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微波放大器本文转自“微波绘”公众号微波放大器的用途简直就不用写，就是字面含义，用来跟自然界中物质对抗的，将被各种物质衰减的微波信号挽救回来！需要说一点的是，如果大学学习的时候，你学习了电子线路、低频电路、高频电路、数字电路，而没有学微波工程电路，那抱歉，你知道的放大器是这样的：可是，在微波工程里，放大器是这样的：甚至出现了压缩点、噪声系数、S参数等一大堆概念，这些原来教科书里没有的东西，这时候，要自己补课了，“微波工程电路”或“微波电路”方向的书自己找找看吧，最多3、5本就好了，这里主要介绍一些分类及应用的知识。
放大器作为一种微波集成电路，根据使用工艺的不同，分为1）BJT/FET放大管：这类管子就是基础书本里的双极性晶体管或场效应管（Bipolar Transisitor/Field Effect Transistor），基于硅或锗衬底，这种器件作为单独的器件使用已经很少了，特别是工作频率不高，微波应用极少。
2）HBT放大管：异质结双极性晶体管，在BJT的基础上，发射区和基区使用不同的材料形成一个异质结，如InGaP和GaAs，扩展了放大管的高频特性，采用这种工艺的“达林顿复合管”（Darlington Pair）在微波放大管的应用十分广泛，像MINI‐CIRCUITS公司早期的ERA系列放大管均为此类型。
3）HEMT/PHEMT放大管：高电子迁移率晶体管（High Electorn Mobility Transistor），P是改变了沟道材料的晶体管，称为赝配（pseudo），此类工艺的发明，大大提高了工作频率，毫米波器件开始大量发展，采用GaAs衬底的HEMT，更表现出了超低的噪声系数，至今仍在使用，绝大多数微波芯片厂商均有此工艺的产品。
4）GaN和SiC：这两种材料工艺被称为“第三代半导体”，它们都是为了提升器件的应用温度和功率范围大量应用的，开始的时候，功率管厂家同时推进这两类器件，但GaN有更高的电子迁移率，使用工作电压也更低，因此微波工程领域逐渐变成了GaN的天下。
微波晶体管放大器设计导师：学生：1.引言随着通信技术特别是无线通信技术的飞速发展，人们对于无线通信终端的要求进一步提高，作为承担天线感应下来的微弱信号放大任务的低噪声放大器也必须进一步的适应通信信号对其的要求。
通信信号本身就是高频载波信号，这就要求低噪声放大器能够在高频情况下工作。
由于硅器件的截止频率f T 为50GHz 的理论极限已在日趋接近。
在这种情况下，由于三~五族化合物半导体GaAs 的电子迁移率比硅高出5倍，目前的戒指频率f T 已经超过了100GHz ，集成化技术也取得很大进展，但是GaAs 材料具有明显的缺点：价格贵它的晶片制造工艺复杂，难度大，机械强度不好，容易碎片；热导率低，只有硅材料的1/3。
更主要的是GaAs 工艺与硅平面工艺不能兼容。
使得现有的无法继续使用，如更换器材成本太大。
所以这些缺点很大程度上影响了GaAs 器件及其集成电路技术的发展。
在本世纪80年代，在硅片上外延生长出了高质量的SiGe 应变材料，人们利用“能带工程”理论成功地研制出Si 1-x Ge x 基区的双极性异质结晶体管，由于Si 1-x Ge x 应变材料，电子迁移率高，其禁带宽度可通过Ge 组分变化调节的优点，显示出独特的有价值的物理性质。
在高频、高速、光电、低温等器件及集成电路应用方面有非常重要的意义。
2.国内外SiGe 技术的研发现状早在20世纪50年代中期，Kroemer 就提出异质结器件的原理和概念。
由于Si 和Ge 晶格失配达4％，SiGe 材料的制备有很大难度。
直到80年代，异质结技术才有明显发展。
早期在Si 衬底上生长SiGe 外延层的研究主要采用MBE 方法。
1975年，Kasper等人发表了关于在Si衬底上MBE生长Si/Ge超晶格的文章，对SiGe生长中由于晶格失陪引起的位错以及位错对电学和光学性能的影响进行了许多研究，生长出全应变，低缺陷密度的高质量SiGe/Si异质结材料。
随后各种SiGe/Si异质结期间相继研制成功，如：SiGe HBT，应变SiGe沟道的P-MosFET和超过200GHz，2GHz下，驰豫SiGe/Si应变电子沟道N-MosFET。
1， 波导等效为双线理论2， 模式电压反应电场的分布规律 模式电流反应电场的分布规律3，4， 网络端口上的电特性参数可以用电压和电流来表示，也可以用入射波电压和反射波电压的归一化值来表示。
5，6，参考面：网络与外部传输线联系的端面。
参考面的位置可以任意选,但必须遵守如下原则：（1）单模传输时,参考面的位置尽量远离不连续性区域,参考面上的高次模场强可以忽略,只考虑主模的场强;（2）选择参考面必须与传输方向相垂直,使参考面上的电压和电流有明确的意义。
