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《射频集成电路设计基础》讲义 功率、增益、噪声和非线性 引言 50/75Ω匹配的由来 功率和增益 噪声和噪声系数 电路的非线性(Nonlinearities) 东南大学射频与光电集成电路研究所 陈志恒, Sep-28, 2002 1 of 40 引言 • 在射频和微波系统中，由于反射的普遍存在和理想开路、短路难以获得, 低频电路中常用的电压和电流测量变得很不现实，因此功率的测量得到 了广泛的应用 • 传统的射频和微波电路使用分立元件和传输线构建，电路的输入输出通 常需要匹配到一个系统阻抗(75 或50Ω) • 由于这两个原因，电路的性能指标，如增益、噪声、非线性等，都可以 很方便地通过功率来表示，尽管这种表示方法在集成电路设计中有可能 产生误导和混淆( 例如电压增益和功率增益的区别) ，它仍然得到了广泛 的认同和使用，既因为传统的延续性，也因为射频电路作为一个模块时, 以上两点原因仍然存在 • 增益、噪声和非线性是描述射频电路时最常用到的指标，有必要在涉及 电路之前作一介绍 射频集成电路设计基础 功率、增益、噪声和非线性 引言 ↵ 2 of 40 50/75 Ω匹配的由来 • 这是由同轴电缆的大功率传输能力和衰减特性导出的 b • 同轴电缆能够传输的最大信号强度受其介质击穿电压/ 电场 的限制，对于空气，这一电场为E 6 a d=3×10 V/m ，相应电压 为 ; 同轴电缆的特征阻抗为 µr b , V = aE ln (b⁄ a ) Z = 60 ln p d 0 ε a r 若使用空气介质, Z0 = 60 ln (b⁄ a ) , 所传输的最大功率为 2 aE 2 E 2 ⋅b2 V [ ln (b⁄ a )] d ln (b⁄ a ) p d P = = = ⋅ 2Z0 2 ⋅60 ln (b⁄ a ) 2 ⋅60 (b⁄ a )2 对于给定的b, 可求得当 (b⁄ a ) = e 时，上式有最大值，此时