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低噪音放大器
閱讀�18144�(shí)間:2011-05-16 17:28:23

  低噪音放大器(low-noise amplifier )是一類特殊的電子放大�,主要用于通訊系統(tǒng)中將接收自天線的信號(hào)放大,以便于后級(jí)的電子設(shè)備處�。由于來(lái)自天線的信號(hào)一般都非常微弱,低噪音放大器一般情況下均位于非??拷炀€的部位,以減小信號(hào)通過傳輸線的損�,因此它的特性直接影響著整�(gè)接收�(jī)接受信號(hào)的質(zhì)�。這種“有源天線”的配置廣泛�(yīng)用于全球定位系統(tǒng)(GPS)等微波系統(tǒng)�。這是�?yàn)橥S電纜在微波頻率范圍內(nèi)損耗很��

技�(shù)指標(biāo)

  1、噪聲系�(shù)NF

  噪聲系數(shù)是輸入信�(hào)的信噪比與輸出信�(hào)的信噪比的比�,表示信�(hào)�(jīng)過放大器后信�(hào)�(zhì)量的變壞程度。級(jí)�(lián)�(wǎng)�(luò)�,越靠前端的元件�(duì)整�(gè)噪聲系數(shù)的影響越�。在接收前端,必須做低噪聲設(shè)�(jì)。放大器的設(shè)�(jì)要遠(yuǎn)離不�(wěn)定區(qū)。噪聲的好壞主要取決于器件和電路�(shè)�(jì)�

  2、增益G

  它是放大器的基本指標(biāo)。按照增益可確定放大器的�(jí)�(shù)和器件類��

  3、動(dòng)�(tài)范圍

  �(dòng)�(tài)范圍是指低噪音放大器輸入信號(hào)允許的最小功率和功率的范�。動(dòng)�(tài)范圍的下限取決于噪聲性能�

  4、頻率范�

  工作頻率范圍是選擇器件和電路�?fù)湓O(shè)�(jì)的前��

  5、輸入輸出的駐波比和反射系數(shù)

特點(diǎn)及作�

  低噪音放大器具有很低的噪聲系�(shù)和很寬的頻率范圍,當(dāng)信號(hào)較弱�(shí),將探頭的輸出先�(jīng)過低噪聲放大器放�,再送到接收�(jī)�

  低噪音放大器的主要作用是放大天線從空中接收到的微弱信�(hào),降低噪聲干擾,以供系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)�(jù),提高低噪聲放大器的增益對(duì)降低整機(jī)的噪聲系�(shù)非常有利,但低噪聲放大器的增益過高�(huì)影響整�(gè)接收�(jī)器的線性度提出很高的要求�

�(shè)�(jì)原則

  在�(jìn)行低噪聲放大器的�(shí)際設(shè)�(jì)�,一定要注意以下5�(diǎn)�

  1)放大器中放大管的選� 在微波電路中�(yīng)用的低噪聲放大管的主要要求是高增益和低噪�,以及足夠的�(dòng)�(tài)范圍。目前雙極型低噪聲管的工作頻率可以達(dá)到幾�(gè)千兆,噪聲系�(shù)為幾�(gè)分貝,而砷化鉀信號(hào)的場(chǎng)效應(yīng)管的工作頻率更高,并且噪聲系�(shù)可在1dB以下�

  選取低噪聲放大器管�??梢詮囊韵聝蓚€(gè)方面�(jìn)行考慮�

 ?�?)微波低噪聲管的噪聲系數(shù)足夠小,工作頻段足夠�,一般晶體管的fT一般要比工作頻率高4倍以�,而PHEMT�(chǎng)效應(yīng)管的噪聲系數(shù)�2GHz�(shí)約為0.5dB,工作頻率高端可�(dá)�6GHz�

 ?�?)微波低噪聲管要有足夠高的增益和�(dòng)�(tài)范圍,一般要求放大器工作增益大于10dB以上。當(dāng)輸入信號(hào)�(dá)到系�(tǒng)值時(shí),由放大器非線性引起的交調(diào)分量小于系統(tǒng)基底噪聲�

  2)I/O匹配電路的設(shè)�(jì)原則 �(duì)單級(jí)晶體管放大器的噪聲系�(shù),可以轉(zhuǎn)化成等噪聲系�(shù)�。圓上每一�(gè)�(diǎn)代表一�(gè)能產(chǎn)生恒定噪聲系�(shù)的源�(fā)射系�(shù)。若要獲得需要的噪聲系數(shù),只要在圓圖上畫出對(duì)�(yīng)于這�(gè)噪聲系數(shù)的圓,然后將源阻抗匹配到這�(gè)圓上的一�(gè)�(diǎn)就行�。實(shí)際設(shè)�(jì)中由于要兼顧到放大器的增益,通常不取最小噪聲系�(shù)。在�(duì)放大器�(jìn)行單�(xiàng)化設(shè)�(jì)�(shí),對(duì)于特定的晶體管S11、S22是確定的,不同的源反射系�(shù) 和負(fù)載系�(shù) 可以�(gòu)成恒定增益圓,設(shè)�(jì)�(shí)只須將源和負(fù)載反射系�(shù)分別匹配到相�(yīng)的圓�,便能得到相�(yīng)的增益。將恒定增益圓與等噪聲系�(shù)圓結(jié)合起�(lái)�(shè)�(jì),便能得到比較理想的�(jié)果�

  3)電路中需要注意的一些問� 一般對(duì)于低噪聲放大器采用高Q值的電感完成偏置和匹配功�,由于電阻會(huì)�(chǎn)生附加的熱噪聲,放大器的輸入端應(yīng)盡量避免直接近接到偏置電阻上。用于低噪聲放大器的印制板應(yīng)具有損耗小,易于加�,性質(zhì)�(wěn)定的特點(diǎn),材料的物理和電氣性能均勻(特別是介電常數(shù)和厚度)。同�(shí)�(duì)材料的表面光潔度有一定要�,�??梢圆捎靡訤R74(介電常�(shù)4�5之間)為基片的板材,如果電路要求較高可采用以氧化鋁陶瓷等材料為基片的微波板襯,在PCB布板中則要考慮到鄰近相�(guān)電路的影響,注意濾波、接地和外電路設(shè)�(jì)中要滿足電磁兼容�(shè)�(jì)原則�

  4)低噪聲放大器方便的�(shè)�(jì)手段 目前低噪聲放大器的設(shè)�(jì)普通采用CAD的方法�(jìn)行仿�,國(guó)�(nèi)較流行的有EESOF、MWOffice和ADS等軟件。相�(duì)而言Agilent公司的ADS功能�(qiáng)�、簡(jiǎn)明直觀、應(yīng)用范圍較廣,大多�(shù)公司和科研單位的LAN基本上都采用ADS�(jìn)行仿�,并且效果良��

  5)同行業(yè)低噪聲放大器的發(fā)展水� 隨著半導(dǎo)體器件的�(fā)展,低噪聲放大器的性能不斷提高,采用PHEMT�(chǎng)效應(yīng)晶體管的低噪聲放大器的在800MHz頻段噪聲系數(shù)可達(dá)�0.4dB,增益約17dB�1900MHz頻段噪聲系數(shù)可達(dá)�0.6,增益約�15dB。在本章�,受篇幅限制,僅介紹一�(gè)基于BJT的低噪聲放大器的�(shè)�(jì),今后讀者用其他的晶體管�(jìn)行設(shè)�(jì)�(shí),基本原理和步驟完全相同�

維庫(kù)電子通,電子知識(shí),一查百��

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