微波通信微波放大器的设计讲解.doc

微波通信课程设计说明书微波低噪声放大器的设计 起止日期:  年 月 日至  年 月 日学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字)   年 月 日课题名称微波放大器的设计人数 组长 同组人员课题的主要内容和要一、。。,并分析结果。二、设计任务主要内容:1、了解射频放大器的基本原理与设计方法。2、利用实验模组实际测量以了解放大器的特性。3、学会使用微波软件对射频放大器的设计和仿真,并分析结果。求主要任务:1、双边放大器设计。2、单边放大器设计。3、单边设计评价因子。4、放大器的稳定条件。三、设计工作量2周完成具体任务1、了解射频放大器的基本原理与设计方法。2、利用实验模组实际测量以了解放大器的特性。3、学会使用微波软件对射频放大器的设计和仿真,并分析结果。时间安排与完成情况        目录一、设计原理............................................1二、设计设备............................................4三、设计步骤............................................4四、设计结果及分析......................................5五、软件仿真............................................7六、总结体会............................................13微波放大器的设计1、设计原理一个射频晶体放大器电路可分为三大部分:二端口有源电路、输入匹配电路及输出匹配电路,如图1所示。一般而言,二端口有源电路采用共射极(或共源极)三极管(BJT、FET)电路,此外,还包括直流偏压电路。而输入匹配电路及输出匹配电路大多采用无源电路,即利用电容、电感或传输线来设计电路。一般放大器电路,根据输入信号功率不同可以分为小信号放大器、低噪声放大器及功率放大器三类。而小信号放大器依增益参数及设计要求,可分成最大增益及固定增益两类。而就S参数设计而言,则可有单向设计及双边设计两种。本单元仅就小信号放大器来说明射频放大器之基本理论及设计方法。ΓL=ΓOUT*(UnilateralAmplifierDesign)所谓单边设计即是忽略有源器件S参数中的S12,即是S12=0。此时可得:ΓIN=S11 及 ΓOUT=S22则放大器之单边转换增益(UnilateralTransducerGain,GTU)为:其中 假若电路又符合下列匹配条件:ΓS=S11* 及 ΓL=S22*则可得到此放大器电路之最大单边转换增益(MaximumUnilaterlaTransducerGain,GTU,max):(BilateralAmplifierDseign)双边设计即是考虑有源器件S参数中的S12,即是S12≠0。此时可得:及 若利用最大增益匹配法(亦称共轭阻抗匹配法),则可得ΓS=ΓIN* 及 ΓL=ΓOUT*经过推导可利用下列公式计算出最佳输入反射系数ΓSm和最佳输出反射系数ΓLm:,(UnilateralFigureofMerit,M)在判断有源元件是否适用单边设计时,主要看它的评价因子是否够小。一般而言,-15dB时即可采用单边设计。其计算公式如下:最大增益误差比则为:其中GT是有源元件的转换增益(TransducerGain)(StabilityCriteria)(1)无条件稳定Unconditionallystable)一个良好的放大器设计电路除考虑增益和输出入匹配外,还需要考虑放大器在工件频段中是否为无条件稳定,以避免电路产生振荡。如图11-2所示:对于一个放大器电路而言,其有源器件在ΓS=0及ΓL=0情况下,无条件稳定的充要条件为K>1,|S11|<1且|S22|<1其中K称为稳定因子(stabilityfactor)(2)条件稳定(Conditionallystable)当有源器件不符合上述无条件稳定的三大规定时,即称为条件稳定。在此情况下,在输入端平面及输出端平面,必存一些不稳定区域,如图2所示:||cS|-rS|<1|S11|<1||cL|-rL|<1|S22|<1图2条件稳定圆示意图而在设计输出入匹配电路时,务必避免使用这些区域,以免造成放大器电路自激。其对应无条件稳定的条件为||cS|-rS|>1,|S11|<1且||cL|-rL|>1,|S22|<1 而条件稳定则是|