总回顾

2
2
提高稳定性：加载有耗网络
1
2）噪声特性
S11 S22 S12 S21
2 2 N0 GkTB N a Na Rn 1 Fmin F G G B B opt opt S S GkTB GkTB GkTB GS
4 /33
总回顾—— 第二章 微波集成电路基础
窄带匹配—— A、并联单支节匹配；
Zc ZL 短路 并联电感
开路 并联电容
B、g/4阻抗变换器
5 /33
总回顾—— 第二章 微波集成电路基础
宽带匹配—— A、两段（或多段）阻抗匹配；
B、g/4阻抗变换器与g/4支节联合匹配
C、渐变线
6 /33
总回顾—— 第二章 微波集成电路基础
b a2 b (1 L ) P GT L 2 22 2 Pa Pin * a1 (1 in ) *
in S in
out
2
S
P Ga La Pa Pin 插入放大器后负载可能得到的最大功率
PL
L * out in * S

b2 (1 L ) a1 (1 in )
Pa Pin 1 a1
总回顾—— 第三章微波晶体管放大器
输出功率；输入和输出驻波比（VSWR）；工作频带； 功率增益；稳定性；噪声系数；线性度；动态范围；
PLa 晶体管 [S]
2 2
ZS as
b1
a2
P 2 b2 2 L ZL
2
s
1
in
功 率 增 益
转换功率增益 资用功率增益
插入放大器后负载得到的实际功率 是无放大器时可能得到的最大功率的多少倍
2C2
GT max Gmax Ga max 2 2 2 B 1 S S 1 11 22 B 1 S 2 S 2 2 C S S , C S S 1 11 22 2 22 11 11 22 2
1、常见的
微波传输线
2、微带传输线特性参量 微带传输线特性参量 r ;
Z0 1 c CCa
vp
Z0 ;
v ; g ;
p

Z 0a
0 g f e
C 2 k 0 e e C g a 2 0 C c 1 e 0 0 Ca g
四个噪声参量： （厂商提供或自测）
等效噪声电阻Rn，最小噪声系数Fmin， 最佳信源电导Gopt p 和电纳Bopt p
10 /33
总回顾—— 第三章微波晶体管放大器

多级放大器级联
F F1
Fn 1 F2 1 F3 1 G1 G1G2 G1G2 Gn

小信号微波晶体管放大器设计
电路 从路的角度解决电磁问题 1、微波 微波固态电路的定义 电路：从路的角度解决电磁问题； 固态：电路采用的元器件性质，明确为半导体器件； 微波：特指电路的工作频率范围。 2、微波频段划分 微波频段 分
3、《微波固态电路》课程的主要内容 微 路 内
THz： 0.3~10 THz
2 /33
总回顾—— 第二章 微波集成电路基础
设计目标：在一定的中心频率及频带范围内设计输入、输出匹配网络， 使其满足 定的增益 噪声系数 输入/输出驻波比等要求 使其满足一定的增益、噪声系数、输入
高增益设计——输入输出双共轭匹配
Sm Lm
B1 B12 4 C1 2C1
2 B2 B2 4 C2 2 2
低噪声设计——输入最佳噪声匹配+输出共轭匹配
学习重点——
基本概念、基本理论与结论、工作原理、主要电路结构、设计方法/步骤；
考核方式——
平时（作业和出勤率）：10%；实验（8学时）：20%； 期末考试（第15 15~16 16周， 周，一页纸开卷，填空 页纸开卷，填空5 5~10/ 10/简答2 2~3/ 3/论述题3 3~4 4， 2小 时）：70% ；
（4）计算单级最大资用功率增益确定放大器级数
2C2

（5）设计输入匹配网络 （6）设计输出匹配网络 （7）设计级间匹配网络 50
S21 2 MAG 10lg K K 1 S 12



l1 l2
HEMT1
l5 l7
P
l6
HEMT2
l3 l4 50
S
～
Sm
总回顾—— 第三章微波晶体管放大器
微波晶体管放大器特性之—— 2 2 2 1 S11 S22 K 1）稳定性 2S S

in
Z Z0 S S in S11 12 21 L 1 Z in Z 0 1 S22 L
12
21
1 S11 S12 S21 1 S22 S12 S21 （或）
2）效率
Pout P P 功率效率 P 功率附加效率 PAE out in Pdc dc 3）功率压缩
4）动态范围

