射频电路设计技术第六章
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射频电路设计技术第六章资料
第6章 噪声与 非线性失真
• 评价一个射频系统性能的优劣时，有两 个很重要的指标： （1）噪声系数 （2）非线性失真 当一个系统处于小信号工作时，其许多 性能指标都与噪声有关；当信号增大时， 二极管和晶体管都存在非线性失真。
6.1 噪 声 系 数
• 噪声系数定义为输入信噪功率比(SNR)i Si / Ni 与输出信噪功率比 (SNR)o So / No 的比值：
6.4 交 调 失 真
• 在由各种有源器件构成的线性放大器中， 由于有源器件的特性是非线性的，在放 大过程中总会产生各种各样的失真。 • 讨论有源器件非线性特性对线性放大器 的影响，可分为两种不同的情况： 一是电路输入端只有一个有用信号输入 时； 二是输入端除有用信号外，还输入一个 或多个信号的情况。
• 这些组合频率分量形成对有用信号的干 扰。这些干扰并不是由两输入信号的谐 波产生，而是由这两个输入信号的相互 调制（相乘）引起的，所以称为互相调 制失真，又称为互调失真。
• 可在下面两个指标中选一个来衡量放大 器的互调失真程度： （1）互调失真比 （2）三阶互调截点
• 5.三阶互调截点 若忽略增益压缩，则基波分量幅度为 ， a1V 互调失真比 IMR定义为在输入信号幅度 为V时，三阶互调分量的幅度与基波幅 3 度之比： a3V 3
• 6.估计IIP3的几种方法 （1）求IIP3的一种方法是通过瞬态模拟， 使两个幅值相等频率近似相同的正弦输 入信号驱动该放大器。当输入幅值改变 时计算交调，并比较输出频谱中的三次 相互调制乘积项及基波项。 （2）采用功率级数两个系数的比可计算 出三阶交调的简单表达式，并且可推导 出另一种适合于手工计算的方法。
P
• 则无杂散动态范围定义为：
DRf Pin, max Pin, min
无线电技术中的射频电路设计技术
无线电技术中的射频电路设计技术在无线电通信领域中，射频电路设计是至关重要的一环，因为射频电路设计直接决定了无线电信号的质量和传输距离。
因此，研究和掌握射频电路设计技术，对于无线电技术的发展和应用具有重要意义。
射频电路设计技术是一种纵向整合的技术，它涉及到无线电通信的多个领域，包括：无线电频率、信噪比、电路参数和电压等。
在射频电路设计中需要考虑的问题是如何将信号从一个系统传输到另一个系统，而无损地传输这些信号并提供高品质的信号传输特性。
下面将从射频电路设计的基础知识、射频电路设计的流程、射频电路设计的工具以及射频电路设计中具体的技术应用进行讲述。
一、射频电路设计的基础知识1.无线电频率射频电路设计中最基本的知识点就是无线电频率。
在无线电通信中，无线电信号需要在一个特定的频率范围内传输，而这个频率范围就是无线电频率范围。
因此，在射频电路设计中需要考虑在何种频率范围内传输无线电信号。
2.电路参数电路参数在射频电路设计中非常重要，因为不同的电路参数对射频电路的传输特性有所不同。
在射频电路设计中，需要对电路参数进行合理的选择和优化，以便实现所需要的传输特性。
3.信噪比信噪比是射频电路设计的另一个重要的概念，它用于描述信号质量和噪声水平之间的关系。
在射频电路设计中，需要考虑如何优化信噪比以提高信号传输的质量。
4.功率放大器在射频电路设计中，功率放大器是一个非常重要的部件，因为它能够增加信号的功率，使得信号能够在更远的距离传输。
在射频电路设计中，需要考虑如何选择和设计功率放大器以获得所需的信号传输特性。
二、射频电路设计的流程射频电路设计的流程往往包含以下四个步骤：1.需求分析需求分析是射频电路设计的第一步，它主要涉及到了解客户要求和目标，将其转化为技术规格书，以便于项目进一步开展。
2.电路设计电路设计是射频电路设计的核心步骤。
在电路设计中，需要考虑信号传输的频率范围、信号功率、信噪比等因素，从而选择合适的电路结构和元件，设计电路并进行分析和仿真。
射频电路理论与设计(第2版)-PPT-第6章
《射频电路理论与设计（第2版）》
（2）带宽。任何一个网络都只能在单一频率上实现匹
配，欲展宽带宽，电路设计要在简单性、带宽以及造 价之间有所权衡。 （3）可实现性。可实现性既要考虑生产工艺的可实现 性，又要考虑尺寸要求的可实现性。 （4）可调ຫໍສະໝຸດ 性。变化的负载需要可调整的匹配网络。
《射频电路理论与设计（第2版）》
图6.2 负载位于归一化单位电导圆内时 L形匹配的圆图图解
《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
2. 负载位于1+jx圆(归一化单位电 阻圆)内
图6.4 负载位于归一化单位电阻圆
《射频电路理论与设计（第2版）》
3. 负载位于1+jx圆和1+jb圆外
图6.5 负载位于归一化单位电阻和电导圆外时 L形匹配的圆图图解
《射频电路理论与设计（第2版）》
6.1
匹配网络的目的及选择方法
集总参数元件电路的匹配网络设计
6.2
6.3
分布参数元件电路的匹配网络设计
6.4
混合参数元件电路的匹配网络设计
《射频电路理论与设计（第2版）》
6.1 匹配网络的目的及选择方法
1. 匹配网络的目的
匹配包括两个方面，一个是传输线与负载之间的 匹配；一个是信源与负载之间的共轭匹配。传输线与负 载之间的匹配，是使传输线无反射、线上载行波或尽量 接近行波的一种技术措施。
载与传输线间L形
匹配网络共有8种 组合，如图6.1所 示。 图6.1 8种负载与传输线间L形匹配网络
《射频电路理论与设计（第2版）》
双元件负载匹配网络采用图6.1中的哪种形式，取 决于归一化负载阻抗在史密斯圆图上的位置。有3种可能 性，下面分别加以讨论。
《射频通信电路》第6章 匹配和偏置电路
50.0 25.0 10.0 0.01
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01
0.04
0.02
0.02
0.02
0.004 0.04
0.02
50.0 L
50.0 C 25.0 Zin C ZL 100
C 25.0 Zin C ZL Zin 200 L ZL 25.0 100 L 100 50.0 50.0
ZL
500.0
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
500.0
