射频功率放大器电路设计实例29页PPT
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射频功率放大器PPT课件
性 当
阻 于
抗 一
Z个C反)，相因变为压输器出。电
压
与
输
入
电
压
反
相
，
所以
• 传输线变压器在变压器模式工作时，主要作用是在输 入端和输出端之间实现阻抗转换、平衡不平衡变换等。 为了使输出电压倒相，2端必须接地（见图3.23b）。 传输线变压器将传输线绕在磁心上，在1～2端有较大 的感抗存在，信号源就不会被短路；同样，4～3端也 有感抗存在，负载也不会被短路。如图3.23c所示，输 入信号和负载分别加在其一次侧的1～2端和二次侧的 3～4端绕组上。其中输入信号加在绕组上的电压为u， 与传输线上的始端电压相同；通过电磁感应，在负载 RL上产生的电压也为u，与传输线终端电压相同。
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图3.21 T形匹配网络 图3.22 T形网络的分解
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• 上述π形和T形匹配网络都可以看成L形匹配网络的 串接组合网络，这种L形网络既有阻抗变换作用，又 有阻抗补偿特性，因此被广泛应用在射频功率放大 器的匹配网络中。
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3.3.3传输线变压器匹配网络
1 传输线变压器结构与等效电路 • 传输线变压器是将传输线绕在磁环上构成的，传输
线可以采用同轴电缆、带状传输线、双绞线或高强 度的漆包线，磁心采用高频铁氧体磁环(MXO)或镍 锌(NXO)。频率较高时，采用镍锌材料。磁环直径 小的只有几毫米，大的有几十毫米，选择的磁环直 径与功率大小有关，一个15W功率放大器需要采用 直径为10～20mm的磁环。传输线变压器的上限频 率可高达几千兆赫，频率覆盖系数可以达到104。 • 一个1∶1的倒相传输线变压器的结构示意图如图 3.23所示，采用2根导线(1～2为一根导线，3～4为 另一根导线)，内阻为RS的信号源uS连接在1和3始 端，负载RL连接在2和4终端，引脚端2和3接地。
射频与微波电路设计低噪声放大器设计PPT课件
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放大器的稳定性
当放大器的输入和输出端的反射系数的模都小于 1（即 1 1, 2 1 ）时，不
管源阻抗和负载阻抗如何，网络都是稳定的，称为绝对稳定；
当输入端或输出端的反射系数的模大于 1 时，网络是不稳定的，称为条件稳定。
对条件稳定的放大器，其负载阻抗和源阻抗不能任意选择，而是有一定的范围，
பைடு நூலகம்
P3
P1
P2
Z0
输入
a1
a2
微波
输出
匹配
b1 器 件 b2
匹配
电路
[S]
电路
P4 Z0
Zs Zin
Zout ZL
Γ sΓ 1
Γ 2Γ L
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在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆
• 2、输入、输出匹配时，噪声并非最佳。相反有一定失配，才能实现噪声最佳。 • 对于MES FET（金属半导体场效应晶体管）来说，其内部噪声源包括热噪声、闪
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放大器技术指标—端口驻波比和反射损耗 • 低噪声放大器主要指标是噪声系数，所以输入匹配电路是按照噪声最佳来设计的， 其结果会偏离驻波比最佳的共扼匹配状态，因此驻波比不会很好。 • 此外，由于微波场效应晶体或双极性晶体管，其增益特性大体上都是按每倍频程 以6dB规律随频率升高而下降，为了获得工作频带内平坦增益特性，在输入匹配 电路和输出匹配电路都是无耗电抗性电路情况下，只能采用低频段失配的方法来 压低增益，以保持带内增益平坦，因此端口驻波比必然是随着频率降低而升高。
