第二章(補充)高頻電路基礎

1、高頻電子線路高頻電子線路課件課件2015年8月教師：陳添丁教師：陳添丁閩南師大物理與信息工程學院高教出版社 補充內(nèi)容補充內(nèi)容第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 高頻電路基礎高頻電路基礎第二章第二章 高頻電路基礎高頻電路基礎2.1無源器件與模型2.2有源器件與模型2.3傳輸線與微帶線2.4Y參數(shù)與S參數(shù)2.5噪聲與噪聲系數(shù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容第二章第二章 緒論緒論 引子1、高頻電路與低頻電路中元器件的頻率特性是不同的。 在低頻呈現(xiàn)的集總器件 在高頻時呈現(xiàn)分布參數(shù)2、無線通信電路中，器件的物理結構都盡可能的小，從而使得器件的有效工作頻率隨尺寸的減小而升高，如表面貼器件。3、高頻電路由無源元件和有源器件

2、組成。 有源器件：具有電流控制能力的器件。如電子管、三極管、場效應管、晶閘管、可控硅等。 無源器件：導線、電阻、電容、電感，以及二極管等。2.1.1 導線導線 1、導線包括裸銅線、鍍銀(金)線、漆包線、塑包線、紗包線等，用于傳輸信號。2、趨膚效應圖2-1 趨膚效應示意圖2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.1 導線導線 圖2-2 趨膚深度與工作頻率的關系2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.2 電阻器LR為電阻的引線電感;CR為分布電容2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.3 電容器2.1無源器件與模型無源器件與模型 電容標定：1MHz；rc為損耗電阻；Lc為引線電感電容的品

3、質因數(shù)Qc為ccQCr一個周期內(nèi)電容的儲能一個周期內(nèi)消耗的能量式中：為工作頻率C為電容值rc為電容的總損耗電阻。 2.1.3 電容器2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.4 電感器 為磁芯損耗的等效電阻為繞組間的分布電容為電感繞組的交流電阻LbrLCLar2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.4 電感器 2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.4 電感器 電感的品質因數(shù)QL為LLLQr一個周期內(nèi)電感的儲能一個周期內(nèi)消耗的能量 采用漆包線繞制(1840 )LdlNd繞制環(huán)形線圈L100LNAL1 000LNA(鐵粉磁芯)(鐵氧體磁芯)2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.5

4、 鐵氧體磁珠 2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.5 鐵氧體磁珠 2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.5 鐵氧體磁珠 2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.6 高頻二極管應用:檢波、調(diào)制、解調(diào)以及混頻等1高頻二極管模型Rd：二極管耗損電阻VD：內(nèi)部PN結電壓ID：直流導通電流Cd：正向偏置時的擴散電容Cj：反向偏置時的勢壘電容：01rjjDuCCV2.1無源器件與模型無源器件與模型 DDDDTdddTTdIIQCVdVV01rjjDuCCV2.1.6 高頻二極管反向工作時，結電容以勢壘電容Cj為主，其大小與外加反向電壓ur的關系：正向工作時，結電容以擴散電容為主，其大小與

5、二極管電流有關：2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.6 高頻二極管2高頻二極管應用1)檢波二極管 檢波(也稱幅度解調(diào))二極管是利用二極管單向導電性將高頻或中頻無線電信號中的幅度信息(如音頻信號)取出來； 廣泛應用于半導體收音機、電視機及通信設備等小信號電路中，其工作頻率較高，但處理信號時無增益。 通常選用鍺半導體材料制成的點接觸型二極管，其接觸面積小，雖然不能通過大的電流，且結電容小，但具有工作頻率高和反向電流小等特點。 常用的檢波二極管有2AP系列、1N34/A、1N60等。2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.6 高頻二極管2高頻二極管應用2)混頻二極管混頻是將兩個不同頻率的

6、信號(如接收射頻信號和本地振蕩信號)通過非線性處理獲得兩頻率之差的信號(簡稱差頻)、或兩頻率之和的信號(簡稱和頻)的過程?；祛l二極管是一種肖特基勢壘二極管。與一般二極管相比，混頻二極管具有工作頻率高、噪聲低、反向電流小、結電容小等特點。在大信號工作時，為開關工作狀態(tài)，可獲得較大的動態(tài)范圍，廣泛應用于高頻與微波電路中。2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.6 高頻二極管2高頻二極管應用2)混頻二極管2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.6 高頻二極管2高頻二極管應用3)晶體二極管 又稱為PIN二極管，是由在P型和N型半導體材料之間摻入一薄層低摻雜的本征半導體層組成，為一種靜態(tài)結電容很

7、小、用于高頻開關和高頻保護的特殊二極管。 當工作頻率超過100MHz時，由于少數(shù)載流子的存儲效應和本征層中渡越時間效應，該二極管失去整流功能而變?yōu)樽杩蛊骷?，并且其阻抗值隨偏置電壓變化而改變。 當直流正向偏置時，本征區(qū)的阻抗很小，為導通狀態(tài)，作為可變阻抗元件使用； 反向偏置時，本征區(qū)為高阻抗狀態(tài)，呈開路狀態(tài)。 常用于高頻開關、移相、調(diào)制、限幅等電路中，作為開關和衰減器使用。 2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.6 高頻二極管2高頻二極管應用3)晶體二極管2.1無源器件與模型無源器件與模型 2.1.6 高頻二極管2高頻二極管應用4) 變?nèi)荻O管01rjjDuCCV2.1無源器件與模型無源器

