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TechnicalFeature 技术特写
10 MHz 铷原子钟频率基准
10 MHz 铷原子钟频率基准
• 5 MHz与10 MHz输出 FS725台式铷原子钟频率基准非常适
用于实验室和研发机构等任何需要精
网络综合与功率放大器： • 超低相位噪音 准频率的地方。
(<-130 dBc/Hz @ 10 Hz) FS725具有卓越的老化特性、超低的
令阻抗匹配望尘莫及 • 20年内的老化度为0.005 ppm 相位噪音及出色的可靠性，可提供用
于GPS相位锁定的1 pps输入，具备
Network Synthesis and Power Amplifiers: So Much More than Impedance Matchings • 内置分配放大器 Stratum 1性能。
(多达22个输出口) 再加上内建5 MHz与10 MHz分配放大
Gayle Collins 器，FS725堪称实验室频率基准的终
Nuvotronics, Durham, N.C. • 1 pps输入与输出 极选择。
FS725 ... $2965 (全球通价格)
艾伦方差 vs. 时间
新 兴材料和技术的诞生为研发人员开启了无 先来看一看几种主流功放架构中晶体管的性能 10,000 GPS 1 pps
限可能，让他们得以实现过去无法企及
表现，来探讨一下功放设计引用网络综合技术
的方案，也为功放（PA）设计的革新开辟了蹊 的目的何在。 1,000
径。一直以来，功放设计的目标都是要将晶体 Free running FS725
管的性能发挥到极致；如今更是如此。无线基 目的：不同应用中的功放设计 100
础设施方面设立了多项标准，促生了对于全频 不论采用何种方法来设计功放，都必须 艾伦方根差 (parts in 1012) 10 FS725 locked to GPS
段宽带功放的需求。对功率的要求则反应在越 考虑到设备在将来工作环境中的运行情况。功
来越高的频率上，从而推动了n维功率合成器以 放的设计方法多种多样，包括负载调试、包络 1
及多输入多输出系统（MIMO）的发展。通信系 跟踪、谐波抑制以及可变负荷等。虽然这些方
统日益复杂化，迫使人们摒弃传统的阻抗匹配 案实现性能的途径均不同，但核心理念都是围 0.1
10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000
电路法，而转向诸如网络综合等其它方向。 绕着有源器件本身和其策动点阻抗间的联系。
观测长度 (秒)
要应用网络综合技术，就需要了解动态 HFET或HEMT属于典型的现代GaN射频功率晶
交互系统的组件，并设计出一个能达到所需性 体管，为有源器件的一大代表（图1）。
能的网络。这项技术起源于电气工程行当，后 晶体管内部又是怎样的情形呢？策动点阻
来在控制、机器人和机械系统中得到了广泛应 抗决定了器件端口处的电压和电流的相互作用
用，并逐渐又重新引起了电气工程界的兴趣。 情况，从而确定了功率及效率。理想情况下， FS725单旁带相位噪音
然而，功放设计领域一直都不怎么重视它，因 在策动点阻抗为一定值时，输出功率和效率会
-100
为我们通常认为输出匹配网络是一个无源电 同时达到最大。那为何实际应用中会有出入
-110
路，而不是动态非线性系统的一部分。对于给 呢？“罪魁祸首”便是谐波。虽然通过谐波能
定的期望频率或时域响应，结合所需的功率、 够得到时域波形，且使不同类型的功放达到理 -120
效率和线性等度量，采取网络综合的方法可设 dBc/Hz -130
计出一个交互式系统。系统中会包含一个无源 V knee
-140
或是有源的网络，与有源器件相互作用。这种
I max
装置一般是非线性的，如此例中的功放。我们 -150
Gate -160
1 10 100 1 k 10 k 100 k
Source Drain 载波频率偏移 (Hz) FS725 后面板
Ls Lg Ld
Rs Rg Rd Drain Current I D
Cgs C ds C gd
Barrier Layer
Rs Rd Stanford Research Systems, Inc.
Rs I ds Rd
2DEG Layer 1290-D Reamwood Ave., sunnyvale, CA 94089 · www.thinkSRS.com · Phone: (408)744-9040
Rds
0 V dmax 先锋科技股份有限公司(北京) 欧陆科仪有限公司 北京东方科泰科技发展有限公司
Semi-Insulating Substrate Drain-Source Voltage V DS
电话：86-10-6263-4840 电话：86-10-6800-8213/16/17 电话：86-10-6497-1708
1
图1：一种GaN HFET/HEMT晶体管的示意图与小信号模型 。 图2：样机的DC IV特性。 传真：86-10-8261-8238 传真：86-10-6800-8212 传真：86-10-6497-1710
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18 Microwave Journal China 微波杂志 Sep/Oct 2017
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