 动态阻抗法
没有模型也没有S参数的晶体管，可先测得最佳Zin 、Zout ， 再设计微带匹配电路。
FET ÷ä ÷ µ Å Æ 1 VSWR1 Zin(f) ÷ä ÷ µ Å Æ 2 Zout(f) VSWR2
• 在一定频率及输入电平下，调整工作点及调配器，使输出功 率最大、同时效率较高(偏置电流小)时，得最佳负载状态。 • 用共轭替代法，用网络分析仪测出此状态下两端输入、输出 阻抗，用于功放匹配网络设计。 这种方法的功放非线性是不可预估的，故对线性功放的设 计一般不用。
三阶交调分量：
• 1dB压缩点三阶交调系数
M3
1dB
三阶交调分量电压幅度 20lg 1dB 23 .75dBc 基波电压幅度
实际经验值略小，通常取 M3 1dB -23dB
微波功率放大器AMPM转移系数测试方法研究
： ； ； ； Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ＡＭＰＭ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｔｅｓｔ
０ 引言
发器，导航卫星、中继卫星、遥感卫星高速数据传输
微波功率放大器在航天器中被广泛应用，但其 系统及微波遥感器等系统中，是星载有效载荷系统
功能复杂，是航天器微波有源产品中很有代表性的 中的一类关键设备［１，２］。
一类产品。它不仅能够完成微波信号的功率放大， 国外在星载微波功率放大器设计、制造、测试方
同时还可以具备控制增益、相位等功能。目前的星 面已经比较全面和成熟，但是，针对多载波工作时的
， ， ， ， ， ＬＩ Ｘｉｎｌｅｉ ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｃａｎｇ ＱＩＮ Ｚｈｅｎ ＧＡＯ Ｙａｎ ＬＩＮ Ｚｈｕｏ ＺＨＡＮＧ Ｌｉｎ
（ （ ’ ）， ’ ， ） Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｐａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｘｉ ａｎ ＸＩ ａｎ ７１００００ Ｃｈｉｎａ
： Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ＡＭＰＭ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎ ， ｄｅｘ ｌａｃｋｓ ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｏｐａｒａｔｉｏｎ． Ｂｙ Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｍ ， ， ｐｌｉｔｕｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｕｐｕｔ Ｄｕａｌｃａｒｒｉｅｒ ｓｉｇｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｓｉｇｎａｌ ｐｈａｓｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｔ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ， ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｖｅｃｔｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎａｌｙｚｅｒ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｂｕｉｌｔ ｂｙ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｖｅｒｉｆｉｃａ （ ） ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ． Ｔｅｓｔ ａｃｃｕｒａｃｙ ｕｐ ｔｏ ０． １ ｄｅｇ ／ ｄＢ ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＡＭＰＭ ｔｒａｎｓｆｅｒ ， ， ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｇｉｖｅｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｅａｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎｄ ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｏｍ
微波电路-实验内容
微波通信概述微波无线通信是以空间电磁波为载体传送信息的一种通信方式，构建微波无线通信时不需要用线缆连接发信端和收信端。
因而在航空航天通信、海运和个人移动通信以及军事通信等方面，微波无线通信是其它通信方式所不可替代的。
微波通信是一种先进的通信方式，它利用微波（载频）来携带信息，通过电波空间同时传送若干相互无关的信息，并且还能再生中继。
由于微波具有频率高、频带宽、信息量大的特点，因此被广泛地应用于各种通信业务中。
如微波多路通信，微波接力通信，散射通信，移动通信和卫星通信等。
