基帶設計考慮因素

隨著高速運算放大器和模數轉換器(ADC)的出現，RF工程師們發(fā)現自己開始在HF和VHF頻段上與這些器件打交道了。由于特征阻抗常常與50Ω相去甚遠，因此在該環(huán)境中，諸如Gp(操作功率增益)和噪聲系數等熟悉參數容易出現被誤用的情況。RF設計慣常的做法是預先假定一個50Ω的系統(tǒng)阻抗，這將諸如放大器和濾波器等元件簡化為可以容易地進行級聯的兩端口網絡。當系統(tǒng)阻抗不是50Ω，或者系統(tǒng)阻抗在我們實施級聯的過程中發(fā)生變化時，則傳統(tǒng)的RF分析方法有可能產生錯誤的結果。

一般方法－電壓和功率增益
考慮一種沒有一致的系統(tǒng)阻抗的一般情況。電源可能是高阻抗源，放大器可能是一個配置為具有限電壓增益的運算放大器，負載可能是任意電阻。在特定電源和負載電阻情況下，適度的電路分析就可以揭示出放大器的電壓和功率增益。

這組(3個)基本元件可以采用Thevenin(或Norton)等效法來加以分析。電源可以用如圖1所示的等效電路來代表。

圖1 通用源、2端口和負載信號模型

類似地，放大器可以由圖1所示的一套Z參數來模擬。假定放大器是單向的。這個網絡的參數是輸入和輸出電阻、以及Thevenin電壓增益a。

為了計算從電源到負載的功率增益，首先計算放大器輸入吸收的功率。
Pin=Vin2/Rin
=Vs2Rin/(Rs+Rin)2 (1)
計算負載吸收的功率。
PL=Vout2/RL
=(aVsRin)2RL/[(Rs+Rin)(Rout+RL)]2
那么，功率增益為
Gp=PL/Pin=a2RinRL/(Rout+RL)2 (2)
為了計算電壓增益，首先計算電壓Vin。放大器的輸入阻抗等于Rin，因此電壓Vin為
Vin=VsRin/(Rs+Rin)
現在計算放大器輸出端的電壓。
Vout=aVinRL/(Rout+RL)
=aVsRinRL/[(Rs+Rin)(Rout+RL)]
那么，電壓增益為
Gv=aRL/(Rout+RL) (3)
通常，放大器用可用功率增益GA來規(guī)定，分別用等于Rin和Rout的源阻抗和負載阻抗來定義。公式(2)可用于以GA來計算Thevenin電壓增益。設定Rs=Rin，RL=Rout，并解出a。
(4)
用式(4)代入，功率增益和電壓增益可以用GA來表示：
Gp=4GARoutRL/(Rout+RL)2 (5)
(6)
注意，如果輸入、輸出和負載電阻都是相等的，那么插入功率增益變?yōu)榭捎霉β试鲆?。電壓增益變成可用功率增益的平方根?/p>

RF方法──電壓和功率增益
當級聯網絡的源阻抗、負載阻抗和端口阻抗均為相同的實數值（Ro）時，可以使用級聯元件的傳統(tǒng)功率型方法。