|GL|1
|GL|1
输出稳定圆 |S11|<1
输入稳定圆 |S22|<1
绝对稳定条件
7.1.1 放大电路稳定性分析
标出稳定的源反射系数取值的区域。实线 的圆表示|GS|=1，虚线的圆表示|GOUT|=1的 输入稳定圆，其他条件已经在图上标明。
|GOUT|1 |GOUT|1
|GS|1 |GS|1
第七章 射频放大电路设计
第七章 射频放大电路设计

7.1 小信号射频放大电路 7.2 射频放大电路的噪声


7.3 宽带放大电路 7.4 功率放大电路

7.2.1 噪声信号的特性和分类 7.2.2 等效噪声温度和噪声系数 7.2.3 等噪声系数圆


7.5 射频放大电路综合分析设计
补偿匹配网络
7.3 宽带放大电路

2）
T1 匹配 网络 匹配 网络
平衡放大
3dB耦合器 1 50W Z0 Z0
2 Z0 2
3dB耦合器 RFIN 1 2
Z0 2
T2 4 50W 3 匹配 网络
匹配 网络
2 Z0 2
RFOUT 4 Z0
Z0
3 Z0
7.3 宽带放大电路

3）
R2
负反馈放大电路
B rbe VBE E R1 R1 R2 C gmVBE
7.1.1 放大电路稳定性分析
RL CL |GIN|1 |CL| |CL| |GL|1 |GIN|1 |GL|1 |GIN|1 RL CL |GIN|1
|S11|<1
|S11|>1
临界稳定园，稳定区域
7.1.1 放大电路稳定性分析
RL CL |CL| |GIN|1 RS |CS| CS |GOUT|1
7.1.4 放大电路的增益

2. 单向传输情况
max
GT
GS
max
GO GL
max

1 1 S11
2
S 21
2
1 1 S22
2
1 1U
2
GT 1 GTU 1 U
2
7.1.4 放大电路的增益

3. 双向传输情况
1 1 G MS
2
GT max
S21
2
1 G ML
2 2
1 S 22 G ML
2 B1 B12 4 C1 G G MS S 2C1 2 B2 B2 2 4 C2 G L G ML 2C2
7.1.4 放大电路的增益

4. 输入和输出驻波系数
进入输入匹配电路的功率 PIN 与信号源可以输出的最大功率 PAVS 之比， 定义为输入端口 的失配系数


（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 若输出稳定判别圆包含史密斯圆图中心 点（如图7.2（a）所示），ΓL的稳定区域在输 出稳定判别圆内。ΓL的稳定区域是史密斯圆图 单位圆内输出稳定判别圆内的区域，是图7.2 （a）中的阴影区。

② 若输出稳定判别圆不包含史密斯圆 图中心点（如图7.2（b）所示），ΓL的稳 定区域在输出稳定判别圆外。ΓL的稳定区 域是史密斯圆图单位圆内输出稳定判别圆 外的区域，是图7.2（b）中的阴影区。
ZL
7.1.1 放大电路稳定性分析

放大电路绝对稳定：
G IN 1 GOUT 1 对于任何 GS 1 GL 1
•放大电路有条件稳定：
G IN 1 GOUT 1 对于一定范围内的G S 和G L
7.1.1 放大电路稳定性分析
PIN MS PAVS
VSWRIN
1 Ga 1 Ga

