基于反饋技術(shù)的寬帶低噪聲放大器的設(shè)計

　　低噪聲放大器是通信、雷達、電子對抗及遙控遙測系統(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，主要功能是對天線接收到的微弱射頻信號進行 線性放大，同時抑制各種噪聲干擾，提高系統(tǒng)的靈敏度。特別是隨著通信、電子對抗、微波測量等向著寬頻帶、低噪聲、小型化方向發(fā)展，放大器的低噪聲和寬頻帶 設(shè)計問題得到了越來越廣泛的重視。這里給出了一個50～300MHz的低噪聲寬帶放大器的設(shè)計，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)，能提高接收機的靈敏度。

　　1、寬帶實現(xiàn)和負反饋原理

　　寬帶放大器設(shè)計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6dB/倍頻程下降。寬帶放大器常用的設(shè)計方法有：平衡結(jié)構(gòu)式放大器，負反饋式放大器，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。其中負反饋式放大器具有如下明顯的優(yōu)點：降低整個電路對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;增加放大器的線性度等。因此，負反饋技術(shù)被廣泛地運用于寬帶放大器的設(shè)計當(dāng)中。

　　采用負反饋技術(shù)的放大器如圖1所示。

　　圖1、負反饋式放大器

　　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。電阻起主要反饋作用，通過調(diào)節(jié)電阻值的大小可以調(diào)節(jié)反饋量的多 少。同時當(dāng)反饋電阻R = gm × Z02時，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IDS是漏電流，IBB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

　　2.2、穩(wěn)定因子

　　電路的穩(wěn)定性設(shè)計必不可少，因為高增益放大器比較容易自激?？紤]放大器的穩(wěn)定性時主要考慮的是穩(wěn)定系數(shù)K和|Δ|，為了得到絕對穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，必須滿足K>1和|Δ|<1。

　　穩(wěn)定系數(shù)K和|Δ|的表達式如(4)和(5)所示：