同时，用微波各波段的不同特点可实现特殊用途的通信，具体如下：A. S-Ku波段的微波适于进行以地面为基地的通信；B. 毫米波适用于空间与空间之间的通信；C. 毫米波段的60GHz频段的电波大气衰减大，适用于近距离的保密通信；D.90GHz频段的电波在大气中衰减很小，是一个无线电窗口频段，适用于地—空和远距离通信。
E.对于很长距离的通信L波段更适合。
微波通信的主要特点根据所传输基带信号的不同，微波通信又分为两种制式。
用于传输频分多路——调频（FDM-FM）基带信号的系统称作模拟微波通信系统。
用于传输数字基带信号的系统称作数字微波通信系统。
后者又进一步的分为PDH微波和SDH微波通信两种通信体制。
SDH微波通信系统是未来微波通信系统发展的主要方向，利用调制和复用技术，一条微波线路可以传送大量的信息。
这是微波通信的一个主要优点，例如，一个标准的4GHz微波载波，带宽约为10%~20%，可以传送几万条电话信道或几十万条电视信道。
微波通信系统的组成微波通信传输线路的组成形式可以是一条主干线,中间有若干分支,也可以是一个枢纽站向若干方向分支.但不论哪种组合形式,主要是有由微波终端站、中继站和分路站等组成的。
如图所示：终端站中继站再生中继站终端站微波微带电路系统实验设计平台一、适用范围本设计平台主要面向各大中专院校微波通信工程、电子工程、通信工程等专业开设的《微波技术》、《微波电路》、《天线原理》、等课程的实验教学及课程设计、毕业设计而研制的最新产品。
射频和微波放大器设计
为B类工作旳放大器称为AB类放大器。
➢ C 类（丙类）放大器 • 放大器在整个信号周期内，晶体管在工作区工作旳时间
明显少于半个信号周期旳放大器为C类放大器。
小信号放大器设计
小信号放大器设计旳基 本环节
选择合适旳器件或芯片 o 工作频率 o 增益 o 噪声 o 功率电平
小信号放大器设计
窄带放大器设计 o 工作带宽不大于10%旳放大器可以为是窄带放大器
窄带放大器分类 最大增益放大器 高增益放大器 最低噪声放大器
高增益放大器设计举例
例 15.1 设计一工作频率为3GHz，增益为15dB旳放大器，选择如
下S参数旳双极晶体管（VCE=4V ，IC=5mA）：
宽带放大器（BBA）设计 ——负反馈技术（分析）
➢ 取得最小输入和输出驻波比旳条件
➢ 设计举例
宽带放大器（BBA）设计 ——负反馈技术（高频情况）
伴随工作频率旳增长，S21旳相位将趋向于900， 也就是说可能出现正反馈旳成份，由此引起放 大器旳不稳定，为了确保放大器旳稳定性，能 够在并联反馈元件上附加一种串联电感，以变 化反馈分量旳相位。
功率放大器旳最小信号电平和动态范围
最小信号电平 放大率Po,mds，必须不小于放大器旳输出噪声功率。 • Po,mds定义为高于输出噪声功率电平 x 分贝。
或
功率放大器旳最小信号电平和动态范围
功率放大器旳动态范围 功率放大器旳动态范围定义为放大器旳线性最
交调对接受系统旳影响分析
对于窄带功率放大器，除了三阶交调项（即 2f1-f2和2f2-f1）外，全部附加旳频率分量都能 够经过滤波器被滤除掉。
微波低噪声放大器的原理与设计实验报告
微波低噪声放大器的原理与设计实验报告一、实验的那些小前奏。
家人们！今天咱来唠唠这个微波低噪声放大器的原理与设计实验。
一开始听到这个名字的时候，我就感觉它好高大上啊，就像那种在科学云端漫步的东西。
不过呢，当真正开始接触这个实验，就发现它其实也像个调皮的小怪兽，有点难搞，但又特别有趣。
二、啥是微波低噪声放大器呀。
那咱得先搞明白这个微波低噪声放大器是个啥玩意儿。
简单来说呢，它就像是一个超级贴心的小助手，在微波信号处理这个大舞台上发挥着重要的作用。
在我们周围，到处都有微波信号，就像空气中的小精灵一样。
但是呢，这些信号往往会夹杂着噪声，就像小精灵里面混进了一些捣蛋鬼。
这个微波低噪声放大器呢，它的本事就是在放大这些微波信号的同时，尽可能地把那些捣蛋的噪声给压制住，让我们能得到比较纯净又被放大了的信号。
想象一下，如果把微波信号比作是一场音乐会的演奏声，噪声就是那些在台下叽叽喳喳的杂音。
这个放大器就像是一个超棒的音乐厅管理员，它把演奏声放大，让每个角落都能听到美妙的音乐，同时把那些杂音都给屏蔽掉，让大家可以享受纯粹的音乐盛宴。
三、实验原理的探索之旅。
那这个放大器为啥能做到这样神奇的事情呢？这就涉及到它的原理啦。
它的内部就像是一个精心设计的小迷宫，里面有着各种各样的电子元件，像晶体管之类的。
这些元件就像是小迷宫里的小关卡，微波信号和噪声在里面穿梭的时候，就会受到不同的对待。
对于微波信号来说，这个小迷宫就像是为它量身定制的绿色通道。
通过巧妙地设置晶体管的工作状态，还有电路的一些参数，就可以让微波信号顺利地通过这些关卡，并且在通过的过程中被放大。
就好像小信号是一个小探险家，在这个友好的迷宫里越走越强壮，不断地成长变大。
而对于噪声呢，这个迷宫可就没那么友好啦。
因为噪声的一些特性和微波信号是不一样的，所以在经过那些关卡的时候，就会受到各种阻碍和削减。
比如说，通过合理地选择晶体管的类型和电路的结构，可以让噪声在某些地方就被消耗掉，就像小捣蛋鬼在迷宫里不断地碰壁，最后被削弱得没什么力气了。
1-8GHz宽频带微波放大器的设计
（ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｏ Ｄｅ ａｔ ｎ ｆＣ ｍｍ ｕ ｉａｉｎ Ｅｎ ｉｅ ｒｎｇ ｎｃ ｔｏ ｇｎ ｅｉ ，Ｃｈ ｎ ｄ ｉｅ ｓｔ ｎｆｒ ａｉｎ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ， ｈ ｎ ｄｕ６ ０ ２ ） ｅ ｇ ｕ Ｕｎｖ ｒｉｙｏｆＩ ｏ ｍ ｔｏ ｃ ｎ ｌｇ ｃ ｅ ｇ １ ２ ５
