射频电路基础 PPT课件

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匹配禁区、频率响应以及品质因素
匹配禁区：二个元件的L型匹配网络不能匹配任意阻抗， 要根据阻抗比决定。8种电路中二种以上可用。
频率响应：分为高通或低通，如图示。
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频率响应
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品质因素
有载品质因素： f=1GHz
QL
f0 BW
zL 1.6 j1.2
Zin
R1
R3R2 50 R3 R2 50
50
R3R1 50
V2
R3 R1 50
R3R1 50
R3 R1 50
R1
50 R1 50
V1
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R1 端口1
R2
R3
端口2
S21
V2 V1
1 2
0.707
S12
R1 R2
2 2
1 1
z0
8.58
R3 2 2z0 141.4
（4）、放大器的输出功率与线性
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三阶交调与1dB压缩点的关系
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非线性的测量：交调特性
放大器的三阶交调：
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频谱扩散－非线性信道的影响
经过放大器后，噪声增加了，非线性产生频谱扩散，如图示。
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（5）微波功率合成技术
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a 20
S22
b2 a2
a10
注意：a1=0 或 a2=0 表示另一口没有反射波进入网络，即匹配条件。
S参数的优点：特别适合于计算微波的匹配问题，波长与电路长度相当； 因为在传输线上阻抗是变化的，而反射系数是不变的； 通常微波器件给出S参数。
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例
3dB衰减器
二端50Ω匹配
S11＝S22＝0
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（3）放大器的级联
当一级放大器的增益不够时，采用多级级联。要注意： • 每级间的匹配，频率响应
Z0
MN1
MN2
MN3
Vs
Z0
满足线性要求；
Pin=-2dBm
G1=9dB
G2=7dB
G3=4dB
Pout=18dBm
Pout1=7dBm Pout2=14dBm
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1、等效网络参数Z、S
i1
i2
外部等效参数：
变量：电压、电流
u1
等效电路
u2
参数：阻抗、导纳
uu21
z11i1 z21i1
z12i2 z22i2
uu12
z11
z21
z12 z22
ii12
z11
u1 i1
i 20
z12
u1 i2
i10
z21
u2 i1
i 20
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放大器设计要点
频率特性与匹配特性； 输出功率； 噪声系数：LNA
器件的选择：频率、功率、增益、噪声。 匹配电路的设计（频率、匹配特性，线性电路） 线性设计，器件性能＋线性化（非线性电路） 噪声系数，器件性能＋噪声匹配（线性电路）
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（2）放大器的等效电路
匹配设计
z22
u2 i2
i10
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Y参数
ii21
y11u1 y21u1
y12u2 y22u2
ii12
y11 y21
y12 y22
uu12
Y Z 1
y11
i1 u1
u20
y12
i1 u2
u10
y21
i2 u1
u20
y22
i2 u2
u10
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S参数
设发射机输出阻抗和天线输入阻抗为
ZT 150 j75 ZA 75 j15
采用LC匹配网络如图，匹配方法 是当接上ZT时，ZM＝ZA
ZM
1 ZT1
jBC
jX L
Z
A
1
RT jBC
jX T
RT
jX
T
jX L
RA
jX
A
ZT RT jX T Z A RA jX A
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特性
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过渡（特征）频率与集电极电流的关系
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温度特性
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温度特性
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8
温度特性
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热等效电路
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10
大信号模型
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小信号混合模型
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12
小信号模型
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2、MESFET
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转移和输出特性
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最大输出特性
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电路模型
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小信号模型
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3、HEMT器件
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输出特性
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二、等效网络与S参数
1、等效网络参数 2、S参数 3、微波器件的S参数
RST
RS2
0L2
RS
125
RT RL // RST 62.54
LLN
RS2
0L2
2L
16.2nH
CT包括了负载电容成分
QL
f0 BW
0RTC
RT XC
0.61
BW f0 1.63GHz QL
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不同匹配电路的频率响应
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T型和π型匹配网络
采用三元件的匹配电路，可以匹配任何阻抗值， 其分析方法、频率响应与两元件类似。
基本形式有二种T型或π型。
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T型和π型匹配网络
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3、微波放大器
（1）微波放大器的主要指标
• 增益及增益平坦度（dB） • 工作频率及带宽（单位：Hz） • 输出功率（单位：dBm） • 直流输入功率（单位：V和A） • 输入输出反射系数（VSWR） • 噪声系数（dB）
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射频电路基础
2003年10月
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第二部分 有源器件和微波放大器
一、微波有源器件 二、等效网络与S参数 三、匹配电路 四、微波放大器
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一、微波有源器件
1、高频BJT 2、MESFET 3、HEMT
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3
1、高频BJT
叉指结构
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BJT的偏置 和输入输出
bn
2
1 z0
Vn
z0 I n
In
1 z0
an
bn
Pn
1 2
ReVn In
1 2
an 2 bn 2
Vn
Vn
Vn
z0
I
n
z0
I
n
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S矩阵定义
bb12
S11 S21
S12 S22
aa12
S11
b1 a1
a 20
S12
b1 a2
a10
S21
b2 a1
RT RA1 BC XT X A X L BCRT XT RART BC 1 BC XT X A X L
XT BC
RT
RA
RT2
Baidu Nhomakorabea
X
2 T
RT2
RT2
X
2 T
XL
1 BC
RA1 BC XT
BC RT
XA
BC 9.2mS C BC / 0.73pF X L 76.9 L X L / 6.1nH
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Z参数与S参数的转换
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S参数的测量
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2、阻抗匹配网络
zs
匹配电路
zL
z1
z2
当接入ZL时，Z1＝Zs 或接入Zs时，Z2＝ZL
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分立元件匹配网络的8种电路结构
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例：设计L型匹配网络的解析方法
S参数的变量： 入射波、反射波 电路参数：反射系数
a1
等效电路
a2
b1
[S]
b2
入(反)射波表示入(反)射电压电流除特性阻抗的平方根
an
Vn z0
z0 In
bn
Vn z0
z0
I
n
反射系数表示反射波除入射波 bn an
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S参数与Z参数的关系
an
2
1 z0
Vn
z0In
Vn z0 an bn