晶体管倍频器
晶体管的三种连接方式 -回复
晶体管的三种连接方式-回复晶体管是现代电子设备中最基本的组件之一。
它是一种半导体器件，具有放大和开关功能。
在实际应用中，晶体管可以通过多种方式连接，以适应不同的电路和系统需求。
本文将介绍晶体管的三种主要连接方式：集电极连接、基极连接和发射极连接，并详细解释它们的工作原理和应用场景。
一、集电极连接（又称共集连接或电压跟随连接）：在集电极连接中，晶体管的集电极被连接到电源电压，而发射极被连接到负载。
这种连接方式下，基极是输入信号的接入点，而集电极是输出信号的接出点。
集电极连接适合需要放大输入信号并将其反相输出的场景。
工作原理：当输入信号施加到基极时，基极电压的变化将引起发射极电流的变化。
晶体管的结构使得发射极电流的变化会导致集电极电压的变化，即使输入信号在基极与发射极之间只有微小的变化。
这种负反馈机制有助于减小放大电路中的非线性失真。
应用场景：集电极连接适用于需要转换信号极性的场景，例如电压反相器。
由于集电极连接的放大倍数较低，常用于功率放大器、电流源以及一些特殊应用，如对输入电流进行调整。
二、基极连接（又称共基连接）：在基极连接中，晶体管的基极被连接到输入信号源，发射极被连接到公共地，集电极则是输出信号的接出点。
这种连接方式下，输入信号通过基极-发射极之间的电流变化来控制输出信号的变化。
工作原理：当输入信号施加到基极时，基极电流的变化将引起发射极电流的变化。
晶体管的结构使得发射极电流的变化会导致集电极电压的变化，从而在输出上形成放大后的信号。
基极连接有较高的输入电阻和较低的输出电阻，因此可以保持信号的较好线性度。
应用场景：基极连接适用于需要放大小信号并保持较好线性度的场景，例如射频功率放大器和调制解调器。
它还通常用于产生高频信号的起振电路或频率倍频器。
三、发射极连接（又称共发射极连接或共阴连接）：在发射极连接中，晶体管的发射极被连接到电源电压，基极被连接到输入信号源，而集电极则是输出信号的接出点。
射频与微波晶体管放大器基础
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。
高频倍频器三倍频器电路设计
西安航空学院高频电子线路课程设计题目： 3倍频器电路设计专业班级：电信1431 学号： 46 学生姓名：**指导教师：教师职称：起止时间： 2012.12.29——2013.1.6 课程设计（论文）任务及评语目录第一章倍频器工作原理分析 01.1工作原理 01.2晶体管倍频原理电路、工作状态及其特点 (1)第二章丙类倍频器功效分析 (3)第三章三倍频器的主要质量指标 (6)3.1 变频增益 (6)3.2 失真和干扰 (6)3.3 选择性 (6)3.4噪声系数 (6)第四章电路设计与仿真 (7)第五章设计分析与总结 (9)参考文献 .................................................. 错误!未定义书签。
第一章 倍频器工作原理分析1.1工作原理倍频器（Frequency double ）是一种输出频率等于输入频率整数倍的电路，用以提高频率，如下图所示的例子。
图1.1倍频器的应用采用倍频器以下优点：发射机的主振频率可以降低，这对稳频是有利的。
因为振荡器的频率越高，频率稳定度就越低。
一般主振频率不宜超过5MHz 。
因此，发射频率高于5MHz 的发射机，一般宜采用倍频器。
在采用石英晶体稳频时，振荡频率越高，石英晶体越薄，越易震碎。
一般来说，最薄的石英晶体的固有振荡频率限制在20MHz 以下。
超过这一频率，就宜在石英振荡器后面采用倍频器。
如果中间级既可以工作在放大状态，也可以工作于倍频状态，那么就可以在不扩展主振波段的的情况下，扩展发射机的波段。
这对稳频是有利的，因为振荡波段越窄，频率稳定度就越高。
倍频器的输入与输出不同，因而减弱了寄生耦合，使发射机的工作稳定性提高。
如果是高频或调相发射机，则可采用倍频器来加大频移或相移，亦即加深调制度。
在超高频段难以获得足够的功率，可采用参量倍频器将频率较低、功率较大的信号转变为频率较高、功率亦较大的输出信号。
倍频器按其工作原理可分为三类。
一种W波段八倍频放大芯片的设计
