通信电路分析

通信电路分析1第一页，共三十三页，2022年，8月28日FET的S参数有封装无封装封装外壳很重要：降低性能恶化，寄生参数小，散热、尺寸2第二页，共三十三页，2022年，8月28日由于：代入负载反射系数：解得§1.5.2微波晶体管放大器增益一、输入输出阻抗同法得

S12S21

有源器件二端口网络是非互易网络；对不同的工作频率和直流工作点，晶体管的S参数不同。自学p.183第三页，共三十三页，2022年，8月28日二、功率增益转换功率增益GTTransducerGain最大功率增益MAGMaximumAvailableGain最大稳定功率增益MSGMaximumStableGain

转换增益定义：负载吸收的功率PL与信源资用功率Pa之比Pa是指负载与信源共轭匹配时信源能给出的最大信号功率自学pp.19~214第四页，共三十三页，2022年，8月28日GT的基本概念:1.物理意义：插入放大器后负载实际得到的功率与无放大器时可能得到的最大功率比2.和S参数、输入、输出阻抗(S、

L)有关3.双向共轭匹配：S=in*，L=out*--MAG(共轭匹配是实部相等，虚部抵消，无反射，传输功率最大)4.输入、输出都无反射匹配：

S=

L=0GT=|S21|2<MAG5第五页，共三十三页，2022年，8月28日由于输入口共轭匹配，即S=in*，GT只随L而变化，且GT是L的二次方程，等增益即GT为常数时的L在L复平面上是圆。圆心位置：圆半径：等增益圆的半径和圆心是：6第六页，共三十三页，2022年，8月28日等增益圆在史密斯圆中呈现等增益圆S=in*、L=out*时，是共轭匹配，增益最高，GT=MAGSin*，Lout*时，失配，增益下降7第七页，共三十三页，2022年，8月28日§1.5.3微波放大器稳定性微波管有内部反馈

S12是反馈，S12、S21有相位移判断不稳定依据：输入或输出端是否等效有负阻一、稳定性判别圆8第八页，共三十三页，2022年，8月28日稳定性判别圆的建立输入端稳定性判别圆--分式线性变换无源负载：|L|<19第九页，共三十三页，2022年，8月28日稳定性判别圆位置输入端稳定性判别圆

圆心位置向量

判别圆的半径

输出端稳定性判别圆圆心位置向量判别圆的半径式中：|in|=1自学p.2210第十页，共三十三页，2022年，8月28日记住(a)(b)(e)阴影范围：不稳定区11第十一页，共三十三页，2022年，8月28日多频率点稳定性判别圆12第十二页，共三十三页，2022年，8月28日小结1.潜在不稳定原因：管内反馈S122.用判别圆确定造成不稳定的S、

L的范围3.判别圆大小、位置取决于自身S参数4.稳定情况有六种可能性(书p.24)，需记住

(a)绝对稳定

(b),(e)潜在不稳定，设计放大器时选S、

L稳定区13第十三页，共三十三页，2022年，8月28日二、绝对稳定的充分必要条件绝对稳定的必要条件依据：化简得定义稳定性系数绝对稳定的充分必要条件自学pp.23~2514第十四页，共三十三页，2022年，8月28日三、稳定性系数的性质1.K<1是潜在不稳定，有自激振荡的可能性2.信源反射波小于信源入射波时不振荡：由图可知得到不自激振荡条件：15第十五页，共三十三页，2022年，8月28日3.信源阻抗对稳定性有影响不自激振荡条件：*信源阻抗50欧姆时，不会产生振荡*实际天线通常不是全匹配，尤其频带外失配较大*移动通信天线受环境影响大，源阻抗变化大基本规律：16第十六页，共三十三页，2022年，8月28日4.网络两端口串联或并联电抗时，总网络K不变K=Ka5.网络两端口串联或并联电阻时，总网络K增加，即稳定性改善6.网络两端口之间加电抗时(反馈)，总网络K改变串联负反馈可以在一定频带内加大K值，改善稳定性，是常用方法17第十七页，共三十三页，2022年，8月28日§1.6放大器噪声参数§1.6.1有源网络噪声参数一般表示式