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01
0.02
《射频通信电路》程知群
6.2.3 集总参数L形匹配电路
目的
从负载点出发向匹配点移动；
规则
沿着Z-Y Smith圆图中的等电阻圆或等电导圆移动； 每一次移动都对应一个电抗器件；
L=8.1nH
0.4
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
500.0
0.2
0.004 0.08 50.0
0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
B
Qn=2
25.0 10.0 0.01
f (GHz)
L=1.6nH
LL=1.6nH Zin=50W
《射频通信电路》程知群
6.2.3 集总参数L形匹配电路
在1GHz的频率下，设计一个两元件L 形匹配电路把负载ZL=10+j10W的负载 匹配到特征阻抗为Z0=50W的传输线。
射频电路设计(第七章)
目
• • • • • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
录
引言 传输线分析 Smith圆图 单端口网络和多端口网络 有源射频器件模型 匹配网络和偏置网络 射频仿真软件ADS概况 射频放大器设计 射频滤波器设计 混频器和振荡器设计
第七章有源射频元件
7．2晶体管模型
指定： 得等效电容:
V1=νbe , V2=νce
通过计算得到与一常数电压放大倍数νce/νbe有关的等效电容，实现输入端从输出端的去耦。
7．2晶体管模型
直接与BJT频率性能有关的另一重要因素是短路 电流增益hfe(ω )，它隐含着如图7．18中所示的 集电极与发射极的联系。
因为输出短路 νce＝0 则
7.1二极管模型
7．1．1 非线性二极管模型
典型的多可调参量(large-scale)的电路模型以同样方式 处理PN结和肖特基二极管，如图7．1所示 由肖特基二极管方程的非线性I-V特性可得：
式中发射系数n被选作为一附加参量，使模型与实 际测量更趋近于一致。通常这系数趋近于1.0。
图中C为扩放电容Cd和结(或耗尽层)电容CJ的组合。 结电容：
7．2晶体管模型
7．2．2小信号BJT模型
现在从大信号Ebers-Moll方程导出在正向激活模式下的 小信号模型。为此，将大信号模型(如图7．9所示)转化为如 图7.14中的线性混合π模型。 由图可见：基极—发射极二极管被一小信号二极管模型所 取代，而集电极电流源被一电压控制的电流源所代替。并 在反馈电容Cμ上并联一电阻r μ使模型更加趋于实际。 对此模型直接建立小信号电路参量，通过在偏置点(或Q点) 附近对输入电压VBE和输出电流Ic按小信号AC电压νbe和 电流ic作展开如下： 保留线性项得：小信号集电极电流 工作点小电流增益：
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录
引言 传输线分析 Smith圆图 单端口网络和多端口网络 有源射频器件模型 匹配网络和偏置网络 射频仿真软件ADS概况 射频放大器设计 射频滤波器设计 混频器和振荡器设计
第七章有源射频元件
7．2晶体管模型
指定： 得等效电容:
V1=νbe , V2=νce
通过计算得到与一常数电压放大倍数νce/νbe有关的等效电容，实现输入端从输出端的去耦。
7．2晶体管模型
直接与BJT频率性能有关的另一重要因素是短路 电流增益hfe(ω )，它隐含着如图7．18中所示的 集电极与发射极的联系。
因为输出短路 νce＝0 则
7.1二极管模型
7．1．1 非线性二极管模型
典型的多可调参量(large-scale)的电路模型以同样方式 处理PN结和肖特基二极管，如图7．1所示 由肖特基二极管方程的非线性I-V特性可得：
式中发射系数n被选作为一附加参量，使模型与实 际测量更趋近于一致。通常这系数趋近于1.0。
图中C为扩放电容Cd和结(或耗尽层)电容CJ的组合。 结电容：
7．2晶体管模型
7．2．2小信号BJT模型
现在从大信号Ebers-Moll方程导出在正向激活模式下的 小信号模型。为此，将大信号模型(如图7．9所示)转化为如 图7.14中的线性混合π模型。 由图可见：基极—发射极二极管被一小信号二极管模型所 取代，而集电极电流源被一电压控制的电流源所代替。并 在反馈电容Cμ上并联一电阻r μ使模型更加趋于实际。 对此模型直接建立小信号电路参量，通过在偏置点(或Q点) 附近对输入电压VBE和输出电流Ic按小信号AC电压νbe和 电流ic作展开如下： 保留线性项得：小信号集电极电流 工作点小电流增益：
电子与计算机工程中的射频电路设计技术
电子与计算机工程中的射频电路设计技术在当今高度数字化和信息化的时代，电子与计算机工程领域中的射频电路设计技术正发挥着愈发关键的作用。
从我们日常使用的手机、无线网络，到卫星通信、雷达系统等，射频电路设计技术的身影无处不在。
它如同一个无形的纽带，将信息在空间中高效、准确地传递。
射频电路设计的首要任务是理解射频信号的特性。
射频信号具有高频、短波长的特点，这使得它们在传输过程中容易受到各种因素的影响，如衰减、反射、干扰等。
为了确保信号的质量和稳定性，设计师需要深入研究这些特性，并在设计中采取相应的措施来应对。
在射频电路设计中，元器件的选择至关重要。
例如，电容器和电感器在射频电路中的性能表现与在低频电路中截然不同。
在高频情况下，寄生参数（如寄生电容、寄生电感）会对电路性能产生显著影响。
因此，需要选择具有低寄生参数、高自谐振频率的电容器和电感器。
放大器是射频电路中的核心组件之一。
它的作用是增强信号的功率，以补偿在传输过程中的损耗。
在设计射频放大器时，不仅要考虑增益、带宽等参数，还要关注噪声系数、线性度等指标。
低噪声系数能够确保信号在放大过程中引入较少的噪声，而良好的线性度则可以保证信号在大信号输入时不会产生严重的失真。
滤波器在射频电路中用于筛选出特定频率范围内的信号，抑制不需要的频率成分。
常见的射频滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
它们的设计需要综合考虑截止频率、带宽、插入损耗、回波损耗等参数，以满足系统的性能要求。
阻抗匹配是射频电路设计中的一个重要环节。
当信号在不同的电路组件或传输线之间传输时，如果阻抗不匹配，就会导致信号反射，从而降低功率传输效率和信号质量。