维普资讯
嘲 嗡 黼
ＥＣ（Ｃ ＥＵＭＴＥＮ（ ＬＴＮ ＭＳＥＮ ＴＨ） Ｙ ＥＲＩ ＡＲＥ Ｃ（Ｇ ）电子测量技术 Ｌ ）
第８２ ２年月 ０ ２ ３ 第期 ０ １ 卷
１ ～８ＧＨｚ宽 频 带 微 波 放 大 器 的 设 计
陈 昌 明
噪声 系数 小于 ６ｄ Ｐ一＞ １ Ｂ Ｂ， １ ２ｄ ｍ．
随着 电子对抗 技术 的不 断 发展 ， 带微 波 放 大 器在 跳 宽
频通 信 、 带干 扰 机 等 电子 设 备 中得 到 广 泛应 用 ， 性 能 宽 其 优劣 直接影 响整个 系统 的 信号 特 性 、 敏度 及 作用 距 离 等 灵 重要参 数 。国外现 有 的宽 带微 波 放 大 器 ｉ ｂ ｓ ｄ ｏ ｒ ｖ ｌ ｇ ｗａ ｅ ａ ｄ ｎ ｇ ｔｖ －ｅ ｄ ａ ｋ ｈ ｂ ｉ ｏ ｏ ｏ ｙ ｃ ｎ ｇ ｒ ｔｏ ． ｍｐ ｉ ｅ ｓ ａ ｅ ｎ ｔ ａ ｅ ｉ － ｖ ｎ ｅ ａ ｉｅ ｆ ｅ ｂ ｃ ｙ ｒｄ ｔ ｐ ｌｇ ｏ ｆ ｕ ａ ｉｎ Ｕｓ ｎ ｃ ｏ ｖ ｉ ｌｔ ｎ ｆ ｎ ｉ ｉｇ ｍｉｒ ｗａ ｅ ｓｍｕ ａ ｉ ｏ ｔ ｏ ｓ ｔ ｅ ｉ ｐ ｔａ ｄ ｏ ｔ ｕ ｏ ｓ ｔ ｈ ｃｒ ｕ ｔ ｒ ｐ ｉ ｚ ｄ， ｎ ｈ ｍ ａｌｓｇ ａ ｅ ｕ ｖ ｌｎ ａ ａ ｔ ｒ ｉｃ ｉｓ ａ ｅ ｏ ｌ ， ｈ ｎ ｕ ｎ ｕ ｐ ｔｌ ｓ ｙ ｍａ ｃ ｉｃ ｉｓ ａ ｅ ｏ ｔｍｉｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｌ ｉ ｎ ｌ ｑ ｉ ａｅ ｔ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｃｒ ｕｔ ｒ
微波低噪声放大器的主要技术指标、作用及方案设计
微波低噪声放大器的主要技术指标、作用及方案设计随着通讯工业的飞速发展，人们对各种无线通讯工具的要求也越来越高。
功率辐射小、作用距离远、覆盖范围大已成为各运营商乃至无线通讯设备制造商的普遍追求，而这也同时对系统的接收灵敏度提出了更高的要求。
1微波低噪声放大器的作用一般情况下，一个接收系统的接收灵敏度可由以下计算公式来表示：由上式可见，在各种特定（带宽BW、解调S／N已定）的无线通讯系统中，能有效提高灵敏度的关键因素就是降低接收机的噪声系数NF，而决定接收机噪声系数的关键部件则是处于接收机 前端的低噪声放大器。
图1所示是接收机射频前端的原理框图。
由图1可见，低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号，降低噪声干扰，以供系统解调出所需的信息数据，所以，低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的。
2微波低噪声放大器的主要技术指标2.1噪声系数噪声系数的定义为放大器输入信噪比与输出信噪比的比值，即：对单级放大器而言，其噪声系数的计算为：其中Fmin为晶体管 噪声系数，是由放大器的管子本身决定的，Γopt、Rn和Γs分别为获得Fmin时的 源反射系数、晶体管等效噪声电阻以及晶体管输入端的源反射系数。
对多级放大器。
其噪声系数的计算应为：其中NFn为第n级放大器的噪声系数，Gn为第n级放大器的增益。
对噪声系数要求较高的系统，由于噪声系数很小，用噪声系数表示很不方便，故常用噪声温度来表示，噪声温度与噪声系数的换算关系为：其中Te为放大器的噪声温度，T0=2900K，NF为放大器的噪声系数。
2.2放大器增益放大器的增益定义为放大器输出功率与输入功率之比：G=Pout／Pin（7）通常提高低噪声放大器的增益对降低整机的噪声系数非常有利，但低噪声放大器的增益过高会影响整个接收机的动态范围。
所以，一般来说，低噪声放大器的增益确定应与系统的整机噪声系数、接收机动态范围等结合起来考虑。
2.3反射系数由式（3）可知，当Γs=Γopt时，放大器的噪声系数 ，NF=NFmin，但此时从功率传输的角度来看，输入端会失配，所以，放大器的功率增益会降低，但有些时候，为了获得 噪声，适当的牺牲一些增益也是低噪声放大器设计中经常采用的一种办法。
微波功率放大器技术与设计
微波功率放大器技术与设计众所周知，当前国内外抑制信号二、三次谐波绝大多数采用的方式就是在功放后加开关滤波器。
通过以往大量的实践结果表明，在45dbm/路辐射功率的环境中进行操作可以在规定的时间空间范围内实现二次35dbc与三次40dbc（基于当前国内开关滤波器的标准），但该技术就目前而言仅在低频、窄带信号中能够有效开展，在高频和宽带环境很难发挥出最佳效应。
但是通过以往大量的仿真实验结果以及总结的经验发现，如果运用得当，数字预失真技术在解决微波功率放大器线性化技术方面比上面方法能够取得更好的效果，因为它可以满足通信信号电磁环境模拟器对谐波和互调分量的指标要求，鉴于此，本文是对微波功率放大器技术与设计工作进行分析，仅供参考。
