基于反饋技術的寬帶低噪聲放大器的設計

低噪聲放大器是通信、雷達、電子對抗及遙控遙測系統中的必不可少的重要部件，它位于射頻接收系統的前端，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、小型化方向發展，放大器的低噪聲和寬頻帶設計問題得到了越來越廣泛的重視。這里給出了一個50～300 MHz的低噪聲寬帶放大器的設計，該放大器在工作頻段內具有優良的增益平坦度和噪聲系數，能提高接收機的靈敏度。

　　1 寬帶實現和負反饋原理

　　寬帶放大器設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6 dB/倍頻程下降。寬帶放大器常用的設計方法有：平衡結構式放大器，負反饋式放大器，有源匹配電路，電抗網絡匹配，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；增大工作頻帶內放大器的穩定性；增加放大器的線性度等。因此，負反饋技術被廣泛地運用于寬帶放大器的設計當中。

　　采用負反饋技術的放大器如圖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絡由電容、電阻和電感組成。其中電容的作用是防止反饋網絡對晶體管的直流偏置產生影響；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，通過調節電感的大小可以調節放大器增益的平坦度。電阻起主要反饋作用，通過調節電阻值的大小可以調節反饋量的多少。同時當反饋電阻時，放大器可以獲得良好的阻抗匹配。

　　2 偏置電路和穩定因子

　　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R1/R2 分壓器網絡的電流。R1和R2 可由式（2）和式（3）推得：

圖2 放大器的偏置電路