微波晶體管放大器

微波低噪聲放大器裝置在微波接收機(jī)的輸入端，放大接收機(jī)的噪聲電平，直接決定接收機(jī)所能夠接收的最低信號(hào)電平，所以低噪聲放大器對(duì)提高接收機(jī)的靈敏度具有重要作用。微波低噪聲放大器由微波低噪聲晶體管及微帶電路組成，利用散射參量進(jìn)行設(shè)計(jì)。微波低噪聲晶體管隨著工藝，結(jié)構(gòu)、材料的進(jìn)步，發(fā)展很快。

微波功率放大器用于放大較強(qiáng)的微波信號(hào)。主要指標(biāo)有:①輸出功率，②非線性失真。非線性失真將引起幅度調(diào)制信號(hào)，如AM、MQAM等的畸變，使限帶信號(hào)頻譜展寬。減小非線性失真的措施一般有功率回退法和預(yù)失真法。功率回退法是降低輸出功率，使晶體管工作于線性區(qū)。是在輸入信號(hào)內(nèi)加入適當(dāng)?shù)氖д娉煞郑蛊湓诜糯笃髦信c新產(chǎn)生的失真抵消。在采取了這些措施之后，非線性失真一般能達(dá)到要求。

當(dāng)微波晶體管輸出功率有限，且需要更大功率輸出時(shí)，就要采用功率合成技術(shù)(見功率放大器)，原理如圖(a)所示?？捎脠D(b)所示的功率合成器，也可用其它耦合結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用功率合成器時(shí)，要求有一對(duì)輸入端的信號(hào)幅度和相位必須相同，否則將不能完全相加而損耗功率。

微波功率放大器的結(jié)構(gòu)一般為微帶結(jié)構(gòu)，散射參量及相關(guān)的特征參數(shù)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。

微波晶體管放大器發(fā)展很快，微波金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管、MESFET的出現(xiàn)使工作頻段可以由1GHz延伸至30GHz,線性輸出功率大于幾十瓦，三階交調(diào)系 數(shù)優(yōu)于-40dBc大大提高了微波通信設(shè)備的性能。

書籍

通信書籍

《射頻與微波晶體管放大器基礎(chǔ)》全面講解了射頻與微波晶體管放大器的各種類型，包括低噪聲、窄帶、寬帶、線性、高功率、高效率、高壓放大器，以及離散、單片集成與混合集成放大器。主要的研究主題包括晶體管建模、分析、設(shè)計(jì)、表征、測(cè)量、封裝、熱設(shè)計(jì)及制造技術(shù)。本書特別強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合，讀者將了解并學(xué)會(huì)解決與放大器相關(guān)的各類設(shè)計(jì)問題，從放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、偏置電路設(shè)計(jì)到穩(wěn)定性分析等。超過160道的習(xí)題有助于提高讀者對(duì)基本的放大器和電路設(shè)計(jì)技巧的掌握。

《射頻與微波晶體管放大器基礎(chǔ)》注重理論、聯(lián)系實(shí)踐，可作為高等院校電子信息工程專業(yè)的高年級(jí)本科生或研究生的教材，也可作為廣大教師、科研工作者和從事相關(guān)工作的專業(yè)技術(shù)人員的參考手冊(cè)。

《射頻與微波晶體管放大器基礎(chǔ)》

第1章 引言

1.1 晶體管放大器

1.2 晶體管放大器的早期歷史

1.3 晶體管放大器的優(yōu)點(diǎn)

1.4 晶體管

1.5 放大器的設(shè)計(jì)

1.6 放大器制造技術(shù)

1.7 放大器的應(yīng)用

1.8 放大器的成本

1.9 目前的趨勢(shì)

1.10 本書的結(jié)構(gòu)

參考文獻(xiàn)

第2章 線性網(wǎng)絡(luò)分析

2.1 阻抗矩陣

2.2 導(dǎo)納矩陣

2.3 abcd參數(shù)

2.4 s參數(shù)

2.4.1 單端口網(wǎng)絡(luò)的s參數(shù)