通过合理的设计匹配网络，可以实现源阻抗、负载阻抗和传输线阻抗之间的匹配，减少反射，提高系统性能。
在射频电路的布局和布线方面，也有许多需要注意的地方。
由于射频信号的高频特性，微小的寄生参数都可能对电路性能产生较大影响。
因此，在布局时应尽量缩短元器件之间的连线，减小信号路径的长度；同时，要合理安排元器件的位置，避免相互之间的干扰。
《射频放大器的设计》PPT课件
k
1
S11
2
S22
2
2
1
2 S12 S21
且
S11 S22 S12 S21 1
放大器的稳定措施：
1.通常在输入、输出回路中增设阻尼电阻 (串联或并联)；
2.选合适参数的放大器件; 3.选择合理的工作点; 4.正确选择组成谐振电路的L/C值关系
(串联:L高,Q高;并联:C高,Q高)。
第六章 射频放大器的设计
6.1 射频放大器的特性指标和基本构成
1. RF放大器的基本构成:
2.特性指标
(1) 增益：
• ： 转换功率增益
GT负载吸收的功率 信号源共 Nhomakorabea匹配时的输入功率
(1 L 2 ) S21 2 (1 S 2 ) (1 S11S )(1 S22L ) S21 S12 L S
3.微带放大器电路形式
• 实际各线长：
L1 l1 g
L2 l2 g
L3 l3 g L4 l4 g
另外，其它匹配形式：S11(或S22)先消去对应阻抗的虚部，
再将剩下的实部经
线转换成Z0值。
g
4
4.偏置注入网络：
(1)若微带线匹配网络应用短路短截线，则可以直 接将直流偏置从短路线的交流短路点注入。
感谢下 载
(2)若微带线匹配网络中不应用短路短截线， 则直流偏置必须经过 短路线注入。
g
4
6.3宽带RF放大器
• 1.频率补偿匹配：
• 原理：在放大器的输入或输出端口引入适当的 失配，用于补偿S参数的频率特性。
• 方法：
•
(1)输入端选频匹配，并且匹配网络的Q
值较小，带相对较宽；同时，输出端口采用纯电
射频电路设计6
| o u t | |
S 22 S D 1 S 11 S
| | S 2 2
S 12 S 21 S 1 S11 S
| 1
|ΓL|＜1 |ΓS|＜1
绝对稳定条件1
若|S11|＜1和|S22|＜1，绝对稳定条件可表述为： 1）稳定性判定圆必须完全落在单位圆|ГS|=1和|ГL|=1之外。如下图所示。
小信号放大器设计
小信号放大器的等效电路
一个典型的小信号放大器的等效电路如下图所示。用VS及ZS表示信号源，散 射参量为S的二端口网络表示微波晶体管，ZL为负载。 ГS ГL b1’ a1 b2 a2’ ZS Pinc PL [S] ZL VS ~ a1’ b1 a2 b2’ Гin Гout 为了更好分析功率关系，一般用信号波源bS及源反射系数ГS来表示信号源，它 们与VS及ZS的关系为：
先考察晶体管的输出端口，将相关参量写为复数形式
S 11 S 11 jS 11 , S 22 S 22 jR 22 , D D
R I R I R
jD , L L j L
I R
I
使|Γin|＝1的输出端口参数ΓL的取值可由
in
S11 L D 1 S 22 L
放大器输入端口功率关系
放大器输入端口的入射功率Pinc为：
Pinc＝
a1 2
2
＝
b1
'
2
2
b1’
ГS
a1 [S] b1 b2
ГL PL
a2
a2’ ZL Гout b 2’
因为b1’＝bS＋ГSa1’， a1’＝Гin b1’， 所以上式可写为： 2 Pinc＝
1 2
射频电路理论与设计
射频电路理论与设计《射频电路理论与设计》从传输线理论和射频网络的观点出发，系统地介绍了射频电路的基本理论及设计方法，同时将史密斯圆图的图解方法应用到射频电路的设计之中。
《射频电路理论与设计（第2版）/21世纪高等院校信息与通信工程规划教材·精品系列》共12章，第1章为引言；第2～4章为传输线理论、史密斯圆图和射频网络基础，系统地介绍了射频电路的基本概念、基本参数、图解工具和基本研究方法；第5～11章为谐振电路、匹配网络、滤波器、放大器、振荡器、混频器和检波器的设计，这些电路设计可以构成完整的射频电路解决方案；第12章为ADS射频电路仿真设计简介，目的是架起射频电路理论与ADS射频仿真设计的桥梁。
书中不仅列举了大量具有实用价值的例题，并且以较大的篇幅详细地给出了设计求解过程。
书中每章都配有小结、思考题和练习题，并在书末附有思考题和练习题的答案。
本书有配套的ADS射频电路仿真教材，分别为《ADS射频电路设计基础与典型应用》和《ADS射频电路仿真与实例详解》。
《射频电路理论与设计（第2版）/21世纪高等院校信息与通信工程规划教材·精品系列》可作为高等学校电子工程、通信工程、自动控制、微电子学、仪器仪表及相关专业本科生的教材，也可作为射频、微波及相关专业技术人员的参考书。
第1章引言1.1 射频概念1.1.1 频谱划分1.1.2 射频和微波1.1.3 射频通信系统的工作频率1.1.4 射频的基本特性1.2 射频电路的特点1.2.1 频率与波长1.2.2 低频电路理论是射频电路理论的特例1.2.3 射频电路的分布参数1.2.4 射频电路的集肤效应1.3 射频系统1.3.1 射频系统举例1.3.2 收发信机1.3.3 ADS射频仿真设计1.4 本书安排本章小结思考题和练习题第2章传输线理论2.1 传输线结构2.1.1 传输线的构成2.1.2 几种常用的TEM传输线2.2 传输线等效电路表示法2.2.1 长线2.2.2 传输线的分布参数2.2.3 传输线的等效电路2.3 传输线方程及其解2.3.1 均匀传输线方程2.3.2 均匀传输线方程的解2.3.3 行波2.3.4 传输线的二种边界条件2.4 传输线的基本特性参数2.4.1 特性阻抗2.4.2 反射系数2.4.3 输入阻抗2.4.4 传播常数2.4.5 传输功率2.5 均匀无耗传输线工作状态分析2.5.1 行波工作状态2.5.2 驻波工作状态2.5.3 行驻波工作状态2.5.4 阻抗变换器2.6 信号源的功率输出和有载传输线2.6.1 包含信号源与终端负载的传输线2.6.2 传输线的功率2.6.3 信号源的共轭匹配2.6.4 回波损耗和插入损耗2.7 微带线2.7.1 微带线的有效介电常数和特性阻抗2.7.2 微带线的传输特性2.7.3 微带线的损耗与衰减本章小结思考题和练习题第3章史密斯圆图3.1 复平面上反射系数的表示方法3.1.1 反射系数复平面3.1.2 等反射系数圆和电刻度圆3.2 史密斯阻抗圆图3.2.1 归一化阻抗3.2.2 