【正文】 此文采用二級(jí)級(jí)聯(lián)的方法解決此問(wèn)題，因?yàn)榈鹊郊由掀镁W(wǎng)絡(luò)后增益也會(huì)有所下降，并且此方法也可以減小輸出駐波比。 輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)如下： 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 415 輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)原理圖 對(duì)設(shè)計(jì)好的原理進(jìn)行優(yōu)化和仿真。 （ 3） 21S 曲線在中心頻率處的值為 ，表明增益沒(méi)有達(dá)到技術(shù)指標(biāo) 。 22 11 SC S S D??? (49) 得到負(fù)載反射系數(shù)后就可以按上面的方法進(jìn)行匹配電路的設(shè)計(jì)了 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 計(jì)算輸入阻抗 輸入阻抗數(shù)據(jù)如下 f re q2 . 3 2 0 G H z2 . 3 3 0 G H z2 . 3 4 0 G H z2 . 3 5 0 G H z2 . 3 6 0 G H z2 . 3 7 0 G H z2 . 3 8 0 G H z2 . 3 9 0 G H z2 . 4 0 0 G H z2 . 4 1 0 G H z2 . 4 2 0 G H z2 . 4 3 0 G H z2 . 4 4 0 G H z2 . 4 5 0 G H z2 . 4 6 0 G H z2 . 4 7 0 G H z2 . 4 8 0 G H z2 . 4 9 0 G H z2 . 5 0 0 G H z2 . 5 1 0 G H z2 . 5 2 0 G H z2 . 5 3 0 G H z2 . 5 4 0 G H z2 . 5 5 0 G H z2 . 5 6 0 G H z2 . 5 7 0 G H z2 . 5 8 0 G H z2 . 5 9 0 G H z2 . 6 0 0 G H z2 . 6 1 0 G H zZ i n 11 7 . 2 0 4 j 2 . 6 9 9 E1 5 1 7 . 2 5 0 + j 0 . 1 9 2 1 7 . 2 9 6 + j 0 . 3 8 4 1 7 . 3 4 3 + j 0 . 5 7 6 1 7 . 3 9 0 + j 0 . 7 6 7 1 7 . 4 3 8 + j 0 . 9 5 8 1 7 . 4 8 7 + j 1 . 1 4 9 1 7 . 5 3 6 + j 1 . 3 4 0 1 7 . 5 8 6 + j 1 . 5 3 0 1 7 . 5 9 1 + j 1 . 7 2 2 1 7 . 5 9 7 + j 1 . 9 1 3 1 7 . 6 0 3 + j 2 . 1 0 5 1 7 . 6 1 0 + j 2 . 2 9 6 1 7 . 6 1 7 + j 2 . 4 8 8 1 7 . 6 2 5 + j 2 . 6 7 9 1 7 . 6 3 4 + j 2 . 8 7 1 1 7 . 6 4 3 + j 3 . 0 6 3 1 7 . 6 5 3 + j 3 . 2 5 5 1 7 . 6 6 3 + j 3 . 4 4 7 1 7 . 6 7 2 + j 3 . 6 0 0 1 7 . 6 8 1 + j 3 . 7 5 4 1 7 . 6 9 0 + j 3 . 9 0 8 1 7 . 7 0 0 + j 4 . 0 6 1 1 7 . 7 1 0 + j 4 . 2 1 5 1 7 . 7 2 1 + j 4 . 3 6 9 1 7 . 7 3 2 + j 4 . 5 2 3 1 7 . 7 4 3 + j 4 . 6 7 7 1 7 . 7 5 5 + j 4 . 8 3 1 1 7 . 7 6 7 + j 4 . 9 8 6 1 7 . 7 8 3 + j 5 . 1 7 8 圖 411 用實(shí)部和虛部表示的輸入阻抗數(shù)據(jù) 由 上 圖可以 看出，在中心頻率 處，輸入阻抗 Zin1=+ 單支節(jié)匹配電路 在 SP模型的輸入端采用單支節(jié)匹配電路進(jìn)行匹配 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 圖 412 單支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)子電路 圖 413 帶有單支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的原理圖 對(duì)原理圖進(jìn)行仿真后，得到的數(shù)據(jù)曲線如下： 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 1 2 3 4 50 6 3 0 2 0 1 0 4 00f r e q , G H zdB(S(1,1))R e a d o u tm1m1f r e q =d B ( S ( 1 , 1 ) ) = 3 0 . 5 6 42 . 4 5 0 G H z 1 2 3 4 50 6 4 0 2 00 6 020f r e q , G H zdB(S(2,1))R e a d o u tm2m2f r e q =d B ( S ( 2 , 1 ) ) = 7 . 7 0 12 . 4 5 0 G H z 1 2 3 4 50 6 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 7 0 1 0f r e q , G H zdB(S(1,2))R e a d o u tm3m3f r e q =d B ( S ( 1 , 2 ) ) = 1 7 . 7 1 12 . 4 5 0 G H z 1 2 3 4 50 68642 1 00f r e q , G H zdB(S(2,2))R e a d o u tm4m4f r e q =d B ( S ( 2 , 2 ) ) = 3 . 3 2 32 . 4 5 0 G H z 圖 414 11s 、 12s 、 21s 、 和 22s 曲線 由圖 414 可以看出， 11S 、 12S 、 21S 和 22S 曲線在中心頻率處的參數(shù)如下 ： （ 1） 11S 曲線在中心頻率處的值為 , 表明輸入匹配良好。對(duì)于潛在不穩(wěn)定的匹配放大器而言，因?yàn)榈?sK 取值較大時(shí) | L? |有可能大于 1，所以 | L? |的取值將受到限制，不能隨意 取值。當(dāng) sK 1時(shí)，在理論上可以匹配，但已無(wú)使用意義，因?yàn)檫@時(shí) | L? |=1。通過(guò)器件手冊(cè)可以得到其 S參數(shù)，求出穩(wěn)定因子就可以判斷放大器是否可以匹配。