设计应用技术ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２３．０５．０１３一种W波段八倍频放大芯片的设计傅琦，高显（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北石家庄050051）摘要：介绍了基于砷化镓（GaAs）伪形态高电子迁移率晶体管（pseudo-morphology High Electron Mobility Transistor，pHEMT）工艺，输出信号为W波段的八倍频放大芯片的设计方法。
通过合理划分电路方案，将倍频器方案设计为输入频率经过四倍频器在Q波段进行放大，最后通过二倍频输出W波段信号。
基于上述方案，设计了一款输入频率为10.8～11.5 GHz、输出频率为86.4～92 GHz的八倍频多功能芯片。
芯片通过探针台在片测试，在工作频带内七次谐波抑制均优于15 dBc，九次谐波抑制均优于20 dBc，输出功率大于0 dBm。
关键词：砷化镓（GaAs）；单片微波集成电路（MMIC）；八倍频；W波段Design of A W-Band Octave Amplifier ChipFU Qi, GAO Xian(The 13th Research Institute, CETC, Shijiazhuang 050051, China)Abstract: This paper introduces the design method of an octave amplifier chip with W-band output signal based on the pseudo-morphology High Electron Mobility Transistor (pHEMT) technology of GaAs. By reasonably dividing the circuit scheme, the frequency multiplier scheme is designed such that the input frequency is amplified in Q-band by quadrupler, and finally the W-band signal is output by frequency doubling. Based on the above scheme, an octave multifunctional chip with input frequency of 10.8～11.5 GHz and output frequency of 86.4～92 GHz is designed.The chip passed the probe station on-chip test, and the seventh harmonic suppression is better than 15 dBc, the ninth harmonic suppression is better than 20 dBc, and the output power is greater than 0 dBm.Keywords: GaAs; Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMIC); octave; W-band0 引 言随着人们对通信容量、频谱带宽、组件小型化等需求的日益提高，W波段收发组件、接收组件在星间通信、扫描成像、测损、车载雷达以及无人机探测等领域得到广泛应用[1-3]。
思考题总结
Chapter11无线通信为什么要进行调制？为什么是高频我们所听到看到的信号,由于频率、带宽以及易受干扰等原因，不适合直接用天线发射，所以就使用一个高频信号作为载波，把需要传输的信号混入载波中，通过天线发射，在接收端再通过解调电路，筛选出所需频率信号，再滤除干扰信号，还原出我们所需的信号，即调制。
调制过程是用被传送的低频信号去控制高频振荡器，使高频振荡器输出信号的参数（幅度，频率，相位）相应于低频信号的变化而变化，从而实现低频信号搬移到高频信号，被高频信号携带传播的目的。
原因是：1.减少制造天线的麻烦2使所发射的信号不致混淆。
2线性元件与非线性元件★线性元件1 伏安特性曲线：电流与电压有线性的关系（欧姆定律）。
2 线性元件其输入输出呈线性关系。
3 如：电阻、电容、电感、变压器、运算放大器等。
4 注意工作条件不同时会发生变化。
★非线性元件1 伏安特性曲线：电流与电压不成正比。
2 非线性元件其输入输出不呈线性关系。
