【正文】 [4] Davis amp。 Pavel Bretchko：《 RF Circuit Design – Theory and Applications》， Upper Saddle River,NJ07458 出版社 ，第 464535 頁。這一切都將有待在今后的學(xué)習(xí)研究中進(jìn)一步努力。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 5 結(jié) 論 通過對射頻電路設(shè)計(jì)基本理論的學(xué)習(xí)掌握了一些基本設(shè)計(jì)原理與方法，對 RF 放大器進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，并由具體實(shí)例具體分析了幾種設(shè)計(jì)方法，考察了功率放大器的多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，如穩(wěn)定性、增益、噪聲系數(shù)等。在 采用 等駐波比設(shè)計(jì)法 設(shè)計(jì)放大器時(shí)，我們由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出 ，雙共軛匹配情況下，輸入、輸出反射系數(shù)都是源和負(fù)載反射系數(shù)（ S? 和 L? ） 的函數(shù)，所以，輸入、輸出等駐波比圓不能同時(shí)畫出，而只能用每次考察一個(gè)的迭代方法調(diào)整 S? 和 L? 。這種對應(yīng)關(guān)系如圖 44：（ M程序文件見附錄 ） 圖 43 S? 平面上的等噪聲系數(shù)圓、 等增益圓 及等駐波比圓 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 如圖 44 中大約在 ?85?? 時(shí)， OIMNVSWR 達(dá)到最小值 。以 S? 為自變量畫出 OMNVSWR 的圖形，其中 S? 在 ?IMNVSWR 的圓上移動(dòng) 設(shè)計(jì)原理及步驟： 在 節(jié)中已求出源和負(fù)載反射系數(shù)分別為 ? ???S 和 ? ???L 時(shí)可以滿足預(yù)定的功率增益和噪聲系數(shù)，當(dāng)時(shí)采用的是等功率增益圓設(shè)計(jì)法，是在放大器的輸入端口實(shí) 現(xiàn)了最佳匹配。 在滿足要求范圍內(nèi)， 任選 ? ???S ，則相應(yīng)的負(fù)載反射系數(shù) ? ???L 。 等噪聲系數(shù)圓 的圓心和半徑分別用 （ ）和（ ）式計(jì)算，并由（ ）算出：?kQ ， , ??? kk FF rd ? 符合 G=8dB, dBFk ? 要求的圓標(biāo)在圖 42 中。因此將上述所求的等功率增益圓映射到 S? 平面上。將 0g 帶入（ ）和（ ）式，可以在L? 平面上求得等 功率 增益圓方程的圓心和半徑。s21,s22]。 s12=*exp(j*(60)/180*pi)。這種方法導(dǎo)出的輸入電壓駐波比 1?inVSWR 。設(shè)晶體管的噪聲參數(shù)為： minF =， ??4nR ， opt? =∠ 45o 原理分析 采用單級或多級晶體管電路對輸入信號進(jìn)行放大是模擬電路理論中重要而且又困難的任務(wù)，下圖 41 中 ，在輸入、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)之間的單級放大電路設(shè)計(jì)指標(biāo)是由其在特定直流偏置條件下的 S 參量所確定的。在本章進(jìn)行大量 M 文件的編寫與應(yīng)用，進(jìn)行 Matlab 的計(jì)算和仿真，用具體實(shí)例來體現(xiàn) Smith 圓圖的優(yōu)越性。 頻率補(bǔ)償匹配網(wǎng)絡(luò)在器件的輸入或輸出端不扣引入失配，用于補(bǔ)償由于 S 參量隨頻率變化產(chǎn)生的影響。任何有源器件的增益在高頻端都具有逐漸下降的特征。 輸 入 匹配 網(wǎng) 絡(luò)（ I M N ）輸 出 匹配 網(wǎng) 絡(luò)（ O M N ）ΓS’ = 0ΓSΓi nΓLΓL’ = 0Γo u t射 頻源負(fù) 載ΓI M NΓO M N[S] 輸入功率 inP 可以表示為資用功率 AP 的函數(shù)（假設(shè) 039。噪聲系數(shù)越大，圓心距離原點(diǎn)越近而且圓半徑越大。 4 個(gè)噪聲參數(shù)是： ? 最?。ㄗ罴眩┰肼曄禂?shù) minF ，它與偏置條件和工作頻率有關(guān)。此時(shí)假設(shè)放大器的輸出端口處于良好匹配狀態(tài)（即 *outL ??? ），然后通過調(diào)整負(fù)載以便達(dá)到 預(yù)定的增益。 第一個(gè)方案是采用由（ ）式定義的功率增益 G。 