8、件與模型 2.1.6 高頻二極管2高頻二極管應用5) 隧道二極管隧道二極管(Tunnel diode)是采用砷化鎵(GaAs)和銻化鎵(GaSb)等材料混合、在重摻雜 N型(或 P型)的半導體片上用快速合金工藝形成高摻雜的PN結而制成的，PN結的耗盡層非常薄，使電子能夠直接從N型層穿透PN結勢壘進入P型層，稱為隧道結。 隧道二極管的正向電流電壓特性具有負阻特性2.1無源器件與模型 1高頻三極管模型 1954年，Ebers和Moll提出了Ebers-Moll模型，并發(fā)展有EM1、EM2、EM3模型 1970年，H. K.Gummel和H.C.Poon提出了G-P (Gummel-Poon)模型公

9、式。 1986年，飛利浦公司提出了MEXTRAM模型，2004年被列為國際晶體管模型標準，但過于復雜。 1995年，由10余家美國公司提出了VBIC(Vertical Bipolar Inter-Company)模型，該模型精度更高。2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管1高頻三極管模型1) Ebers-Moll模型FF(1)(1)EFRRCFRBFRRIIIIIIIII(1)(1)BCTBETVVRCSVVFESIIeIIeEbers- Moll模型局限于一階效應的簡化處理，并且忽略了基區(qū)寬度調(diào)制效應、大注入效應等二階效應，其仿真精度有限。2.2 有源器件與模型有源器件與

10、模型2.2.1 高頻三極管1高頻三極管模型2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管1高頻三極管模型2 ) Gummel-Poon模型該模型應用廣泛，如SPICE仿真軟件；但GP 模型也仍存在很多缺陷，如其中沒有未考慮或者考慮較簡略的效應有： 小尺寸的寄生電容 集電極電阻的調(diào)制效應 襯底的寄生晶體管效應 溫度效應 雪崩效應自熱效應等 此外，隨著基區(qū)寬度的減小，輸出電導的模型有明顯偏差。2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管1高頻三極管模型3 ) MEXTRAM模型 該模型完全依據(jù)三極管的物理結構和材料劃分，并考慮了基底S的影響，克服了G-P模型的不足，可應用

11、于SiGe晶體管、高壓功率器件，以及采用LDMOS技術的橫向NPN晶體管等，在SPICE仿真中Level=4時就采用該模型；MEXTRAM模型可有效地模擬晶體管的電學特性，如厄爾利(Early)效應、大注入效應等，并建立了集電結擊穿模型，通過增加參數(shù)建立精確的異質結雙極晶體管模型，以及準確的準飽和模型，因此，該模型可以模擬晶體管的各種寄生效應。2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管LDMOS：Lateral Double-Diffused Metal-Oxide SemiconductorHBT ：Heterojunction bipolar transistor2.2 有

12、源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管1高頻三極管模型4 ) VBIC模型 該模型精度更高，不僅考慮了寄生襯底晶體管、集電極電阻調(diào)制效應、集電極結的雪崩倍增效應，還進一步考慮雙極型三極管的基極-發(fā)射極間的寄生電容和三極管自身發(fā)熱影響等，在高精度的仿真軟件Star-HSPICE中就采用該模型描述雙極型晶體三極管。 2.高頻三極管的主要參數(shù)高頻三極管的主要參數(shù)包括：電流放大倍數(shù)、反向電流參數(shù)、頻率參數(shù)和極限參數(shù)。電流放大倍數(shù)： 共發(fā)射極電流放大倍數(shù) (或 ) 共基極電流放大倍數(shù) feh在高頻放電路中，三極管的 值一般選用3080，其值太小，放大作用差；反之，工作性能不穩(wěn)定。2.2 有源器

13、件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管 2.高頻三極管的主要參數(shù)高頻三極管的主要參數(shù)包括：電流放大倍數(shù)、反向電流參數(shù)、頻率參數(shù)和極限參數(shù)。極間反向電流： 集-基反向飽和電流 穿透電流集-基反向飽和電流 為發(fā)射極開路時，在集電極與基極之間的反向電壓所對應的反向電流，為少子載流子形成的漂移電流，是三極管工作不穩(wěn)定的主要因素。 穿透電流 是基極開路，集電極與發(fā)射極之間的反向電壓形成的集電極電流，與 一樣，易受溫度影響。CBOICEOICBOICBOICEOI2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管 2.高頻三極管的主要參數(shù)高頻三極管的主要參數(shù)包括：電流放大倍數(shù)、反向電流參數(shù)、

14、頻率參數(shù)和極限參數(shù)。頻率參數(shù) 三極管的頻率參數(shù)反映了三極管的電流放大能力與工作頻率關系的參數(shù)，包括共射極截止頻率 和特征頻率fTf當 下降到中頻段0.707倍時，所對應的頻率稱為共射極截止頻率 。當三極管的 下降到 時所對應的頻率，稱為特征頻率 。f1TfTTfffffffff與頻率 無關，近似常數(shù)隨頻率 增大而線性下降沒有放大功能，甚至不能振蕩2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管 2.高頻三極管的主要參數(shù)高頻三極管的主要參數(shù)包括：電流放大倍數(shù)、反向電流參數(shù)、頻率參數(shù)和極限參數(shù)。極限參數(shù)：CMPCMICBOBVCEOBV最大允許集電極耗散功率最大允許集電極電流反向擊穿電壓

15、 、00.2CMmPP選取的原則：工作電壓應小于擊穿電壓的(1213)盡量選擇反向電流小、結電容小的三極管電壓放大，需要 、 高。Tf功率放大，需要注意：TfCMPCBOBVCEOBV2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管 3.基區(qū)寬度調(diào)制效應基區(qū)寬度調(diào)制效應 又稱為厄爾利(Early)效應，在三極管共射放大時，集電結上的反偏電壓變化，集電結的勢壘厚度也隨著變化，引起基區(qū)寬度發(fā)生變化，從而引起三極管輸入特性曲線、輸出特性曲線的變化。圖 NPN三極管少數(shù)載流子的濃度分布2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管 3.基區(qū)寬度調(diào)制效應基區(qū)寬度調(diào)制效應2.2 有源