等电阻圆和等电抗圆3.2.3 史密斯阻抗圆图3.2.4 史密斯阻抗圆图的应用3.3 史密斯导纳圆图3.3.1 归一化导纳3.3.2 史密斯导纳圆图3.3.3 史密斯阻抗-导纳圆图3.4 史密斯圆图在集总参数元件电路中的应用3.4.1 含串联集总参数元件时电路的输入阻抗3.4.2 含并联集总参数元件时电路的输入导纳3.4.3 含一个集总电抗元件时电路的输入阻抗3.4.4 含多个集总电抗元件时电路的输入阻抗本章小结思考题和练习题第4章射频网络基础4.1 二端口低频网络参量4.1.1 阻抗参量4.1.2 导纳参量4.1.3 混合参量4.1.4 转移参量4.2 二端口射频网络参量4.2.1 散射参量4.2.2 传输参量4.3 二端口网络的参量特性4.3.1 互易网络4.3.2 对称网络4.3.3 无耗网络4.4 二端口网络的参量互换4.4.1 网络参量[Z]、[Y]、[h]、[ABCD]之间的相互转换4.4.2 网络参量[S]和[T]之间的相互转换4.4.3 网络参量[Z]、[Y]、[h]、[ABCD]与[S]之间的相互转换4.5 多端口网络的散射参量4.5.1 多端口网络散射参量的定义4.5.2 常见的多端口射频网络4.6 信号流图4.6.1 信号流图的构成4.6.2 信号流图的化简规则本章小结思考题和练习题第5章谐振电路5.1 串联谐振电路5.1.1 谐振频率5.1.2 品质因数5.1.3 输入阻抗5.1.4 带宽5.1.5 有载品质因数5.2 并联谐振电路5.2.1 谐振频率5.2.2 品质因数5.2.3 输入导纳5.2.4 带宽5.2.5 有载品质因数5.3 传输线谐振器5.3.1 终端短路传输线5.3.2 终端短路传输线5.3.3 终端开路传输线5.3.4 终端开路传输线5.4 介质谐振器本章小结思考题和练习题第6章匹配网络6.1 匹配网络的目的及选择方法6.2 集总参数元件电路的匹配网络设计6.2.1 传输线与负载间L形匹配网络6.2.2 信源与负载间L形共轭匹配网络6.2.3 L形匹配网络的带宽6.2.4 T形匹配网络和鹦纹ヅ渫6.3 分布参数元件电路的匹配网络设计6.3.1 负载与传输线的阻抗匹配6.3.2 信源与负载的共轭匹配6.4 混合参数元件电路的匹配网络设计本章小结思考题和练习题第7章滤波器的设计7.1 滤波器的类型7.2 用插入损耗法设计低通滤波器原型7.2.1 巴特沃斯低通滤波器原型7.2.2 切比雪夫低通滤波器原型7.2.3 椭圆函数低通滤波器原型7.2.4 线性相位低通滤波器原型7.3 滤波器的变换7.3.1 阻抗变换7.3.2 频率变换7.4 短截线滤波器7.4.1 理查德变换7.4.2 科洛达规则7.4.3 低通滤波器设计举例7.4.4 带阻滤波器设计举例7.5 阶梯阻抗低通滤波器7.5.1 短传输线段的近似等效电路7.5.2 滤波器设计举例7.6 平行耦合微带线滤波器7.6.1 奇模和偶模7.6.2 平行耦合微带线的滤波特性7.6.3 带通滤波器设计举例本章小结思考题和练习题第8章放大器的稳定性、增益和噪声8.1 放大器的稳定性8.1.1 稳定准则8.1.2 稳定性判别的图解法8.1.3 绝对稳定判别的解析法8.1.4 放大器稳定措施8.2 放大器的增益8.2.1 功率增益的定义和计算公式8.2.2 最大功率增益8.2.3 晶体管单向情况8.2.4 晶体管双向情况8.3 输入输出电压驻波比8.3.1 失配因子8.3.2 输入、输出驻波分析8.4 放大器的噪声8.4.1 等效噪声温度和噪声系数8.4.2 级连网络的等效噪声温度和噪声系数8.4.3 等噪声系数圆本章小结思考题和练习题第9章放大器的设计9.1 放大器的工作状态和分类9.1.1 基于静态工作点的放大器分类9.1.2 基于信号大小的放大器分类9.2 放大器的偏置网络9.2.1 偏置电路与射频电路之间的连接9.2.2 偏置电路的设计9.3 小信号放大器的设计9.3.1 小信号放大器的设计步骤9.3.2 最大增益放大器的设计9.3.3 固定增益放大器的设计9.3.4 最小噪声放大器的设计9.3.5 低噪声放大器的设计9.3.6 宽带放大器的设计9.4 功率放大器的设计9.4.1 A类放大器的设计9.4.2 交调失真9.5 多级放大器的设计本章小结习题第10章振荡器的设计10.1 振荡电路的形成10.1.1 振荡器的基本模型10.1.2 振荡器的有源器件10.1.3 振荡器与放大器的比较10.2 微波振荡器10.2.1 振荡条件10.2.2 晶体管振荡器10.2.3 二极管振荡器10.2.4 介质谐振器振荡器10.2.5 压控振荡器10.3 振荡电路的一般分析10.3.1 晶体管振荡器的一般电路10.3.2 考毕兹（Colpitts）振荡器10.3.3 哈特莱（Hartley）振荡器10.3.4 皮尔斯（Pierce）晶体振荡器10.4 振荡器的技术指标本章小结思考题和练习题第11章混频器和检波器的设计11.1 混频器11.1.1 混频器的特性11.1.2 混频器的种类11.1.3 混频器主要技术指标11.1.4 单端二极管混频器11.1.5 单平衡混频器11.2 检波器11.2.1 整流器与检波器11.2.2 二极管检波器11.2.3 检波器的灵敏度本章小结思考题和练习题第12章 ADS射频电路仿真设计简介12.1 美国安捷伦（Agilent）公司与ADS软件12.2 ADS的设计功能12.3 ADS的仿真功能12.4 ADS的4种主要工作视窗12.4.1 主视窗12.4.2 原理图视窗12.4.3 数据显示视窗12.4.4 版图视窗本章小结思考题和练习题附录A 国际单位制（SI）词头附录B 电学、磁学和光学的量和单位附录C 某些材料的电导率附录D 某些材料的相对介电常数和损耗角正切附录E 常用同轴射频电缆特性参数思考题和练习题答案参考文献。
2015_射频识别技术-第6章
1、EM4100卡
2、e5551卡
6.2.1基于U2270B芯片的读写器
在众多的射频卡基站芯片中，先由美国TEMIC 公司生产, 后 转由ATMEL 公司生产的U2270B 是一种低成本、性能完善
的低频( 100~150kHz) 射频卡基站芯片。在频率为
125kHz的标准情况下，数据传输速率可以达到5000b/s
对MF RC500绝大多数的控制是通过读写MF RC500的寄存
器实现的。MFRC500共有64个寄存器，分为8个寄存器页 ，每页8个，每个寄存器都是8位。单片机将这些寄存器作为 片外RAM进行操作，要实现某个操作，只需将该操作对应 的代码写入对应的地址即可。当对应的电子标签进入读写器 的有效范围时，电子标签耦合出自身工作的能量，并与读写 器建立通信
