有源电路的特性及技术指标课件

有源电路的特性及技术指标有源电路的特性及技术指标有源电路的特性及技术指标主要内容主要内容 线性功率放大器线性功率放大器 低噪声放大器低噪声放大器 信道选择器信道选择器 有源电路的非线性参数有源电路的非线性参数 非线性参数的测量非线性参数的测量主要内容 线性功率放大器课程重点课程重点 线性功率放大器的特性及技术指标的测量线性功率放大器的特性及技术指标的测量,如如:工作频带，工作频带，输出功率、输出功率、P1dB、增益、阻抗特性；增益、阻抗特性；低噪声放大器的特性及其测量，如低噪声放大器的特性及其测量，如:工作频带，输出功率、工作频带，输出功率、P1dB、增益、阻抗特性；增益、阻抗特性；移动通信直放站的信道选择器的工作原理、结构及性能移动通信直放站的信道选择器的工作原理、结构及性能测量；测量；非线性电路的特性，三阶互调、杂散的测量。非线性电路的特性，三阶互调、杂散的测量。课程重点 线性功率放大器的特性及技术指标的测量,如:工线性功率放大器线性功率放大器 线性功率放大器电路的工作原理线性功率放大器电路的工作原理 移动通信设备如基站、直放站、干线放大器等里的功率放大器是采用移动通信设备如基站、直放站、干线放大器等里的功率放大器是采用A类类功率放大器电路，是属于线性放大器，放大器电流的导通角功率放大器电路，是属于线性放大器，放大器电流的导通角=180，即在正，即在正弦信号一周内，放大器电路的功率管是处于全导通工作状态。弦信号一周内，放大器电路的功率管是处于全导通工作状态。A类功率放大电类功率放大电路，如下图所示，它是共发射极路，如下图所示，它是共发射极A类高频功放。类高频功放。A类功率放大电路线性功率放大器 线性功率放大器电路的工作原理A类功率放大电线性功率放大器线性功率放大器 2W直放站中的线性功率放大器直放站中的线性功率放大器 在移动通信设备直放站里的在移动通信设备直放站里的CDMA/GSM线性功率放大器，主要满足输出线性功率放大器，主要满足输出的频率范围为的频率范围为800 960MHz和输出功率值，最大输出功率为和输出功率值，最大输出功率为35dBm（3W），），CDMA/GSM直放站里的线性功率放大器的组成框图。直放站里的线性功率放大器的组成框图。线性功率放大器的组成简化框图线性功率放大器 2W直放站中的线性功率放大器 线性功率放线性功率放大器线性功率放大器线性功率放大器的主要指标线性功率放大器的主要指标1频率825 835MHz（U）/870 880MHz（D）2增益40 50dB（可选）3ATT范围0 31dB4输入/输出驻波比1.4:15输出功率（P1dB）35dBm6带内波动0.5dB7输出交调特性-17dBm（+32dBm/2CH）8邻道功率比ACPR-45dBc/30KHz750KHz-65dBc/30KHz1.98MHz9输入/输出阻抗5010工作电压+27VDC11工作电流1.0A（+27V+35dBm）12工作温度-30 +5513湿度5 95线性功率放大器线性功率放大器的主要指标1频率825 83线性功率放大器线性功率放大器线性功率放大器主要指标的测量线性功率放大器主要指标的测量1.测量增益测量增益（1）设置微波合成信号发生器输出频率点）设置微波合成信号发生器输出频率点（2）设置频谱分析仪的工作状态）设置频谱分析仪的工作状态 设置相应的频率点、设置相应的频率点、SPAN、RBW、VBW等，满足测量信号功率的条件。等，满足测量信号功率的条件。着重提出，在频谱分析仪的输入端一定要接入衰减器，此衰减器的衰减量着重提出，在频谱分析仪的输入端一定要接入衰减器，此衰减器的衰减量 为为30dB或更大，功率容量为或更大，功率容量为30W，能防止被测功率放大器输出功率损坏频，能防止被测功率放大器输出功率损坏频 谱分析仪。谱分析仪。线性功率放大器线性功率放大器主要指标的测量（1）设置微波合成线性功率放大器线性功率放大器（3）调节微波信号发生器的输出电平）调节微波信号发生器的输出电平（4）用频谱分析仪测量功率放大器的输入信号电平和输出电平）用频谱分析仪测量功率放大器的输入信号电平和输出电平（5）测得的功率放大器的输入和输出功率（）测得的功率放大器的输入和输出功率（dBm）数据，计算其增益值。）数据，计算其增益值。