16、器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管又稱為厄爾利(Early)效應，在三極管共射放大時，集電結上的反偏電壓變化，集電結的勢壘厚度也隨著變化，引起基區(qū)寬度發(fā)生變化，從而引起三極管輸入特性曲線、輸出特性曲線的變化。對NPN三極管發(fā)射結處于正向偏置高濃度的發(fā)射區(qū)提供多數(shù)載流子(電子) 擴散到基區(qū)，其濃度分布如圖中的曲線基區(qū)的起始少數(shù)載流子(電子)濃度為0exp()BEppTunnV(0)=當集電結反向偏置時，C EC E SuV靠近集電結一側的基區(qū)少數(shù)載流子濃度為0exp()0BCpBpTunnV(W )= 3.基區(qū)寬度調(diào)制效應基區(qū)寬度調(diào)制效應2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1

17、 高頻三極管對應的基區(qū)少數(shù)載流子的濃度分布如曲線，其梯度對應于集電極電流CIexp()BECsTuIV=I顯然，集電極電流 與集電極電壓 無關，到達基區(qū)靠集電結一側的電子都會進入集電區(qū)，形成集電極電流，其多數(shù)載流子的濃度分布如圖的曲線。CICBU NPN三極管少數(shù)載流子的濃度分布 3.基區(qū)寬度調(diào)制效應基區(qū)寬度調(diào)制效應2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管CEu0BCu 在飽和工作式，當 減小時，由于 ，集電極正向偏置，集電結變窄，基區(qū)變寬，從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)的載流子(電子)由于集電結正向偏置而積聚在基區(qū)，基區(qū)靠近集電結的基區(qū)少數(shù)載流子濃度也不再為零，且有所提高，濃度分布如圖

18、2-13的曲線，C0exp()BppTunnV=因此，集電區(qū)的多數(shù)載流子的濃度分布如圖2-13的曲線所示，基區(qū)少數(shù)載流子的密度梯度下降，所對應于集電極電流 也有所減小，為CIexp-1)exp-1)SBCBECSTRTIuuIVV=I（BI 3.基區(qū)寬度調(diào)制效應基區(qū)寬度調(diào)制效應2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管式中，第一項為發(fā)射結正向偏置的結果，第二項為集電結正向偏置的結果。當 后，第二項的作用明顯，而導致集電極電流 減小-0.4VBCu CI當 時，基極電流的主要成分仍是基區(qū)復合電流，CEcesuV當 增大時， 增大，基區(qū)寬帶 變窄，復合電流減小，對應基極電流 下降；

19、當 減小時，基區(qū)變寬，復合電流增大，對應基極電流 也增大。CEuCEuCBuBWBIBI 4. 密勒效應2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.1 高頻三極管 在三極管組成的反相放大電路中，若在輸入與輸出之間跨接電容，或之間存在分布電容或寄生電容C，由于放大器的放大作用，可將其等效到輸入端和輸出端，對應的輸入端電容為(1+ )MVCA C輸出端電容為(1+)MVCCA 由于放大器的輸出一般為低阻抗，輸出電容的影響可以忽略，但輸入阻抗由于電容的密勒效應而減小，甚至可能變?yōu)樨撟杩挂鸱糯笃髯约ぁ?特點：特點：場效應管為電壓控制電流型器件，具有高輸入阻抗、低功耗的優(yōu)點。按結構分為MOS和JFET

20、兩類，其中MOS管又分為CMOS和DMOS。2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.2 高頻場效應管基本MOS管的模型1、MOS管的模型2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.2 高頻場效應管簡化的MOSFET模型oSSSissgsgdssgddsrssgdCCCDCCCGCCG、短 接、短 接、短 接2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.2 高頻場效應管2. DMOS管技術管技術與CMOS器件結構類似，具有源、漏、柵等電極，但其漏端擊穿電壓高分為：垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管VDMOSFET 橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管LDMOSFET主要技術指標有：導通電阻、閾值

21、電壓、擊穿電壓等。優(yōu)點：高電流驅動能力、低導通電阻（Rds）和高擊穿電壓應用：大電流控制或功率放大2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.2 高頻場效應管VDMOS管技術管技術優(yōu)點：兼有雙極晶體管和普通MOS器件的優(yōu)點，開關速度快、損耗小，輸入阻抗高、驅動功率小，頻率特性好，跨導高度線性，安全工作區(qū)大。應用：應用：電機調(diào)速、逆變器、不間斷電源、開關電源、電子開關、高保真音響、LED照明汽車電器和電子鎮(zhèn)流器等低頻功率控制場合。2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.2 高頻場效應管LDMOS管技術管技術 LDMOS是一種雙擴散結構的功率器件，與CMOS工藝兼容，能夠承受更高的電壓。 LD

22、MOS管具有較好的負溫度系數(shù)特性，互調(diào)電平低、近似常數(shù)，在小信號放大時近似線性，幾乎沒有交調(diào)失真。 與雙極型晶體管相比，LDMOS管具有更高的增益，可達14dB以上。 采用LDMOS管的功率放大器的增益可達60dB，LDMOS具有極高的瞬時峰值功率，可承受住高駐波比的過激勵信號。 因此，LDMOS具有較高的熱穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性、更高的增益和更低的噪音，更好的IMD性能和更佳的AGC能力。 LDMOS器件特別適用于CDMA、W-CDMA等寬頻率范圍射頻功率電路。2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.2 高頻場效應管LDMOS管技術管技術2.2 有源器件與模型有源器件與模型2.2.2 高頻場