标签：功率放大器；预失真技术；线性化；移动通信引言：微波集成电路技术是无线系统小型化的关键技术.在毫米波集成电路中，高性能且设计紧凑的功率放大器芯片电路是市场迫切需求的产品.总的来说，微波功率放大器的芯片性能很大程度上取决于制造工艺，而每种工艺对功率放大器有着不同的特点或优势.对于工作频率不高于100GHz的芯片而言，砷化镓和氮化镓材料具有功率方面的优势.如果频率作为器件的首要考虑，那么选用磷化铟器件制作的功率放大器其频率可以高到500GHz以上.当然，对于工业制造来说，产品的成本也是功率放大器设计以及量产的重要因素，特别是对于消费电子产品类，互补金属氧化物半导体（CMOS）利于片上系统集成，因此具有成本优势.从应用场景来看，毫米波芯片工作于不同的频率有着不同的要求，比如在Ka波段的26.5～40GHz，目前主要用于卫星和中长距点对点通信，大功率是这个波段功率放大器的首要指标，因而氮化镓和砷化镓的功率放大器芯片是首选.对于60GHz而言，由于电磁波在该频率的衰减很大，主要潜在应用于短距离的高速通信并面向消费电子市场，因而成本较低的CMOS半导体和锗化硅器件是未来该频段芯片设计的首选。
微波超宽带低噪声放大器的设计
Ｖ ｏ１ ３５ Ｎ＿３ ． Ｏ
Ｓｅ ｐ．２ ２ ００
文 章 编 号 ： ４ ５７ ４ （０ ２ ０ —０ ４０ ０ ６ —９ ２ ２ ０ ） ３０ ７ —５
微 波 超 宽 带 低 噪 声 放 大 器 的 设 计
姜 明 冯鸿辉 陈新奇。
（ ．南 开 大 学 信 息 技 术 科 学 学 院 ，天 津 ，３ ０ ７ ； ．信 息 产 业 部 电子 第 １ 研 究 所 ，石 家 庄 ，００ ５ ） １ ００ １ ２ ３ ５ ０ １
形式 ． 宽带 放 大器有 以下 几种 ： ． 布放 大器 ， 可 以获得 较 宽 的频 带 ， １分 它 较低 的 ＶＳ ＷＲ 和较 高 的增 益 ， 相对
较 宽 的频 率 而 言有 较好 的噪声 系 数． 但是 这 种放 大器 所使 用 的器 件 过 多 ， 本 高 ， 研 制 中工艺 复 杂 ， 成 在 调试 较 困难 ；． ２ 平衡 放 大器 ， 改善 了增益 平 坦度 ， 它 可获 得 较低 ＶＳ ＷＲ、 宽 的频 带 ， 做 １个 倍频 程 以上 的耦 较 但 合 器 有 困难 ； ． 耗 匹 配放 大 器 ， ３有 有较 宽 的频 带 ， 入 输 出驻 波 比特 性 较好 ， 噪声 恶 化 ， 出动 态范 围降 输 但 输
ＶＳ ＷＲ、 良好 的增 益 平坦 性 ． 过 比较 ， 然负反 馈 放 大器 各个 特性 的改 良是 以略微增 加 噪声 为 代价 的 ， 通 虽 但
收 稿 日期 ： ０ １０ — ８ ２ ０ —６０ 作者简 介 ： 姜 明 （ ９ ６ ）女 ， 津 人 ， 士 研 究 生 １７ 一 ， 天 硕
低 ， 且 实现 比较 复 杂 ；． 而 ４ 负反 馈放 大 器 ， Ｆ Ｔ 漏极 和栅 极 之 间加 入反 馈 ， 在 Ｅ 以压 低 低频 端 的增 益 ， 改善 放
GaN基HEMT MMIC关键技术的研究——微波功率放大器的分析与设计
西安电子科技大学硕士学位论文GaN基HEMT MMIC关键技术的研究——微波功率放大器的分析与设计姓名：林锡贵申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：郝跃20060101第二二章有源器什和无源器什传输线。
它可用光刻程序制作，且容易与其它无源微波电路和有源微波器件集成，实现微波部件和系统的集成化。
微带线是在金属化厚度为ｈ的介质基片的一面制作宽度为ｗ，厚度为ｔ的导体带，另一面作接地金属平板而构成的。
如图２—２（ａ）所示，图２—２（ｂ）表示其场结构。
由于导体带上面是空气，导体带下面是介质基片，所以大部分场都分布在介质基片内，且集中在导体带与接地板之间。
微带线中传播的是准ＴＥＭ模，引入有效介电常数为ｓ，的均匀介质代替微带线的混合介质。
巨媾藤越剿ｉｉ（ａ）慑两残端碉伪）减币簸助辐稠幽２．２微带线对于零厚度导体带的微带线的特征阻抗和有效介电常数计算公式如下：绷㈦时，Ｚｏ２詈ｌｎ（和２５鲁）（２－１）铲孚＋孚昭＋警一”＋ｏ㈣”翱ｃｚ—ｚ，翔他＞ｌ吼ｚ。
２警＋丽丽丽而赢丽丽（２＿３）铲竽＋字（－＋移…２（２＿ａ）在Ｏ．０５＜ｗ／ｈ＜２０，ｓ，＜ｉ６的范围内，上式的精度优于ｌ％。
对于导体带厚度ｔ不为Ｏ的可等效为导体带宽度加宽为、Ｋ，修币公式为（ｔ＜ｈ，ｔ＜Ｗ／２）当∥凰圭时，肇：要＋圭（１＋ｌｎ华）（２—５）２７ｒ矗矗砌、ｆ’当矿／向≥三时，肇：孚＋÷（１＋ｌｎ丝）（２—６）２万＾＾砌、ｆ’微带线电路的设计通常是给定Ｚ。
和ｓ，，要求计算出导体带宽度Ｗ，计算公式如下：当㈨≤２时，鲁＝是（２－７）当矿／向≥２时，要：三【Ｂ一１一ｌｎ（２口一１）＋三￡旦（１ｎ（曰一１）＋ｏ．３９一旦里）】（２—８）ｎ靠ｚ￡．￡第一二章有源器什和无源器｛，Ｉ：件方便及电路密度高等优点。
同时它具有椭圆极化磁场，利用这个特点可以制造非互易器件。
幽２—５共面波导ＣＰｗ共面波导的特征阻抗和有效介电常数的计算公式如下：ｚ。
微波设备的性能测试与分析
微波设备的性能测试与分析随着计算机网络和移动通信的高速发展，微波设备在通讯、工业制造、医疗等领域越来越广泛地应用，为各行各业的发展起到了重要的支持作用。
但是，不同的微波设备在性能上会存在差异，如何对其进行有效的性能测试和分析成为了一个必需的步骤。
本文将从微波设备的基本概念、常用的测试方法和分析技术入手，探讨微波设备的性能测试与分析。
一、微波设备的基本概念微波设备是指工作频率在300MHz至300GHz之间，波长在1mm至1m之间的电子设备。
它们的工作频率高、波长短、工作方式多样，是现代通讯和电子技术的重要组成部分。
常见的微波设备包括天线、收发器、信号发生器、功率放大器、滤波器等。