Pout Pdc
1 1 1 1 G G
Pout, 1dB (dBm) G1dB (dB) Pin, 1dB (dBm) G0 (dB) 1dB Pin, 1dB (dBm)
GTu
S 21 (1 S )(1 L ) (1 S11 S )(1 S 22 L )
2
2
S 21
2
1 S
1 S11 S
2

1 L
2 2
1 S 22 L
G0 GS GL
总回顾—— 第三章微波晶体管放大器

小信号微波晶体管放大器设计步骤
生相移，相移量随输入功率大小而变 化 非线性基波电压增益： 非线性基波电压增益 k 1 A 3k 3 A 3 / 4 3 GV k1 k 3 A 2 A 4

P1 (a1 V0 ) 2 2
1 3 P21 2 ( a3V03 ) 2 2 4
微波晶体管功率放大器的设计
设计方法： S参数法；动态阻抗法； 非线性模型法 设计目标：在一定的中心频率及频带范围内设计输入、输出匹配网络，使 其满足一定的输出功率、三阶交调系数、增益、输入/输出驻波比等要求 输出匹配网络—— 最大输出功率=>最佳负载点（纯电阻无反射匹配）
总回顾—— 微波固态电路
学时内容——
第 章：引言（1学时）； 第一章：引言（ 第二章：微波集成电路基础（5学时） 第三章：微波晶体管放大器（10学时）——信号幅度变换 第四章：微波混频器和检波器（5学时）——信号频率变换 第五章：微波倍频器（4学时）——信号频率变换 第六章：微波振荡器（2学时）——信号产生 第七章 微波控制电路（5学时）——信号控制（开关、幅度、相位） 第七章：微波控制电路（ 信号控制（开关 幅度 相位）
GT
PL PL Pin P P G M 1 L La M 2 Ga Pa Pin Pa PLa Pa
M 1 , M 2 1 GT G, GT Ga
b1 S S S11 12 21 L a1 1 S22 L S S S22 12 21 S 1 S11 S
opt 、 2 2 2 Rn 等 （１）选择管子的直流工作点确定Ｓ参数、 1 S11 S 22 K 1 （２）计算稳定系数确保K≥1 2 S12 S 21 （３）计算设计所需的源和负载反射系数 2 S S S 1 11 12 21 2 opt B1 B12 4 C1 s 2 Sm （或） 1 S S S 22 12 21 2C1 S S 12 21 opt * 2 S11 S 22 S12 S 21 S 2 out L B2 B2 4 C2 22 1 S 11 opt t Lm
非考试重点——
§2.2 2 2， §3.5.6 3 5 6， §5.5 5 5， §5.7 5 7， §6.2 6 2，CAD/ADS设计
1 /33
总回顾—— 第一章 引言

波长 1km 100m 10m 1m 10cm 1mm 0.1mm 红外 中波 短波 超短波 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波 频率 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3000GHz
Lm L *Lm
P
Sm Lm
L
12 /33
总回顾—— 第三章微波晶体管放大器

微波晶体管功率放大器的特性
PDC I cVcb
1）功率 耗散功率
，输入功率Pin，输出功率Pout，
小功率：PDC<1 W, W 中功率：1W≤PDC ≤ 5W, 5W 大功率：PDC>5W 功率单位：1mW=0dBm 1W=1000mW=30dBm 10W=40dBm
d R Pout, 1dB Pout, mds Pout, 1dB ( PF, out 3dB)
PF, out kTBGo F
13 /33
总回顾—— 第三章微波晶体管放大器

微波晶体管功率放大器的特性
5）交调失真——IMD，输出有用与无用功率之差 IMD(dB) Pout ( f 2 )(dBm) Pout (2 f 2 f1 )(dBm) P P 三阶交调系数 M3 10lg 3 10lg 3 （dBc） P P i i 1 6）调幅调相转换——输出信号产 1
14/33 输入匹配网络—— 最高增益=>共轭匹配
总回顾—— 第三章微波晶体管放大器 G