23、效應管LDMOS管技術管技術2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線 電磁波既可以通過自由空間傳播，又可以通過導線傳播，傳播速度為光速，無線電波頻率越高，波長越短。在低頻工作時，實際電路的外形尺寸與無線電波的波長相比，滿足 ，可以忽略電磁波沿線傳播所需的時間，即不計滯后效應，可以按集總參數(shù)的電路描述。l 但在有線通信或電力傳輸中，傳輸線的長度與信號波長相當或大于波長，電磁波的滯后效應不可忽略，沿線傳播的電磁波不僅是時間的函數(shù)，還是空間座標的函數(shù)，必須采用分布參數(shù)電路描述，如同軸電纜、電力傳輸線；在高頻工作時，由于波長短，甚至小于元件尺寸，此時也不能采用集總電路分析。通常，當電纜或電線的長度大于波長

24、的1/7時，就作為傳輸線處理；傳輸線主要結構有平行雙導線、平行多導線、同軸線、帶狀線，以及工作于準TEM模(即橫電磁波，在傳播方向上沒有電場和磁場分量)的微帶線等，它們都可借助簡單的雙導線模型進行電路分析。2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.1 2.3.1 傳輸線模型傳輸線模型 1 1傳輸線基本組成與模型傳輸線基本組成與模型2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.1 2.3.1 傳輸線模型傳輸線模型 2 2特性阻抗特性阻抗000000(j)j(j)cccZ GCZRLZGC對應有2000000000000jjj1(j)422jjcRLRLRLZRLGCGC當工作頻率大于100kHz

25、時，可忽略R0和G0，特性阻抗為00cLZC當工作頻率小于1kHz時，可忽略L0和C0，特性阻抗為00cRZG2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.1 2.3.1 傳輸線模型傳輸線模型 3 3行波與駐波行波與駐波行波：電磁波在傳輸線上向前傳輸。反射波：傳輸線上的特性阻抗發(fā)生變化時,沿傳輸線反向傳輸。駐波：在傳輸線上同時存在行波和反射波，若兩列波的頻率、幅度相等，相位相反，則兩列波迭加后的波形并不向前推進，故稱駐波，各處的振幅穩(wěn)定不變。波節(jié)：駐波中振幅為零的地方波腹：駐波中振幅最大的地方行駐波：若兩列波的頻率相等，相位相反，但幅度不等，則兩列波迭加后，形成行駐波（兩個 方向）反射系數(shù):行駐

26、波的振幅的大小與反射波的強度有關，常用反射系數(shù)和駐波比表示。駐波系數(shù)：波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線 設兩列相干波，分別沿x軸正、反兩個 方向傳播：122cos()2cos()yAtxyAtx 其合成波稱為駐波，表達式為（不具有傳播的特征）22cos()cos()22 coscosy AtxAtxAxt（簡諧振動，但幅度與位置有關）2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.1 2.3.1 傳輸線模型傳輸線模型 3 3行波與駐波行波與駐波當傳輸線終端接入負載時，若負載ZL不等于特性阻抗時，電磁波就將在終端產(chǎn)生不同程度的反射，則反射系數(shù)為 jLCLCZ

27、ZeZZ 當特性阻抗ZC與負載阻抗ZL相等時，0 入射波全部被負載吸收而無反射，稱為匹配負載當終端短路，即ZL=0時， =1，入射波被負載全部反射。駐波比為駐波電場最大值和電場最小值之比，常用于描述傳輸線阻抗匹配的情況，駐波比與反射系數(shù)之間的關系應為 1 1 2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.1 2.3.1 傳輸線模型傳輸線模型 3 3行波與駐波行波與駐波 = 01 = 1 0 11 在負載匹配情況下有：傳輸線上傳輸?shù)氖恰靶胁ā保粋鬏斁€上傳輸?shù)氖恰凹凂v波”；傳輸線上傳播的是“行駐波”。 而在負載短路情況下有：在其它任意負載下，2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.1 2.3.1

28、 傳輸線模型傳輸線模型 4 4傳輸線的終端特性傳輸線的終端特性 對于一段傳輸線而言，每一點的輸入阻抗不等，既與特性阻抗有關，又與位置有關，也就是跟傳輸線的長度有關。下面考察三種特殊情形下傳輸線的輸入阻抗。cZcinZZ)coth( lZZcin)tanh( lZZcin00Z Y1終端接 時，則沿傳輸線任何一點向終點看去的輸入阻抗為：2終端開路時， 3終端短路時， 式中，為傳播常數(shù)，l為傳輸線長度。 2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.1 2.3.1 傳輸線模型傳輸線模型 4 4傳輸線的終端特性傳輸線的終端特性終端開路、終端短路傳輸線的特性終端開路ZL終端短路ZL02.3 傳輸線與微帶

29、線傳輸線與微帶線2.3.2 2.3.2 高頻變壓器高頻變壓器變壓器分類：高頻變壓器 中頻變壓器 低頻變壓器 脈沖變壓器收音機的磁性天線耦合提取電磁波感應信號，為高頻變壓器收音機的中頻放大級使用中頻變壓器進行信號濾波與傳遞，俗稱“中周”電源變壓器等實現(xiàn)電壓轉換電視機的行輸出變壓器，也稱“高壓包”，為脈沖變壓器，輸出非正弦波形。 高頻變壓器的工作頻率在幾十MHz以下，具有電壓變換、電流變換、傳遞功率、阻抗匹配、阻抗變換等功能。與低頻變壓器相比，高頻變壓器在磁性材料、變壓器結構等方面有所不同。2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.2 2.3.2 高頻變壓器高頻變壓器1高頻導磁材料高頻導磁材料