2.5 雙端口參數(shù)之間的關(guān)系

.參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第3章 放大器特性和定義

3.1 帶寬

3.2 功率增益

3.3 輸入和輸出電壓駐波比

3.4 輸出功率

3.5 功率附加效率

3.6 交調(diào)失真

3.6.1 ip3

3.6.2 acpr

3.6.3 evm

3.7 諧波功率

3.8 峰均比

3.9 合成器效率

3.10 噪聲特性

3.10.1 噪聲系數(shù)

3.10.2 噪聲溫度

3.10.3 噪聲帶寬

3.10.4 最佳噪聲匹配

3.10.5 等噪聲系數(shù)圓和等增益圓

3.10.6 輸入和噪聲同時(shí)匹配

3.11 動(dòng)態(tài)范圍

3.12 多級(jí)放大器特性

3.12.1 多級(jí)放大器ip3

3.12.2 多級(jí)放大器pae

3.12.3 多級(jí)放大器噪聲系數(shù)

3.13 柵極和漏極的推移因子

3.14 放大器的溫度系數(shù)

3.15 平均失效時(shí)間

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第4章 晶體管

4.1 晶體管類型

4.2 硅雙極型晶體管

4.2.1 關(guān)鍵性能系數(shù)

4.2.2 硅雙極型晶體管的高頻噪聲特性

4.2.3 功率特性

4.3 gaas mesfet

4.3.1 小信號(hào)等效電路

4.3.2 性能系數(shù)

4.3.3 mesfet器件的高頻噪聲特性

4.4 異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管

4.4.1 hemt器件的高頻噪聲性能

4.4.2 磷化銦phemt器件

4.5 異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管

4.5.1 hbt的高頻噪聲特性

4.5.2 sige異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管

4.6 mosfet

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第5章 晶體管模型

5.1 晶體管模型的類型

5.1.1 基于物理學(xué)/電磁學(xué)理論的模型

5.1.2 解析或混合模型

5.1.3 以測(cè)量結(jié)果為基礎(chǔ)的模型

5.2 mesfet模型

5.2.1 線性模型

5.2.2 非線性模型

5.3 phemt模型

5.3.1 線性模型

5.3.2 非線性模型

5.4 hbt模型

5.5 mosfet模型

5.6 bjt模型

5.7 晶體管模型縮放

5.8 源牽引和負(fù)載牽引數(shù)據(jù)

5.8.1 理論負(fù)載牽引數(shù)據(jù)

5.8.2 測(cè)試功率和pae的源牽引和負(fù)載牽引

5.8.3 測(cè)試ip3的源和負(fù)載阻抗

5.8.4 源和負(fù)載阻抗尺度變化

5.9 依賴溫度的模型

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第6章 匹配電路的元件

6.1 阻抗匹配元件

6.2 傳輸線匹配元件

6.2.1 微帶線

6.2.2 共面線

6.3 集總元件

6.3.1 電容

6.3.2 電感

6.3.3 電阻

6.4 鍵合線電感

6.4.1 單線

6.4.2 地平面效應(yīng)

6.4.3 多路線

6.4.4 線允許的最大電流

6.5 寬帶電感

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第7章 阻抗匹配技術(shù)

7.1 單端口和雙端口網(wǎng)絡(luò)

7.2 窄帶匹配技術(shù)

7.2.1 集總元件匹配技術(shù)

7.2.2 傳輸線匹配技術(shù)

7.3 寬帶匹配技術(shù)

7.3.1 增益-帶寬限制

7.3.2 集總元件寬帶匹配技術(shù)

7.3.3 傳輸線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)

7.3.4 巴倫型寬帶匹配技術(shù)

7.3.5 t形橋式匹配網(wǎng)絡(luò)

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第8章 放大器分類及分析

8.1 放大器的分類

8.2 a類放大器的分析

8.3 b類放大器的分析

8.3.1 單端式b類放大器

8.3.2 推挽式b類放大器

8.3.3 過激勵(lì)b類放大器

8.4 c類放大器的分析

8.5 e類放大器的分析

8.6 f類放大器的分析

8.7 不同種類放大器的比較

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第9章 放大器設(shè)計(jì)方法

9.1 放大器的設(shè)計(jì)

