微波电子线路：第1章 绪论

1、微波电子线路前期课程：模拟电路、电磁场理论、微波技术基础、锁相技术、电波传播与天线教材：微波电子线路 雷振亚编著，西安电子科技大学出版社；微波工程导论雷振亚编著，西安电子科技大学出版社推选课代表课程考核方式:平时成绩（课堂测试、出勤率）30%-40%，期末考试70%-60%第1章绪论 1.1微波电子线路简介1.2经典微波通信与雷达系统1.3微波器件指标简介1.1微波电子线路简介微波无源元件包括阻抗变换器、滤波器、隔离器、定向耦合器、环行桥、功率分配器、谐振腔和负载等，微波有源器件主要包括混频器、倍频器、低噪声放大器、功率放大器、开关、谐振器（频率源）、检波器。 微波电路、通信与雷达系统1.1微

2、波电子线路简介微波电子线路涉及到的半导体器件有二极管(包括肖特基势垒二极管、变容二极管、阶跃恢复二极管(SRD)、雪崩渡越时间二极管(IMPATT)、体效应二极管(TED)、PIN二极管等)、三极管(包括双极结管(BJT)、场效应管(FET)、异质结管(HBT)、 高电子迁移率器件(HEMT)等)、多功能器件(包括单片微波集成电路(MMIC)、 数字射频器件(RFCMOS)等)。1.1微波电子线路简介1.2经典微波电路及系统常见的微波电路与系统：(1) 无线通信广播系统：移动通信，无线电台，卫星通信，无线网络、电视广播等。(2) 雷达系统：预警雷达，火控雷达，气象雷达、测速雷达，成像雷达等。卫

3、星导航系统（GPS、北斗、伽利略、GLONASS）， 射频识别等。常见通信系统常见通信系统常见通信系统射频识别(RFID)人类能沟通的距离有多远？全球通信长波电台月地通信-登月车火星勇气号、好奇号太阳系边沿旅行者1号？人类能传播的信息量有多大？莫氏码地下电台语音图像视频2G、3G、4G太赫兹40Gbps？常见雷达系统常见雷达系统常见雷达系统炮弹测速雷达公路测速雷达常见雷达系统合成孔径雷达通信信号的传播过程误码率衡量通信系统性能的最重要指标？误码率与信噪比信号受噪声的影响举例信号受噪声的影响举例误码率与信噪比误码率与SNR(通信中也称为载噪比C/N）误码率与信噪比解调门限：在一定的误码率BER前

4、提下,接收机接收到的信号应不低于接收机解调门限,接收机才能正确解调接收到的信号。通信信号的传播过程信号传播过程中信噪比如何变化？功率放大器发信混频器本地振荡器中、低频输入信号微波输出信号天线发射机简化框图上变频发射机系统结构微波低噪声放大器收信混频器本地振荡器输入微波信号天线接收机简化框图中、低频输出信号下变频接收机系统结构调幅收音机经典手机射频系统手机射频系统结构图经典手机射频系统早期手机射频系统，集成度较低经典手机射频系统现代高集成度手机射频系统经典手机射频系统经典手机射频系统两个芯片包含了整个射频系统脉冲雷达系统功放上变频低噪放下变频中频放大检波放大显示收发开关天线雷达系统1.3基本指标

5、的意义增益噪声系数1dB压缩点三阶交调增益增益：放大器变频损耗：变频器插入损耗：无源器件信噪比和噪声系数信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)：有用信号与干扰的功率比，单位为dB噪声来源热噪声：又称白噪声。是由导体中电子的热震动引起的，它存在于所有电子器件和传输介质中。它是温度变化的结果，但不受频率变化的影响。热噪声是在所有频谱中以相同的形态分布，它是不能够消除的，由此对通信系统性能构成了上限。热噪声功率与温度成正比：Pwhite_noise=KTB，式中K为玻耳兹曼常数B为频带宽度，T为绝对温度。室温下(T=290K)热噪声功率谱密度：-174dBm/Hz噪声来源散粒噪声

6、:散粒噪声是由形成电流的载流子的分散性造成的，在大多数半导体器件中，它是主要的噪声来源。在低频和中频下，散粒噪声与频率无关（白噪声），高频时，散粒噪声谱变得与频率有关。闪烁噪声：又称为1/f噪声，是有源器件中载波密度的随机波动而产生的，它会对中心频率信号进行调制，并在中心频率上形成两个边带，降低了振荡器的Q值。噪声系数定义任何电子器件内部都会产生噪声，噪声越小，器件性能越好！器件内部噪声难以测量，那么如何衡量器件性能？噪声系数定义：器件或网络输出端测得的噪声功率与把信号源内阻作为系统中唯一的噪声源而在输出端产生的噪声功率之比(两者应在同样温度下测得)。噪声系数定义噪声系数常用的定义：接收机输入

7、端信噪比与其输出端信噪比之比。设某器件增益为G，内部噪声功率为Pano，输入信号功率为Psi，输入噪声功率Pni（信号源内阻热噪声，室温下-174dBm/Hz）那么输出信号功率Pso=GPsi输出噪声Pno=GPni+Pano噪声系数定义噪声系数定义为输出输出信噪比的比值噪声系数定义噪声系数是用来衡量器件对信噪比的恶化程度噪声系数越小，器件性能越好任何器件都会产生噪声，噪声系数总是大于1无源网络的噪声系数与其插入损耗相等等效噪声温度设增益为G的线性网络，输入端噪声将网络内部产生的噪声等效为输入端的一个噪声源Te称为等效噪声温度，它与NF的关系T0常取为室温290K接收机灵敏度接收机灵敏度定义：

8、接收机可以接收到的并仍能正常工作的最低信号强度Pmin。信号带宽为B，基带解调信噪比Eb/No，接收机整机噪声系数NF，则接收灵敏度满足级联噪声系数两级级联增益：G=G1G2两级级联噪声系数N级级联噪声系数级联噪声系数级联噪声系数1dB压缩点输入信号功率Pin较小时，输出信号功率Pout随Pin线性变化Pout=Pin+G（线性动态范围）1dB压缩点1dB压缩点（P1dB）：随着输入功率的继续增加，放大器进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加。通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。输入输出P1dB的关系OP1dB=G+IP1dB微波有源器件的非线性微波有源器件的非线性特征设输入信号为双音信号交调失真基波1和2二次谐波21，22，12三次谐波31，32，21+2，