30、鐵氧體磁性材料按其晶體結構可分為尖晶石型(MFe2O4)、石榴石型(R3Fe5O12)、磁鉛石型(MFe12O19)和鈣鈦礦型(MFeO3)， 按鐵氧體的用途不同，又可分為軟磁、硬磁、旋磁、矩磁和壓磁等幾類，可用于制造能量轉換、傳輸和信息存儲的各種功能器件。 以錳鋅軟磁鐵氧體MnZnFe2O4和鎳鋅軟磁鐵氧體NiZnFeO4為代表的軟磁鐵氧體，矯頑力小，易磁化，在高頻條件下具有高磁導率、高電阻率和低損耗的特點，其溫度特性、頻率特性穩(wěn)定，是高頻大功率器件的首選材料。2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.2 2.3.2 高頻變壓器高頻變壓器1高頻導磁材料高頻導磁材料 錳鋅鐵氧體(MX系列)的

31、初始導磁率i約為40010 000，工作頻率從幾千至500 kHz，鎳鋅鐵氧體(NX系列)的初始導磁率i約10至1 500，工作頻率約從500kHz至幾百MHz。 如工作在1.6MHz以下的中波段收音機，其接收天線所采用的磁棒一般選用初始導磁率為400的MX型錳鋅鐵氧體磁芯，短波段收音機的接收天線所采用的磁棒一般選用初始導磁率為60或40的NX型鎳鋅鐵氧體磁芯，其初始導磁率較小，在高頻工作下?lián)p耗也很小，能在頻率較高的短波工作。 因此，軟磁鐵氧體廣泛應用于短波、超短波無線通信系統(tǒng)中，如功率分配、功率合成、阻抗變換、功率輸出以及接收天線等。2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.2 2.3.2

32、 高頻變壓器高頻變壓器2高頻變壓器的磁芯結構高頻變壓器的磁芯結構常見的幾種磁芯 E形磁芯的截面均為方形(或圓形)，常用于低頻的普通變壓器，如電源變壓器。罐形磁芯空間利用率高，屏蔽性能好，漏磁和分布電容小，且電感易調(diào)節(jié)，適合高頻變壓器和電感元件等。 U形磁芯的截面積一致，可作輸出扼流圈、輸入濾波器、開關電源變壓器及高頻鎮(zhèn)流器等。 環(huán)形磁芯可適用于不同頻段，磁導率規(guī)格廣，可用于寬頻變壓器和傳輸線變壓器，如電源濾波器、共模抑制濾波器和中繼器等。2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.2 2.3.2 高頻變壓器高頻變壓器2高頻變壓器的磁芯結構高頻變壓器的磁芯結構2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線

33、2.3.2 2.3.2 高頻變壓器高頻變壓器3高頻變壓器的等效電路高頻變壓器的等效電路 ，R1、R2為初、次級繞組的電阻，C1、C2為初、次級繞組的分布電容，L1、L2代表初、次級的漏電感，Tr為沒有分布參數(shù)的理想變壓器。2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.2 2.3.2 高頻變壓器高頻變壓器3高頻變壓器的等效電路高頻變壓器的等效電路 100:8 PE-51687變壓器的頻率響應2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.3 2.3.3 傳輸線變壓器傳輸線變壓器1傳輸線變壓器的結構及其工作模式傳輸線變壓器的結構及其工作模式2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.3 2.3.3 傳輸

34、線變壓器傳輸線變壓器2阻抗轉換阻抗轉換首先，考慮傳輸線模式，傳輸線1-2和3-4上的電流大小相等，方向相反，其大小為I，如圖示，負載RL上的電流為2I、電壓為U24。其次，考慮變壓器模式，有U12=U34 由于2端與3端短接，則U1=U12+U34=2U34=2U24.該電路的輸入阻抗為124242442inLUUUZRIII即為4:1的傳輸線變壓器2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.3 2.3.3 傳輸線變壓器傳輸線變壓器2阻抗轉換阻抗轉換9:1傳輸線變壓器2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.3 2.3.3 傳輸線變壓器傳輸線變壓器3平衡結構轉換平衡結構轉換2.3 傳輸線與微

35、帶線傳輸線與微帶線2.3.4 2.3.4 微帶傳輸線原理 微帶傳輸線分為帶狀線和微帶線兩種結構，均用于印刷電路板(PCB)設計。1. 微帶線微帶線主要參數(shù)：特性阻抗、衰減常數(shù)、延遲時間、單位長度的電感與電容等特性阻抗特性阻抗875.98hln0.81.41crZw t（ ）傳輸延遲傳輸延遲PD1.017 0.4570.67(ns/ft)rt微帶線是一根帶狀導線，通過電介質與地平面隔離，可有效傳輸高頻信號，同時還可以與電感、電容等構成一個匹配網(wǎng)絡，是一種平面?zhèn)鬏斁€2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.4 2.3.4 微帶傳輸線原理 2. 帶狀線帶狀線主要參數(shù)：特性阻抗、衰減常數(shù)、延遲時間、

36、單位長度的電感與電容等。特性阻抗特性阻抗帶狀線是處于兩層導電平面之間的電介質中間的銅帶線604hln0.67 (0.8)crZwt（ ）2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.3.4 2.3.4 微帶傳輸線原理 微帶傳輸線在PCB板中的應用2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.4 2.4 Y參數(shù)與S參數(shù)2.4.1 晶體管混合型等效電路2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)2.4.1 晶體管混合型等效電路(1)基極體電阻 ：5100。rbb較小時，三極管可獲得高增益和低噪聲特性。bbr(2)發(fā)射結等效電阻rbe：5002000，rbe=TeEVrI(3)發(fā)射結電容 ：100500 b eCpF(4)

