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标题: 宽频带低噪声放大器设计 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2014-10-9 21:12 标题: 宽频带低噪声放大器设计

关键字：低噪声放大器宽频带 Lange耦合器平衡式放大器

采用平衡式电路结构具有以下优点：

（1）由于每只低噪声器件只承担一半功率放大，则放大器输出功率1 dB压缩点将增大3 dB，相应动态范围也增大3 dB，三阶交调约改善6 dB.

（2）端口驻波比得到很大改善，现假设V1，V2的反射系数相等，射频信号fin由耦合器A1端口输入，等分成两部分由A2，A3端口输出，A2端口的反射功率再回到A1端口，总路径相移为-180°；A3端口的反射功率再回到A1端口，总路径相移为-360°，显然两部分反射功率大小相等，相位相反而抵消，因此在A1端口没有反射功率。另外，V1，V2的反射功率在A4端口相叠加，需要加50 Ω匹配负载RL进行吸收。通过耦合器的移相作用，理想情况下端口驻波比恒为1.

（3）提高了放大器工作的稳定性，放大器稳定性的判定条件如下：

式中：△=S11S22-S12S21，K为稳定因子。当同时满足上面三个条件时，放大器绝对稳定。可以证明平衡式放大器的稳定性判别系数K恒大于1. 在图2中，A1端口和B1端口理论上是无反射的，不存在由于信号源或者负载的反射可能造成的自激振荡。尽管单只低噪声器件本身在低频段存在潜在不稳定性，然而只要匹配电路设计良好，A1端口和B1端口之间就是绝对稳定的。这个特性在宽频带接收系统中很重要，特别在天线与放大器匹配时，效果将更加明显。

（4）平衡放大器最低噪声系数和单端放大器基本相同，但在设计匹配电路时，可以完全按照最佳噪声匹配设计，以获得理想最小噪声匹配，不必兼顾驻波比。

在窄频带低噪声放大器中，直流偏压供电引入线的常用结构是λg/4高阻抗微带线，其终端采用扇形线或电容对高频短路，这种结构可用的工作频带最高不过 40%~50%带宽。因此在宽频带低噪声放大器电路中，不可能再用这种形式的偏压引入线，可采用微带线中心跳线型式的偏压引入线，即把跳线焊接在微带中心轴线上，在理想状态下微带线中心正上方空间处没有电场分布。跳线外端焊点对微带边沿的距离至少要大于基片厚度，以保证焊接点在电场之外。由于跳线直径对电感量影响较弱，长度对电感量影响较大，需准确控制。跳线可适当离开基片表面，以减小地板对电感量的影响。另外还需考虑电源的低频滤波和级间低频去耦电容，去耦和旁路电路要足够大，以免出现低频振荡。微带电路中的隔直电容尽量采用高Q值、高稳定温度系数、无谐振及低损耗的宽频带表贴电容，如美国DLI公司 C06系列产品。屏蔽盒体横向宽度应小于最高工作频率的半波长，以避免盒体内部空间产生波导传输效应。微带基片应保持良好接地，固定螺钉的数量要相对多一点，最好螺钉孔的孔壁金属化接地。调试时在盒体的上盖板内表面贴敷相应频段吸波材料，以减小空间耦合所引起的带内增益起伏。

宽频带低噪声放大器还需要进行电磁兼容设计，首先对进入屏蔽盒的电源线使用带馈通滤波器的穿芯电容进行滤波，减小通过电源线所带来的串扰问题；其次需要解决好放大器的端口匹配，确保集成到接收系统时能兼容工作；最后还需对盒体采取电磁屏蔽措施，减小因电磁辐射所带来的干扰问题。在研发阶段加强电磁兼容工作，有利于产品通过相应标准电磁兼容测试。

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