355宽频带放大器课件.ppt
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- 355 宽频 放大器 课件
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1、电子科技大学 贾宝富 博士 微波电路与系统 3.5.5 宽频带放大器 1 2 3.5.5 宽频带放大器?电路简单?噪声特性好?频带不宽 30%?驻波比差 *无损匹配特点*宽频带放大器种类?并联负反馈-低微波频段?有损匹配-简单,效果不很好?行波放大-单片集成或管芯组装?平衡式放大器-频带受电桥限制,驻波比小 3 一、并联负反馈放大器 单级负反馈 漏极电感可以提升高频 栅极电感可以改善噪声 两极负反馈 4 微波电路并联负反馈特点:?负反馈相位不是180o:因为S21有相移?微带引线有分布参数效应?元件尺寸有影响?噪声加大:噪声相位、频率随机,带外大部分为正反馈。?适用于低频波段:3GHz,5GH
2、z(因为元件尺寸较大)?频带足够宽:0.01-5GHz?驻波比改善 5 二、有损匹配电路 有损并联高通型 有损串联高通型?只能用于级间(损耗对噪声性能影响较大)?可以压低低频增益?改善稳定性?噪声系数变坏 R4hlR有损匹配特点:(电阻是吸收损耗元件,电容是减弱高频损耗的 旁路电容。结构简单,易实现,性能稳定。)电阻电阻 电阻电阻 6 lgldZgZdlglgldldZdPsCRLCRLPoutZgZgZd三、分布式放大器(行波式放大器)?每只微波管从输入微带线耦合出一部分Ps进行放大?当栅线和漏线保持同速传播时 放大后右向波叠加,左向波部分相互抵消放大后右向波叠加,左向波部分相互抵消 7 l
3、g3Pslg2lg1RgsRgsCgsZgRgsRgsCgsCgsCgsZgZgZgRgsRdsCgsCdsgmvg?FET简化等效电路?输入线电路 8 RgsCgsCgs D gsgsRC22wlg3Pslg2lg1CgsZggsgsRC22wgsgsRC22wgsgsRC22wgsgsRC22wZgZgZgCgsCgsCgsFET输入等效元件 可以改成并联 输入线等效阻抗:ggsgggelCCLZ/?9 ZdCld1ld2ld3PoutZdZdZdCdsRdsRdsRdsRdsCdsCdsCdsgmvg1gmvg4gmvg2gmvg3?输出线等效电路?输出线等效阻抗:?为了提高增益可以在输
4、出端级联同样的放大器。ddsdddelCCLZ/?信号沿栅极线传播,各栅极电压依次为:,12gglggeVV?,213gglggeVV?gglggeVV?314?,1gV10 四、平衡式放大器 3dB?o?FETFET3dB?o?P0GP0-900-1800P1P2-270000GP1GP2GP1GP1GP2GP2001800-900-900?3?¥?3?¥?¥?¥?组成:2个单管放大器 2个3dB耦合器 11 1.分路合路器(正交耦合器)4lf?4l4lZ0Z0Z0Z0Z0Z02/0Z2/0Z4l12341a1b2a2b3a3b4a4binGinG1423Z0Z0Z0Z0频带:10%频带:倍
5、频程 A.各口匹配:S11S22S33S440 B.14、23口相互隔离:S14S410 S23S320 C.邻口输出功率等分,相差900:?f?243342112jeSSSS?f?f?22)2(42243113jjjeeSSSS12 方形电桥S参数:?00000000?S用途:(1)分功率:从1口输入a1,(第2、3、4口匹配,a2=a3=a4=0),矩阵方程:?00000000000001114321aaabbbb?即b2和b3等分功率,相差900.13(2)输入口匹配:)()()()(0000000003211323214321dcbabbaabbbbabbbb?G?GG?G?GG?把(
6、b)(c)代入(a)和(d),得 b1=(?2G+?2G)a1 b4=(?G+?G)a1 1口反射系数:02)(22221111?G?G?ff?jjeeSab14口传输系数:G?G?f?241142jjeSab即:1口无反射,4口有反射;反射不影响功率分配。14(3)功率合成:当输入a1和a4时?0000000000004141414321aaaaaabbbb?ffjjejaabejaab)(21)(21143412当a1=ja4 (a1比a4领先900),得?fjeabb43220即第3口合成输出,第2口无输出。a1a4b2b3输入永远匹配,输出功率加倍。15 SbSaST1GsGLG2G2
7、.平衡式放大器平衡式放大器 两个放大器相同,暂以其S参数Sb和Sa表示。放大器由虚线框三个四口S矩阵组成。第1只放大器:?bbbbbsssss2221121116?aaaaasssss22211211中间虚线框是两放大器组合:?aaaabbbbTsssssssss222112112221121100000000第2只放大器:再把两个正交耦合器组合起来,推导得总矩阵:?abbababajIIIIIIIIIIIIAmpssssjssjssesssss22222121121211112 2f两个放大器完全一样时:?00221212ffjjAmpejsejss17 平衡放大器特点:(1)匹配性能好:接
8、负载GL时 LjLIIIIIILIIIILIIIIIIIIeSSSSSSSSG?G?G?G?G?f42112 11sjeSSG?G?f421122S12很小,G1、G2很小 匹配好(当GL=0时,G10)即使负载匹配不好(GL?0),放大器输入口的G1也很小。(2)增益同单管:GP=|SII I|2=|S21|2 和单管放大器的相同。GL?o a?G1G2Gs18(3)稳定性好:12121211222112I IIII I22II II2I I?SSSSSSSSKf42112I IIII II IIII III III IjeSSSSSSSS?如果|S12S21|=1,说明管子刚好自己振荡 恒
9、为绝对稳定。2112I IIII I2II II2112I IIII I2I I1 11 1SSSSSSSSSS?19 3.5.6 微波放大器的CAD技术 一、一、微波电路分析微波电路分析 (A)微波电路分解成单元元件组合微波电路分解成单元元件组合 电路元件的分解 S1S2S3S4S5S6S7S8S9 S10S11S1220 (B)常用单元件的S参数?串联阻抗?例:串联电容?并联导纳 ZZoZoCZoZoYZoZo?cccZZZS2221?0001221211cZjcZjcZjSwww?cccYYYS22210ZZZc?0YYYc?21?sin122sin1sin1cos21222cccccc
10、ZZjZZjZZjSmZtgjY?mZctgjY?ZZoZo?Zm D Y?Zm D Y?传输线段?并联开路微带线?并联短路微带线 22 ACSZsZLSG1G2GLG(C)电路的S矩阵和性能参数?信源反射系数?负载反射系数?输入反射系数?输出反射系数?电路增益 LLSSSSG?G?G2221121111.sSsSSSG?G?G112112222122112221122221)1)(1()1)(1(LLLsSSSsSsSGGG?G?G?G?G?ZoZsZoZss?GZoZZoZLLL?G23 放大器前后皆为匹配系统时 111S?G222S?G1111111SSVSWR?2222211SSVSW
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