37、集電結電阻 ：25M(可忽略)b cr(5)集電結電容 ：0.55 ，為內(nèi)部反饋元件，嚴重影響放大器的性能指標。b cC(6)受控電流源gmVbe：表征晶體管的放大作用，e1mb egrr(7)集射極電阻rce：10100k(可忽略)(8)集射極電容Cce：210pF(可忽略)2.4.2 晶體管Y參數(shù)等效電路2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)bieb erec ecfeb eo ec eIYVYVIYVYV&式中，cebie0be|VIYV&稱為共射電路輸出短路時的輸入導納；becoe0ce|VIYV&稱為共射電路輸入短路時的輸出導納；cecfe0b e|VIYV&

38、;稱為共射電路輸出短路時的正向傳輸導納；bebre0ce|VIYV&稱為共射電路輸入短路時的反向傳輸導納。2.4.2 晶體管Y參數(shù)等效電路2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)2.4.3 Y參數(shù)與混合型參數(shù)的關系2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)2.4.3 Y參數(shù)與混合型參數(shù)的關系以節(jié)點e為參考點，令 b eb eb eb cb cb ccecece1j1j1jyCryCryCr節(jié)點方程 bebcbbbc cbbbbbc bcebcccm b110yyVVy Vrry Vyy V IgV & &2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)bbbbbVVr I&代入節(jié)點方程，有beb

39、cbcbbbbbebcbbbebcmbcbc bbmbccbbbbebcbbbebc1()1+ ()()1+ ()1+ ()ccebccyyyIVVr yyr yygyy r gyIVyyVr yyr yy&2.4.3 Y參數(shù)與混合型參數(shù)的關系2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)考慮下列條件：b eb eb cb c,mcegyyyrrb eb cb eb eb eiebbb eb cbbb ebbb ebbb eb cb cb cb crebbb eb cbbb ebbb ebbb emb cmmfebbb eb cbbb ej1()1+(1)jj1()1+(1)j1()1+(yyygC

40、Yryyr yr gr CyygCYryyr yr gr CgyggYryyr ybbb ebbb ebbb cmb cbbbmoeb cb cbbb eb ccebbb eb cb cb cm bbcebbb ebbb e1)j()1j1()1+j1j(1)jccer gr Cr ygrr ygYyyCryyrr ygCCg rrr gr C2.4.3 Y參數(shù)與混合型參數(shù)的關系2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)為計算方便，通常表示為 ieieieoeoeoefefeferererej|YgCYgj CYyYy2.4.3 Y參數(shù)與混合型參數(shù)的關系2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)2.4.4 S參數(shù)

41、與三極管的Smith圖1. S參數(shù)定義參數(shù)定義S參數(shù)主要用于高頻小信號線性電路中2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)1. S參數(shù)定義參數(shù)定義22111110122101222021120211111iiiiruiruiruiruiuSuuSuuSuuSu端口 返回的信號幅度 端口 輸入的信號幅度端口2正向傳輸?shù)男盘柗榷丝?輸入的信號幅度端口2返回的信號幅度 端口2輸入的信號幅度端口 返回的信號幅度 端口 輸入的信號幅度2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)1. S參數(shù)定義參數(shù)定義1 1S為端口1的反射系數(shù)()，通常被稱為回波損耗(RL)S22為端口2的反射系數(shù)S

42、12為端口2到端口1的反向增益S21為端口1到端口2的正向增益，也稱為插入損耗。對于互易網(wǎng)絡，有：S12=S21；對于對稱網(wǎng)絡，有：S11=S22；對于無耗網(wǎng)絡，有：(S11)2+(S12)2=1 。如果以端口1作為信號的輸入端口，端口2作為信號的輸出端口，則回波損耗S11越小越好，通常要求小于0.1；而插入損耗S21表征傳輸?shù)男剩渲翟酱笤胶?，理想值?。2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)2. S參數(shù)參數(shù)測量測量正向S參數(shù)測試設置2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)2. S參數(shù)參數(shù)測量測量根據(jù)正向測試圖，可以獲得正向

43、S參數(shù)1121BBAACCAAVSVVSV將圖中的信號源與負載交換位置，其他電路不變，可以獲得三極管的反向S參數(shù)2212CCDDBBDDVSVVSV2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)3S參數(shù)與其他雙端口參數(shù)的關系參數(shù)與其他雙端口參數(shù)的關系雙端口參數(shù)有Z、Y、H參數(shù)等，與S參數(shù)的關系分別為111 ( )( ) ( )( ) ( )( )CCCCZZSEESYYESESSYEYYEY2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)2.3 傳輸線與微帶線傳輸線與微帶線2.4 2.4 Y參數(shù)與S參數(shù)2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖4

44、Smith圖圖 Smith圖用于工程設計，可直接獲得相關參數(shù)，如Z-smith圖、Y-smith圖和S-Smith圖等。以傳輸線與負載情況為例，特性阻抗 ，負載為50CZ LZ則反射系數(shù)為 000000LjLriLZZjeZZ 4Smith圖圖例：(a) ZL=0，終端短路， (b)ZL=，終端開路， (c) ZL=50，終端匹配， (d) ) ZL=(16.67-j16.67) (e) ) ZL=(50+j50)， 0=-10=10=00=0.54 221o0=0.83 34o復 平面極坐標如圖2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)2.3 傳輸線與微帶線傳輸

45、線與微帶線2.4 2.4 Y參數(shù)與S參數(shù)2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖4Smith圖圖(反射系數(shù)的smith圖)考慮傳輸線長為d，其反射系數(shù)(d)為220( )Ljdjrideej 其輸入阻抗Zin為1()1()inCdZd （ d） =Z歸一化輸入阻抗zin為( )11inriinCriZ djzrjxZj 4Smith圖圖(反射系數(shù)的smith圖)2222221(-)()1111(-1)()( )ririrrrxx 坐標 與 的映射關系為兩個圓。（ r,x）(,)ri圓 在橫軸上，圓 對應一段弧。(, 0)1rr 1(1,)x2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)

