通信电路-低噪放与混频器及振荡器

第六章低噪声放大器Herecomesyourfooter

Page16.1低噪声放大器的功能特点6.2网络模型与参数6.3低噪声放大器的主要电路组态Herecomesyourfooter

Page2第六章低噪声放大器6.1、低噪声放大器的功能特点Herecomesyourfooter

Page36.1、低噪声放大器的功能特点第六章低噪声放大器位于接收机的最前端：噪声尽可能低，应具有适当的增益；直接与天线通过传输线相连，需有良好阻抗匹配（RS=RIN）；应具有较好的反向隔离度；应具有较高的动态范围，实现增益可调；应具有一定的选频功能；Herecomesyourfooter

Page46.1、低噪声放大器的功能特点第六章低噪声放大器一般情况下近似满足：则最低噪声系数出现在：源阻抗与输入阻抗共轭的情况下；因此阻抗匹配与噪声匹配经常不能同时满足；Herecomesyourfooter

Page56.2、二端口网络与参数第六章低噪声放大器线性网络信号输入端+__+V1V2I1I2信号输出端线性网络可以表示系统、模块、具体电路等根据模块输入输出模型，可以用一端口、二端口、。。。、N端口表示一般用电压、电流来表示网络的线性特性Herecomesyourfooter

Page66.2、二端口网络与参数—S参数第六章低噪声放大器IncidentTransmittedS21S11ReflectedS22ReflectedTransmittedIncidentb1a1b2a2S12DUTb1=S11a1+S12a2b2=S21a1+S22a2Port1Port2S参数的获取不需要对模块终端进行开路或者短路操作，而只需要将端口匹配至Z0不会引起较大的驻波，不会产生震荡S参数也可直接转换为Z或者Y参数Herecomesyourfooter

Page76.2、二端口网络与参数—S参数第六章低噪声放大器入射波反射波传输波高频输入小信号可以看作是入射波由于模块阻抗不匹配，存在反射波还有部分信号则通过模块，在另外一端产生传输波Herecomesyourfooter

Page86.2、二端口网络与参数—S参数第六章低噪声放大器入射波传输波S21S11反射波b1a1b2DUTZ0Loada2bSaSa2=211+22212bSaSa1=111+2S11=反射波入射波=b1a1a2=0S21=正向传输波入射波=b2a1a2=0在端口二处加匹配阻抗，进行传输和反射波测量Herecomesyourfooter

Page96.2、二端口网络与参数—S参数第六章低噪声放大器

b反射波传输波入射波2a2S12b1Z0Loada1DUTS22S22=反射波入射波=b2a2a1=0S12=反向传输波入射波=b1a2a1=0在端口一处加匹配阻抗，进行传输和反射波测量Herecomesyourfooter

Page106.2、二端口网络与参数—S参数第六章低噪声放大器S11：代表正向反射系数，反映输入端的匹配情况S22：

代表反向反射系数，反映输出端的匹配情况S21：代表正向功率传输系数，反映增益或者衰减S12：代表反相功率传输系数，反映隔离度模块的S参数一般需要测量不同频率点处的值S参数一般为复数S参数一般用对数形式表示Herecomesyourfooter

Page116.2、二端口网络与参数—S参数第六章低噪声放大器入射波反射波传输波反射部分反射波入射波VSWRS-ParameterS11，S22反射系数阻抗回波损耗6.2、二端口网络与参数—S参数第六章低噪声放大器根据负载反射系数定义，有

S参数方程输入端反射系数同理，得到输出端反射系数6.2、二端口网络与参数—S参数第六章低噪声放大器

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Page14/s/1kVGUNdX通信电子线路实验课材料及考试复习大纲下载实验1、2为必做；6、7二选一；15周提交实验报告；6.3、低噪声放大器的主要电路组态—BJT晶体管高频模型第六章低噪声放大器小信号等效模型电路中的所有参数均与工作点Q有关6.3、低噪声放大器的主要电路组态第六章低噪声放大器电路组成：晶体管、偏置、输入匹配和输出负载四大部分典型电路晶体管