烁噪声和沟道噪声。这几类噪声是相互影响的，综合结果可归纳为本征FET栅极 端口的栅极感应噪声和漏极端口的漏极哭声两个等效噪声源。这两个等效噪声 源也是相关的，如果FET输入口（即P1面）有一定的失配，这样就可以调整栅极 感应噪声和漏极噪声之间的相位关系，使它们在输出端口上相互抵消，从而降 低了噪声系数。对于双极型晶体管也存在同样机理。 • 根据分析，为获得最小的FET本征噪声，从FET输入口P1面向信源方向视入的反 射系数有一个最佳值，用out表示。当改变输入匹配电路使呈现
放大器的稳定性
当放大器的输入和输出端的反射系数的模都小于 1（即 1 1, 2 1 ）时，不
管源阻抗和负载阻抗如何，网络都是稳定的，称为绝对稳定；
当输入端或输出端的反射系数的模大于 1 时，网络是不稳定的，称为条件稳定。
对条件稳定的放大器，其负载阻抗和源阻抗不能任意选择，而是有一定的范围，
பைடு நூலகம்
P3
P1
P2
Z0
输入
a1
a2
微波
输出
匹配
b1 器 件 b2
匹配
电路
[S]
电路
P4 Z0
Zs Zin
Zout ZL
Γ sΓ 1
Γ 2Γ L
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在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆
• 2、输入、输出匹配时，噪声并非最佳。相反有一定失配，才能实现噪声最佳。 • 对于MES FET（金属半导体场效应晶体管）来说，其内部噪声源包括热噪声、闪
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放大器技术指标—端口驻波比和反射损耗 • 低噪声放大器主要指标是噪声系数，所以输入匹配电路是按照噪声最佳来设计的， 其结果会偏离驻波比最佳的共扼匹配状态，因此驻波比不会很好。 • 此外，由于微波场效应晶体或双极性晶体管，其增益特性大体上都是按每倍频程 以6dB规律随频率升高而下降，为了获得工作频带内平坦增益特性，在输入匹配 电路和输出匹配电路都是无耗电抗性电路情况下，只能采用低频段失配的方法来 压低增益，以保持带内增益平坦，因此端口驻波比必然是随着频率降低而升高。
烁噪声和沟道噪声。这几类噪声是相互影响的，综合结果可归纳为本征FET栅极 端口的栅极感应噪声和漏极端口的漏极哭声两个等效噪声源。这两个等效噪声 源也是相关的，如果FET输入口（即P1面）有一定的失配，这样就可以调整栅极 感应噪声和漏极噪声之间的相位关系，使它们在输出端口上相互抵消，从而降 低了噪声系数。对于双极型晶体管也存在同样机理。 • 根据分析，为获得最小的FET本征噪声，从FET输入口P1面向信源方向视入的反 射系数有一个最佳值，用out表示。当改变输入匹配电路使呈现
射频放大器电路设计32页PPT
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
射频放大器电路设计
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
15、机会是不守纪律的。——雨果
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
射频放大器电路设计
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
射频小信号放大器电路设计-最全资料PPT
它提供一个 完整的具有可调IIP3（输入三阶截点）LNA解决方案，IIP3可固定在为达到接收器的线性要求所需的水平，IIP3为+35dBm，
可4G调HIzIPL3N范A应围用为和电+2路～4的+的1印4d制B接板m。图地端开路，此时MGA72543的内部控制电路自 动从放大器模式转化到旁路状态，且器件电流几乎下 降到0。旁路状态的电流消耗通常是2A，最大为15A。 当设定为旁路模式时，输入和输出都由内部匹配到 50。
2.3 射频小信号放大器电路设计实例
MBC13720 是一个低噪声放大器（LNA）集成电路芯 片，可满足400MHz～2.4GHz频率范围内射频小信号放 大应用要求，工作电压为2.5～3.0V，输入、输出匹配 满足设计的灵活性要求。
MBC13720具有四种工作模式：低IP3、高IP3、旁路和 待机模式。低IP3模式和高IP3模式工作电流为5.0mA 和11mA，具有可完全关断器件的待机模式。最高的输 入互调截点IP3为10dBm（1.9GHz）和13dBm （2.4GHz）。最低的噪声系数为1.38dB（1.9GHz）和 1.55dB（2.4GHz）。