（1）系统硬件设计
系统主要由AT89S51、MF RC500、时钟电路、看门狗、MAX232和矩阵键盘等
组成。系统先由MCU控制MF RC500，驱动天线对MIFARE卡（也即电子标签） 进行读写操作，然后与PC通信，把数据传给上位机。
（2）系统天线设计
为了驱动天线，MF RC500通过TX1和TX2提供13.56MHz的载波。根据寄存器 的设定MF RC500对发送数据进行调制来得到发送的信号。天线接收的信号经过 天线匹配电路送到MF RC500的RX脚。MF RC500的内部接收器对信号进行检测 和解调，并根据寄存器的设定进行处理，然后将数据发送到并行接口，由微控制器 进行读取。
分别涉及硬件和软件。
硬件上的关键：RC系列射频芯片的线圈天线及匹配电路设计 软件上的关键：如何正确设置RC系列射频芯片内部的64个寄存器 天线提供了卡片和读写器交换数据的物理通道，直接决定了读写器的读写性能 和读写距离，在此基础上加上对64个寄存器的正确操作，读写器才能正常高 效的工作。
射频电路理论与设计
3、传输线理论是长线理论。传输线是长线还是短 线，取决于传输线的电长度而不是几何长度。
13、无耗传输线上通过任意点的传输功率等于该点的入射 波功率与反射波功率之差。
14、TEM传输线（即传输TEM波的传输线）无色散。色 散是指电磁波的传播速度与频率有关。TEM传输线上电 磁波的传播速度与频率无关。
在已知传输线始端电压 V 1 和始端电流 I 2 的前提下：
V (z)V 1I1 Z 0ejz V 1I1 Z 0ejz
2
2
I(z)V 1I1Z0ejzV 1I1Z0ejz
2Z0
2Z0
5、反射系数
(z')V V ((zz''))II ((zz''))V V 22 2 II22Z Z00eej jzz'' V V2 2 ej2z' Lej2z' LejLej2z' Lej(L2z') 2
终端短路的一段传输线可以等效为集总元件的电感，
等效关系为jX LjLjZ 0ta4 nff(0)S0 Z
终端开路的一段的传输线可以等效为集总元件的电
6、容科，洛等达效规关j则B C 系 为P14j7表C 6.6jY 0tan 4ff(0)S0Y
科洛达规则是利用附加的传输线段，得到在实际上 更容易实现的滤波器。利用科洛达规则既可以将 串联短截线变换为并联短截线，又可以将短截线 在物理上分开。附加的传输线称为单位元件。
二、并联谐振电路
1、谐振频率 0 2、品质因数
1 LC
无载品质因数 Q R
0L
有载品质因数
外部品质因数
Qe
RL 0L
Q L0L(R R LR RL),Q 1LQ 1Q 1e
13、无耗传输线上通过任意点的传输功率等于该点的入射 波功率与反射波功率之差。
14、TEM传输线（即传输TEM波的传输线）无色散。色 散是指电磁波的传播速度与频率有关。TEM传输线上电 磁波的传播速度与频率无关。
在已知传输线始端电压 V 1 和始端电流 I 2 的前提下：
V (z)V 1I1 Z 0ejz V 1I1 Z 0ejz
2
2
I(z)V 1I1Z0ejzV 1I1Z0ejz
2Z0
2Z0
5、反射系数
(z')V V ((zz''))II ((zz''))V V 22 2 II22Z Z00eej jzz'' V V2 2 ej2z' Lej2z' LejLej2z' Lej(L2z') 2
终端短路的一段传输线可以等效为集总元件的电感，
等效关系为jX LjLjZ 0ta4 nff(0)S0 Z
终端开路的一段的传输线可以等效为集总元件的电
6、容科，洛等达效规关j则B C 系 为P14j7表C 6.6jY 0tan 4ff(0)S0Y
科洛达规则是利用附加的传输线段，得到在实际上 更容易实现的滤波器。利用科洛达规则既可以将 串联短截线变换为并联短截线，又可以将短截线 在物理上分开。附加的传输线称为单位元件。
二、并联谐振电路
1、谐振频率 0 2、品质因数
1 LC
无载品质因数 Q R
0L
有载品质因数
外部品质因数
Qe
RL 0L
Q L0L(R R LR RL),Q 1LQ 1Q 1e
射频电路理论与设计课后答案
射频电路理论与设计课后答案【篇一：射频电路仿真与设计】>摘要: 随着无线通信技术的不断发展，传统的设计方法已经不能满足射频电路和系统设计的需要，使用射频eda 软件工具进行射频电路设计已经成为必然趋势。
目前，射频领域主要的eda 工具首推的是agilent 公司的ads 。
ads 是在 hp eesof 系列 eda 软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件。
由于其功能强大，仿真手段和方法多样化，基本上能满足现代射频电路设计的需要，已经得到国内射频同行的认可，成为现今射频电路和系统设计研发过程中最常用的辅助设计工具。
关键词：射频电路设计原理，设计方法与过程，仿真方法，展望未来引言：随着通信技术的发展，通信设备所用频率日益提高，射频（r f ）和微波（ mw ）电路在通信系统中广泛应用，高频电路设计领域得到了工业界的特别关注，新型半导体器件更使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。
微波射频识别系统（ rfid ）的载波频率在915mhz 和 2450mhz 频率范围内；全球定位系统（ gps ）载波频率在 1227.60mhz 和 1575.42mhz 的频率范围内；个人通信系统中的射频电路工作在1.9ghz ，并且可以集成于体积日益变小的个人通信终端上；在 c 波段卫星广播通信系统中包括4ghz 的上行通信链路和6ghz 的下行通信链路。
通常这些电路的工作频率都在1ghz 以上，并且随着通信技术的发展，这种趋势会继续下去。
但是，处理这种频率很高的电路，不仅需要特别的设备和装置，而且需要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验，这对射频电路设计提出更高的要求。
正文：1.射频电路设计原理频率范围从 300khz ～30ghz 之间，射频电流是一种每秒变化大于10000 次的称为高频电流的简称。
具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。