偏置输入匹配网络输出负载6.3、低噪声放大器的主要电路组态第六章低噪声放大器6.3、低噪声放大器的主要电路组态第六章低噪声放大器选择合适的直流偏置，得到直流工作点画出放大器的交流通路代入小信号模型，计算放大器各参数画交流通路图的原则直流电源是交流地大电容（交流旁路电容）短路大电感（扼流圈)开路仅做偏置用的直流电阻可不画射频放大器分析步骤：6.3、低噪声放大器的主要电路组态—CMOSLNA第六章低噪声放大器1栅极匹配电阻型共源结构2共栅放大器结构3并联-串联反馈放大器结构第六章低噪声放大器6.3、低噪声放大器的主要电路组态—CMOSLNA4源简并电感型共源放大器结构第六章低噪声放大器6.3、低噪声放大器的主要电路组态—CMOSLNA跨导增强技术：将所需等效跨导提升一倍，可降低偏置电流；第六章低噪声放大器6.3、低噪声放大器的主要电路组态—CMOSLNA噪声抵消技术：共栅LNA噪声抵消原理噪声抵消实例第六章低噪声放大器6.3、低噪声放大器的主要电路组态—CMOSLNA增益控制方法(a)开关负载(b)旁路开关(c)电流分流(d)衰减网络Herecomesyourfooter

Page24第七章混频器7.1混频器的功能特点7.2混频器的基本原理7.3混频器的基本组态Herecomesyourfooter

Page25第七章混频器7.1、混频器的功能特点Herecomesyourfooter

Page26第七章混频器7.1、混频器的功能特点增益/损耗(ConversionGain/Loss)同LNA相似，适当的增益有助于抑制后续电路的噪声；噪声系数由于仍然处在系统的前端，混频器的NF对系统噪声有较大的影响；

分为单边带（SSB）和双边带（DSB）噪声系数线性度

位于射频前端最后一级，线性度十分重要；隔离度(平衡度)–LO-IFfeedthrough(馈通）：结构选择、滤波特性；–LO-RFfeedthrough：本振泄漏、自混频、信号阻塞(灵敏度退化)Herecomesyourfooter

Page27第七章混频器7.1、混频器的功能特点混频器为三端口器件，端口之间信号存在泄漏并影响收发机性能：LO泄漏至RF：影响LNA，严重情况直接通过天线向外辐射RF泄漏至LO：影响VCO振荡频率精度LO泄漏至IF：堵塞混频器后续电路，通常可被滤除RF泄漏至IF：一般被IF滤波器滤除RFLOIF零中频接收机需要考虑更多的端口隔离，否则会产生诸如偶次失真、本振泄漏、直流偏移等问题Herecomesyourfooter

Page28第七章混频器7.1、混频器的功能特点单边噪声系数(SSB)：需要考虑镜像部分噪声功率如低中频接收机双边噪声系数(DSB)：射频信号位于本振两边如零中频接收机理想情况：单边噪声系数(SSB)=双边噪声系数(DSB)+3dBHerecomesyourfooter

Page29第七章混频器7.2、混频器的基本分类非线性时不变混频器单管混频器平方律MOS管混频器线性时变混频器双平衡单平衡Herecomesyourfooter

Page30第七章混频器7.2、混频器的基本原理—非线性混频

混频器实现频谱线性搬移可以通过器件非线性特性中平方项但非线性特性中的其他项产生组合频率，形成干扰和失真

期望中频组合频率

利用真空管或者BJT管的非线性I-V关系可实现混频Herecomesyourfooter

Page31第七章混频器7.2、混频器的基本原理—非线性混频第七章混频器7.2、混频器的基本原理—非线性混频长沟道MOS管的电流电压接近平方律关系，，VRF,VLO