噪声来源：BJT热噪声散粒噪声（发射极）（收集极）

(分配）闪烁(1/f)噪声最小噪声系数

FET

沟道热噪声栅感应噪声谷际散射与高场扩散噪声闪烁噪声最小噪声系数18第十八页，共三十三页，2022年，8月28日噪声参数估算

根据定义B=f网络输出端信源噪声电流均方值:网络输出端总噪声电流均方值:等效噪声电压源用等效噪声电阻Rn表示:19第十九页，共三十三页，2022年，8月28日求最小值：令,求得

算得

—最小噪声系数

—最佳的信源内导纳

换算的非最佳源导纳时的噪声系数

—最小噪声系数

—等效噪声电阻

—最佳的信源反射系数NF性质:Ys=Yopt时噪声最小Ys与Yopt偏离时，噪声与Rn有关自学pp.26~2720第二十页，共三十三页，2022年，8月28日噪声参数(NFmin、|opt|、opt、Rn)的测量1.调整可调匹配器1和可调匹配器2，先使NF达到最小，再使增益最大，即输出达到匹配，得NFmin2.调匹配器1不动，关噪声源，去掉被测微波管，用网络分析仪测反射系数得3.调偏，使NF略增加，测出S和NF，用下式算出Rn4.改变频率，重复以上各步。21第二十一页，共三十三页，2022年，8月28日§1.6.2等噪声系数圆和等增益圆根据移项自学pp.28~29等噪声系数圆心位置等噪声系数圆半径22第二十二页，共三十三页，2022年，8月28日MAG—最大增益（双向共轭匹配）特点：等噪声系数圆的圆心都在opt到原点的连线上。阻抗圆图上的等噪声系数圆和等增益圆阻抗圆图上的NFmin值对应的是信源阻抗Zopt值，要求Yopt值需将幅角加最佳噪声要求的S与最大增益要求的S并不一致。如果要NF最佳，增益要下降，在NFmin处的增益用Ga表示(相关增益)23第二十三页，共三十三页，2022年，8月28日双向共轭匹配时，最大增益转换增益§1.7微波晶体管放大器§1.7.1放大器的增益24第二十四页，共三十三页，2022年，8月28日

有潜在不稳定情况的等增益圆增益公式的几种表示式当时，最大功率增益MAGK=1的临界情况，得最大稳定增益：25第二十五页，共三十三页，2022年，8月28日放大器的输出与输入驻波比驻波比增益与驻波比随频率的变化：26第二十六页，共三十三页，2022年，8月28日反射损耗与隔离器反射损耗定义：反射损耗不良时的后果：

损失信号能量数字通信误码率增大群时延特性变坏电视图像重影系统不稳定改善反射损耗的措施：铁氧体隔离器

正向衰减反向隔离27第二十七页，共三十三页，2022年，8月28日§1.7.2多级放大器噪声噪声系数定义Sin,Nin输入信号功率和输入噪声功率Sout,Nout输出信号功率和输出噪声功率物理含义：信号通过放大器以后，信号/噪声比变坏的倍数单位：NF(dB)=10LogNF28第二十八页，共三十三页，2022年，8月28日匹配时，Rg=RL，信源阻抗Rg产生的热噪声匹配时信源产生的热噪声功率信源Rg必产生的热噪声功率kT0B29第二十九页，共三十三页，2022年，8月28日多级联放大器噪声系数整机噪声系数1.根据NF定义衰减倍数就是噪声系数2.衰减器不能衰减kT0B30第三十页，共三十三页，2022年，8月28日1.放大器前的衰减量是噪声增加量2.后级噪声影响减弱3.由于F1最小时G1不是最大，最好找出F1和G1的最佳比例，使总的噪声系数最小。整机噪声系数31第三十一页，共三十三页，2022年，8月28日信源内阻噪声Nin=kT0B信源产生的输出噪声kT0BG放大器产生的输出噪声kTeBG输出