高频电路基本上是由无源元件、有源器件和无源网络组成的，高频电路中无源线性元件主要是电阻 (器 )、电容 (器)和电感(器 ) 。
第六章 射频放大器设计
b1 S11a1 S12 a2 b2 S21a1 S22 a2
b1 S11 b S 2 21
S12 a1 a S 22 2
b = S a
b1 b b 2
a1 a a 2
Smith圆上的稳定区域和不稳定区域
微波电路设计
S11 1
L 0 点
| in | 1
是不稳定点
稳定性圆与Smith圆的交接部分是稳定性区域
L 0 点
在稳定性圆内
稳定性分析
微波电路设计
1 2
稳定性圆 稳定性的判定与设计
稳定性的设计与判定
微波电路设计
稳定性包括无条件稳定和有条件稳定 需要研究什么样的前提条件下，能实现稳 定，保证放大器的正常工作 无条件稳定的充要条件
CCEE
第六章 射频放大器设计
射频微波电路设计
射频放大器的设计
微波电路设计
传输线需要与有源器件良好匹配，以降低电 压驻波比、避免寄生振荡。 稳定性分析通常被作为射频放大器设计工作 的第一个步骤。 从以下两个方面分类：
根据应用条件分类：在通信系统中的接收电路中 ，射频放大电路采用低噪声放大电路，负责将微 弱信号放大；在发射系统中，则采用功率放大电 路，负责提供足够功率的射频信号输出。 根据带宽分类：分为窄带放大器和宽带放大器。
1 | S11 |2 | S22 |2 | |2 K 0.79 1 2 | S12 S21 |
| || S11S22 S12 S21 | 0.46 1
在f=1.25GHz处，得到
1 | S11 |2 | S22 |2 | |2 K 1.02 1 2 | S12 S21 |
射频电路设计课程内容提要
有关芯片的技术指标、内部结构、引脚功能和封装尺 寸等可以作为作业，登录相关网站查询，以进一步加 深对电路实例的理解。
第3章 射频功率放大器电路设计
内容提要
射频功率放大器用来产生足够大的射频输出功率，并馈送 到天线上辐射出去。射频功率放大器的主要技术指标是输 出功率与效率。其电路通常由放大器件和阻抗匹配网络组 成，按工作状态分类可分为线性放大电路和非线性放大电
在调制中，载波信号的幅度随调制信号而变，称为幅 度调制（AM）；载波信号的频率随调制信号而变，称 为频率调制或调频（FM）；载波信号的相位随调制信 号而变，称为相位调制或调相（PM）。
数字信号对载波振幅调制称为振幅键控（ASK），对载 波频率调制称为频移键控（FSK），对载波相位调制称 为相移键控（即相位键控）（PSK）。
可利用所掌握的调制与解调电路的分析方法，对实例 电路结构形式进行研究。
可根据教学需要，对应用电路和印制电路板设计实例 展开讨论。有关芯片的技术指标、内部结构、引脚功 能和封装尺寸等可以作为作业，登录相关网站查询， 进一步加深对电路实例的理解。
第5章 混频器电路设计
内容提要
混频（变频）是将载频为fC的已调波变换为载频为fI的 已调波。将已调波载频搬至高于本振频率L，称为上 变频；把已调波载频搬至低于本振频率L，称为下变
知识要点
锁相环路（PLL），鉴相器（PD），压控振荡器 （VCO），环路滤波器，分频器，锁定，捕获，跟踪，
窄带滤波特性。
教学建议
本章的重点是掌握锁相环路（PLL）电路的一些基本概 念，锁相环路（PLL）的结构和分析方法，锁相环路 （PLL）应用电路结构形式和特点，基于单片集成电路 的锁相环路（PLL）电路、VCO电路、缓冲放大器电路 和前置分频器电路设计实例。建议学时数为4学时。
第3章 射频功率放大器电路设计
内容提要
射频功率放大器用来产生足够大的射频输出功率，并馈送 到天线上辐射出去。射频功率放大器的主要技术指标是输 出功率与效率。其电路通常由放大器件和阻抗匹配网络组 成，按工作状态分类可分为线性放大电路和非线性放大电
在调制中，载波信号的幅度随调制信号而变，称为幅 度调制（AM）；载波信号的频率随调制信号而变，称 为频率调制或调频（FM）；载波信号的相位随调制信 号而变，称为相位调制或调相（PM）。
数字信号对载波振幅调制称为振幅键控（ASK），对载 波频率调制称为频移键控（FSK），对载波相位调制称 为相移键控（即相位键控）（PSK）。
可利用所掌握的调制与解调电路的分析方法，对实例 电路结构形式进行研究。
可根据教学需要，对应用电路和印制电路板设计实例 展开讨论。有关芯片的技术指标、内部结构、引脚功 能和封装尺寸等可以作为作业，登录相关网站查询， 进一步加深对电路实例的理解。
第5章 混频器电路设计
内容提要
混频（变频）是将载频为fC的已调波变换为载频为fI的 已调波。将已调波载频搬至高于本振频率L，称为上 变频；把已调波载频搬至低于本振频率L，称为下变
知识要点
锁相环路（PLL），鉴相器（PD），压控振荡器 （VCO），环路滤波器，分频器，锁定，捕获，跟踪，
窄带滤波特性。
教学建议
本章的重点是掌握锁相环路（PLL）电路的一些基本概 念，锁相环路（PLL）的结构和分析方法，锁相环路 （PLL）应用电路结构形式和特点，基于单片集成电路 的锁相环路（PLL）电路、VCO电路、缓冲放大器电路 和前置分频器电路设计实例。建议学时数为4学时。
6 射频
6 射频(RF)系统设计基础一、概论二、系统性能及其与电路设计的关系三、射频有源器件四、实例：RF低噪声放大器的设计一、概论1．1 研究内容及特点1）无线通信应用的各种RF电路模块：放大器、混频器、振荡器、频率合成器。
2）RF电路设计主要是指通过最优设计各RF模块，并使它们能够协同配合，从而在较差的噪声及发射信号环境中提取和放大信号。
3）电路设计要求大量的计算工作，故需要运用先进的CAD工具，如惠普公司提供的ADS（高级设计系统）。
1．2 相关的基本概念和关键问题1）无线设计●数字部分：涉及各种性能不同的数字调制与解调●模拟部分：十分复杂2）COMS技术、SiGe晶体管技术、GaAs技术●COMS技术一直是无绳电话的最佳选择，因为它要求的SNR指标比蜂窝电话低。
COMS技术的缺点在于：噪声最大，在VHF/SHF频率从输入级到输出级都会出现问题。
●最具竞争力的技术：SiGe晶体管技术和GaAs技术。
●大多数前置分频器是双极型的，大多数基站功放是GaAs FET或LD MOS。
●GaAS成本最高。
在SiGe领域的领先水平制造商：IBM和Maxim。
3）手持或电池供电的设备与基站间的区别●“电池供电”电路设计者依赖于IC，而IC每6至9个月就会有新的技术产品出现。
