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设计步骤
% d; r7 t$ p2 w6 x! a放大器级数(选择一级) ;晶体管选择;电路拓扑结构;电路初步设计;用Advance Design System 2005A (ADS)软件进行设计、优化、仿真模拟。
6 y( ]& A, @7 I& w4 {低噪声放大器的主要技术指标* z9 V& z& n5 g! `5 B2 d+ k# M9 T
LNA的噪声系数和噪声温度( M4 {( G0 a8 `# F
放大器的噪声系数NF 可定义如公式1:
# n+ f! d" R8 J3 X% G* D# S. o2 @3 o式中, NF 为微波部件的噪声系数; Sin、N in分别为输进真个信号功率和噪声功率; Sout、Nout分别为输出真个信号功率和噪声功率。通常,噪声系数用分贝数表示。此时放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度Te来表达。
/ C( M1 J5 W: w$ ^噪声温度Te与噪声系数NF 的关系如公式(2) 式中, T0 为环境温度,通常取为293 K。' R$ k* O$ d) x! f, A# `9 _
LNA的功率增益、相关增益与增益平坦度" N7 o! T6 t1 B
功率增益通常是指信源和负载都是50Ω 标准阻抗情况下实测的增益。实际丈量时,常用插进法,即用功率计先测信源给出的功率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(G)即是P2除以P1。噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。噪声最佳匹配点并非最大增益点,通常,相关增益比最大增益大概低2~4 dB。功率增益的大小还会影响整机噪声系数。公式3给出简化的多级放大器噪声系数表达式。
- ^; e" t S( L* N式中,Nf 为放大器整机噪声系数; Nf1、Nf2、Nf3分别为第1、2、3级的噪声系数; G1、G2分别为第1、2级功率增益。7 t0 @* ?0 _, C
当增益G1和G2足够大的时候,整机的噪声系数接近第一级的噪声系数。因此多级放大器第一级噪声系数大小起决定作用。增益平坦度是指工作频带内功率增益的起伏, 常用最高增益与最小增益之差,即ΔG表示。
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