3 如：晶体二极管、晶体三极管、场效应管等。
4 注意不同条件下各种等效变换分析。
3.有源元件VS无源元件★无源元件无源元件工作时，其内部没有任何形式的电源。
自身或消耗电能，或把电能转变为不同形式的其他能量。
只需输入信号，不需要外加电源就能正常工作。
不用电源就能显示其特性。
无源器件用来进行信号传输，如阻、容、感等★有源元件有源元件工作时，其内部有电源存在。
自身也消耗电能。
除了输入信号外，还必须要有外加电源才可以正常工作。
需要电源才能显示其特性。
有源器件一般用来信号放大、变换等，如二极管、三极管等4.线性电路VS非线性电路Chapter21.高频小信号放大电路的主要技术指标有哪些？如何理解选择性和通频带的关系？★高频小信号放大电路由放大器和选频器组成。
▶衡量放大电路的主要技术指标有中心频率、通频带和选择性、增益、噪声系数与灵敏度。
▶中心频率、通频带和选择性主要由选频器决定；增益、噪声系数与灵敏度主要由放大器决定。
倍频器
摘要摘要W波段是目前军用毫米波技术开发的高端，频率源是W波段高频系统实现的重要部分。
倍频器是实现毫米波频率源的一种重要方式,随着倍频器的发展和应用，倍频器方面的研究也不断地深入，如今倍频技术已经发展到一个新的阶段。
本文对W波段三倍频器进行了设计、仿真。
采用两个二极管反向并联的结构实现三次倍频的方案，这种平衡倍频电路结构能够将输入频率的偶次谐波抵消掉，从而大大降低电路中的杂波量。
本文运用ADS软件建立二极管对模型并且进行匹配电路的设计，运用HFSS软件对W波段三倍频器的滤波电路和过渡转换电路进行了仿真设计，然后把S参数仿真结果导入到ADS软件中,采用谐波平衡法对W 波段三倍频器的整体电路进行仿真和优化以获得最大倍频效率。
经仿真，W频段宽带三倍频器基本达到设计要求。
变频损耗在15dB以下，谐波抑制度基本20dBc以上。
关键词：毫米波、倍频器、低通滤波器、W频段三倍频IABSTRACTABSTRACTMultiplier is one important way to realize the millimeter-wave frequency source. Following the application and development of multiplier device and circuit, the research of multiplier theory is increasing. Today frequency multiplying technology has reached a new level.Firstly W-band frequency tripler has been designed, and simulation. Diodes which constitutes anti-parallel pairs structure was used to realize the frequency tripler. Balanced Frequency tripler can suppress the even-order harmonics so effectively that the amount of clutter has been greatly reduced. In this paper, The model of diode pairs was modeled and impedance matching networks was designed in Agilent ADS. Filter circuit and transition circuit of W-band frequency tripler have been simulation designed in the HFSS, and then import simulated S-parameters into ADS software. Finally, harmonic balance analysis was used to optimize the entire circuit for maximum multiplication efficiency.By the simulation, the W band tripler almost reaches the requirement of the