46、與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)4Smith圖圖(反射系數(shù)的smith圖)2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)4Smith圖圖(反射系數(shù)的smith圖)2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)例，某負載 接入傳輸線，特征阻抗 ，工作在2GHz頻率上，若傳輸線長2cm，相速為光速的一半。試用反射系數(shù)的概念分析輸入阻抗。解 利用反射系數(shù)分析阻抗，通常采用六步法計算，也可采用Smith圖解法，為了比較兩種計算方法，現(xiàn)將他們的計算過程列入表所示，作圖的步驟如圖所示。=30+j60LZ（ ）50CZ方法1：公式計算法 1）負載反射系數(shù)：0=0.20.

47、6LCLCZZjZZ4Smith圖圖(反射系數(shù)的smith圖)2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)2）傳輸線相移22191.990.5od3）輸入端反射系數(shù)2200.320.55jdriejj 4）輸入阻抗01=Z14.726.71inZrjxj （ ）4Smith圖圖(反射系數(shù)的smith圖)2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)方法2：Smith圓圖分析法1）歸一化負載阻抗0.61.2LLCZzjZ2）在Smith圓圖上，找r=0.6的圓和x=1.2的弧，其交點為Lz 3）連接圓和 ，得到Lz04）傳輸線相移22191.

48、990.5od5）以 為半徑畫圓， 順時針移動相位 ，得到 ，對應的Lz00.30.53inzj6）去歸一化，得到輸入阻抗1526.5inZj 4Smith圖圖(反射系數(shù)的smith圖)2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)Smith圓圖輸入電阻的計算5三極管三極管S參數(shù)參數(shù)2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)NPN NXP BFG-425W寬帶晶體管的典型S參數(shù)頻率(GHz)模值角度模值角度模值角度模值角度0.0400.950-1.9273.575177.7290.00383.5370.996-1.1160.1000.95

49、4-5.3093.518175.2470.00787.0570.996-3.0820.2000.951-10.5173.504170.4410.01482.3410.991-6.3430.3000.947-15.8913.496166.5340.02078.6810.988-9.4050.4000.941-20.9873.493161.2210.02775.1090.982-12.5760.5000.935-26.2973.476156.5310.03371.2540.974-15.5930.6000.928-31.5083.433151.9540.04067.6360.965-18.6050

50、.7000.919-36.6693.384147.5150.04663.8750.954-21.6740.8000.910-41.8713.350143.1520.05160.3570.943-24.6000.9000.898-46.9483.317138.8010.05756.9290.930-27.5591.0000.886-52.1613.272134.3090.06253.4880.916-30.3961.1000.874-57.1813.223130.1140.06750.1810.903-33.0981.2000.861-62.2183.171125.8370.07146.9550

51、.888-35.8591.3000.849-67.1543.119121.7860.07543.7910.873-38.5311.4000.835-72.1573.072117.6820.07940.6310.857-41.1515三極管三極管S參數(shù)參數(shù)2.4.4 S參數(shù)與三極管的Smith圖2.4 Y參數(shù)與參數(shù)與S參數(shù)參數(shù)11S21S12S22S2 ,1cecVV ImA偏置條件2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 1、噪聲是對電子系統(tǒng)造成影響的干擾信號總稱。2、有確定來源、有規(guī)律的無用信號稱為干擾，如50 Hz的電源干擾、工業(yè)干擾、天電干擾等；3、而電子線路中內(nèi)部某些元器件產(chǎn)生的隨機起伏的

52、電信號稱為噪聲，如電阻熱噪聲、天線熱噪聲、有源半導體器件的噪聲等。4、由于噪聲具有隨機性，因此噪聲的分析通常采用統(tǒng)計分析方法，如均值、均方值、頻譜與功率譜來表征。5、主要討論電阻熱噪聲和半導體噪聲模型，以及噪聲的表示方法。2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 2.5.1 電阻熱噪聲電阻熱噪聲 噪聲內(nèi)因：電阻中的帶電粒子在導體內(nèi)作無規(guī)則的運動，從而導致發(fā)生電子碰撞，產(chǎn)生持續(xù)時間極短的脈沖電流，該電流的方向是隨機的。因此，在一段時間內(nèi)，電阻內(nèi)部的電流均值為零，但瞬時電流在平均值上下變動，稱為起伏電流。起伏電流在電阻兩端產(chǎn)生噪聲電壓。噪聲功率譜密度為( )4nSfkTR白噪聲白噪聲：起伏噪聲在很寬的

53、頻帶內(nèi)具有均勻的功率譜密度。在有限帶寬 內(nèi)，噪聲電壓均方值為nf24nnvkTR f噪聲功率也可采用電流均方值表示24nnk TifR電阻噪聲等效電路*純電抗元件沒有損耗電阻，不產(chǎn)生噪聲。*電阻產(chǎn)生的噪聲功率譜僅與溫度、電阻值有關，與外部的電壓、電流無關。2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 2.5.2 2.5.2 晶體管噪聲晶體管噪聲 1、主要有熱噪聲、散粒噪聲、分配噪聲和閃爍噪聲。2、熱噪聲和散粒噪聲為白噪聲，其余的為有色噪聲。3、熱噪聲主要存在于基極電阻，而發(fā)射極和集電極電阻的熱噪聲一般很小，可以忽略。4、散粒噪聲是由于少數(shù)載流子通過PN結注入基極時

