射频电路设计理论与应用 章.pptVIP

2.平衡放大器设计将输入功率一分为二分别放大，在输出端口合成起来。3dB耦合器构成的平衡放大器其中1/2表示3dB衰减，负号表示信号有两次90相移，如果两个支路相同，则而且正反向增益等于每个支路增益。OO输入端口1的功率在幅度上分成两部分,到达端口2和3时相位差90。输出端引入90附加相移，使放大器A和B的输出信号恢复同相后再合成。整个放大器的S参量：O附录G第30页，共62页，星期日，2025年，2月5日宽带平衡放大器宽带功率分配器与耦合器的唯一区别是没有相位差，因此需添加一段λ/4传输线，以便在两个支路间产生90。平衡放大器的主要优点是输入输出端口的阻抗匹配非常好，即使一个放大器损坏，另一个仍继续工作。缺点是电路尺寸增加，频率响应劣化。O3.负反馈电路利用负反馈可得到平坦的增益，并可在宽频带内降低电压驻波比和晶体管的离散性对放大器特性的影响。这种方案的主要缺点是限制了晶体管的最大功率增益，并增加了噪声系数。第31页，共62页，星期日，2025年，2月5日R2R1R2gmvπ+vπR1﹣R2R1R2gmvπ+rπvπR1﹣假设：＞则可开路。＞通过选择合适的R1和R2,可实现平坦增益和良好匹配。唯一的限制条件是R2必为正值,即：gm≥R1/Z0=(1－S21)/Z0.高频时应采用修正值加串联电感P347故：其中：由附录D变换若理想匹配：S11=S22=0，则2第32页，共62页，星期日，2025年，2月5日9.7.2大功率放大器由于放大器工作在非线性区，小信号近似将失效，必须求得大信号S参量或阻抗以便得到合理的设计结果.大功率放大器的重要指标是功率压缩。当晶体管的输入功率达到饱和状态时,其增益开始下降.用1dB压缩点来衡量放大器的功率容量:Pout,1dB(dBm)=G1dB(dB)+Pin,1dB(dBm)=G0(dB)-1dB+Pin,1dB(dBm)1dBmdsdRmdsPout(dBm)1dBPin(dBm)其中Pout,mds对应于最小输入信号的输出功率，比输出噪声功率Pn,out大3dB。放大器另一个主要指标是动态范围：dR=Pout,1dB－Pout,mdsPn,out=kTBG0F或Pn,out(dBm)=10log(kT)+10logB+G0(dB)+F(dB)波尔、温度系数带宽小信号增益噪声系数波尔：k=1.38×10-23，室温：10log(kT)=－173.8dBm第33页，共62页，星期日，2025年，2月5日PoutPinf22f2-f1f2f1f12f1-f2IMD谐波失真(dB)=总谐波输出功率－基波输出功率dfIPoutPin(dBm)mds1dBmdsPout(f2)Pout(2f2-f1)Pout(dBm)dR在线性区,Pout(f2)随Pin(f2)按比例增加,但Pout(2f2-f1)却与Pin(f2)的3次幂成正比，故IMD与Pin的平方成反比。延伸它们的线性区可得到截点IP。若忽略3阶以上的产物，则IP是个固定点，可用此点作为量化交调失真特性的唯一参数。定义无失真动态范围：交调失真对应于两个频差不大的未调制谐波输入放大器所产生的相应输出。如图所示：IMD=Pout(f2)(dBm)-Pout(2f2-f1)(dBm)df=[IP(dBm)-G0(dB)-Pin,mds(dBm)]32第34页，共62页，星期日，2025年，2月5日9.7.3多级放大器Z0MN3MN1MN2Q2Q1Z0VS除了输入输出匹配网络外，还有级间匹配网络。总的无失真动态范围：dftot(dBm)=IPtot(dBm)-Pout,mds(dBm)3阶截点将变为：IPtot(dB)=1/IP2(dBm)+1/(G2IP1)(dBm)1在网络无耗和良好匹配时，总增益：Gtot(dB)=G1(dB)+G2(dB)另外，若输入端最小可探测功率：Pin,mds=kTB+3dB+F1但增益的提高伴随着噪声的增加，总噪声：Ftot=F1+G1F2-1则最小可探测的输出功率：Pout,mds=