基于反饋技術(shù)的寬帶低噪聲放大器的設(shè)計(jì)

低噪聲放大器是通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗及遙控遙測(cè)系統(tǒng)中的必不可少的重要部件，它位于射頻接收系統(tǒng)的前端，主要功能是對(duì)天線(xiàn)接收到的微弱射頻信號(hào)進(jìn)行線(xiàn)性放大，同時(shí)抑制各種噪聲干擾，提高系統(tǒng)的靈敏度。特別是隨著通信、電子對(duì)抗、微波測(cè)量等向著寬頻帶、低噪聲、小型化方向發(fā)展，放大器的低噪聲和寬頻帶設(shè)計(jì)問(wèn)題得到了越來(lái)越廣泛的重視。這里給出了一個(gè)50～300 MHz的低噪聲寬帶放大器的設(shè)計(jì)，該放大器在工作頻段內(nèi)具有優(yōu)良的增益平坦度和噪聲系數(shù)，能提高接收機(jī)的靈敏度。

　　1 寬帶實(shí)現(xiàn)和負(fù)反饋原理

　　寬帶放大器設(shè)計(jì)的主要障礙是有源器件的增益帶寬積的制約，即有源器件的增益在頻率高端隨著頻率的增加以6 dB/倍頻程下降。寬帶放大器常用的設(shè)計(jì)方法有：平衡結(jié)構(gòu)式放大器，負(fù)反饋式放大器，有源匹配電路，電抗網(wǎng)絡(luò)匹配，寬帶電阻匹配，分布式放大器等。其中負(fù)反饋式放大器具有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)：降低整個(gè)電路對(duì)晶體管自身性能變化的敏感度；獲得較好的輸入阻抗匹配和較低的噪聲系數(shù)；增大工作頻帶內(nèi)放大器的穩(wěn)定性；增加放大器的線(xiàn)性度等。因此，負(fù)反饋技術(shù)被廣泛地運(yùn)用于寬帶放大器的設(shè)計(jì)當(dāng)中。

　　采用負(fù)反饋技術(shù)的放大器如圖1所示。

圖1 負(fù)反饋式放大器

　　其中柵極和漏極之間的反饋網(wǎng)絡(luò)由電容、電阻和電感組成。其中電容的作用是防止反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)晶體管的直流偏置產(chǎn)生影響；電感的作用是減少放大器在頻率高端的反饋量，抵消放大器的增益隨頻率增加而降低，通過(guò)調(diào)節(jié)電感的大小可以調(diào)節(jié)放大器增益的平坦度。電阻起主要反饋?zhàn)饔?，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻值的大小可以調(diào)節(jié)反饋量的多少。同時(shí)當(dāng)反饋電阻時(shí)，放大器可以獲得良好的阻抗匹配。

　　2 偏置電路和穩(wěn)定因子

　　2.1 偏置電路

　　放大器的偏置電路如圖2所示。圖2中電感L1和L2是射頻扼流圈（RFC）；電容C1-C4為電源濾波電容；R3可由公式（1）推得：

　　其中DS I 是漏電流， BB I 是流經(jīng)R1/R2 分壓器網(wǎng)絡(luò)的電流。R1和R2 可由式（2）和式（3）推得：

圖2 放大器的偏置電路