54、，在單位時間內(nèi)注入的載流子數(shù)目不等，因而到達集電極的載流子數(shù)目不等而引起的噪聲，其表現(xiàn)是發(fā)射極電流和集電極電流的起伏現(xiàn)象。5、分配噪聲也與載流子數(shù)目有關，發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的少數(shù)載流子，一部分經(jīng)基區(qū)進入集電極形成集電極電流，另一部分在基區(qū)復合；其中，載流子復合時，其數(shù)量時多時少而形成噪聲；6、閃爍噪聲，也稱1/f噪聲，是由于晶體管在制造過程中的表面損傷或晶格缺陷，引起表面和體內(nèi)電導受到無規(guī)則的調(diào)制，從而產(chǎn)生的噪聲。主要在低頻處產(chǎn)生，高頻時通常不予考慮。2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 2.5.2 2.5.2 晶體管噪聲晶體管噪聲 （考慮三極管的高頻共基極電路組態(tài)）1、基極的噪聲由rb產(chǎn)生的熱

55、噪聲為主，噪聲電壓均方值為2b4nbnvkTrf2、發(fā)射極的噪聲以載流子不規(guī)則運動所產(chǎn)生的散粒噪聲為主，其電流均方值為2eE2nniqIf3、集電極的噪聲以少數(shù)載流子復合不規(guī)則而引起的分配噪聲為主，其電流均方值為22C021cnniqIf2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 2.5.2 2.5.2 晶體管噪聲晶體管噪聲 晶體管噪聲系數(shù)與頻率關系2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 2.5.2 2.5.2 晶體管噪聲晶體管噪聲 晶體管中還存在雪崩噪聲和爆裂噪聲。1、雪崩噪聲是PN結反向工作在擊穿狀態(tài)時產(chǎn)生的，PN結耗盡層內(nèi)，由于反向電壓的作用，因此電子與晶體發(fā)生碰撞，產(chǎn)生雪崩倍增效應，形成多余的

56、電子-空穴對，而碰撞是隨機發(fā)生的，產(chǎn)生與散粒噪聲類似的隨機電流脈沖，但其幅度要大得多。2、爆裂噪聲是流過半導體PN結電流突然變化所引起的，通常爆裂噪聲電流只在兩種電流值之間切換，為電流型噪聲，在高阻電路中影響更大。爆裂噪聲表現(xiàn)為失調(diào)電壓的幅度隨機跳變，與半導體材料的缺陷和高濃度離子注入相關。3、對于CMOS工藝，其中的散粒噪聲、爆裂噪聲和雪崩噪聲通常影響較小，可忽略。2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 2.5.3 2.5.3 噪聲的表示與計算噪聲的描述有噪聲系數(shù)、噪聲溫度、噪聲等效帶寬等。1、噪聲系數(shù)ni/siFsonoPPNPP輸入信噪比/輸出信噪比/(dB)10lg/siniFsonoP

57、PNPP考慮到信號功率的增益sopsiPGP1202111nonononFnipnonoPPPPNP APP 噪聲系數(shù)表示為：2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 2.5.3 2.5.3 噪聲的表示與計算2噪聲溫度噪聲溫度噪聲的大小與溫度密切相關。系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲將降低輸出端的信噪比，若把系統(tǒng)當作無噪系統(tǒng)，將輸出端噪聲功率增大的部分等效為輸入端源內(nèi)阻在溫度上升時所產(chǎn)生的噪聲，該等效溫度稱為噪聲溫度。輸入端噪聲功率 ，經(jīng)過無噪放大器放大后，輸出噪聲功率為 ，對應的溫度 關系為1niP01nP1eT110111niennpnipenPkTfPG PG kTf 系統(tǒng)本身產(chǎn)生的噪聲功率為Pno2，如果考

58、慮系統(tǒng)為無噪聲系統(tǒng)，將系統(tǒng)本身所產(chǎn)生的噪聲功率也折算到輸入端考慮Pni2，對應的噪聲功率與噪聲溫度Te2關系為022222npnipennienPG PG kTfPkTf則噪聲系數(shù)NF為122211111nononoeFpninoePPPTNG PPT 因此，等效噪聲溫度Te2為21(1)eFeTNT采用噪聲溫度表示，放大器輸出噪聲功率Pn0為0010212()nnnpeenPPPG k TTf2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 3等效噪聲帶寬放大器的電壓傳輸系數(shù)為A(f)，則輸出功率譜密度為S0(f)=|A(f)|2Si(f)對應輸出端的噪聲電壓均方值為22000( )|( )|( )on

59、ivSf dfA fSf df根據(jù)功率相等的條件，有0000()()nSf dfSfffn為等效噪聲帶寬若輸入端噪聲的功率譜密度Si(f)是均勻的，有20002000( )( )()()nSf dfAf dffSfAf2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 4級聯(lián)網(wǎng)絡的噪聲系數(shù)1FN1pG2FN2pG 自身產(chǎn)生的輸出噪聲功率分別為111222(1)(1)noFpnnoFpnPNG kT fPNG kT f2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) *每一級放大器自身產(chǎn)生的噪聲功率與外部輸入的噪聲功率無關，兩級放大器自身噪聲功率計算采用相同的噪聲源。第一級放大器輸出的總噪聲功率為 0110111npninFpnPG PPN G kT f第二級輸出的總噪聲功率為02201211222(1)npnnFppnFpnPG PPN G G kT fNG kT f2.5 噪聲與噪聲系數(shù)噪聲與噪聲系數(shù) 兩級放大器的總噪聲系數(shù)NF12為1122202121212211(1)1FppnFpnnFppnppnFFpN G G kT fNG kT fPNG G kT fG G kT fNNGN級放大器級聯(lián)的總噪聲系數(shù)為3212111