1 1 M S 1 1 M S
7.2 射频放大电路的噪声

7.2.1 噪声信号的特性和分类 1） 热噪声 PN kTB 2） 散粒噪声 3） 闪烁噪声
I N rms 2qI DC B
7.2.2 等效噪声温度和噪声系数
Re Z S Z IN 0 Re Z L Z OUT 0
T R T R
7.1.4 放大电路的增益
转换功率增益： 工作功率增益： 可用功率增益：
GT PL 负载吸收的功率 PAVS 信号源的可用功率
PL 负载吸收的功率 GP G PIN 输入到网络的功率 PAVN 网络的可用功率 GA PAVS 信号源的可用功率
G IN S12 S21G L S11 1 S22 G L
GOUT S12 S21G S S22 1 S11G S
S12 S 21G L 1 S11 1 S 22 G L S12 S 21G S S 22 1 S G 1 11 S
(a) K<1, |S11|>1, |S22|<1
(b) K<1, |S11|>1, |S22|<1
7.1.2 绝对稳定的充要条件
K 1 1 S11
S11 S 22 S12 S 21 K 1 S11 S 22
2 2 2
2
S12 S 21 1 S 22 S12 S 21
7.4.2 B类和C类功率放大电路
Vout
Vout
Vin Vin t
Vout T 正偏置
t
Vin Vin t
Vout T 正偏置
t
Vout
Vout
Vout Vin t Vin t T 负偏置
t
Vin Vin t
Vout T 零偏置
7.4.2 B类和C类功率放大电路
IC1 VC T1 Vin Vin t IC2 T2 -VC Vout RL IC1 IOUT t 交越失真 Vout t
7.4.1 A类功率放大电路

对于A类放大电路定义输出信号有效的功 率范围为放大电路的动态范围
DR P Po, mds dB 1dB
噪声底的功率Po,mds
Po, mds dBm 10 log GA kT0 BF 3dB 174 dBm 10 log B GA dB F dB 3dB
7.1.1 放大电路稳定性分析
RL CL |CL| |GIN|1 |CS| CS RS |GOUT|1
|GL|1
|GS|1
GL平面
GS平面
临界稳定圆

稳定性要求：
1、 L 1,即单位园以内。 G 2、 in 1所确定的GL区域，称为“输出端稳定判据园”。 G 当GL 0时，由7.6式可得 Gin S11 ，11 1则稳定，11 1 S S 则不稳定。 这就是说，当 S11 1 时便有GL 0的点位于稳定区，GL 0 的点位于稳定园 Gin 1以内 ，参见图7.（a）的阴影区。 2 当 S11 1 时便有GL 0的点位于不稳定区，即Gin 1, 参见 图7.（c）。显然其中阴影区为稳定区。 2 同理，可以判断7.（b）、.（d）在图上注明稳定区条件。 2 72 ,
A A
P2 P3
P Pi
i 1
N
A
P4
A
PN-1 功率 合成 PN-1+PN
功率 合成
A
PN
7.4.3 功率合成放大电路
Pi/N Pi/N Pi/N A G1Pi/N G2Pi/N G3Pi/N G4Pi/N
A A
Pi
功率 分配
Pi/N
Pi N P Gi N i 1
功率 合成
A
S12 0.02531
0.02935 0.04044 0.06448
S21 11.8102
6.1189
S22 0.429 35
0.365 34 0.364 43 0.423 66
3.0674
1.5353
7.1.3 潜在不稳定情况
T R T R
同理得到：
GS
S
11
S
2
* * 22 2

S11

S12 S21 S11
2 2
根据 Gin 1和 Gout 1所求得的GL稳定园和Gs稳定园， 称为稳定判据园。 与原本的GL园、Gs园（称为SMITH园）不同，圆心和 半径都不同。可以自行比较。 前者表示稳定条件，后者表示实际条件，两者对比 即可判断实际系统是否稳定。
IC2 t
互补B类放大电路的基本电路
7.4.2 B类和C类功率放大电路
VC RFC IC t T RFC -VBB L C 谐振选频网络 t Vout(t) Vout
Vin Vin(t) t
IC
C类基本放大电路
7.4.3 功率合成放大电路
A P1 功率 合成 P1+P2 功率 合成 功率 合成 P3+P4 功率 合成
有噪声 放大电路
PNI=0
PNO
R
R T=0K
T=T GA, B, TS 2 R T=T1
K RL
有噪声 放大电路
PNO
无噪声 RL 放大电路
GA, B, TS PNI
PNO RL
R T=Te
GA, B, TS
7.2.2 等效噪声温度和噪声系数
PNO T F PNO I PSI SNR IN PNO T PNI PSO G A PNI SNR OUT PNOT
7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4
A类功率放大电路 B类和C类功率放大电路 功率合成放大电路 功率放大的交调失真