二、微波设备的测试方法微波设备的测试方法主要包括以下几种：1. S参数测试S参数测试是一种最基本的微波设备测试方法，可以用来描述微波器件的性能。
它通过测量微波信号在器件中传输时的反射和透射系数，来描述微波器件的电学特性。
其中，S11参数描述的是器件的反射系数，S21参数描述的是器件的透射系数。
2. 功率测试功率测试是测量微波器件的功率输出和输入的测试方法。
它可以用来描述微波器件的功率特性，比如线性范围、饱和功率和输出功率等。
通常利用功率计、功率传感器和负载等设备来实现功率测试。
3. 噪声测试噪声测试是测量微波器件中产生的噪声的测试方法。
噪声通常是由器件内的随机热噪声引起的，与器件本身的结构和工艺有关。
它可以用来描述微波器件的噪声系数、等效温度等特性。
常用的噪声测试方法包括单极低噪声放大器法、单位增益法和热噪声源法等。
4. 频谱分析频谱分析是测量微波信号频谱的测试方法。
它可以分析微波信号的频谱特性，如频谱形状、频率分布等。
常用的频谱分析方法包括功率谱分析法、快速傅里叶变换法和谱线分析法等。
三、微波设备的性能分析对微波设备进行性能分析是测试的重要补充，可以帮助工程师更好地了解器件的性能特点，并对其进行系统性的优化和改进。
常见的性能分析方法包括：1. 反向散射系数分析反向散射系数分析是一种基于S参数的分析方法，可以用来评估微波器件的匹配性能和稳定性能。
微波功率放大器的性能以及增益的测量
测 试 定 向耦 合 器 １ ， 由于 ４ 口本 身 已经 接 了负 载 ，所 以 先 将 ２ 接入 匹配负载，１ 口和 ３ 口分 别 接 ￣ ｔ Ｊ ３ ｍ ｍ 矢网 （ Ｐ Ｎ Ａ — Ｘ ，Ｎ ５ ３ ４ ７ Ａ ） 的两 个 接 口 ，测 出 的 Ｓ ２ ｄ ｌ Ｐ 为Ｓ ３ ｔ ，即耦合度Ｃ ： 此 时 ， 从 矢 网 上 取下耦合器 ，重新将匹配负载接入到３ 口 ，此 时 ，将 １ ，２ 口接 入 ￣ Ｊ ｌ ３ ｍ ｍ 矢 网 ， 测 出￥ ２ １ ， 即隔 离 度 Ｉ 。最 后 得 到 定 向耦 合 器 １ 的方 向 性 ：Ｄ ＝ Ｉ — Ｃ 。定 向耦 合 器 ２ 的测试过程与１ 相 同 。两 个 耦 合 器 的 测 试 结 果 可 以得 到 ， 定 向耦 合 器 ｌ 的 方 向性 比 定 向耦 合 器 ２ 的好。 在 功 放 的 测 量 过 程 中 ， 为 了达 到 有 最 小 的 反 射 ，故 把 定 向 耦 合 器１ 放 在 功 率 放 大 器 的 输 入 端 ，把 定 向耦 合 器２ 放 到 功 率 放 大 器 的 输 出端 。 ２ ． ４ 功 放 的 测 量
Ｏ 引 言
在 近 代Ｒ Ｆ 和 微 波 系 统 中 ，放 大 是 最 基 本 和 最 广 泛 存 在 的 微
数 ，利 用 这 ｌ ４ 组 参 数 除 了可 以解 出 系 统 误 差 外 还 能 得 到 另 外 两 组常 数 即 “ Ｒ ”标 准 的反射 系 数和 “ Ｌ ”标准 的长度 。 因此 ， Ｔ Ｒ Ｌ 校 准 法 只 要 求 传 输 线 标 准 的 特 性 阻 抗 和 系 统 特 性 阻 抗 一 致 。 这 样 就 很 大 程 度 上 减 少 了 校 准 精 度 对 校 准 标 准 件 的依 赖 ， 提高了校准精度。 ２ ． ３定 向耦合器 的测 量 ２ ． ３ ． １定 向耦 合 器 定 向耦 合 器 ［ ４ ］ 在 本 次 测 量 过程 中起 非 常 重 要 的 作用 ，如 下 图所 示 ， １ 端 口为 输 入 端 口 ，２ 端 口为 隔 离 端 口 ，３ 端 口为 耦 合 端 口，４ 端 口为 隔 离端 口 。本 次 测 试 中４ 端 口 已经接 上 匹配 负 载 。
L波段微波脉冲功率放大器模块的设计方法和试验
【 关键词 】 Ｌ波段微波 ； 脉冲功率放大器模块 ； 设计方法； 试验研 究
随着科 学技 术的不 断进步 ． 原有 的脉 冲功率放 大器 已经不能达到 现代 雷达系统小 型化 、 模块化 、 集成化发展标准 ， 这 就需要 相关的专家 学 者不断对 脉冲功率放 大器进行设 计 、 试验 、 研究 ， 来适 应时代 的进 步 当前在经济 市场上 的产 品一般 是采用 Ｇ ａ 、 Ａｓ 等材料制作 的。这 种产 品在 电源 电压较低 的运行环 境下使用 效果较 为突 出 ， 然 而一遇 到脉 冲功率 运行 情况 ． 就 表现 出一定 的局 限性 ． 主 要体现 是不 能够 有效 对 电源进行 同步转 换或 者是 在 同步 ｒ Ｉ ． ｒ Ｌ的过 程 中出现漏 压现 象 为改善这一情况 ． 就需要采用 ｓ ｉ 材料 制作 的双极晶体管 来装配 放大 器模块 ． 这样 就都 能让运 行系统 保持 在 ｃ类 工作 状态 ， 即使在 电源 电压较高 或者是 脉冲带宽较 大 的运行 环境下 ． 仍然 可 以完好地 进行工作 ． 因此选用 ｓ ｉ 材料 比选 用 Ｇ ａ 、 Ａ ｓ 等材料研 制的放 大器模块 更加具有 优势 Ｌ波段微波 脉冲功率放大 器正是研究成果 之一 ， 其采 用 的晶体 管制作 材料 正是 ｓ ｉ ． 它不仅 占用 空 间较少 ． 而且 在实 际应 用过 程 中发挥相 当大 的功 能 ． 操 作简 单快 捷易 上手 ． 因此受 到广泛 的推广应 用。
进。 本文论述 了Ｌ波段微波脉冲放 Nhomakorabea器模 块的设 计方法， 并对其试验过程加 以分析 ， 在 内匹配技术的基础之上 ， 选取混合 集成 电路技术手段 ， 在 Ｌ波段和 １ ０ ０ ＭＨｚ带宽的情 况下． 设计 出 Ｇｐ不低于 １ ５ ｄ Ｂ、 Ｐ ｏ超过 ４ ． ０ Ｗ 的脉冲放 大器模块 。
