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,主要内容,线性功率放大器,低噪声放大器,信道选择器,有源电路的非线性参数,非线性参数的测量,课程重点,线性功率放大器的特性及技术指标的测量,如,:,工作频带，输出功率、,P,1dB,、,增益、阻抗特性；,低噪声放大器的特性及其测量，如,:,工作频带，输出功率、,P,1dB,、,增益、阻抗特性；,移动通信直放站的信道选择器的工作原理、结构及性能测量；,非线性电路的特性，三阶互调、杂散的测量。,线性功率放大器,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,A,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,=180,，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。,A,类功率放大电路，如下图所示，它是共发射极,A,类高频功放。,A,类功率放大电路,线性功率放大器,2W,直放站中的线性功率放大器,在移动通信设备直放站里的,CDMA/GSM,线性功率放大器，主要满足输出的频率范围为,800 960MHz,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。,线性功率放大器的组成简化框图,线性功率放大器,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）,3,ATT,范围,0 31dB,4,输入,/,输出驻波比,1.4:1,5,输出功率（,P,1dB,）,35dBm,6,带内波动,0.5dB,7,输出交调特性,-17dBm,（,+32dBm/2CH,）,8,邻道功率比,ACPR,-45dBc/30KHz750KHz,-65dBc/30KHz1.98MHz,9,输入,/,输出阻抗,50,10,工作电压,+27VDC,11,工作电流,1.0A,（,+27V+35dBm,）,12,工作温度,-30 +55,13,湿度,5 95,线性功率放大器,线性功率放大器主要指标的测量,1.,测量增益,（,1,）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,设置相应的频率点、,SPAN,、,RBW,、,VBW,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,为,30dB,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,谱分析仪。,线性功率放大器,（,3,）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,（,5,）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。,（,6,）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（,MHz,）,CDMA,功率放大器,GSM,功率放大器（中国联通）,830MHz,875MHz,912MHz,957MHz,输入功率（,dBm,）,-6,-7,-6,-7,输出功率（,dBm,）,35,35,35,35,功放增益（,dB,）,41,42,41,42,线性功率放大器,2.,测量输入驻波比,（,1,）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。,（,3,）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,）,825,830,835,870,875,880,回波损耗,15.6,18,19,18,18,19,18,反射系数,0.17,0.13,0.11,0.13,0.13,0.11,0.13,驻波比,1.4:1,1.3:1,1.25:1,1.3:1,1.3:1,1.25:1,1.3:1,线性功率放大器,低噪声放大器,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（,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参数。,噪声的来源与类型,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,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,低噪声放大器的技术指标,噪声因子,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：,低噪声放大器的技术指标,CDMA 800MHz,低噪声放大器的技术指标,1,频率,825 835MHz,（,U,）,/870 880MHz,（,D,）,2,增益,40 45dB,（可选）,3,输入,/,输出驻波比,1.4,4,带内波动,0.5dB,（不加声表）,/1.0dB,（加声表）,5,输出交调特性,-60dBc,（,-3dBm/CH/2CH,）,6,噪声系数,1dB,7,工作电压,12VDC,8,工作电流,200mA,9,输入,/,输出阻抗,50,10,工作温度,-33 +55,11,湿度,5 95,信道选择器,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。,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：,GSM,通信系统里的信道选择器,GSM,双信道选择器。,GSM,四信道选择器。,GSM,宽带信道选择器。,GSM,（移动,/,联通）选带移频器。,CDMA,通信系统里的信道选择器,CDMA,双信道选择器。,CDMA,宽带信道选择器。,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/CDMA,直放站的组成框图,信道选择器,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,CDMA,中心频率为,875MHz,，若中频频率,f,0,为,70MHz,，那么，本振源的频率,f,L,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,5dB,或,0dB,。,信道选择器中的关键器件,1.,声表面波滤波器,（,1,）声表面波滤波器的基本工作原理,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,（,2,）声表面波滤波器的主要电性能参数,中心频率和通带宽度（带宽）,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、,3dB,带宽等。,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,dB,表示。,通带波动,阻带抑制,矩形系数,信道选择器中的关键器件,2.,混频器,（,1,）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：,i=A0+A1V+A2V+A3V+,式中：,V,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：,V,u,1,Cos,1,t+u2Cos,2,t,其中：,=2,f,。,将,V,代入,i,得，可产生频率,q,1,p,2,q,，,p=1,，,2,，,3.,当,q=p=1,时有：,1,2,信道选择器中的关键器件,3.,中频放大器,一种典型的中频（,70MHz,）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,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 5dB,3,增益平坦度,1dB,4,最大输出功率,-8dBm,5,互调失真,-50dBc,6,本振泄漏,-40dBm,7,信道选择性,40dB,偏离频段边沿,1.0MHz,50dB,偏离频段边沿,1.5MHz,55dB,偏离频段边沿,2.0MHz,8,本振工作状态,锁定,9,时延,3S,10,输入,/,输出驻波比,1.5:1,11,输入,/,输出阻抗,50,12,信道控制方式,DIP,拔码,13,工作电压,+12VDC,14,工作电流,300mA,15,工作温度,-30 +55,16,湿度,5 95,信道选择器,信道选择器选择性的测量,1.,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。,3.,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。,5.,用频谱分析仪测试数据见下表,信道选择器,选择性的指标要求,CDMA,信道选择器,830MHz,875MHz,40dB,偏离频段边沿,1.0MHz,41,43,50dB,偏离频段边沿,1.5MHz,53,52,55dB,偏离频段边沿,2.0MHz,58,59,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,杂散,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,互调,互调干扰的基本概念,一般非线性器件的输出电流：,式中：,a,k,为比例常数，通常有,a,1,a,2,a,3,。,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,其中,2,f,A-,f,B,、,2,f,B-,f,A,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。,三阶互调示意图,非线性参数的测量,1dB,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）,830MHz,875MHz,912MHz,957MHz,线性增益（,dB,）,75,74,74.5,73.5,P,1dB,（,dBm,）,35,35,35,35,功率放大器的,P1dB,测试记录,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,大,器,信号源,杂波,谐波,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,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,小结,1.,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；,3.,了解噪声的主要来源；,4.,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；,6.,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；,8.,了解中频放大器的工作原理。,