單向化設(shè)計(jì)誤差因子 單向化設(shè)計(jì)法包含了一個(gè)近似條 件，即忽略了放大器的反饋效應(yīng)，或者說反向增益 012?S 。用增加電阻的方法實(shí)現(xiàn)晶體管穩(wěn)定的代價(jià)包括：阻抗匹配狀態(tài)可能被破壞，這將會(huì)產(chǎn)生功率傳輸損失；由于電阻產(chǎn)生的 附加熱噪聲，晶體管的噪聲系數(shù)通常會(huì)惡化。 ??? Sinin YGY () 有 源 器 件（ B J T o r F E T ）信號源Zi n+ Ri n’ Ri n’Zi n有 源 器 件（ B J T o r F E T ）信號源 Gi n’Yi nYi n+ Gi n’( a ) 串 聯(lián) 電 阻 （ b ） 并 聯(lián) 電 阻 同理，圖 36 給出了輸出端口的穩(wěn)定電路，相應(yīng)條件是 ? ? 0Re 39。已知非穩(wěn)定時(shí)： 1|||| 00 ????? ZZ ZZ ininin 和 1|||| 00 ????? ZZ ZZ outoutout 這表明非穩(wěn)定狀態(tài)有 ? ? 0Re ?inZ 和? ? 0Re ?outZ 。 我們由附錄 的 M 文件可得到圖 34 如下： 圖 34 中紅色圓為輸 入穩(wěn)定性判定圓，藍(lán)色圓為輸出穩(wěn)定性判定圓。為此將：ILRLLIRIRIR jjjSSSjSSS ?????????????? , 222222111111 () 帶入（ ）整理得輸出端口穩(wěn)定性判定圓的方程： 222 )()( outIoutILRoutRL rCC ?????? （ ） 其中，圓半徑為：|||||| || 2222 2112 ??? S SSrout () 圓心坐標(biāo)為：2222**1122|||| )( ?? ????? S SSjCCC IoutRoutout () ， 如圖 33（ a）所示： 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 |ΓL | = 1ΓL I|Γi n | = 1 |Γo u t | = 1|ΓS | = 1ΓLRΓS IΓSRCo u tro u tri nCi n| Ci n|| Co u t|（ a ） 輸 出 穩(wěn) 定 圓 （ b ） 輸 入 穩(wěn) 定 圓 同樣，考察放大器的輸入端口，可得輸入端口穩(wěn)定性判定圓的方程： 222 )()( inIinISRinRS rCC ?????? （ ） 其中，圓半徑為： |||||| || 2211 2112 ??? S SSrin () 圓心坐標(biāo)為：2211**2211|||| )( ?? ????? S SSjCCC IinRinin () 如圖 33（ b）所示。 我們將放大器視為一個(gè)兩端口網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)有 S 參量及外部終端條件 L? 和 S? 確定。1|1| ||212 || sinsinc bbP ????? () 放大器輸入端口的實(shí)際輸入功率為： )||1(|1| ||21)||1( 2222insinsinincin bPP ????????? （ ） 當(dāng)放大器的輸入阻抗與信號源的內(nèi)阻符合共軛匹配條件（ *sin ZZ ? 也即 *sin ??? ）時(shí)，信號源到放大器之間有最大傳輸功率。139。a139。 放大器的性能指標(biāo) 圖 31 是一個(gè)插入在輸入、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)之間的常規(guī)單級放大 器電路： 射 頻源輸 入匹 配網(wǎng) 絡(luò)輸 出匹 配網(wǎng) 絡(luò)負(fù)載直 流 偏置【S】 Pi n cPLΓSΓi nΓLΓo u t 圖中，輸入、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)可用于減小有害反射從而增加功率流容量。 ??????????????????? 212221 121121 aaSS SSbb .101111 2 ?? ?aabS端口入射波端口傳輸波1202121 2 ?? ?aabS端口入射波端口反射波2202222 1 ?? ?aabS端口入射波端口傳輸波2102112 1 ?? ?aabS北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 3 RF 晶體管放大器設(shè)計(jì) 射頻放大器與常規(guī)低頻放大器的設(shè)計(jì)方法完全不同，它需要考慮一些特殊的因素。） 