低电压高效率微波功率放大器研究与设计
大信号设计 。利用谐波平衡负载牵引法进行非线性 电路设 计 ， 目前 较 为有 效 的 一 种 方法 Ｊ 是 。该 方法 已
经广泛 应用 到大 信号 器件 特性 的提取 以及 非线 性 电路
设计中。
但是 ， 对于工作在低电压的微波放大器设计 ， 如何 更好地通过匹配 电路提高效率和线性度却少有报道。 小信号法在小信号时效果较好 ， 不适用于大信号分析。 负载牵 引法 输 出功率 和效 率都 较好 ， 但线 性度 较差 Ｊ 。 文中结合小信号法和负载牵引法的各 自特点 ， 出输 提 入匹配电路采用 小信号匹配法 ， 出匹配 电路采用负 输 载牵 引法 ， 到较 好 的性 能 。 得
高 、 线性 度 较 好 。
关键 词
功率放大器 ；高效率 ；低 电压 ；双极性 晶体管 Ｔ ７２ ７ Ｎ ２ ． ５ 文献标识码 Ａ 文章编号 １０ ７２ （０ １ １ ０ ０— ３ ０ ７— ８ ０ ２ １ ）２～ ５ ０
中图分 类号
Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｗ ｌ ｇ ｇ － ｆ ｃｅ ｔＭ ｉｒ ｗａ ｅＡｍ ｐ ｉ ｅ ｓｇ ｎ ｔ ｄ ｆＬｏ Ｖｏｔ ｅＨｉ ｈ Ｅｆ ｉｎ ｃ ｏ ｖ ａ ｉ ｌ ｒ ｉ ｆ
Ｌ Ｏ Ｑ ａ Ｕ ｉ ｎ
（ ｃｏｌ ｆ ｎｏ ａ ｏ ｎ ｅ ｎ ｅｈｏ ｇ ，Ｃ ｅｇｕＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｈｏ ｇ ，Ｃ ｅｇｕ６０ ５ ，Ｃ ｉａ Ｓ ｈｏ ｏ ｆｒ ｔ ｎＳｉ ｃ ｄＴ ｃｎ ｌ ｙ ｈｎｄ ｎｖ ｓｙ ｆ ｃｎｌ Ｉ ｍ ｉ ｅ ａ ｏ ｅ ｉ Ｔ ｏ ｙ ｈｎｄ １０ ９ ｈｎ ）
根 据 源和负 载反射 系数 做 出输人 输 出匹配 电路 。 随着输 入功 率 的增 加 ， 大 器进入 非线 性 区域 ， 放 产 生一 系列失 真 ， 照小 信 号 法 的分 析 结 果 不再 适 用 于 按 大信 号状态 。 谐 波平 衡负 载牵 引法是 通过 不断 改变 晶体 管 负载 阻抗 ， 测试 功放 的输 出 功率 和效 率 。在 最 大输 出功 率 和最 大效率 之 间取 一个 阻抗 值 作 为输 出 阻抗 。 同理 ， 改变 源阻抗 ， 最 大输 出功 率 和最 大 效 率 之 间 取 一个 在 值作 为输人 阻抗 。 由于谐 波平 衡负 载牵 引法 是按 照输 出功率 和 效 率
功率放大器S22测试
功率放大器热态S22测试是德射频高级应用工程师王创业在射频微波论坛上面经常会看到关于功率放大器热态S22测试的问题。
大家有很多疑惑甚至会步入一个误区。
为回答这些问题，本文首先回顾了S参数的定义，然后介绍了热态S22测试的方法。
对于S参数是线性系统对射频微波系统端口的表征。
大家为什么对功率放大器输出端口的阻抗这么关心呢？主要还是由于功率放大器输出端口还要接后级电路或者是天线。
而实际上，测出来的S22参数对实际又有什么意义呢？这个问题大家一定要搞清楚。
1.S参数的定义 [1]S参数即散射参数。
对于任意一个N 端口的射频网络，我们把它当作一个“黑盒子”，不用管内部是一个什么样的电路结构。
当射频信号输入到一个端口时，信号在传播的时候会有三种情况。
其中一部分信号会从输入端被反射回来，一部分信号会出现在其它端口（这部分信号也有可能被放大），还有一部分信号在传输过程中通过热辐射或电磁辐射的方式耗散掉了。
当信号通过网络后，其幅度和相位均发生了变化，用S 参数可以精确描述上述多端口网络中射频能量的传播和反射特性。
S 参数被定义为在给定频率和系统阻抗的条件下，任何非理想多端口网络的传输和反射特性。
S 参数描述了输入到一个N 端口的信号到其中每个端口的响应。
S 参数下标中的第一位数字代表响应端，第二位数字代表激励端。
如S21 表示端口2相对于端口1 输入信号的响应；S11 代表端口1 相对于端口1 的输入信号的响应。
我们以图1所示的通用二端口网络为例来说明S 参数的定义。
其中输入到网络的信号标注为a，离开网络的信号标注为b。
图1 双端口S参数网络如果信号发生器接到端口1，端口2 接匹配负载，则二端口网络的入射波为a1，从网络返回端口1 的反射波为b1；通过网络到端口2 的信号为b2，从负载返回网络的反射波为a2（对于匹配负载，这个反射波数值为零）。
用这些电压波定义的端口1 的S 参数为：其中S11 表示当端口2 接匹配负载时，端口1 的电压反射系数；S21 表示当端口2 接匹配负载时，从端口1 到端口2 的传输系数，即增益或损耗。
LDMOS线性微波功率放大器设计
LDMOS 线 性 微 波 功 率 放 大 器 设 计 3
韩红波 ,郝 跃 ,冯 辉 ,李德昌
1.西 安电子科技大学 微电子研究所 ,西安 710071 ; 2.西 安电子科技大学 技术物理学院 , 西安 710071
摘 要 :LDMOS 以其大功率 、高线性度 和高效 率等 优点 得到 广泛 的应 用 . 采用 22tone 负载 牵引 法得 到了 LDMOS 晶 体管
据所得反载波复幂级数 ,利用二极管非线性特性设计出一 种新的 结构简 单 、易于实 现的预 失真器 ,给出 其准确 的电路模 型表
达式 ,得到了幅值 、角度等参数的精 确值 . ADS 仿真结果表明 ,IMD3 改善了 27 dB .最终 ,成功设计出大功率 、高 效率 、高线性的
LDMOS 微波功率放大器.