1、T2、T3为50的微带线。
(c) 2.4GHz LNA应用电路的印制板图
MGA72543是一个经济的，易使用的GaAs（砷化镓） MMIC（单片式微波集成电路）低噪声放大器（LNA）， 工作频率范围为0.1～6.0GHz，工作电压为2.7～4.2V。 噪声系数在2GHz时为1.4dB，在芯片上的旁路开关损
S21|2为15.4dB；噪声系数NF为1.3dB；输入回波损耗 |S11|2为13.7dB；输出回波损耗|S22|2为14.5dB；反向 隔离|S12|2为27.5dB；输入1dB压缩点IP1dB为16dBm；
可4G调HIzIPL3N范A应围用为和电+2路～4的+的1印4d制B接板m。图地端开路，此时MGA72543的内部控制电路自 动从放大器模式转化到旁路状态，且器件电流几乎下 降到0。旁路状态的电流消耗通常是2A，最大为15A。 当设定为旁路模式时，输入和输出都由内部匹配到 50。
2.3 射频小信号放大器电路设计实例
MBC13720 是一个低噪声放大器（LNA）集成电路芯 片，可满足400MHz～2.4GHz频率范围内射频小信号放 大应用要求，工作电压为2.5～3.0V，输入、输出匹配 满足设计的灵活性要求。
MBC13720具有四种工作模式：低IP3、高IP3、旁路和 待机模式。低IP3模式和高IP3模式工作电流为5.0mA 和11mA，具有可完全关断器件的待机模式。最高的输 入互调截点IP3为10dBm（1.9GHz）和13dBm （2.4GHz）。最低的噪声系数为1.38dB（1.9GHz）和 1.55dB（2.4GHz）。
1、T2、T3为50的微带线。
(c) 2.4GHz LNA应用电路的印制板图
MGA72543是一个经济的，易使用的GaAs（砷化镓） MMIC（单片式微波集成电路）低噪声放大器（LNA）， 工作频率范围为0.1～6.0GHz，工作电压为2.7～4.2V。 噪声系数在2GHz时为1.4dB，在芯片上的旁路开关损
S21|2为15.4dB；噪声系数NF为1.3dB；输入回波损耗 |S11|2为13.7dB；输出回波损耗|S22|2为14.5dB；反向 隔离|S12|2为27.5dB；输入1dB压缩点IP1dB为16dBm；
射频放大电路设计
Pi/N
A G2Pi/N
Pi
Pi/N 功率 Pi/N
A G3Pi/N G4Pi/N
A
功率
P
Pi N
N
Gi
i1
分配
合成
Pi/N
A GN-1Pi/N
Pi/N
A GNPi/N
7.4.3 功率合成放大电路
3dB耦合器
G1
RFIN 1
2
匹配 网络
A1
匹配 网络
3dB耦合器
50W
4 50W
3 匹配
G2
网络
MS
PIN PAVS
VSWRIN
1
1
Ga Ga
1
1
1 MS 1 MS
7.2 射频放大电路旳噪声
7.2.1 噪声信号旳特征和分类
1） 2）
热噪声 散粒噪声
PN kTB
3） 闪烁噪声
I 等效噪声温度和噪声系数
PNI=0
R T=0K
有噪声 放大电路
PNO R
（1）若(|S11|<1，则史密斯圆图中心点 （ΓL=0点）在稳定区域内。分2种情况。
① 若输出稳定鉴别圆包括史密斯圆图中心 点（如图7.2（a）所示），ΓL旳稳定区域在输 出稳定鉴别圆内。ΓL旳稳定区域是史密斯圆图 单位圆内输出稳定鉴别圆内旳区域，是图7.2 （a）中旳阴影区。
② 若输出稳定鉴别圆不包括史密斯圆 图中心点（如图7.2（b）所示），ΓL旳稳 定区域在输出稳定鉴别圆外。ΓL旳稳定区 域是史密斯圆图单位圆内输出稳定鉴别圆 外旳区域，是图7.2（b）中旳阴影区。
|GS|1 (b) K<1, |S11|>1, |S22|<1
《射频功率放大器》课件第2章
图2.3.3 MMG3003NT1工作在3.4～3.6 GHz的应用电路 (a) 工作在3.4～3.6 GHz频率范围的电原理图; (b) 元器件布局图
2.4 MMG3005NT1 400～2400 MHz功率放大器
MMG3005NT1 是一个A类、宽带、小信号、高线性的 晶体管放大器芯片。其输入、输出内部匹配为50 Ω；工作频 率范围为400～2400 MHz；输出功率(P1 dB)为30 dBm；小 信号增益为15 dB; 输出三阶截点为48 dBm (@2140 MHz); 噪声系数为6 dB; 电源电压为5 V; 电流消耗为500 mA。