9.1.1 晶體管類型和制造工藝

9.1.2 晶體管尺寸的選擇

9.1.3 設(shè)計(jì)方法

9.1.4 電路拓?fù)?/p>

9.1.5 電路分析和優(yōu)化

9.1.6 穩(wěn)定性和熱分析

9.2 放大器設(shè)計(jì)技術(shù)

9.2.1 負(fù)載線法

9.2.2 低損耗匹配設(shè)計(jì)技術(shù)

9.2.3 非線性設(shè)計(jì)方法

9.2.4 taguchi實(shí)驗(yàn)法

9.3 匹配網(wǎng)絡(luò)

9.3.1 電抗/電阻性的匹配網(wǎng)絡(luò)

9.3.2 群匹配技術(shù)

9.4 放大器設(shè)計(jì)的例子

9.4.1 低噪放設(shè)計(jì)

9.4.2 最大增益放大器設(shè)計(jì)

9.4.3 功放設(shè)計(jì)

9.4.4 多級(jí)驅(qū)動(dòng)放大器的設(shè)計(jì)

9.4.5 gaas hbt功放

9.5 基于硅的放大器設(shè)計(jì)

9.5.1 si ic lna

9.5.2 si ic功率放大器

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第10章 高效率放大器技術(shù)

10.1 高效率設(shè)計(jì)

10.1.1 過驅(qū)動(dòng)放大器設(shè)計(jì)

10.1.2 b類放大器設(shè)計(jì)

10.1.3 e類放大器設(shè)計(jì)

10.1.4 f類放大器設(shè)計(jì)

10.2 諧波作用放大器

10.3 諧波注入技術(shù)

10.4 諧波控制放大器

10.5 高pae設(shè)計(jì)考慮

10.5.1 諧波調(diào)節(jié)平臺(tái)

10.5.2 匹配網(wǎng)絡(luò)損耗計(jì)算

10.5.3 匹配網(wǎng)絡(luò)損耗的減小

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第11章 寬帶放大器

11.1 晶體管的帶寬限制

11.1.1 晶體管的增益滾降

11.1.2 變化的輸入和輸出阻抗

11.1.3 功率-帶寬積

11.2 寬帶放大技術(shù)

11.2.1 電抗/電阻性拓?fù)?/p>

11.2.2 反饋放大器

11.2.3 平衡放大器

11.2.4 分布式放大器

11.2.5 有源寬帶匹配技術(shù)

11.2.6 共源共柵結(jié)構(gòu)

11.2.7 寬帶技術(shù)的比較

11.3 寬帶功率放大器設(shè)計(jì)的考慮事項(xiàng)

11.3.1 拓?fù)鋱D的選擇

11.3.2 器件長(zhǎng)寬比

11.3.3 低損耗匹配網(wǎng)絡(luò)

11.3.4 增益平坦技術(shù)

11.3.5 諧波終端

11.3.6 熱設(shè)計(jì)

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第12章 線性化技術(shù)

12.1 非線性分析

12.1.1 單音信號(hào)分析

12.1.2 雙音信號(hào)分析

12.2 相位失真

12.3 功率放大器的線性化技術(shù)

12.3.1 脈沖摻雜器件及匹配優(yōu)化

12.3.2 預(yù)失真技術(shù)

12.3.3 前饋技術(shù)

12.4 提高線性放大器效率的技術(shù)

12.4.1 反相

12.4.2 doherty 放大器

12.4.3 包絡(luò)消除與恢復(fù)

12.4.4 自適應(yīng)偏置

12.5 線性放大器的設(shè)計(jì)

12.5.1 放大器增益

12.5.2 減小源和負(fù)載失配

12.6 線性放大器設(shè)計(jì)實(shí)例

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第13章 高壓功率放大器設(shè)計(jì)

13.1 高壓晶體管性能概述

13.1.1 優(yōu)點(diǎn)

13.1.2 應(yīng)用

13.2 高壓晶體管

13.2.1 si雙極型晶體管

13.2.2 si ldmos晶體管

13.2.3 gaas場(chǎng)板mesfet

13.2.4 gaas 場(chǎng)板phemt

13.2.5 gaas hbt

13.2.6 sic mesfet

13.2.7 sic gan hemt

13.3 高壓放大器設(shè)計(jì)的必要考慮

13.3.1 有源器件的熱設(shè)計(jì)