利用 smith 圓圖和ADS 軟件可以方便的實(shí)現(xiàn) ? 型、 T 型、 π 型等匹配 電路，其中還涉及到帶寬及頻率響應(yīng)等問(wèn)題，篇幅有限在這里不再贅述 。 根據(jù)反射系數(shù)與阻抗的關(guān)系 和放大器的輸入阻抗 : 00sSsZZZZ??? ? ，可以算出經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)向源看去的阻抗 inZ 。匹配電路最核心的就是起個(gè)阻抗變換作用，把一個(gè)阻抗變換成為另外一個(gè)需要的阻抗，從而達(dá)到匹配的效果。當(dāng) r=0 時(shí)， F 即達(dá)其最小值 minF ，這時(shí)的 s? = opt? 。當(dāng)由一個(gè)給定的噪聲系數(shù) F = iF 來(lái)設(shè)計(jì) s? 時(shí)， 可以推出等噪聲系數(shù)圓方程，其方程 如 下： 222(1 )1 (1 )i o p topts iiNNN? ? ??? ? ??? （ 44） 圓心為 1i optF iC N?? ? （ 45） 半徑為 22 (1 )1i i i o p tF iNNN? ? ???? （ 46） 其中 2 m in21s o p tisFFN N? ? ? ????? （ 47） 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 得到等噪聲系數(shù)圓后，按照要求的噪聲系數(shù)設(shè)計(jì)放大器的問(wèn)題就演變?yōu)閺脑摰仍肼曄禂?shù)圓中確定一個(gè)合適的 s? 值。實(shí)際的應(yīng)用中三極管的輸入共軛匹配的源反射系數(shù)（ s? ） 和最小噪聲源反 射系數(shù)（ opt? ） 很少一致。所有這些設(shè)計(jì)目標(biāo)均可以按照網(wǎng)絡(luò)的 S參數(shù)導(dǎo)出相應(yīng)的公式。 更多的時(shí)候，是要綜合考慮以上的目標(biāo)。 對(duì)晶體管 AT32020 就 K 因子和△因子進(jìn)行仿真： 圖 48 仿真原理圖 2 4 6 0 0 10 15 20 25 05 30f r e q , G H zStabFact1R eadoutm1m2m1f req=St abF ac t 1= 1. 0062. 400GH zm2f req=St abF ac t 1= 1. 0302. 500GH z 2 4 6 0 0 17 18 19 20 21 16 22f r e q , G H zStabMeas1R eadoutm3m4m3f req=St abM eas 1= 0. 9172. 400GH zm4f req=St abM eas 1= 0. 9222. 500GH z 圖 49 K因子 圖 410 △ 因子 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 由上 面 圖可知， K 1 △ 1,晶體管處于絕對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。 在設(shè)計(jì)電路之前，應(yīng)根據(jù)器件手冊(cè)提供的參數(shù)來(lái)判斷是否穩(wěn)定工作只有絕對(duì)穩(wěn)定，才能保證放大器的穩(wěn)定工作和雙端口共軛匹配。在比較高的頻率，增加源極電感引起正反饋，使器件增益提高引起不穩(wěn)定；在較低頻率源極電感引起負(fù)反饋，使器件增益降低穩(wěn)定性提高。 由此可見(jiàn)，增強(qiáng)電路穩(wěn)定性的兩種好方法是在漏極使用阻性負(fù)載和在源極與地之間加電 感 。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 (2)在網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)端口（或其中一個(gè)端口）上串聯(lián)或并聯(lián)相應(yīng)的電抗或電納，則網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定系數(shù)不變，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性不變。對(duì)上面的三個(gè)條件作適當(dāng)?shù)淖儞Q，可得絕對(duì)穩(wěn)定判別準(zhǔn)則的另一種表達(dá)形式： 211。 圖 41 晶體管工作點(diǎn)掃描的電路 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 1 2 3 40 502468210I BB = 2 . 0 0 0 E5I BB = 3 . 0 0 0 E5I BB = 4 . 0 0 0 E5I BB = 5 . 0 0 0 E5I BB = 6 . 0 0 0 E5I BB = 7 . 0 0 0 E5I BB = 8 . 0 0 0 E5I BB = 9 . 0 0 0 E5I BB = 1 . 0 0 0 E4V CE, mAR e a d o u tm1m1V C E =I C . i = 0 . 0 0 5I B B = 0 . 0 0 0 0 6 03 . 0 0 0 3 . 0 0 0 0 . 0 1 6V C ED e vi ce P o w e rC o n su m p t i o n , W a t t sV a l u e s a t b i a s p o i n t i n d i ca t e d b y m a r ke r m 1 . M o ve m a r ke r t o u p d a t e . 圖 42 BJT直流工作點(diǎn)掃描曲線 由圖表可知，晶體管 AT32020 的靜態(tài)工作點(diǎn)為： VCE= ICi= IBB= 圖 43 偏置電路原理圖 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 44 偏置電路 晶體管 S 參數(shù)掃描 圖 45 晶體管 S參數(shù)掃描的電路 1 2 3 4 50 6 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 4 0 1 0f r e q , G H zdB(S(1,2))R e a d o u tm1m1f r e q =d B ( S ( 1 , 2 ) ) = 1 8 . 8 2 42 . 4 5 0 G H z 1 2 3 4 50 651015020f r e q , G H zdB(S(2,1))R e a d o u tm2m2f r e q =d B ( S