当前位置：首页 > 低噪声功率放大器设计
微波电子线路大作业
——低噪声功率放大器设计
班级：021013班 学号：02011268 姓名：
低噪声放大器的设计
一、设计要求：
已知GaAs FET在4 GHz、50 Ω系统中的S参数和噪声参量为
S11=0.6∠－60°，S21=1.9∠81°，
S12=0.05∠26°，S22=0.5∠－60° Fmin=1.6 dB Γout=0.62∠100°RN=20 Ω
设计一个低噪声放大器，要求噪声系数为2 dB，并计算相应的最大增益。 若按单向化进行设计，则计算GT的最大误差。
二、低噪声放大器设计原理及思路
1.1低噪声放大器功能概述
低噪声放大器是射频／微波系统的一种必不可少的部件，它紧接接收机天线，放大天线从空中接收到的微弱信号。低噪声放大器在对微弱信号放大的同时还会产生附加于扰信号，因此它的设计目标是低噪声，足够的增益，线性动态范围宽。低噪声放大器影响整机的噪声系数和互调特性，分析如下 （1） 系统接收灵敏度： Smin??114(dBm/Hz)?NF?10logBW(MHz)?S/N(dB)Fn?1F2?1F3?1Ftot?F1?????GA1GA1GA2GA1GA2?GAn（2） 多个级连网络的总噪声系数
1.2 放大器工作组态分类
A类放大器（导通角360度，最大理论效率50%）用于小信号、低噪声，通常是接收机前端放大器或功率放大器的前级放大。B类（导通角180度，最大理论效率78.5%）和C类（导通角小于180度，最大理论效率大于78.5% ）放大器电源效率高，愉出信号谐波成分高，需要有外部混合电路或滤波电路．由B类和C类放大器还可派生出D类、E类、P类等放大器。
1.3 放大器常用元器件 ① 两端负阻的二极管器件 ? 变容二极管 ：参量放大 ? 隧道二极管：隧道效应 ? 耿氏二极管：转移电子
? 碰撞雪崩渡越时间二极管：雪崩渡越时间
特点：应用于放大器电路的早期器件，制造比较容易、便宜，但是两端口器件实现增益的相关电路价格确比较昂贵，且稳定性较差，调试工作困难。 ② 三端的晶体管器件 ? 双极晶体管（BJT）
? 金属半导体场效应管 （MESFET） ? 拟晶态高电子迁移率晶体管（PHEMT） ? 异质结晶体管（HBT） 1.4 放大器的技术参数
（1）频率范围：放大器的工作频率范围是选择器件和电路拓扑设计的前提。 （2）增益：它是放大器的基本指标。按照增益可确定放大器的级数和器件类型。
? 实际功率增益：负载吸收功率与二端口网络输入端吸收功率之比，
与源阻抗无关，与负载阻抗有关 ;
? 资用功率增益：二端口网络输入资用功率与输出资用功率之比，
源端和负载端均共扼匹配，与源阻抗有关，与负载阻抗无关。它表示放大器增益的最大潜力;
? 转换功率增益：负载吸收功率与二端口网络输入端的资用功率之
比，与两端阻抗都有关。
实际增益测量时，常用插入法，即用功率计先测信号源能给出的功率P1；再把放大器接到信源上，用同一功率计测放大器输出功率P2，功率增益就是
低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。噪声最佳匹配点并非最大增益点，因此增益G要下降。噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。通常，相关增益比最大增益大概低2－4dB。 （3） 噪声系数
放大器的噪声系数是输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值，表示信号经过放大器后信号质量的变坏程度。级联网络中，越靠前端的元件对整个噪声系数的影响越大，在接收前端：必须做低噪声设计。放大器的设计要远离不稳定区。噪声的好坏主要取决于器件和电路设计。 （4）动态范围
放大器的线性工作范围。最小输入功率为接收灵敏度，最大输入功率是引起1dB 压缩的功率。放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度Te来表达。噪
Te?T0?(F?1)。式中T0为环境温度，通常声温度Te与噪声系数F的关系是
P2G?P1取为293K。根据公式，可以计算出常用的噪声系数和与之对应的噪声温度。 （5）非线性特性
常用三阶交调截点P3rd来表征放大器电路的非线性特性，三阶交调截点的典型值比P1dB高10dB。 （6）稳定性
放大器电路的首要条件之一是其在工作频段内的严格稳定性，这一点对微波射频电路是非常重要的，因为射频电路在某些工作频率和终端条件下有产生振荡的倾向。
本文作者：...共分享92篇相关文档