變換（ 8）式可得以下電壓、電流表達(dá)式： )(0 nnn baZV ?? （ ） )(10 nnnbaZI ?? () 若用（ 8）式表示功率，則物理意義十分明顯： )|||(|21||Re21 22* nnNnn baIVP ??? （ ） 若從（ 9）式中解出正向波和反向波，則可見： ?? ??nnn IZZVa 00 （ ） ?? ??? nnn IZZVb 00 （ ） 這與定義式（ 8）是一致的，因?yàn)????? ???? nnnnn IZIZVVV 00 （ ） 圖 25 雙端口網(wǎng)絡(luò) S參數(shù)的規(guī)定 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 根據(jù)圖 25 中電壓波方向的規(guī)定，就可以定義 S 參數(shù)： （ ） 其中符號的意義為： （ ） （ ） () () 由于 S參數(shù)直接與功率有關(guān)，因此我們可以采用時(shí)間平均功率來表達(dá)歸一化輸入、輸出波。因?yàn)殡妷厚v波比 ? 對應(yīng) r1 的等電阻圓與實(shí)軸 r? 的交點(diǎn)，因此容易導(dǎo)出rr?????11? 圖 24 ? 的 Smith圓圖 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 散射參數(shù)（ S 參數(shù)） S 參數(shù)表達(dá)的是功率波，它使我們可以用入射功率波和反射功率波的方式定義網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出關(guān)系。所有的等 X圓相切于點(diǎn)（ 1， 0）。（ ）式是 以歸一化電阻 R 為參變量的一組圓，圓心坐標(biāo)為 [R/(R+1),0],半徑為1/(R+1),y 圓心軌跡與復(fù)平面正實(shí)軸重合，所有的等 R圓相切于點(diǎn)（ 1， 0）。 等反射系數(shù) 圓 反射系數(shù) ?為圓圖基底 ： （ ） 直角坐標(biāo)表示為： （ ） 二者之間的關(guān)系為： 22|| ir ????? ， iarctg r???? （ ） 在復(fù)平面上，以原點(diǎn)為圓心，反射系數(shù) ||? 為半徑所畫的圓為等反射信號圓。在這個(gè)配置里，輸入信號（聲音或從計(jì)算機(jī)來的數(shù)字信號）首先進(jìn)行數(shù)字處理，然后壓縮，壓縮的目的是為了降低傳輸時(shí)間；最后為了抑制噪聲和通信誤碼，要進(jìn)行恰當(dāng)?shù)木幋a。當(dāng)前的多數(shù)無線電活動(dòng)都在這個(gè)范圍內(nèi)發(fā)生。 第五章為結(jié)束語，是對全文的總結(jié)，以及對將來研究的展望。 論文結(jié)構(gòu)簡介 第一章為緒論，主要介紹了課題的意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和本文的研究目標(biāo)，以及全北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 文的結(jié)構(gòu)。信號的調(diào)制方式可以用脈沖幅度調(diào)制 (PAM)或脈沖位置調(diào)制 (PPM)。這一特性與低功耗脈沖數(shù)據(jù)交付 (pulsed data delivery)功能相結(jié)合，加快了數(shù)據(jù)傳輸速度，同時(shí)也不會(huì)受到現(xiàn)有其它無線技術(shù) (如WiFi、 WiMAX 和蜂窩廣域通信 )的干擾。跳頻擴(kuò)頻使得帶寬上信號的功率譜密度降低，從而大大提高了系統(tǒng)抗電磁干擾、抗串話干擾的能力，使得藍(lán)牙的無線數(shù)據(jù)傳輸更加可靠。射頻芯片集成度的提高，射頻電路其他器件數(shù)量的減少，意味著更低的 BOM(物料清單 )價(jià)格和產(chǎn)品成本、更高的產(chǎn)品穩(wěn)定性和良品率。這可由兩個(gè)方向來實(shí)現(xiàn)，一個(gè)是采北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 用全新的 SPI架構(gòu)，也就是將不同工藝的芯片集成在一個(gè)封裝模塊上，如前端的功放及天線收 /發(fā)開關(guān) (swtichplexer)，或?qū)⒐Ψ偶笆瞻l(fā)器放在同一個(gè)基板上 (Laminate)做成模塊。 實(shí)現(xiàn)高性能的重要手段就是提高射頻電路的復(fù)雜程度，而射頻電路一般包括收發(fā)器、功放和開關(guān)三個(gè)部分。 從技術(shù)角度而言，射頻技術(shù)首先還是要從性能上取得提升以滿足各種技術(shù)的需要。近代人類發(fā)明了廉價(jià)的高頻傳輸線纜（射頻線），為了追求 完美的信息傳輸質(zhì)量，兼顧原有的無線設(shè)備，無線方式有線傳輸開始流行。目前，美國處于領(lǐng)先地位，日韓的發(fā)展也在日益精進(jìn)