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1、2023/3/241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、微波放大器第1页/共49页2023/3/242一、微波有源器件1、高频BJT2、MESFET3、HEMT第2页/共49页2023/3/2431、高频BJT叉指结构第3页/共49页2023/3/244BJT的偏置和输入输出特性第4页/共49页2023/3/245过渡(特征)频率与集电极电流的关系第5页/共49页2023/3/246温度特性第6页/共49页2023/3/247温度特性第7页/共49页2023/3/248温度特性第8页/共49页2023/3/249热等效电路第9页/共49页2023/
2、3/2410大信号模型第10页/共49页2023/3/2411小信号混合模型第11页/共49页2023/3/2412小信号模型第12页/共49页2023/3/24132、MESFET第13页/共49页2023/3/2414转移和输出特性第14页/共49页2023/3/2415最大输出特性第15页/共49页2023/3/2416电路模型第16页/共49页2023/3/2417小信号模型第17页/共49页2023/3/24183、HEMT器件第18页/共49页2023/3/2419输出特性第19页/共49页2023/3/2420二、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参数第2
3、0页/共49页2023/3/24211、等效网络参数Z、S外部等效参数:变量:电压、电流 参数:阻抗、导纳第21页/共49页2023/3/2422Y参数第22页/共49页2023/3/2423S参数S参数的变量:入射波、反射波电路参数:反射系数入(反)射波表示入(反)射电压电流除特性阻抗的平方根反射系数表示反射波除入射波第23页/共49页2023/3/2424S参数与Z参数的关系第24页/共49页2023/3/2425S矩阵定义注意: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
4、射系数是不变的;通常微波器件给出S参数。第25页/共49页2023/3/2426例3dB衰减器二端50匹配S11S220第26页/共49页2023/3/2427Z参数与S参数的转换第27页/共49页2023/3/2428第28页/共49页2023/3/2429S参数的测量第29页/共49页2023/3/24302、阻抗匹配网络当接入ZL时,Z1Zs或接入Zs时,Z2ZL第30页/共49页2023/3/2431分立元件匹配网络的8种电路结构第31页/共49页2023/3/2432例:设计L型匹配网络的解析方法设发射机输出阻抗和天线输入阻抗为采用LC匹配网络如图,匹配方法是当接上ZT时,ZMZA第
5、32页/共49页2023/3/2433第33页/共49页2023/3/2434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。第34页/共49页2023/3/2435频率响应第35页/共49页2023/3/2436品质因素有载品质因素:f=1GHzCT包括了负载电容成分第36页/共49页2023/3/2437不同匹配电路的频率响应第37页/共49页2023/3/2438T型和型匹配网络 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型或型。第
6、38页/共49页2023/3/2439T型和型匹配网络第39页/共49页2023/3/24403、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)第40页/共49页2023/3/2441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)第41页/共49页2023/3/2442(2)放大器的等效电路匹
7、配设计第42页/共49页2023/3/2443(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 满足线性要求;第43页/共49页2023/3/2444(4)、放大器的输出功率与线性第44页/共49页2023/3/2445三阶交调与1dB压缩点的关系第45页/共49页2023/3/2446非线性的测量:交调特性放大器的三阶交调:第46页/共49页2023/3/2447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。第47页/共49页2023/3/2448(5)微波功率合成技术第48页/共49页2023/3/2449感谢您的观看!第49页/共49页