当网络参考面一旦选定后,所定义的微波网络就是由这些参考面所包围的区域,网络的参数也唯一被确定了。
如果参考面位置改变,则网络参数也随之改变。
对单模传输来讲网络的端口数就是指外接传输线的路数。
端数是指网络外接导线的条0()()()()(122)e e eu z u z I z I z Z Z=⎧⎪=--⎨⎪=⎩00()/()()()()()(123)()(Z U z I z U z Z Z Z I z U z U z ZI z I z ====⎧=⎪--⎨⎪=⎩归一化电压 归一化电流()()(121)()()e e u z u z I z I z =⎧--⎨=⎩()()()()()()i r i rU z U z U z I z U z U z ⎧=+⎨=-⎩2211Re ()()()2211Re ()()()22i i i i r r r r P U z I z U z P U z I z U z **⎧⎡⎤==⎪⎣⎦⎪⎨⎪⎡⎤==⎣⎦⎪⎩()2222111()()()1222i r i r i P P P U z U z U z =-=-=-Γ数。
网络端数=2×网络端口数。
, 7 ，微波元件等效为微波网络的原理(1)唯一性定理如果一个封闭曲面上的切向电场(或切向磁场)给定,或者一部分封闭面上给定切向电场,另一部分封闭面上给定切向磁场,那么这个封闭面内的电磁场就被唯一确定。
晶体管放大器构造原理图解功率放大器的作用是未来自前置放大器的信号放大到足够能推进相应扬声器系统所需的功率。
就其功率来说远比前置放大器简单，就其耗费的电功率来说远比前置放大器为大，因为功率放大器的实质就是将沟通电能“转变”为音频信号，自然此中不行防止地会有能量损失，此中尤以甲类放大和电子管放大器为甚。
一、功率放大器的构造功率放大器的方框图如图1-1 所示。
1、差分对管输入级输入级主要起缓冲作用。
输入输入阻抗较高时，往常引入必定量的负反应，增添整个功放电路的稳固性和降低噪声。
前置激励级的作用是控制后来的激励级和功绩输出级两推挽管的直流均衡，并供应足够的电压增益。
激励级则给功率输出级供应足够大的激励电流及稳固的静态偏压。
激励级和功率输出级则向扬声器供应足够的激励电流，以保证扬声器正确放音。
其他，功率输出级还向保护电路、指示电路供应控制信号和向输入级供应负反应信号（有必需时）。
一、放大器的输入级功率放大器的输入级几乎一律都采纳差分对管放大电路。
因为它办理的信号很弱，由电压差分输入给出的是与输入端口处电压基本上没关的电流输出，加之他的直流失调量很小，固定电流不再一定经过反应网络，所以其线性问题简单办理。
事实上，它的线性远比单管输入级为好。
图1-2 示出了 3种最常用的差分对管输入级电路图。
图 1-2 种差分对管输入级电路1、加有电流反射镜的输入级在输入级电路中，输入对管的直流均衡是极其重要的。
为了获得精准的均衡，在输入级中加上一个电流反射镜构造，如图1-3 所示。
它能够迫使对管两集电极电流近于相等，进而能够对二次谐波正确地加以抵消。
其他，流经输入电阻与反应电阻的两基极电流因不相等所造成的直流失调也变得更小了，三次谐波失真也降为不加电流反射镜时的四分之一。
在均衡优秀的输入级中，加上一个电流反射镜，起码可把总的开环增益提升6Db。
而对于预先未能获得足够好均衡的输入级，加上电流反射镜后，则提升量最大可达 15dB 。
![第三章微波晶体管放大器[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/2b27d4ef172ded630b1cb6e0.png)
射频与微波晶体管放大器基础射频与微波晶体管放大器是一种用于射频（Radio Frequency，RF）和微波（Microwave）信号放大的重要电子器件。
它在通信、雷达、卫星通信、无线电频谱分析仪等领域有着广泛的应用。
本文将介绍射频与微波晶体管放大器的基本概念、工作原理以及常见的分类。
一、基本概念射频与微波晶体管放大器是一种用于放大射频和微波信号的电子器件。
它可以将输入的微弱信号放大到较大的幅度，以便于信号的传输和处理。
晶体管是射频与微波放大器的核心组件，其主要由三个区域组成：发射区、基区和收集区。
通过对这三个区域的控制和调节，晶体管可以实现对射频和微波信号的放大。
二、工作原理射频与微波晶体管放大器的工作原理基于晶体管的三个区域的电子流动和电荷控制。
当输入信号通过发射区时，它将引起发射区电流的变化。
这个变化的电流将通过基区传播到收集区，进而产生一个放大后的输出信号。
晶体管的放大效果主要由两个参数决定：增益和带宽。
增益是指输出信号幅度与输入信号幅度之间的比值。
带宽则决定了放大器可以放大的频率范围。
为了实现高增益和宽带宽，人们不断改进晶体管的结构和材料，以提高其性能。
三、分类射频与微波晶体管放大器可以根据不同的工作方式和应用领域进行分类。
