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50～300MHz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6dB/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

　　2.2、穩定因子

　　電路的穩定性設計必不可少，因為高增益放大器比較容易自激。考慮放大器的穩定性時主要考慮的是穩定系數K和|Δ|，為了得到絕對穩定的網絡，必須滿足K>1和|Δ|<1。

　　穩定系數K和|Δ|的表達式如(4)和(5)所示：