H A N H on g2bo , H AO Yu e , F E N G H ui , L I D e2cha ng
1 . Rese a rch Ins t . of Mic roel ect ronics , X i di a n U ni v. , Xi’a n 710071 , Chi na ; 2 . Sc hool of Tec hnic a l P hysi cs , Xi d ia n U ni v. , Xi’a n 710071 , Chi na
Abstract :LDMOS is wi del y applied for it s hi gh linearit y gain and efficie ncy. The inp ut a nd outp ut i mped2 ance of M R F18030 t ransi stor are obt ained by 22tone loa d2pull met hod. M at chi ng net works , which are cha nged into cor re spondi ng MOM EN TU M component s and used i n sche mat ic desi gni ng wit h well improve2 ment de si gn accuracy , are designed by t he conj ugat e mat ch met hod ba si ng on t he a nal ysi s of unco nditional sta bi li t y. A new met hod of carrier complex power series ( CC PS) , w hich accurat el y calculat e t he nonli near2 it y AM2AM and AM2PM sync hronousl y , has advant age over clas sical Taylor seri es in which onl y t he A M2 A M can be anal yzed. In order to elimi nate t he nonli nea rit y of PA , according to t he expression of i nver se CC PS( ICC PS) , a li nearizer predisto rt er , si mpl e i n configuration a nd eas y to implement , i s desi gned a nd si mula ted by using t he nonlinearit y of diode . The acc urate expression of circuit model i s deduced a nd p re2 ci se value of ampli t ude a nd angle are obtained. ADS si mulation res ult s show t hat IMD3 is i mproved by 27 dB . Fi nal ly , L DM OS microwave powe r a mplifier of high power hi gh efficiency and wel l linearit y i s suc2 ce ssf ull y desi gned. Key wor ds :LDMOS ; ADS ;power amplifier ;loa d2pull met hod ;co nj ugate match EEACC :1350H; 1220
微波功率放大器的设计与测试技术
微波功率放大器的设计与测试技术微波功率放大器是一种电子器件，能将微弱的电信号放大到足以驱动其他设备的水平。
该器件被广泛应用于通信、雷达、卫星通讯、医疗设备等领域。
在此，我们将介绍微波功率放大器的设计和测试技术，以便更深入地了解这种器件。
1. 微波功率放大器的设计微波功率放大器的设计涉及到多个方面，包括选择适当的器件和匹配电路、优化功率增益、减小失真和噪声等。
在选择器件方面，常用的有晶体管、HBT、HEMT等。
根据不同用途和要求，选择不同的器件能提高功率放大器的效率和可靠性。
匹配电路是功率放大器设计中非常关键的一步，能够使放大器更好地匹配输入和输出信号，提高效率和稳定性。
常见的匹配电路包括L型匹配、Pi型匹配、T型匹配等，其中以Pi型匹配为主流，适用于大多数微波功率放大器。
优化功率增益是另一个重要的设计参数，功率增益越大，放大器的效率就越高，但同时也会加剧失真和噪声。
因此需要在功率增益和失真/噪声之间进行权衡，以获得最佳设计结果。
2. 微波功率放大器的测试微波功率放大器设计完成后，需要进行测试以确保它的性能能够满足预期要求。
一般而言，微波功率放大器的测试包括功率测试、增益测试、噪声测试、失真测试等。
其中功率测试主要是为了测定功率输出是否稳定和是否符合设计要求；增益测试则是为了测定功率放大器的放大性能，包括增益、带宽等参数；噪声和失真测试则是为了测定放大器的噪声和失真，以确保输出信号的质量。
除了这些基本测试外，还可以进行其他测试，如稳定性测试、热稳定性测试、射频特性测试等，以进一步验证微波功率放大器的性能。
在进行微波功率放大器测试时，需要使用一些专业的仪器和设备，如网络分析仪、频谱分析仪、信号源、功率计等。
3. 微波功率放大器的应用微波功率放大器是一款广泛应用于通信、雷达、卫星通讯、医疗设备等领域的电子器件。
在通信领域，微波功率放大器常用于手机、无线基站、卫星通讯等设备中，能够帮助信号传输更远、更清晰；在雷达领域，微波功率放大器则常用于导航、探测等设备中，能够提供更精确的数据信息。
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小信号放大器的测试
小信号放大器试验数据
2GHz S11(dB) s21(dB) 2.05GHz 2.1GHz 2.15MHz …… …… …小信号工作条件下，网络分析仪可以精确确 定小信号增益。幅度一般以dB表示，相位以度 表示。 传送到负载（一般为50 Ω终端）的功率可以用 微波功率计测量。单位通常以“dBm”表示。
PA的主要性能指标
饱和输出功率和1dB压缩点
依赖于偏置和负载，功率随输入功 率呈线性增加，直到放大器开始受 到压缩。 在压缩点，增益开始作为输入功率 的函数下降，最终PA的输出功率没 有任何增加，即“饱和输出功率”。 功率放大器增益压缩1dB所对应的 输出功率称为1dB压缩点输出功率， 记作P1dB。 1dB压缩点常被用来衡量放大器的 功率容量。 显然，1dB压缩点的相应增益 G1dB=G0-1dB，其中G0是放大器的 小信号增益。
微波放大器的设计及测试
主要内容
放大器概述 放大器的分类 小信号放大器的特性指标 功率放大器
功率放大器的特性指标 放大器的测试方法
RF/MW放大器概述
放大器是无线收发机中的重要组成部件。 类似于低频放大器，RF/MW放大器电路是为 了获取稳定的增益，其基本原理相同。
k = 波尔兹曼常量(1.38 * 10-23焦耳/ K), T = 温度，单位为开尔文 B = 噪声带宽(Hz) 在室温(290 K)时，噪声功率谱密度PNAD = -173.8 dBm/Hz。
PA的主要性能指标
