1、電子科技大學 賈寶富 博士微波電路與系統穩定性和增益園分析穩定性的基本網絡結構穩定條件n將放大器視為一個兩端口網絡，該網絡由S參量及外部終端條件L和S確定。穩定性意味著反射系數的模小于1。即：n其中，n利用公式n在L平面映射的 的穩定性判別圓被稱作輸出穩定性圓。n同樣，由 得到的在S平面上的穩定性判別圓被稱作輸入穩定性圓。輸出/輸入穩定性圓輸出/輸入穩定性圓（續）輸出穩定性圓穩定區域的判定負載穩定性條件和輸出穩定性圓L-Plane輸入穩定性圓穩定區域的判定n當 時，輸入穩定性圓穩定區域的判定（續）n當 時，源穩定性條件和輸入穩定性圓s-Planeout-Plane絕對穩定條件n正如其名稱的含義

2、一樣，絕對穩定是指在選定的工作頻率和偏置條件下，放大器在整個nSmith圓圖內所有點始終都處于穩定狀態。這個概念對輸入、輸出端口都適用。若lS11 l1和lS22 l1，則絕對穩定條件為：n句話說，即穩定性判定圓必須完全落在單位圓 和 之外穩定性系數Kn穩定因子(Rollett因子)K穩定參數ADS中的穩定性控件KB1ADS中的輸入穩定性圓和輸出穩定性圓放大器的穩定措施n穩定有源器件的一個方法就是在其不穩定的端口增加一個串聯或并聯的電阻。圖910給出了輸入端口的電路。放大器的穩定措施（續1）n這個電阻必須與 一起抵消掉 的負值成分。因此，我們要求：n其中， 可以由 求得； 是源端內阻。n同理，

3、可以給出輸出端口的穩定電路和相應相應的穩定條件：放大器的穩定措施（續2）由于晶體管輸入、輸出端口之間的耦合效應，通常只需要穩定一個端口。具體穩定那個端口完全取決于電路設計者。然而，應盡量避免在輸入端口增加電阻元件，因為電阻產生的附加噪聲將會被放大。 用增加電阻的方法實現晶體管穩定的代價包括：阻抗匹配狀態可能被破壞，這將會產生功率傳輸損失；由于電阻產生的附加熱噪聲，晶體管的噪聲系數通常會惡化。其它穩定性措施Stabilizing Ckt. Effect on FminStabilizing Ckt. Effect on S21Stabilizing Ckt. Effect on optUsing

4、 S-Parameter Design Amplifier DiagramPower definition輸入功率負載吸收功率信號源資用功率輸出資用功率轉換功率增益工作（實際）功率增益資用功率增益Amplifier Noise不同類型放大器設計n最大增益設計；n最小噪聲設計；n最大輸出功率設計；n符合特定增益、噪聲或輸入/輸出反射損耗指標要求的設計；n滿足指定增益和噪聲指標的寬帶設計。最大增益設計輸入/輸出同時共軛匹配工作增益設計Matching for Max. Output PowerLoad-Pull TechniqueADS Simulating Contour Of OutputPo

5、wer( Load Pull)Low Noise AmplifierMatching For Min. Noise FigureMatching for Specific Gain, NF and In/Out Return Loss設計實例n利用MMBR941設計一個放大器。放大器的穩定性n利用S參數法設計放大器，第一步就是確定晶體管是無條件穩定或潛在不穩定。利用穩定性系數K和晶體管S參數的 值可以很容易地確定放大器的穩定性。n放大器無條件穩定的條件是：22211221221112212211121SSKSSS SS S 利用ADS預置函數計算穩定性穩定區潛在不穩定無條件穩定放大器的功率增益

6、n轉換功率增益n資用功率增益n工作功率增益n最大轉換增益;,;sininsLoutoutLLTAor ZZor ZZPGP ;,;sininsLoutoutLLAaAor ZZor ZZPGP max;,;maxmaxmaxsininsLoutoutLTTapTor ZZor ZZGGGGG ;,;sininsLoutoutLLpinor ZZor ZZPGP 最大增益n最大轉換增益n最大穩定增益2221max2222111LTSLSGS 211210log;MSGSGdBS仿真最大增益仿真結果最大穩定增益最大可用增益單向性nRF電路的單向性指標通常是由參數Unilateral Figure

7、of Merit來衡量的。“Unilateral Figure of Merit”的值（簡記為U）為。n利用該參數可以判斷RF電路的單向特性。利用U值計算下列不等式的上、下限。 1/(1+U)(1+U)GT/GTU 1），于是輸入輸出可以共軛匹配并能夠獲得最大可用增益。MS 和 ML 能夠被唯一地確定。在這種狀態輸入輸出電壓駐波比VSWR= 1 。 共軛匹配反射系數能夠用ADS中S-parameter palette中測量方程圖標Smgam1和Smgam2 計算。n雙向設計首先了解器件的輸入/輸出穩定性園改善穩定性的措施n通過在輸入回路添加串聯電阻或在輸出回路添加并聯電阻可以很容易地改善晶體管的穩定性使其變為無條件穩定。例如本例中的晶體管在500MHz時，輸入端添加一個R=0.18(50) = 9 或R= 1/(0.117*0.02) = 430 的并聯電阻就會使輸入和輸出穩定性園