=+++ (2-1-3)
其中,为整个电路的噪声系数,、分别为第一级、第二级的噪声系数;、分别为第一级、第二级的功率增益。不难发现,当和较大时,整个电路的可以近似等同于第一级产生的。故对于多级放大器来说,设计好第一级的噪声系数对于提高整体电路的噪声性能至关重要。
放大器可以使用等效噪声温度来表示放大器本身所产生的噪声。
2。1。2 功率增益
功率增益是设计放大器时需要考虑的另一个重要指标。功率增益代表低噪声放大器对有用信号具有将其放大的能力,通常分为转换功率增益、工作功率增益、可用功率增益,各自定义如下[9]:
=送至负载端的功率/来自信号源的可用功率
=输送到负载的功率/网络输入功率
=来自网络的可用功率/来自信号源的可用功率
对于实际应用的低噪声放大器,往往将信源和负载为50Ω的标准阻抗下实际测量得到的增益作为功率增益。功率增益G的定义中实际上囊括了由放大器输入输出端失配产生的增益下降问题。通常情况下,低噪声放大器都须根据最小噪声进行匹配设计。然而噪声最佳匹配点与最大增益点不是同一个点,因此要想达到最小噪声,就必须牺牲增益。电路为最小噪声匹配时,其增益称之为相关增益,通常要比最大增益小2-4dB。
插入法是进行实测的常用方法,先使用功率计测量信号源功率,将放大器接到该信源上后,再使用同一功率计测量放大器的输出功率,则功率增益可由下式得出:
2。1。3 驻波比VSWR
图2。1 微波放大器原理图
VSWR本身定义为最大电压值与最小电压值之间的比值,计算公式如下:文献综述
在反射系数不为零的情况下,传输线上会沿着两个相反的方向传输的信号,两个波叠加从而形成行驻波。因此根据放大器的原理图,可以得到输入输出驻波系数与两个端口反射系数的关系:
从能量传输的角度分析,理想情况下的VSWR等于1,即此时为行波状态,在传输线中被称为阻抗匹配;而驻波系数无穷大时则代表纯驻波状态,称之为全反射,此时传输线上不存在能量的传输。故在射频电路中,VSWR越大,意味着反射功率越高,即电路的传输效率越低。
由于设计低噪声放大器的匹配电路时要采取最小噪声的方式,但通过Smith圆图可以发现,电路的最小噪声点往往不是最大增益点,即驻波比的最佳匹配点。为了达到最佳噪声就必须牺牲增益,影响驻波比。因此,在设计放大器的输入输出端匹配电路时,需要权衡噪声与驻波比,从而设计出性能较好的低噪声放大器。
2。1。4 增益平坦度
常用最大增益与最小增益分贝数之差表示增益平坦度,其值越高,放大器在一定频带内的增益稳定性越差,容易引起接收信号失真。对于两级放大器,级间匹配不完善时,可能导致前级放大器的VSWRout与后级放大器的VSWRin不同,从而引起相位叠加或相互抵消,增益平坦度严重恶化。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-
2。1。5 放大器的动态范围以及非线性
放大器所允许的输入信号的最低功率到最高功率的范围,称之为放大器的动态范围。一般情况下,输入信号的最小功率与噪声性能有关,而最大输入功率则与非线性有关。实际情况下,当放大器的输入足够大时,放大器的输出将不再与输入呈线性关系,这时会产生一定量的非线性输出。