微波有源器ppt課件(參考版)
2025-05-02 01:24本頁面
【正文】 圖 227 （ a） HEMT技術進步 （ b） HBT技術進步 。 圖 226給出 SiGe HBT功率 、 功率附加效率 、增益與輸入功率關系 ， 因此選擇器件滿足增益指標時 ， 注意所用增益的定義 。 Gmax一般在電路共軛匹配時得到 。陸上微波通信，應用拋物面天線，與天線直接的第一級放大器就用低噪聲放大器，圖 225給出各類器件噪聲系數(shù)，可作為選擇低噪聲放大管的依據(jù)。例如在射頻接收機前端，噪聲系數(shù)特別重要，而在其它場合，功率增益和輸出功率更重要。 由上面的特性顯然可以看出我們在電路中選管應根據(jù)頻率的需要盡量選 fT，fmax， Gm大， Fmin小的管子。 （ 6） 1dB壓縮點 表示管子工作的最大線性范圍的輸入功率，當輸出功率偏離線性負 1dB時的輸入功率或相應輸出功率。 LvCgf sgsmT ?? 22 ??31m ax 2 ????TTfrffdggdssij CRRRRRr ?? 2 ,31 ????? ? ? ? 12m a x 2244 ??????? ????????????????sTgsidsTsTgsiassT LfRRRCfLfRRRRffG ???35 FET主要參量 （ 4）單向增量（反向傳輸為零） （ 5）最小噪聲系數(shù) 為了減小管子的噪聲，應減小柵、源電阻和提高截止頻率。 （ 2）最大振蕩頻率（或最大可用增益 0dB頻率） 式中 顯然為增大 fmax，應減小柵極、本征體、源極電阻，增加襯墊電阻 Rds，同時減小漏柵之間電容。 由兩組曲線我們可以看到，當 Vgs有很小變化時， Ids有較大變化，這就構成了信號的放大， 實踐證明：對任何低噪聲放大管 Vgs在 ~ –3伏范圍， Vds在 2到 5伏范圍； 功率 FET， Vgs在 –1到 –5伏范圍， Vds在 5~10伏范圍。 圖 223 微波 FET結構與等效電路關系 33 等效電路與工作特性曲線 ② 工作特性曲線 FET的工作基礎是用加在柵源之間的電壓（ Vgs），改變柵極肖特基勢壘的寬度，從而改變漏源電流（ Ids）和電壓（ Vds）。 Rg、Rd、 Rs、 Rj和 Rds分別表示柵、漏、源、本征溝道和輸出電阻， Ids表示漏源電流。 圖 222 (A) HEMT transistor； (B) HFET transistor 32 等效電路與工作特性曲線 ① 等效電路 圖 223表示微波場效應晶體管的結構與等效電路關系。為了減少渡越時間提高工作頻率 HEMT必須做得很薄，要用離子注入、分子束外延、 MOCVD工藝制作。 HEMT也叫做 TEGFET（ twodimensional electron GaAs FET）或異質(zhì)結 FET（ heterojunction FET, HFET）見圖222。用外延法生長的有源層是摻雜硫或錫離子的 N型GaAs，柵電極用蒸發(fā)鋁得到，源和漏是金 鍺合金，見圖 221。 圖 219 噪聲系數(shù)跟集電極電流關系 29 場效應晶體管 場效應晶體管基于改變溝道中電場從而改變溝導的電導率而工作的，分為結型場效應晶體管（ junction fieldeffect transistors JEFT）和金屬一氧化物一半導體場效應晶體管（ metalOxidesemiconductor FET） 砷化鎵場效應晶體管（ GaAs FET）截止頻率比硅雙極晶體管截止頻率（ 34GHz）要高，噪聲系數(shù)小于1dB，也比硅雙極晶體管小， GaAs FET可用作低噪聲放大器 C類放大器，振蕩器，也可用于微波單片集成電路，超高速 A/D變換器，高速邏輯器件，除了砷化鎵材料外， AlGaAs、InGaAsP也得到應用。截止頻率 Ft與 T的關系為： （ ） 或 （ ） 式中 Ft的單位是 Hz，時間單位是秒（ s） TFt ?21?)(21cbbcbtebt TTTTF ???? ?28 雙極晶體管噪聲 雙極晶體管噪聲由幾部分構成，一是熱噪聲，二是發(fā)射極一基極散彈噪聲，三是基極一集電極散彈噪聲，熱噪聲是溫度和基區(qū)電阻的函數(shù)，PN結產(chǎn)生的散彈噪聲跟結電流有關。 集電極電流較大時 ， 電流增益大于 1500也已實現(xiàn) ， 而非 HBT器件電流增益不超過 100。 異質(zhì)結雙極晶體管 （ HBT） 最高工作頻率已達到 67GHz， 其基極線寬為 ?m；器件很小時 ， 電流增益達到 1020， 當基極線寬較大時 ， 電流增益可到 55。 場效應器件 ， 利用多數(shù)載流子工作 ， 可以工作到更高的頻率 ， 是微波晶體管的主流 。 天線的 “ 智能 ” 體現(xiàn)在根據(jù)需要切換天線工作摸式 （ 天線 A工作或天線 B工作 ） ， 天線的切換就是用 PIN管實現(xiàn)的 。 （ b、 c、 d） 零偏壓 、 負偏壓之下 （ e、 f、 g） 正偏壓之下 圖 216 PIN管的等效電路 22 PIN管作微波開關電路應用舉例 圖 217是用于移動通信的智能天線 ， 工作于 ，它是制作在印刷電路板上的相互垂直的兩個半波偶極子天線 （ A和 B） 。 因此等效電路可簡化為圖 （ e） ， 其中正向電阻 Rf = Rj + Rs。 在負偏壓變化的較大范圍內(nèi)管子中勢壘區(qū)厚度基本上等于 I層厚度 ， 因此結電容 Cj基本不變 ，在微波低端 ， 頻率不十分高 ， 等效電路又可進一步簡化為圖 （ c、 d） 。 其中管芯參量為 I層電阻 Rj， I層電容Cj， 串聯(lián)電阻
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