13.3.2 無源元件的功率處理

13.4 功率放大器設(shè)計(jì)實(shí)例

13.4.1 高壓混合放大器

13.4.2 高壓?jiǎn)纹椒糯笃?/p>

13.5 寬帶hv放大器

13.6 串聯(lián)fet放大器

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第14章 混合放大器

14.1 混合放大器技術(shù)

14.2 印制電路板

14.3 混合集成電路

14.3.1 薄膜mic技術(shù)

14.3.2 厚膜mic技術(shù)

14.3.3 共燒陶瓷和玻璃--陶瓷技術(shù)

14.4 內(nèi)匹配功率放大器設(shè)計(jì)

14.5 低噪聲放大器

14.5.1 窄帶低噪聲放大器

14.5.2 超寬帶低噪聲放大器

14.5.3 寬帶分布式低噪聲放大器

14.6 功率放大器

14.6.1 窄帶功率放大器

14.6.2 寬帶功率放大器

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第15章 單片放大器

15.1 單片放大器的優(yōu)點(diǎn)

15.2 單片ic技術(shù)

15.2.1 mmic制作

15.2.2 mmic基底

15.2.3 mmic有源器件

15.2.4 mmic匹配元件

15.3 mmic設(shè)計(jì)

15.3.1 cad工具

15.3.2 設(shè)計(jì)流程

15.3.3 em仿真器

15.4 設(shè)計(jì)實(shí)例

15.4.1 低噪聲放大器

15.4.2 大功率限幅器/lna

15.4.3 窄帶pa

15.4.4 寬帶pa

15.4.5 超寬帶pa

15.4.6 高功率放大器

15.4.7 高效率pa

15.4.8 毫米波pa

15.4.9 無線功率放大器設(shè)計(jì)實(shí)例

15.5 cmos制造

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第16章 熱設(shè)計(jì)

16.1 熱力學(xué)基礎(chǔ)

16.2 晶體管熱設(shè)計(jì)

16.2.1 cooke 模型

16.2.2 單柵熱模型

16.2.3 多柵熱模型

16.3 放大器熱設(shè)計(jì)

16.4 脈沖工作

16.5 導(dǎo)熱槽設(shè)計(jì)

16.5.1 傳導(dǎo)降溫和強(qiáng)制降溫

16.5.2 設(shè)計(jì)實(shí)例

16.6 熱阻測(cè)量

16.6.1 ir成像測(cè)量

16.6.2 液晶測(cè)量

16.6.3 電氣測(cè)量技術(shù)

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第17章 穩(wěn)定性分析

17.1 偶模振蕩

17.1.1 偶模穩(wěn)定性分析

17.1.2 偶模振蕩消除技術(shù)

17.2 奇模振蕩

17.2.1 奇模穩(wěn)定性分析

17.2.2 奇模振蕩抑制技術(shù)

17.2.3 分布式放大器的不穩(wěn)定性

17.3 參數(shù)式振蕩

17.4 雜散參數(shù)式振蕩

17.5 低頻振蕩

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第18章 偏置網(wǎng)絡(luò)

18.1 晶體管偏置

18.1.1 晶體管偏置點(diǎn)

18.1.2 偏置方案

18.2 偏置電路設(shè)計(jì)需要考慮的條件

18.2.1 微帶偏置電路

18.2.2 集總元件偏置電路

18.2.3 高pae偏置電路

18.2.4 遷移電流限制

18.3 自偏置技術(shù)

18.4 多級(jí)放大器偏置

18.5 偏置電路的低頻穩(wěn)定性

18.6 偏置順序

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第19章 功率合成

19.1 器件級(jí)功率合成

19.2 電路級(jí)功率合成

19.2.1 功能衰減

19.2.2 功率合成效率

19.3 功分器、 正交混合網(wǎng)絡(luò)和耦合器

19.3.1 功分器

19.3.2 90°混合網(wǎng)絡(luò)

19.3.3 耦合線定向耦合器

19.4 n路合成器

19.5 共同合成器結(jié)構(gòu)

19.6 隔離電阻的功率處理

19.7 空間功率合成

19.8 功率合成技術(shù)的比較

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第20章 集成的功能放大器

20.1 集成的限幅器/lna

20.1.1 限幅器/lna拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

20.1.2 限幅器的要求

20.1.3 肖特基二極管設(shè)計(jì)與限幅器結(jié)構(gòu)