project. the microstrip multiplier performance is better in entire W-band with multiplier loss 15dB and harmonic suppress above 20dBc.Key word: millimeter wave, multiplier, lowpass filter, W-band tripler.II目录目录第一章引言 (1)1.1毫米波的特点及应用 (1)1.2毫米波倍频器介绍 (2)1.3毫米波倍频器的国内外发展动态 (3)1.4课题介绍 (4)第二章倍频电路的基本理论 (5)2.1倍频原理 (5)2.2非线性电路的分析 (6)2.3平衡倍频器电路设计原理[11] (8)第三章毫米波三倍频器的设计 (10)3.1概述 (10)3.2关键技术和难点 (10)3.3倍频器的研制方案和设计框图 (11)3.4二极管的选择及参数介绍 (12)3.5波导-微带过渡 (13)3.5.1 理论基础 (13)3.5.2 输入波导到微带线探针过渡的设计仿真 (14)3.5.3 输出微带到波导线探针过渡的设计仿真 (16)3.6低通滤波器的设计 (18)3.7总体电路的仿真 (20)3.7.1 第一种电路形式的仿真 (20)3.7.1.1二极管对的输入阻抗及匹配电路 (20)3.7.1.2 加入无源电路进行总体仿真 (22)3.7.2第二种电路形式的设计及仿真 (26)3.7.2.1 二对二极管对的输入阻抗及匹配电路 (26)3.7.2.2 加入无源电路进行总体仿真 (28)3.7.3第三种电路形式的设计及仿真 (30)III电子科技大学学士学位论文3.7.3.1 二极管对的输入阻抗及匹配 (30)3.7.3.2偏置电路的设计 (30)3.7.3.3 加入无源电路进行总体仿真 (31)3.9三种结构的仿真结果分析 (34)第四章结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)外文资料原文 (40)外文资料译文 (45)IV第1章引言第一章引言1.1毫米波的特点及应用毫米波一般指的是波长介于1~10mm的一段电磁波频谱，其相应的频率范围为30~300GHz。
无线通信练习册答案
习题一一、填空题：1、无线通信系统主要由_发射机接收机和天线_三大部分组成。
2、无线通信方式主要有单工_ _ 和半双工_三种方式。
3、无线通信的波长、频率是根据λ公式计算的。
4、高频的频率范围，波长范围。
P15—165、甚高频的频率范围，波长范围。
P15—166、超高频的频率范围，波长范围。
P15—167、特高频的频率范围，波长范围。
P15—168、无线通信的形式有_移动_和_固定_两种。
二、名词解释：1、频段：把无线电频率划分为若干个区域，每个区域称为频段。
2、单工通信：通信的双方同时只能单方向工作的方式3、双工通信：通信的双方可同时双方向工作的方式4、半双工通信：通信的一方为单工通信方式，而另一方为双工通信方式。
三、判断题：1、无线通信是利用无线电波来传输信息的。
（√）2、无线通信是在移动中进行通信的。
（Χ）3、无线通信的通信方式有两种。
（Χ）4、无线通信的通信形式有两种。
（Χ）5、超短波通信是指频率在33000。
( Χ)6、超短波通信是指波长在10010。
（Χ）7、移动通信的频率在ＶＨＦ和ＵＨＦ频段。
（√）习题二一、填空题：1、调制按调制信号不同分类有_模拟信号_和数字信号_两种。
2、调制按载波信号不同分类有_模拟信号和_数字信号_两种。
3、调制按调制器实现功能分类有_线形和非线形_两种。
4、调频波的瞬时频率ω（t）。
P532—P5365、调频波的瞬时频移Δω（t）。
P532—P5366、调频波的最大频偏Δω= 。
P532—P5367、调频波的瞬时相位θ（t）。
P532—P5368、调频波的瞬时相移Δθ（t）。
P532—P5369、调频波的数学表达式（t）。
P532—P53610、调频波的调制指数。
P532—P536二、名词解释：1、调制：P4612、载波：P4613、瞬时频率：P5304、频率调制：载波的瞬时频率随调制信号的变化而线性的改变。
三、判断题：1、间接调频就是把调制信号进行微分，再进行调相。
三倍频发生器的基本原理
三倍频发生器的基本原理非线性元件在输入信号通过时，会产生非线性的电压-电流特性。
