微波晶体管放大器广泛应用在各种微波电子装备中，是微弱小信号处理的关键部分。随着科学技术进步，微波晶体管放大器在低噪声、高工作频率以及高输出功率等方面取得了很大的进展：
微波双极晶体管(BJT)的工作频率已经从几百兆赫到4千兆赫以上
砷化镓金属栅场效应晶体管(GaAs MESFET)几乎占领了微波应用的各个频段
20世纪80年代后发展起来的异质结双极晶体管(HBT）和高电子迁移率晶体管(HEMT)，其工频率突破了微波双极晶体管和砷化镓金属栅场效应晶体管的极限，使得晶体管应用到毫米波以上频段。
微波晶体管放大器按用途可分为小信号放大器和功率放大器两类。
小信号放大器是以低噪声方式将微弱的信号放大，它工作在晶体管特性的线性部分，可以获得低噪声和高增益，同时具有较小的失真。对于BJT晶体管来说，其噪声系数在1 GHz的频率下可达到1 dB以下；对于场效应晶体管来说，在8 GHz频率下其噪声系数也可以达到1 dB以下。
微波功率放大器可分为单管功率放大器和功率合成多管功率放大器，它工作在晶体管特性的非线性部分，可以获得高效率和高的输出功率，缺点是工作在非线性区域容易使信号产生失真。
对于LDMOS晶体管(横向扩散金属氧化物半导体)在1 GHz以下频段其单管连续波功率输出可达到40 W以上，对于场效应晶体管在10 GHz以下频段其单管连续波功率输出可达到10 W 以上，异质结晶体管在毫米波频段其单管连续波功率输出可达到1W以上。
微波放大器的主要技术指标有工作频率、带宽、频内的功率增益及增益波动、频带内的噪声系数、1dB功率压缩点、三阶交调、输入输出驻波系数等。设计微波晶体管放大器就是根据给定的技术指标，选择晶体管（S参数），根据S参数设计输入输出匹配网络。由于小信号放大器和功率放大器工作特性不同，因此设计方法也不同。
其大致设计步骤：确定技术指标、获取器件模型、分析和综合匹配网络、直流偏置设计、整体性能优化
我们在后续推文中给同学们简单介绍一下器件模型，关于小信号的匹配网络设计可以参见前述推文。
一、微波晶体管BJT
双极晶体管是1948年发明的，仍然是目前应用最广泛的半导体器件之一,其在微波射频应用时具有中等的噪声系数，其l/f噪声特性大致比GaAs器件好10 dB-20 dB，因此BJT在微波低端的放大电路应用中占优势，并且也是低相位噪声振荡器经常选用的器件，其工作频率一般在超高频（数百兆）至S波段(2—4GHz)的频率范围内应用广泛，由于技术不断的进步，双极晶体管的工作频率上限正在不断地提高。大部分双极晶体管是用硅(Si)材料制成的。
微波双极晶体管的结构
微波双极晶体管是可以是PNP型，也可以是NPN型。对于微波应用而言，大都是选用NPN型：因为BJT工作依赖于其少数载流子穿越基极区的扩散能力，而电子的迁移率高于空穴，所以选用NPN结构。
2. 微波双极晶体管的主要特性参数
表征微波晶体管性能的参数有很多种，其主要参数如下：
1) 静态电流增益
电流增益有两种定义的形式，其一是静态共基极电流增益a:
a值是小于1的，对于优良的晶体管其a值可达到0.99或者更高。
另一定义为静态共发射极电流增益，其定义为
它反映出晶体管电流放大的能力:
在频率不高的条件下与直流状态的a值和值近似对于交流状态下的a值和B值。
2) 特征频率fT
工作频率越高，前述电流放大系数越低，可见电流放大系数与频率有关，其定义为，在共发射极电路中，电流放大系数等于1时，所对应的频率称为特征频率fT。
3) 最大振荡频率fmax
在共发射极电路中，功大倍数等于1时，所对应的频率称为最大振荡频率fmax。经分析晶体管单向最大资用功率增益可以近似表示为
一般情况下fmax > fT
3. 晶体管的直流伏安特性曲线
4. 微波晶体管的散射参数（即S参数）
5. 微波晶体管的噪声特性
双极晶体管的噪声的来源主要有三类：热噪声、散弹(散粒)噪声、闪烁噪声。
热噪声是晶体管的基区或各项电阻上载流子的不规则的热运动产生的电流起伏，它的大小与晶体管本身的欧姆电阻有关。由于热噪声的频谱是均匀分布的，又称为白噪声。
散弹(散粒)噪声是在电流流动时由于载流子运动的起伏产生的。在晶体管中少数载流子通过发射极一基极结注入到基区时，少数载流子的数目和速度都有起伏，引起通过结的电流的微小变化。散弹噪声的大小与电流大小成正比，与频率无关，也是白噪声。
闪烁噪声发生在工作于低频下的电子器件中，其噪声功率的大小随频率的升高而降低，该噪声产生的机理目前尚不明确。因为闪烁噪声功率与频率的变化成反比，所以常常称为l/ f噪声，由于在低频才显示出它的影响，因此在微波放大器中不考虑其影响，但是在微波振荡器中必须考虑其影响，因为它直接影响微波振荡器的相位噪声。
关于噪声的计算和特性，在以往的公众号推文中有介绍，童鞋们可以去查阅。
在微波晶体管噪声分析中，常常用三个噪声源来表示微波晶体管的噪声:
晶体管的热噪声用一个电压源来表示，即u^2=4kT*R*B。
基极的散弹噪声可用一个电流源来表示，即ib^2 = 2q*IB*B
集电极电流的散弹噪声也可用一个电流源来表示，即i^2 = 2q*Ic*B
B是信号带宽，q是电子电荷，Ic、IB分别是集电极、基极的直流偏置
利用晶体管共发射极噪声等效电路可以导出晶体管最小噪声系数，其表达式为
式中电流的单位为mA，电阻的单位为欧姆。由上式可以看出：
减小集电极电流Ic，提高特征频率fT和降低基区电阻rb都可以降低最小噪声系数。
最小噪声系数是集电极电流的函数，当集电极电流减小时，集电极和基极电流的起伏产生的散弹噪声减小，但集电极电流的减小必然使得发射极电阻re增大，导致发射结充电时间加大，从而使得特征频率fT降低。因此集电极电流有一最佳值，使得噪声系数最小。下图给出了典型微波双极晶体管最小噪声系数与集电极电流的关系曲线。对于小信号低噪声微波双极晶体管最佳集电极电流一般为1mA～3 mA：
6. 微波晶体管的等效电路模型
根据微波双极晶体管的物理结构可以导出它的等效电路模型。Ebers - Moll 模型通常被看成是微波双极晶体管的基本模型:
