低噪声放大器的网络设计法

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1、低噪声放大器的网络设计法

2、第1内容显示中1　引　言　　由于雷达、卫星通信和微波中继通信等基本领域的飞速发展，对接收机的灵敏度提出了越来越高的要求，而提高灵敏度的关键是采用性能良好的低噪声放大器来降低整机的噪声系数，因此，研究微波放大器的噪声设计就非常有意义［1］。　　一般设计低噪声放大器都是采用图解法或解析法，前者精度低，后者计算比较繁琐，而且这2种方法在设计过程中由于能采用的拓扑结构单一（一般为Γ型或反Γ型），使放大器工作带宽较窄；从网络出发，将放大器的匹配网络看成是许多网络的级联来进行设计，不仅精度高，而且借助CAD技术可以达到宽带的目的

3、。2　低噪声设计　　对于单级放大器而言，放大器的噪声系数主要取决于输入端的匹配状况。输入匹配网络应按获得最小噪声系数设计，此网络使信号源（天线或前级）阻抗变换到放大器获得最小噪声系数时所需的源阻抗，即最佳噪声源阻抗Zop［2］。同样，对于多级放大器，第一级的噪声系数对总的噪声系数影响最大。因此，第一级按最小噪声系数设计，而后面各级按最大增益或最大功率输出设计，就可以满足噪声特性要求。2．1　输入匹配网络的设计　　众所周知，实现最小噪声的条件是：　500)this.style.ouseg(this)">　　输入匹配网络的总的A矩阵为：　　500

4、)this.style.ouseg(this)">　　从图1可以看出，［A］的输出阻抗就是晶体管的源阻抗，即：　　500)this.style.ouseg(this)">　　当管子选定后，Γop即Zop就确定了，而Zout则由输入匹配网络的结构及其尺寸决定，因此，在进行CAD优化时可以把Zop作为Zout要达到的目标。　　依此建立的目标函数为：500)this.style.ouseg(this)">其中：m表示选取频率点的个数。　　500)this.style.ouseg(this)">2．2　输出匹配网络的设计　　设晶体管的S参数为：500

5、)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">3　实例计算　　本文采用文献［3］中图解法计算的例子来证明该方法的正确性，并与其结果做一比较。电路结构如图3所示，图中：500)this.style.ouseg(this)">其中：Li表示传输线或支节的物理长度；λg为波导波长。设计计算结果如表1和表2所示。500)this.style.ouseg(this)">500)thi

6、s.style.ouseg(this)">　　从表1和表2可以看出，采用网络设计法计算的结果和图解法计算的结果是一致的，而且精度更高。　　500)this.style.ouseg(this)">4　结　语　　本文讨论了单级低噪声放大器的网络设计方法，若设计多级低噪声放大器，可以从第一级开始逐级向后设计直到末级为止，这样可以保证每一级的输入匹配网络按低噪声匹配进行设计。这时，按下式计算出微波晶体管的输出端口反射系数：500)this.style.ouseg(this)">　　级间匹配网络MN1完成Γ21到Γop2的变换，再按上式计算微波晶体管M

7、T2的输出端口反射系数Γ22［3］，这样逐级计算优化即可。如果要考虑系统噪声就要按照最小噪声量度来设计放大器，可以