20.1.4 10 w限幅器/lna設(shè)計(jì)

20.1.5 測(cè)試數(shù)據(jù)與討論

20.2 發(fā)射鏈

20.2.1 可變?cè)鲆娣糯笃?/p>

20.2.2 可變功率放大器

20.2.3 放大器的溫度補(bǔ)償

20.2.4 功率監(jiān)視/檢測(cè)

20.2.5 負(fù)載失配保護(hù)

20.3 放大器的級(jí)聯(lián)

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第21章 放大器封裝

21.1 放大器封裝概述

21.1.1 歷史簡(jiǎn)介

21.1.2 封裝類型

21.2 封裝材料

21.2.1 陶瓷

21.2.2 高分子化合物

21.2.3 金屬

21.3 陶瓷封裝設(shè)計(jì)

21.3.1 rf饋通的設(shè)計(jì)

21.3.2 腔孔設(shè)計(jì)

21.3.3 偏置線

21.3.4 陶瓷封裝結(jié)構(gòu)

21.3.5 陶瓷封裝模型

21.4 塑料封裝設(shè)計(jì)

21.4.1 塑料封裝

21.4.2 塑料封裝模型

21.5 封裝組裝

21.5.1 芯片貼裝

21.5.2 芯片引線鍵合

21.5.3 陶瓷封裝的組裝

21.5.4 塑料封裝的組裝

21.5.5 密封和包裝

21.6 熱性能考慮

21.7 封裝使用的cad工具

21.8 功率放大器模塊

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

第22章 晶體管和放大器的測(cè)量

22.1 晶體管測(cè)量

22.1.1 i-v測(cè)量

22.1.2 s參數(shù)測(cè)量

22.1.3 噪聲參數(shù)測(cè)量

22.1.4 源牽引和負(fù)載牽引測(cè)量

22.2 放大器測(cè)量

22.2.1 使用rf探針測(cè)量

22.2.2 驅(qū)動(dòng)放大器和hpa的測(cè)試

22.2.3 大信號(hào)輸出vswr

22.2.4 噪聲系數(shù)測(cè)量

22.3 失真測(cè)量

22.3.1 am-am和am-pm

22.3.2 ip3/im3測(cè)量

22.3.3 acpr測(cè)量

22.3.4 npr測(cè)量

22.3.5 evm測(cè)量

22.4 相位噪聲測(cè)量

22.5 恢復(fù)時(shí)間測(cè)量

參考文獻(xiàn)

習(xí)題

附錄a 物理常數(shù)和其他數(shù)據(jù)

附錄b 單位和符號(hào)

附錄c 頻帶命名

附錄d 分貝單位

附錄e 數(shù)學(xué)關(guān)系式

附錄f 史密斯圓圖

附錄g 圖形符號(hào)

附錄h 首字母縮略詞及縮寫詞

附錄i 符號(hào)列表

附錄j 多通道與調(diào)制技術(shù)

本書在第1版的基礎(chǔ)上又豐富了相當(dāng)多的內(nèi)容。新的內(nèi)容貫穿全書，詳細(xì)講述了散射參數(shù)技術(shù)。另外還包括放大器和振蕩器的設(shè)計(jì)流程。根據(jù)廣大讀者的建議，對(duì)于第1版習(xí)題中出現(xiàn)的一些關(guān)系式，都做了詳細(xì)的推導(dǎo)。書中無論修訂之處還是添加的新內(nèi)容，都盡可能做到銜接自然，行文流暢。本書還增加了許多新的例題和習(xí)題。

本書的主要宗旨仍是充分體現(xiàn)運(yùn)用散射參數(shù)技術(shù)，分析和設(shè)計(jì)微波晶體管放大器的處理方法。微波頻率這一術(shù)語，是指那些波長(zhǎng)只有厘米(1-10cm)數(shù)量級(jí)的頻率。然而，本書中所闡述的設(shè)計(jì)流程以及分析方法，決不僅限于微波頻段。實(shí)際上，只要能了解晶體管在該頻段內(nèi)的散射參數(shù)，這些方法可..