（6）用相同的方法，测量其它频率点的功率放大器的增益。）用相同的方法，测量其它频率点的功率放大器的增益。用频谱仪测量功率放大器的输入、输出功率和增益的测试数据 频率（率（MHz）CDMA功率放大器功率放大器GSM功率放大器（中国功率放大器（中国联通）通）830MHz875MHz912MHz957MHz输入功率（入功率（dBm）-6-7-6-7输出功率（出功率（dBm）35353535功放增益（功放增益（dB）41424142线性功率放大器（3）调节微波信号发生器的输出电平 用频谱仪测线性功率放大器线性功率放大器2.测量输入驻波比测量输入驻波比（1）按照下图连接。）按照下图连接。测量放大器的输入/输出驻波比的框图（2）将微波信号发生器的频率设置为该低噪声放大器工作频带内的频率点。）将微波信号发生器的频率设置为该低噪声放大器工作频带内的频率点。线性功率放大器2.测量输入驻波比测量放大器的输入/输出驻波（3）同时，调节微波信号发生器的输出电平为）同时，调节微波信号发生器的输出电平为-40dBm。（4）用频谱分析仪测量放大器的输入功率和反射功率，计算放大器的输入回波）用频谱分析仪测量放大器的输入功率和反射功率，计算放大器的输入回波损耗，根据测试的回波损耗，计算出反射系数和驻波比，测试数据。损耗，根据测试的回波损耗，计算出反射系数和驻波比，测试数据。测试项目指标要求上行功率放大器频率（MHz）下行功率放大器频率（MHz）825830835870875880回波损耗15.6181918181918反射系数0.170.130.110.130.130.110.13驻波比1.4:11.3:11.25:11.3:11.3:11.25:11.3:1线性功率放大器线性功率放大器（3）同时，调节微波信号发生器的输出电平为-40dBm。测试低噪声放大器低噪声放大器噪声在通信系统中的重要性噪声在通信系统中的重要性 在现代通信系统里，接收机经常需要处理极其微弱的信号，但系统噪在现代通信系统里，接收机经常需要处理极其微弱的信号，但系统噪声却会恶化小信号，使得接收出现失真甚至无法接收。接收灵敏度、比特声却会恶化小信号，使得接收出现失真甚至无法接收。接收灵敏度、比特误码率（误码率（BER）和噪声系数是用来表征接收机系统处理小信号能力的常用）和噪声系数是用来表征接收机系统处理小信号能力的常用参数。参数。噪声的来源与类型噪声的来源与类型低噪声放大器噪声在通信系统中的重要性低噪声放大器低噪声放大器低噪声放大器的工作原理低噪声放大器的工作原理低噪声放大器的组成框图 该低噪声放大器的第一级是低噪声放大级，它决定了整个低噪放大器的噪该低噪声放大器的第一级是低噪声放大级，它决定了整个低噪放大器的噪声系数，是极其重要的电路。第二级是驱动放大器，用来放大低噪声放大级的声系数，是极其重要的电路。第二级是驱动放大器，用来放大低噪声放大级的输出信号，经放大后驱动末级放大级，末级放大级可输出一定要求的信号电平。输出信号，经放大后驱动末级放大级，末级放大级可输出一定要求的信号电平。低噪声放大器低噪声放大器的工作原理低噪声放大器的组成框图 低噪声放大器低噪声放大器低噪声放大器的技术指标低噪声放大器的技术指标 噪声因子噪声因子对多级放大器而言，其噪声因子的计算为：对多级放大器而言，其噪声因子的计算为：噪声系数用dB表示：低噪声放大器低噪声放大器的技术指标对多级放大器而言，其噪声因低噪声放大器的技术指标低噪声放大器的技术指标CDMA 800MHz低噪声放大器的技术指标1频率率825 835MHz（U）/870 880MHz（D）2增益增益40 45dB（可（可选）3输入入/输出出驻波比波比1.44带内波内波动0.5dB（不加声表）（不加声表）/1.0dB（加声表）（加声表）5输出交出交调特性特性-60dBc（-3dBm/CH/2CH）6噪声系数噪声系数1dB7工作工作电压12VDC8工作工作电流流200mA9输入入/输出阻抗出阻抗5010工作温度工作温度-33 +5511湿度湿度5 95低噪声放大器的技术指标CDMA 800MHz低噪声放大器的技信道选择器信道选择器信道选择器的种类和应用信道选择器的种类和应用1.