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
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
容
和
要
求
一、设计目的
。
。
，并分析结果。
二、设计任务
主要容：
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。
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
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 *
二端口
有源电路
输出
匹配电路
输入
匹配电路
ΓS
ΓIN = S’11
ΓL
GO
ΓS = ΓIN*
GS
GL
ΓOUT = S’22
R S
R L
图1 放大器电路方框图
（Unilateral Amplifier Design）
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(Unilateral Transducer Gain,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(Maximum Unilaterla Transducer Gain,GTU,max)：

(Bilateral Amplifier Dseign)
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 ：
，
其中

（Unilateral Figure of Merit , 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：