三阶交调失真
交调也是输入大信号时的一个 特性。大信号时，输出端存在 各种阶次的交调分量，尤以三 阶干扰突出。 三阶交调分量（2i – i+1和 i+1–2i）和与基波信号角频 率（i和i+1）非常接近，不 可能把它从信道中滤除。 定义三阶交调失真：
线性度（动态范围）、交调失真、谐波、反向隔离等
小信号放大器不同的设计方法
一般放大器电路，根据信号输入功率不同可以分为：
小信号放大器 低噪声放大器 功率放大器
小信号放大器根据增益规格和设计考量，可分为：
最大增益 固定增益
放大器就S参数设计考量则可有：
单向设计 双向共轭匹配设计
信 号 源 衰 减 器 被 测 放 大 器 频 谱 仪
小信号放大器的测试
微波功率放大器的测试
微波功率计的使用 用微波功率计测试放大器增益 用微波功率计测试放大器增益输出功率
信 号 源
被 测 放 大 器
衰 减 器
功 率 计
小信号放大器的测试
测试步骤
仪器开机预热15分钟后进行系统校准
PA与小信号放大器的区别
大信号工作
需要有足够的电流驱动能力和击穿电 压 如30dB@50Ω=1W=10V×200mA 非线性
功率增益和电压增益的区别
低频射极跟随器，没有电压增益 功率增益GT=8.7dB
PA与小信号放大器的区别
共轭匹配不一定是最佳选择
为了从一个给定的信号源获取最大的功 率，心也要负载与信号源内阻共轭匹配， 实现的功率传输效率为50％，即一半功 率消耗在内阻。 对于放大器，电压源的负载电阻越大， 电流源的负载电阻越小，内阻上的消耗 就越小。
PA的主要性能指标
效率和功率附加效率（Power Added Efficiency）
功放将电源的直流功率转化成交流信号功率输出，只有 一部分直流功率被转化成为有用的信号功率并为负载所 获得，另一部分被放大器本身以及电路中的寄生元件所 消耗。 射频输出功率 PL P
直流输入功率 PD
考虑了放大器的放大能力后，定义PAE：
add
射频输出功率 射频输入功率 PL Pin 1 (1 ) 直流输入功率 PD G
效率和线性度矛盾的另一方面：输出功率越大，效率越 高，由非线性所引起的失真或干扰也越强。
PA的主要性能指标
功率(或增益) 控制
有效的节省能量、减少对其他用户干扰的手段，在 CDMA系统中更是一个基本要求。 可以通过模拟信号(连续变化) 或数字信号(按一定的步长 或dB 值变化) 控制。
器件随机噪声：PNA = kTB
k = 波尔兹曼常量(1.38 * 10-23焦耳/ K), T = 温度，单位为开尔文 B = 噪声带宽(Hz) 在室温(290 K)时，噪声功率谱密度PNAD = -173.8 dBm/Hz。
PA的主要性能指标
动态范围
由于 F
P 1 P n1 P2 Pn 2
PA的主要性能指标
动态范围
动态范围是放大器的一个主要指标，用Pout,1dB和 Pout,mds之差表示了放大器的线性放大区，即：
dR= Pout,1dB - Pout,mds Pout,mds为对应于最小输入信号的输出功率，在多数 情况下，Pout,mds量值取输出噪声功率 Pn,out的2倍 （即增加3 dB）。
如果忽略3阶以上交调，则此截 点是个固定点，与放大器的特定 增益无关。可用来作为量化交调 失真的参数
小信号放大器的测试
微波放大器的测试
微波网络分析仪的使用 频谱分析仪的使用 微波放大器增益的测试 P-1的测试
微带功分器的测试
测试框图
网络分析仪
被测功分器
小信号放大器的测试
测试框图
效率和线性度：最基本的要求和矛盾
小信号放大器通常不存在效率问题，但 由于功放消耗的巨大功率，效率成为关 键指标之一，尤其对于电池供电系统。
PA的主要性能指标
工作频带
工作频带是指放大器满足全部性能指标的连续 频率范围。 硅双极型晶体管功率放大器和硅金属氧化物场 效应管功率放大器的工作频率是从300MHz到 4GHz； 砷化镓场效应管功率放大器的工作频率是从 1GHz到几十GHz。
输入输出反射系数或驻波比
PA的输出反射损耗（S22）通常较差，因为良好反射损耗 的匹配不同于最大功率的匹配。 为了获得最大的输入功率，需要较小的输入反射系数； 为了获得高效率，通常会在输出端形成较大的驻波比。 典型值为：输入，-10dB ~ -20dB；输出， -5dB ~ -10dB。
所以放大器的输出噪声功率为：
Pn,out = kTBG0F
故
Pout,mds = 2kTBG0F
若用dBm表示，上式可变为
P out ,mds (dBm) 10lg(kT ) 10lg B G0 (dB) F (dB) 3dB
在 T=300K时，10log(kT) = -173.8 dBm，B为放大器带宽。
……
Pin-1dB：
POUT-1dB：
小信号放大器的测试
功率放大器试验数据
400MHz 450MHz S11(dB)
s21(dB) s22(dB)
500MHz
550MHz
…… ……
…… …… ……
1GHz
电压：电流： 功耗： 功率附加效率： 并计算增益平坦度：？dB 增益:>dB 电压驻波比(输入，输出端口)：VSWR
功率放大器
功率放大器（PA）一般是发射机系统的末级，其作用 是把信号功率最终放大到足够的电平，以便能通过适当 的天线进行微波发射。 功率放大器是将直流输入功率转化为射频/微波输出功 率的电路，其基本要求有：
输出功率尽可能大 非线性失真要小 效率要高 要充分考虑功放管的散热
功率放大器输出功率可达几百毫瓦至几瓦，前述的小信号理论会 失效，必须获得大信号参数。
1 VSWR 1
小信号放大器的测试
功率放大器试验数据（2GHz时测试）
输入功率 0dBm 输出功率 二次谐波 功率 三次谐波 功率 1dBm 2dBm 3dBm …… …… …… ……
……
Pin-1dB：
POUT-1dB：
P-1：时候的谐波失真值
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小信号放大器的设计目标
在设计放大器时，一般有以下几种目标：
以达到最大功率增益为目标； 以达到最稳定增益为目标； 要达到某一确定的增益值（小于最大增益）； 以达到最小噪声系数为目标； 综合考虑以上目标。
这些设计目标均可以按照网络的S参数导出相应的 公式。 对于不同的设计原则，相应的匹配网络的结构也就 不一样。
在RF/MW放大器电路中通常使用二端口网络 进行描述，用S参量表述晶体管的特性，因此 其分析和设计也是基于S参量和二端口网络。 对射频电路而言，要特别关注输入端与输出端 的阻抗匹配问题。
RF/MW放大器概述 放大器的基本组成
放大器设计
RF/MW放大器的分类
按用途： 低噪声放大器 中频放大器 可变增益放大器 功率放大器
中功率放大器、大功率放大器。
按信号的强弱： 小信号放大器 大信号放大器 按工作范围： 宽带放大器 窄带放大器 按电路组态工作点的位置： A(甲)类、B(乙)类、C（丙）类……等
小信号放大器的性能指标
增益和增益平坦度（以dB表示） 工作频率及带宽（单位Hz） 稳定性 噪声系数（以dB表示） 输出功率（单位dBm） 输入输出端口匹配( 反射系数或驻波比) 直流工作电压和电流（单位V和A） 其他参数：
IMD(dB) Pout ( f 2 )(dBm) Pout (2 f 2 f1 )(dBm)
PA的主要性能指标
三阶交截点
Pout(f2)是基波分量频率为f2的 线性输出功率 Pout(2f2－f1)为三阶交调分量的 输出功率 Pout(f2)与P(2f2－f1)两条直线有 一交点，称为三阶截点（IP3）