低噪声放大器

全栈程序员-站长 • 2022年4月9日下午10:00 • 未分类 • 阅读 40

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

常用于无线电接收机前端，其作用是提高接收机的灵敏度

基本性能指标

工作频率

可以做到0.1~26.5GHz，超过8倍频程

噪声系数

噪声系数（F）描述信号通过低噪声放大器时的信噪比的变化，定义为输入信噪比（Si/Ni）和输出信噪比（So/No）之比

$F=\frac{S_{i}/N_{i}}{S_{o}/N_{o}}$

所有器件都会附带热噪声，所有信号经过放大器后信噪比必然会恶化，所以F必然大于1，如果用分贝表示则为正数

NF=10lgF

对于二级串联的放大器，其总的噪声系数（NFt）

$NF_{t}=NF_{1}+\frac{NF_{2}-1}{G_{1}}$

$NF_{1}$ 为第一级放大器的噪声系数， $G_{1}$ 为第一级放大器的增益， $NF_{2}$ 为第二级放大器的噪声系数

二级串联的放大器噪声系数取决于第一级，在应用中尽量的考虑在第一级使用低噪声系数和高增益的放大器

在有低噪声放大器的测量系统中，放大器的输入端尽量使用低损耗的电缆，如果系统中需要加入可调衰减器来控制总增益，则衰减器应置于放大器的输出端

增益

输出功率和输入功率之比

$G(dB)=10lg\frac{P_{out}}{P_{in}}$

线性输出功率（ $P_{1dB}$ ）

在线性放大区，放大器的输出和输入呈线性关系，当输入功率增加时，输出功率接近非线性区，

1dB压缩点：放大器的增益比线性增益低1dB时的输出功率，或者说被压缩1dB时的输出功率 $P_{1dB}$

低噪声放大器

$P_{out,1dB}=P_{in,1dB}+G_{line}-1dB$

带内增益平坦度（ $\Delta G$ ）

整个工作频段内增益的变化，如无特殊说明，增益平坦度仅指常温下的指标

低噪声放大器 $\Delta G(dB)=\pm \frac{G_{max}-G_{min}}{2}$

反向隔离

反向加到输出端的功率与输入端所测到的功率之比，典型值为增益的2倍

输入和输出驻波比（VSWR）

低噪声放大器被设计为50Ω的阻抗，但是较难，因为要兼顾良好的噪声系数

$VSWR=\frac{1+\Gamma }{1-\Gamma }$

$\Gamma =\frac{Z-Z_{0}}{Z+Z_{0}}$

互调和谐波

低噪声放大器通常采用双极晶体管或场效应管，这些器件存在非线性因素，表现出互调和谐波。

低噪声放大器

当输入到放大器的信号为单载频时，放大器的输出中会出现谐波，当输入到放大器的信号为二载频（f1）和（f2）时，放大器的输出中还会出现互调

在放大器的1dB压缩点以下，当载频增加1dB时，二阶互调增加2dB，三阶互调增加3dB

动态范围

线性动态范围：放大器输入端可检测到的最小信号与放大器输出保持线性时的最大输入信号之间的差值，最大输入信号指放大器输出为1dB压缩点时的输入信号，而最小检测信号则与系统中的噪声系数，带宽和信噪比有关

无杂散动态范围：最小检测信号与无杂散时的最大输入信号之间的差值，无杂散最大输入信号指输出三阶互调产物等于最小检测信号时放大器的输入信号