在输入端通过某种方式线性相加：第七章混频器7.2、混频器的基本原理—线性时变混频器基本原理：Herecomesyourfooter

Page34第七章混频器7.2、混频器的基本原理—线性时变混频器线性时变混频器的谐波混频现象Herecomesyourfooter

Page35第七章混频器7.2、混频器的基本组态吉尔伯特混频器跨导级电流极性切换负载、中频输出Herecomesyourfooter

Page36第七章混频器7.2、混频器的基本组态—单平衡混频器思考：单平衡混频器的转换增益及频率变换规律Herecomesyourfooter

Page37第七章混频器7.2、混频器的基本组态—无源电流混频器本振开关仅传导射频电流，对幅度不敏感；跨阻放大器构造了射频虚地，提高了射频电流的利用率；具有线性度高，抗阻塞的优点；Herecomesyourfooter

Page38第八章振荡器8.1振荡器的功能特点8.2振荡器的工作原理8.3振荡器的几种基本组态Herecomesyourfooter

Page39第八章振荡器振荡器：无需输入信号，可自动将直流电源的能量

转变为特定频率和振幅的交变能量的电路；基本原理：利用反馈电路实现自激振荡；振荡器的指标：频率——频率的准确度与稳定度振幅——振幅的大小与稳定性波形及波形的失真

驱动能力——能带动一定阻抗的负载8.1、振荡器的功能特点Herecomesyourfooter

Page40第八章振荡器8.2、振荡器的工作原理反馈系统：其中:开环传递函数(或称之为环路增益)为：闭环传递函数：Herecomesyourfooter

Page41第八章振荡器8.2、振荡器的工作原理满足振荡的条件（起振）：巴肯豪森准则：1、在振荡频率处，环路增益的相移满足360度/0度；2、在振荡频率处，环路增益的幅频响应大于1；Herecomesyourfooter

Page42第八章振荡器8.2、振荡器的工作原理维持振荡的条件（稳定）：1、在振荡频率处，环路增益的相移满足360度/0度；2、在振荡频率处，环路增益的幅频响应等于1；注意：1、起振的初始信号由电路自身噪声引起，经环路不断放大，最终增益下降为1，幅度趋于稳定；2、环路增益大信号特性与小信号特性可能存在区别，故最终振荡频率可能会与起振频率存在微小差异；

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Page43第八章振荡器8.2、振荡器的工作原理稳定条件：是指在外界干扰作用使得电路偏离平衡状态后，由于电路内部的自我矫正作用，恢复原来的平衡状态所要求满足的条件。有振幅和相位两方面的稳定条件。振幅稳定条件：故有振幅稳定条件：Herecomesyourfooter

Page44第八章振荡器8.2、振荡器的工作原理振荡曲线起始点——自动起振平衡点且

——稳定曲线A曲线B起始点——不能起振平衡点N：平衡点M：但不稳定且稳定振幅稳定条件分析Herecomesyourfooter

Page45第八章振荡器8.2、振荡器的工作原理相位超前，频率必然上升相位迟后，必然是频率下降相位稳定条件分析结论：为使相位稳定，振荡器的环路增益的相位～频率特性

在平衡点处必须是负斜率的。Herecomesyourfooter

Page46第八章振荡器8.2、振荡器的工作原理相位稳定条件分析相频曲线越陡，即越大，稳定性越好结论：选频回路的Q值越高，振荡器的频率稳定性越好

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Page47第八章振荡器8.3、振荡器的几种基本组态LC振荡器采用LC振荡回路作为选频网络的反馈振荡器统称为LC振荡器。根据反馈网络的类型，可以有互感（变压器）耦合型LC振荡器和三点式LC振荡器等两种实现结构。Herecomesyourfooter

Page48第八章振荡器8.3、振荡器的几种基本组态互感耦合型LC振荡器：Herec