MMG3003NT1 是一个A类、宽带、小信号、高线性的 晶体管放大器芯片。其输入、输出内部匹配为50 Ω；工作频 率范围为40～3600 MHz；输出功率(P1 dB)为24 dBm；小 信号增益为19.3～20 dB；输出三阶截点为40.5 dBm(@900 MHz)；噪声系数为 4 dB；电源电压为6.2 V；电流消耗为 160～205 mA。
6.0 GHz功率放大器
MMG3007/08/09/10/11/12/13NT1 是一种A类、宽带、小 信号、高线性的晶体管放大器芯片。其输入、输出内部匹配 为50 Ω，工作频率范围为0～6 GHz。
MMG3007 NT1输出功率(P1 dB)为16 dBm；小信号增益 为18～19 dB；输出三阶截点为30 dBm(@900 MHz)；噪声 系数为3.8 dB；电源电压为5 V; 电流消耗为39～55 mA。
MMG3007/08/09/10/11/12/13NT1采用SOT-89(CASE 1514-01，STYLE 1)封装(见图2.2.1)，引脚端1为射频输入端， 引脚端2为接地端，引脚端3为功率放大器输出和直流电源端。
《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
射频及微波固态功率放大器PPT
射频及微波固态功 率放大器
目录
• 引言 • 工作原理 • 设计与实现 • 性能优化 • 发展趋势与挑战 • 实际应用案例
பைடு நூலகம் 01
CATALOGUE
引言
定义与特性
定义
射频及微波固态功率放大器是一种电 子设备，用于将低功率信号放大至所 需的高功率水平，以便在无线通信、 雷达、射电天文学等领域应用。
特性
通过在放大器输入端添加一个特 性相反的失真信号，补偿放大器 自身的非线性失真，从而提高输
出信号的线性度。
负反馈技术
将放大器的输出信号反馈回输入端 ，通过负反馈降低放大器的增益， 从而减小非线性失真。
前馈技术
将一小部分输出信号直接反馈到输 入端，与原始输入信号一起进入放 大器，从而减小非线性失真。
效率优化
合理设计散热结构，使放大器在工作过程中温度保持在安全范围 内，从而提高可靠性。
元器件筛选与降额使用
对关键元器件进行筛选和降额使用，降低因元器件失效导致的可靠 性问题。
冗余设计
在关键电路中采用冗余设计，当主电路出现故障时自动切换到备份 电路，提高系统的可靠性。
05
CATALOGUE
发展趋势与挑战
技术发展前沿
具有高效率、高可靠性、高线性度、 宽频带等特性，能够满足各种复杂的 应用需求。
应用领域
01
02
03
无线通信
用于基站、移动通信设备 、卫星通信系统等，提供 稳定的信号放大功能。
雷达
用于军事和民用雷达系统 ，提高目标检测和识别能 力。
射电天文学
用于射电望远镜和天文观 测系统，增强信号接收和 数据处理能力。
贝（dB）。
带宽
表示放大器能够放大的 信号频率范围。
目录
• 引言 • 工作原理 • 设计与实现 • 性能优化 • 发展趋势与挑战 • 实际应用案例
பைடு நூலகம் 01
CATALOGUE
引言
定义与特性
定义
射频及微波固态功率放大器是一种电 子设备，用于将低功率信号放大至所 需的高功率水平，以便在无线通信、 雷达、射电天文学等领域应用。
特性
通过在放大器输入端添加一个特 性相反的失真信号，补偿放大器 自身的非线性失真，从而提高输
出信号的线性度。
负反馈技术
将放大器的输出信号反馈回输入端 ，通过负反馈降低放大器的增益， 从而减小非线性失真。
前馈技术
将一小部分输出信号直接反馈到输 入端，与原始输入信号一起进入放 大器，从而减小非线性失真。
效率优化
合理设计散热结构，使放大器在工作过程中温度保持在安全范围 内，从而提高可靠性。
元器件筛选与降额使用
对关键元器件进行筛选和降额使用，降低因元器件失效导致的可靠 性问题。
冗余设计
在关键电路中采用冗余设计，当主电路出现故障时自动切换到备份 电路，提高系统的可靠性。
05
CATALOGUE
发展趋势与挑战
技术发展前沿
具有高效率、高可靠性、高线性度、 宽频带等特性，能够满足各种复杂的 应用需求。
应用领域
01
02
03
无线通信
用于基站、移动通信设备 、卫星通信系统等，提供 稳定的信号放大功能。
雷达
用于军事和民用雷达系统 ，提高目标检测和识别能 力。
射电天文学
用于射电望远镜和天文观 测系统，增强信号接收和 数据处理能力。
贝（dB）。
带宽
表示放大器能够放大的 信号频率范围。