但这里存在一个关键问题：目前没有一个系统的方法选择最合适的IC品种和IC器件。
●对于高性能设备而言，低功耗不是一个很大的问题，而不同形式的动态范围显得更为重要。
IC应用于手持机及其它设备被证实确实不错，它们的三阶截断点优于-10dbm；但要设计一个固定站，该指标应至少不少于+10 dbm。
二、系统性能及其与电路设计的关系2．1 无线通信的信号功率与增益●接收机的输入功率在10-18W数量级。
即接收机必须能够解调在传播过程中经数十亿倍衰减的信号。
●基站发射机的输出功率在102W数量级。
即发射机必须能够产生一个适于传输的频率，并且能够被正确解调的信号。
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• 通过上式变换可以得到：
V1dB
0.145 a1 a3
可见V 1 d B 与器件类型和放大器工作点有关系。
6.4.2 输入端有两个以上 的信号
• 1.交调失真 设输入两个信号：
v i(t) V 1c o s1 t V 2c o s2 t
因此，除了产生谐波m 1 和n 2 的分量之 外，还会产生很多组合频率 m1n2 的
一是电路输入端只有一个有用信号输入 时；
二是输入端除有用信号外，还输入一个 或多个信号的情况。
6.4.1 输入端仅有一个 有用信号
• 1.谐波分量 输入为有用余弦波信号： vi(t)Vcosit
则输出电流为：
io(t) a 1 V c o sit a 2 V 2c o s2 it a 3 V 3c o s3 it L a 2 2 V 2 a 1 V 4 3a 3 V 3 c o sita 2 2 V 2c o s2it4 3a 3 V 3c o s3it L
有用信号的幅度上，如果有用信号也是 幅度调制信号，则通过幅度解调后将会 得到干扰信号，这就是交叉调制失真。
F(SNR)i Si /Ni (SNR)o So/No
• 噪声系数用分贝表示如下：
NF10lgF(dB)
• 可见，噪声系数表示信号通过系统后， 系统内部噪声引起信噪比恶化的程度。 有以下特性：
（1）如果系统是无噪的，不管系统的增益 多大，输入的信号和噪声都同样被放大 相同倍数，而没有添加任何其他噪声， 因此输入、输出的信噪比相等，相应的 噪声系数为1。
• 尽管输入是单一频率 i 的信号，通过非 线性器件，输出电流中不仅含有基波频 率 i 的分量，而且还出现了平均分量和
频率为N （i N为正整数）的各次谐波分
量。
• 射频放大器一般都是频带放大器，这些 谐波由于离基波较远，一般都可以滤除， 因此谐波对放大器的影响不是很大。
• 2.增益压缩 当信号大到器件的高次项不能忽略时， 若只考虑到三次项，则基波信号电流为：
• 噪声温度的测试电路如下图所示：
噪声温度的计算
• 通过以上测试平台可计算出噪声温度：
P 1G kThBG kTeB
P 2G kTlBG kTeB
P1 X Th Te
P2
Tl Te
Te
Th XTl X 1
噪声系数的计算
• 当噪声温度为290K时，噪声因子定义为：
噪声因子 在只 带有 宽 B内 源总 的的 输输 出出 噪噪 声声
6.2.1 噪声温度与 噪声系数的关系
• 等效噪声温度和噪声系数是用两种不同 的方法来描述同一个系统的内部噪声特 性。两者之间关系式如下表示：
Te (F1)T0
• 对于一个无噪系统，由于F=1，即噪声系
数为0 dB，它的等效噪声温度也为零。
6.2.2 噪声温度的测试
• 等效噪声温度特别适用于描述那些噪声 系数接近于1的部件，因为等效噪声温度 对于这些部件的噪声性能提供了比较高 的分辨率。
• 3.交叉调制 如果放大器的输入端有较强的干扰信号 和相对较弱的有用信号，且干扰信号是 振幅调制信号，如：
v 2 V 2 (1 m c o s t)c o s2 t
分析求得输出有用信号的基波电流分量为：
表明干i扰 信a1 V 1 号的3 2a幅3V 1 V 度2 2(调1制m c信os 息t)转2 c 移os 到1t了
分量（m和n为含零的正整数），这就是
交调失真。
• 2.堵塞 如果电路输入的有用信号为弱信号，而 另一个是强干扰信号，则输出的有用信 号的基波电流分量为：
i a1 V 13 2a3V 1 V 2 2(1m cost)2 cos1t
当V1远大于V2时，由于a3小于零，因而
随着干扰信号的增大将导致跨导变小， 从而使输出信号电流变小，甚至趋于零， 这就称为堵塞。
第6章 噪声与 非线性失真
• 评价一个射频系统性能的优劣时，有两 个很重要的指标：
（1）噪声系数 （2）非线性失真
当一个系统处于小信号工作时，其许多 性能指标都与噪声有关；当信号增大时， 二极管和晶体管都存在非线性失真。
6.1 噪 声 系 数
• 噪声系数定义为输入信噪功率比(SNR)i Si/Ni 与输出信噪功率比 (SNR)oSo/No的比值：
• 如果第一级没ห้องสมุดไป่ตู้增益，反而有损耗，对 降低系统的噪声系数不利，比如，在接 收机的天线和第一级低噪声放大器之间 接一无源有耗滤波器。
6.4 交 调 失 真
• 在由各种有源器件构成的线性放大器中， 由于有源器件的特性是非线性的，在放 大过程中总会产生各种各样的失真。
• 讨论有源器件非线性特性对线性放大器 的影响，可分为两种不同的情况：
• 可推导出噪声系数的计算式如下：
FkT0BGPt 1 Pt
kT0BG
kT0BG
P t k(F 1 )T 0 B G k T eB G
6.3 级联器件的噪声系数
• 射频信号经过滤波器、低噪声放大器、 混频器及中频放大器等单元模块的传输，
由于每个单元都有固有噪声，因而经传 输后都将使输入信噪比变差。
io(t) a 1 V3 4V 3 co sit a 13 4a 3 V 2 vi(t)
增益压缩定义及含义 如下图所示：
1 dB压缩点的计算
• 也可以通过计算来确定1 dB压缩点的输 入信号值 V 1 d B 。根据1 dB压缩点的定义， 可以写出下式：
20lga13 4a3V12 dB20lga11dB
（2）有噪系统的噪声系数均大于1，是因 为系统内部噪声增大了输出噪声，使得 输出信噪比减小。
6.2 噪 声 温 度
• 用等效噪声温度来描述系统噪声的实际 内涵是把系统内部噪声看做信号源内阻
在温度To所产生的热噪声功率，同时可
以把由天线引入的外部噪声也看做是由
信号源内阻处于另一温度Ti所产生的热
噪声功率，从而外部和内部噪声功率的 叠加也是等效温度相加。