这种非线性特性会导致输入信号的频率倍增。
在三倍频发生器中，一般会使用晶体管、二极管、场效应管（FET）等非线性元件。
下面是三倍频发生器的基本原理及详细说明：1.输入信号：三倍频发生器的输入信号一般为正弦波，其频率为f。
输入信号的幅值和电阻分配根据具体的电路设计而确定。
2.第一级倍频电路：第一级倍频电路包括一个非线性元件，如二极管。
它的作用是将输入信号的频率提高到原始信号的两倍，即2f。
非线性元件的特性导致了输入信号的频率倍增。
3.信号放大：在第一级倍频电路后面，还需要一个信号放大电路。
这个电路用于放大第一级倍频后的信号，以确保信号强度足够大以供后续电路使用。
4.第二级倍频电路：第二级倍频电路也包括一个非线性元件，如晶体管或FET。
它的作用是将第一级倍频后的信号频率再次提高到原始信号的两倍，即4f。
5.信号放大：与第一级倍频电路类似，第二级倍频电路之后需要一个信号放大电路，以确保输出信号的强度足够。
6.第三级倍频电路：第三级倍频电路是与第一级和第二级串联的，其作用是将第二级倍频后的信号频率提高到原始信号的三倍，即3f。
7.输出信号：第三级倍频电路的输出信号即为三倍频发生器的输出信号。
它是一个频率为3f的正弦波，其幅值可以通过信号放大电路进行调节。
需要注意的是，三倍频发生器需要精确的电路设计，以确保非线性元件的特性能够实现频率倍增。
此外，在设计过程中需要考虑电路的稳定性、功耗以及输出信号的失真等因素。
总之，三倍频发生器是利用非线性元件对输入信号进行频率倍增的电路。
它是许多通信、测量和信号处理应用中的重要组成部分，例如无线电频率合成器、信号发生器等。
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应该工作在欠压状态； 若用来进行集电极调幅, 应该工
作在过压状态。折线化的动态线在性能分析中起了非常 重要的作用。
4．丙类谐振功放的输入回路常采用自给负偏压方 式, 输出回路有串馈和并馈两种直流馈电方式。为了实 现和前后级电路的阻抗匹配, 可以采用LC分立元件、微 带线或传输线变压器几种不同形式的匹配网络, 分别适 用于不同频段和不同工作状态。 5．谐振功放属于窄带功放。 6．宽带高频功放采用非调谐方式, 工作在甲类状态, 采用具有宽频带特性的传输线变压器进行阻抗匹配, 并 可利用功率合成技术增大输出功率。 7.6
7.6 晶体管倍频器
倍频器（Frequency Doubler）是一种输出信号 频率等于输入信号频率整数倍的变换电路。 晶体管倍频器有两种主要形式： 一种是利用丙类放大器电流脉冲中的谐波来获 得倍频，叫做丙类倍频器； 另一种是利用晶体管的结电容随电压变化的非线 性来获得倍频，这是半导体器件所特有的性质，可叫 做参量倍频器。在此只对丙类倍频器进行研究。
3．解析近似分析法是工程上常用的一种近似方法。 利用解析近似分析法可以对丙类谐振功放进行性能分析, 得出它的负载特性、 放大特性和调制特性。 若丙类谐振功放用来放大等幅信号(如调频信号)时, 应该工作在临界状态； 若用来放大非等幅信号(如调幅 信号)时, 应该工作在欠压状态； 若用来进行基极调幅,
而对n次谐波的阻抗最大，且呈纯电阻性。于是回路的输 出电压和功率就是n次谐波。这就起到了倍频作用。
需要说明的是，用丙类谐振功率放大器实现倍频， 在采用最佳通角值的情况下，二次倍频器和三次倍频 器的输出功率要比作为谐振功率放大器工作时分别减 小
1 和 1 ，而且倍频次数越高，输出功率越小。 2 3
基于上述原因，丙类倍频器的倍频次数一般只限 于2～包含有丰富的谐 波。其集电极电流 iC的傅立叶级数分解式为
iC IC 0 I c1m cos t I c 2m cos 2t I c3m cos t
（倍频器动画）
如果集电极选频回路不是谐振在基频上，而是谐振
在n次谐波上，那么，回路对基频和其他谐波的阻抗很小，
7.6
章末小结
1．高频谐振功率放大电路可以工作在甲类、乙 类或丙类状态。相比之下, 丙类谐振功放的输出功率 虽不及甲类和乙类大, 但效率高, 节约能源, 所以是
高频功放中经常选用的一种电路形式。
2. 丙类谐振功放效率高的原因在于导通角θ小, 也 就是晶体管导通时间短, 集电极功耗减小。但导通角θ 越小, 将导致输出功率越小。 所以选择合适的θ角, 是丙 类谐振功放在兼顾效率和输出功率两个指标时的一个重 要考虑。 7.6