信道选择器的种类信道选择器的种类 信道选择器是移动通信系统设备如直放站等里重要电路，该电路在直放信道选择器是移动通信系统设备如直放站等里重要电路，该电路在直放站里起到放大滤波的作用，可以很好地滤除杂散，使得直放站等设备的性站里起到放大滤波的作用，可以很好地滤除杂散，使得直放站等设备的性能大大改善，改善系统的信号质量。尤其在移动通信系统里采用了多信道能大大改善，改善系统的信号质量。尤其在移动通信系统里采用了多信道的蜂窝系统，设备里必须选用信道选择器。的蜂窝系统，设备里必须选用信道选择器。在移动通信系统中的直放站采用的信道选择器种类较多，通常有：在移动通信系统中的直放站采用的信道选择器种类较多，通常有：lGSM通信系统里的信道选择器通信系统里的信道选择器GSM双信道选择器。双信道选择器。GSM四信道选择器。四信道选择器。GSM宽带信道选择器。宽带信道选择器。GSM（移动（移动/联通）选带移频器。联通）选带移频器。lCDMA通信系统里的信道选择器通信系统里的信道选择器CDMA双信道选择器。双信道选择器。CDMA宽带信道选择器。宽带信道选择器。信道选择器信道选择器的种类和应用信道选择器的种类和应用信道选择器的种类和应用信道选择器电路在直放站里的应用信道选择器电路在直放站里的应用GSM/CDMA直放站的组成框图信道选择器的种类和应用信道选择器电路在直放站里的应用GSM/信道选择器信道选择器信道选择器电路的工作原理信道选择器电路的工作原理 直放站的信道选择器是一种较理想的滤波器，具有良好的矩形系数，通直放站的信道选择器是一种较理想的滤波器，具有良好的矩形系数，通常，信道选择器的组成框图。常，信道选择器的组成框图。信道选择器的组成框图信道选择器信道选择器电路的工作原理信道选择器的组成框图信道选择器信道选择器 CDMA 中心频率为中心频率为875MHz，若中频频率，若中频频率f0为为70MHz，那么，本振源，那么，本振源的频率的频率fL为为945MHz。所有的直放站里的信道选择器，主要考虑是滤波性能，因此，选择性所有的直放站里的信道选择器，主要考虑是滤波性能，因此，选择性能良好的声表滤波器，而对于它的增益要求是较低的，一般信道选择器的能良好的声表滤波器，而对于它的增益要求是较低的，一般信道选择器的增益为增益为5dB或或0dB。信道选择器中的关键器件信道选择器中的关键器件1.声表面波滤波器声表面波滤波器（1）声表面波滤波器的基本工作原理）声表面波滤波器的基本工作原理信道选择器 CDMA 中心频率为875MHz，若信道选择器信道选择器声表面波滤波器结构示意图及等效电路信道选择器声表面波滤波器结构示意图及等效电路声表面波滤波器声表面波滤波器（2）声表面波滤波器的主要电性能参数）声表面波滤波器的主要电性能参数l中心频率和通带宽度（带宽）中心频率和通带宽度（带宽）l给定相对插入损耗电平的两个截止频率间的频率间隔，如给定相对插入损耗电平的两个截止频率间的频率间隔，如1dB带宽、带宽、3dB带宽等。带宽等。l插入损耗：在给定端接入负载，插入滤波器前信号源直接传给负载的插入损耗：在给定端接入负载，插入滤波器前信号源直接传给负载的功率与插入滤波器后传给负载的功率之比，通常以功率与插入滤波器后传给负载的功率之比，通常以dB表示。表示。l通带波动通带波动l阻带抑制阻带抑制l矩形系数矩形系数声表面波滤波器（2）声表面波滤波器的主要电性能参数信道选择器中的关键器件信道选择器中的关键器件2.混频器混频器（1）混频器的工作原理）混频器的工作原理 通信工程中，混频器的非线性特性表达式为：通信工程中，混频器的非线性特性表达式为：i=A0+A1V+A2V+A3V+式中：式中：V为加在混频器输入端的总输入信号。设为加在混频器输入端的总输入信号。设V由两个输入信号电压组成，即：由两个输入信号电压组成，即：V u1Cos1t+u2Cos2t 其中：其中：=2f。将将V代入代入i得，可产生频率得，可产生频率q1p 2 q，p=1，2，3.当当q=p=1时有：有：1 2 信道选择器中的关键器件2.混频器 通信工程中，混信道选择器中的关键器件信道选择器中的关键器件3.中频放大器中频放大器 一种典型的中频（一种典型的中频（70MHz）放大器电路原理图。）放大器电路原理图。一种典型的中频（70MHz）放大器电路原理图信道选择器中的关键器件3.