• 在更多级级联系统中，可以推导出总的 等效噪声温度和噪声系数分别是：
Te
Te1 TGe12
Te3 G2
L
FF1F2G 11FG 3 21L
• 由以上分析，可知前面几级的噪声系数 对系统的影响较大。
• 为了降低级联系统的噪声系数，必须降 低第一、二级的噪声系数，并适当提高 其功率增益，以降低后面各级的噪声对 于系统的影响。
V1dB
0.145 a1 a3
可见V 1 d B 与器件类型和放大器工作点有关系。
6.4.2 输入端有两个以上 的信号
• 1.交调失真 设输入两个信号：
v i(t) V 1c o s1 t V 2c o s2 t
因此，除了产生谐波m 1 和n 2 的分量之 外，还会产生很多组合频率 m1n2 的
一是电路输入端只有一个有用信号输入 时；
二是输入端除有用信号外，还输入一个 或多个信号的情况。
6.4.1 输入端仅有一个 有用信号
• 1.谐波分量 输入为有用余弦波信号： vi(t)Vcosit
则输出电流为：
io(t) a 1 V c o sit a 2 V 2c o s2 it a 3 V 3c o s3 it L a 2 2 V 2 a 1 V 4 3a 3 V 3 c o sita 2 2 V 2c o s2it4 3a 3 V 3c o s3it L
有用信号的幅度上，如果有用信号也是 幅度调制信号，则通过幅度解调后将会 得到干扰信号，这就是交叉调制失真。
F(SNR)i Si /Ni (SNR)o So/No
• 噪声系数用分贝表示如下：
NF10lgF(dB)
• 可见，噪声系数表示信号通过系统后， 系统内部噪声引起信噪比恶化的程度。 有以下特性：
（1）如果系统是无噪的，不管系统的增益 多大，输入的信号和噪声都同样被放大 相同倍数，而没有添加任何其他噪声， 因此输入、输出的信噪比相等，相应的 噪声系数为1。
• 尽管输入是单一频率 i 的信号，通过非 线性器件，输出电流中不仅含有基波频 率 i 的分量，而且还出现了平均分量和
频率为N （i N为正整数）的各次谐波分
量。
• 射频放大器一般都是频带放大器，这些 谐波由于离基波较远，一般都可以滤除， 因此谐波对放大器的影响不是很大。
• 2.增益压缩 当信号大到器件的高次项不能忽略时， 若只考虑到三次项，则基波信号电流为：
• 噪声温度的测试电路如下图所示：
噪声温度的计算
• 通过以上测试平台可计算出噪声温度：
P 1G kThBG kTeB
P 2G kTlBG kTeB
P1 X Th Te
P2
Tl Te
Te
Th XTl X 1
噪声系数的计算
• 当噪声温度为290K时，噪声因子定义为：
噪声因子 在只 带有 宽 B内 源总 的的 输输 出出 噪噪 声声
6.2.1 噪声温度与 噪声系数的关系
• 等效噪声温度和噪声系数是用两种不同 的方法来描述同一个系统的内部噪声特 性。两者之间关系式如下表示：
Te (F1)T0
• 对于一个无噪系统，由于F=1，即噪声系
数为0 dB，它的等效噪声温度也为零。
6.2.2 噪声温度的测试
• 等效噪声温度特别适用于描述那些噪声 系数接近于1的部件，因为等效噪声温度 对于这些部件的噪声性能提供了比较高 的分辨率。
• 3.交叉调制 如果放大器的输入端有较强的干扰信号 和相对较弱的有用信号，且干扰信号是 振幅调制信号，如：
v 2 V 2 (1 m c o s t)c o s2 t
分析求得输出有用信号的基波电流分量为：
表明干i扰 信a1 V 1 号的3 2a幅3V 1 V 度2 2(调1制m c信os 息t)转2 c 移os 到1t了
分量（m和n为含零的正整数），这就是
交调失真。
• 2.堵塞 如果电路输入的有用信号为弱信号，而 另一个是强干扰信号，则输出的有用信 号的基波电流分量为：
i a1 V 13 2a3V 1 V 2 2(1m cost)2 cos1t
当V1远大于V2时，由于a3小于零，因而
随着干扰信号的增大将导致跨导变小， 从而使输出信号电流变小，甚至趋于零， 这就称为堵塞。
第6章 噪声与 非线性失真
• 评价一个射频系统性能的优劣时，有两 个很重要的指标：
（1）噪声系数 （2）非线性失真
当一个系统处于小信号工作时，其许多 性能指标都与噪声有关；当信号增大时， 二极管和晶体管都存在非线性失真。
6.1 噪 声 系 数
• 噪声系数定义为输入信噪功率比(SNR)i Si/Ni 与输出信噪功率比 (SNR)oSo/No的比值：
• 如果第一级没ห้องสมุดไป่ตู้增益，反而有损耗，对 降低系统的噪声系数不利，比如，在接 收机的天线和第一级低噪声放大器之间 接一无源有耗滤波器。
6.4 交 调 失 真
• 在由各种有源器件构成的线性放大器中， 由于有源器件的特性是非线性的，在放 大过程中总会产生各种各样的失真。
• 讨论有源器件非线性特性对线性放大器 的影响，可分为两种不同的情况：
• 可推导出噪声系数的计算式如下：
FkT0BGPt 1 Pt
kT0BG
kT0BG
P t k(F 1 )T 0 B G k T eB G
6.3 级联器件的噪声系数
• 射频信号经过滤波器、低噪声放大器、 混频器及中频放大器等单元模块的传输，
由于每个单元都有固有噪声，因而经传 输后都将使输入信噪比变差。
io(t) a 1 V3 4V 3 co sit a 13 4a 3 V 2 vi(t)
增益压缩定义及含义 如下图所示：
1 dB压缩点的计算
• 也可以通过计算来确定1 dB压缩点的输 入信号值 V 1 d B 。根据1 dB压缩点的定义， 可以写出下式：
20lga13 4a3V12 dB20lga11dB
（2）有噪系统的噪声系数均大于1，是因 为系统内部噪声增大了输出噪声，使得 输出信噪比减小。
6.2 噪 声 温 度
• 用等效噪声温度来描述系统噪声的实际 内涵是把系统内部噪声看做信号源内阻
在温度To所产生的热噪声功率，同时可
以把由天线引入的外部噪声也看做是由
信号源内阻处于另一温度Ti所产生的热
噪声功率，从而外部和内部噪声功率的 叠加也是等效温度相加。
• 在更多级级联系统中，可以推导出总的 等效噪声温度和噪声系数分别是：
Te
Te1 TGe12
Te3 G2
L
FF1F2G 11FG 3 21L
• 由以上分析，可知前面几级的噪声系数 对系统的影响较大。
• 为了降低级联系统的噪声系数，必须降 低第一、二级的噪声系数，并适当提高 其功率增益，以降低后面各级的噪声对 于系统的影响。