常见的分类包括：1. 单极性晶体管放大器（Unipolar Transistor Amplifier）：它使用单极性（只有一个类型的载流子）晶体管作为放大器的核心。
这种放大器通常具有较高的增益和较宽的带宽。
2. 双极性晶体管放大器（Bipolar Transistor Amplifier）：它使用双极性（同时存在两种类型的载流子）晶体管作为放大器的核心。
这种放大器具有较高的线性度和较低的噪声。
3. 堆叠晶体管放大器（Stacked Transistor Amplifier）：它使用多个晶体管进行级联放大。
这种放大器可以实现更高的增益和更宽的带宽。
4. 集成射频放大器（Integrated RF Amplifier）：它将多个晶体管和其他电子器件集成在一起，以实现更小的体积和更高的集成度。
1.放大器与晶体管放大电路1.1放大器1.1.1 放大器概述放大电路广泛应用于各种电子设备中，如音响设备、视听设备，精密仪器、自动控制系统等。
放大电路的功能是将微弱的电信号（电流、电压）放大得到所所需要的信号。
一个放大器可以用一个带有输入端和输出端的方框表示。
输入端结欲放大的信号源，输出端接负载，如图2—1所示。
输入信号经过放大器放大后通过输出端接到负载上。
如果满足下面两个条件，就说电信号已经放大。
图2—1 放大器方框图（1）输出信号的功率大于输入信号的功率。
（2）力求输出到负载上的信号波形与输入源的波形一致。
1.1.2 对放大器的基本要求（1）要有足够的放大倍数。
（2）要具有一定宽度的同频带。
（3）非线性失真要小。
（4）工作要稳定1.2 晶体管放大器1.2.1 基本放大电路的组成晶体管基本放大电路如图所示。
根据放大电路的组成原则，晶体管应工作再放大区，即u BE>Uon,uCE>>uBE,所以在图所示基本人共集放大电路中，晶体管的输入回路加基极电源Vbb，它与Rb、Re共同确定合适的基极静态电流；晶体管的输出回路加集电极电源Vcc ，它提供集电极电流和输出电流。
画出图a 所示电路的直流通路如图b 所示，集电极是输入回路和输出回路的公共端。
交流信号ui 输入时，产生动态的基极电流ib ，驼载在静态电流上IBQ 上，通过晶体管得到放大了的发射极电流iE,其交流分量ie 在发射极电阻Re 上产生的交流电压即为输出电压uo 。
由于输出电压由发射极获得，故也称共集放大电路为射极输出器。
1.2.2 静态分析静态分析：就是求解静态工作点Q ，在输入信号为零时，BJT 或FET 各电极间的电流和电压就是Q 点。
可用估算法或图解法求解。
图解法确定Q 点和最大不失真输出电压（1）用图解法确定Q 点的步骤：已知晶体管的输出特性曲线族→由直流通路求得I BQ →列直流通路的输出回路电压方程得直流负载线→在输出特性曲线平面上作出直流负载线→由I BQ 所确定的输出特性曲线与直流负载线的交点即为Q 点。
微波晶体管放大器前言 (2)1. 场效应管和双极性晶体管模型 (4)2．微波晶体管放大器三种增益 (6)3．微波晶体管放大器稳定性的判断 (9)4. 小信号放大器微波晶体管放大器的设计 (14)1.双共扼匹配设计方法 (18)2.功率增益和资用功率增益圆 (20)3.噪声系数圆 (25)4.等驻波比圆 (27)5. 宽带放大器设计 (30)1.频率补偿匹配网络 (30)2.平衡放大器 (33)3.负反馈电路 (35)6.功率放大器 (37)1.大功率放大器的几个重要的参数 (37)2.微波晶体管功率放大器的设计 (40)1.用管子大信号设计功率放大器 (41)2.大信号S参数设计功率放大器 (41)3.多级放大器 (43)4.功率合成法 (46)前言放大器在硅双极型晶体管和砷化镓MESFET之间选择晶体管。
相对增益、噪声系数和功率的比较如下表。
在微波集成电路中，更常采用砷化镓MESFET，这是因为砷化镓MESFET放大器的增益较高、输出功率较大、噪声系数较低。
较高的增益是由于电子的迁移率较高（与硅相比）造成的；输出功率的改善则是电场较高和电子的饱和漂移速度较高的结果；噪声系数较低的部分原因是由于电子载流子的迁移率较高造成的。
而且，与双极型晶体管相比，在FET中存在噪声源较少（没有散弹噪声）。
与硅双极型晶体管相比，砷化镓主要的缺点是1/f噪声较高。
在微波频率的低端，即2GHz-4GHz，由于晶体管价格较低，而且砷化镓MESFETs在频率较低时其模接近于1），低噪声系数的优势不明显，不易实现阻抗匹配（11因此多采用双极型晶体管。
场效应管主要用于5—10GHz混合和单片电路中，具有高增益和低噪声的特性。
近几年主要采用高电子迁移率管（HEMT High Electron Mobility/Transistor）或异质结管（HBT Heterojunction bipolar Transistor）。
HEMT不仅可获得超高频（12G以上）、超高速，还具有低噪声。