中频放大器一种典型的中频（70M信道选择器信道选择器CDMA 宽带信道选择器电气指标1频率825 835MHz（U）/870 880MHz（D）2增益0 5dB3增益平坦度1dB4最大输出功率-8dBm5互调失真-50dBc6本振泄漏-40dBm7信道选择性40dB 偏离频段边沿1.0MHz50dB 偏离频段边沿1.5MHz55dB 偏离频段边沿2.0MHz8本振工作状态锁定9时延3S10输入/输出驻波比1.5:111输入/输出阻抗5012信道控制方式DIP拔码13工作电压+12VDC14工作电流300mA15工作温度-30 +5516湿度5 95信道选择器CDMA 宽带信道选择器电气指标1频率825 信道选择器信道选择器信道选择器选择性的测量信道选择器选择性的测量1.按照下图连接。按照下图连接。信道选择器测试框图2.设置微波合成信号发生器输出频率点。设置微波合成信号发生器输出频率点。3.设置频谱分析仪的工作状态设置频谱分析仪的工作状态。4.调节微波信号发生器的输出电平。调节微波信号发生器的输出电平。5.用频谱分析仪测试数据见下表用频谱分析仪测试数据见下表信道选择器信道选择器选择性的测量信道选择器测试框图2.设置信道选择器信道选择器 选择性的指标要求CDMA信道选择器830MHz875MHz40dB 偏离频段边沿1.0MHz414350dB 偏离频段边沿1.5MHz535255dB 偏离频段边沿2.0MHz5859信道选择器 选择性的指标要有源电路的非线性参数有源电路的非线性参数1dB压缩点功率压缩点功率P1dB示意图有源电路的非线性参数1dB压缩点功率P1dB示意图有源电路的非线性参数有源电路的非线性参数 杂散杂散1.杂散的基本概念杂散的基本概念 移动通信里直放站的杂散发射指标定义为：杂散发射是除去工作载频移动通信里直放站的杂散发射指标定义为：杂散发射是除去工作载频以及与正常调制相关的边带以外的频率的辐射。以及与正常调制相关的边带以外的频率的辐射。杂散示意图有源电路的非线性参数 杂散杂散示意图有源电路的非线性参数有源电路的非线性参数互调互调 互调干扰的基本概念互调干扰的基本概念 一般非线性器件的输出电流：一般非线性器件的输出电流：式中：式中：ak为比例常数，通常有为比例常数，通常有a1a2a3。假设有两个信号同时作用于非线性器件，即：假设有两个信号同时作用于非线性器件，即：将u带入上式得：有源电路的非线性参数互调 式中：ak为比例常数，有源电路的非线性参数有源电路的非线性参数 其中其中2fA-fB、2fB-fA 就是三阶互调，它们落在工作带内，对信号干扰最厉就是三阶互调，它们落在工作带内，对信号干扰最厉害，必须加以重视。害，必须加以重视。三阶互调示意图有源电路的非线性参数 其中2fA-fB、2fB-f非线性参数的测量非线性参数的测量1dB压缩点功率的测量压缩点功率的测量频率（MHz）CDMA功率放大器GSM功率放大器（中国联通）830MHz875MHz912MHz957MHz线性增益（dB）757474.573.5P1dB（dBm）35353535功率放大器的P1dB测试记录非线性参数的测量1dB压缩点功率的测量频率（MHz）CDMA非线性参数的测量非线性参数的测量杂散的测量杂散的测量用频谱分析仪测量直放站的杂散放大器信号源杂波 谐波衰减器非线性参数的测量杂散的测量用频谱分析仪测量直放站的杂散放信号非线性参数的测量非线性参数的测量三阶互调抑制度的测量三阶互调抑制度的测量用频谱分析仪测量放大器的三阶互调抑制度放大器信号源信号源合路衰减器非线性参数的测量三阶互调抑制度的测量用频谱分析仪测量放大器的非线性参数的测量非线性参数的测量调制信号互调衰减的测量调制信号互调衰减的测量用频谱分析仪测量直放站的互调衰减微波通信发射机三阶互调非线性参数的测量调制信号互调衰减的测量用频谱分析仪测量直放站小结小结1.了解放大器的工作原理；了解放大器的工作原理；2.掌握放大器的主要参数的测量方法；掌握放大器的主要参数的测量方法；3.了解噪声的主要来源；了解噪声的主要来源；4.了解低噪声放大器的工作原理；了解低噪声放大器的工作原理；5.掌握低噪声放大器的主要参数的测量方法；掌握低噪声放大器的主要参数的测量方法；6.了解信道选择器的工作原理；了解信道选择器的工作原理；7.掌握信道选择器的主要参数的测量方法；掌握信道选择器的主要参数的测量方法；8.了解中频放大器的工作原理。了解中频放大器的工作原理。小结1.了解放大器的工作原理；