【正文】 制等各種裝置中。高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。放大器的噪聲系數(shù)的物理含義是：信號(hào)通過放大器之后，由于放大器產(chǎn)生噪聲，使信噪比變壞，信噪比下降的倍數(shù)就是噪聲系數(shù)NF。隨著微波晶體管工藝技術(shù)的進(jìn)步，肖特基柵場效應(yīng)晶體管MESFET和高電子遷移率場效應(yīng)晶體管HEMT的噪聲系數(shù)不斷下降。此時(shí)放大器的噪聲系數(shù)很小，用噪聲系數(shù)表示方法很不方便，因此，改用等效噪聲溫度的表示方法Te=To(NF1)。對(duì)于理想無噪聲放大器來說，噪聲溫度Te等于零。其原理可參考有關(guān)書籍。實(shí)際測量時(shí)，常用插入法，即用功率計(jì)先測信號(hào)源能給出的功率P1；再把放大器接到信源上，用同一功率計(jì)測放大器輸出功率P2，在實(shí)際測量中，信號(hào)源和功率計(jì)都是標(biāo)準(zhǔn)50Ω，所測P1是信源資用功率，而P2則代表50Ω負(fù)載能獲得的功率。②相關(guān)增益低噪聲放大器都是按噪聲最佳匹配進(jìn)行設(shè)計(jì)的。噪聲最佳匹配情況下的增益稱為相關(guān)增益。功率增益的大小還會(huì)影響整機(jī)噪聲系數(shù)，下式給出了簡化的多級(jí)放大器噪聲。在微波系統(tǒng)中，低噪聲放大器看成第一級(jí)，而后面的混頻接收部件可看成第二級(jí)，那么低噪聲放大器的功率增益就必須足夠高，才能壓制掉后級(jí)噪聲的影響。③增益平坦度增益平坦度是指工作頻帶內(nèi)功率增益的起伏，常用最高增益與最小增益之差，亦即為ΔG(dB)表示。工作頻率上限與下限之比甚大于1的放大電路稱為寬帶放大器（widebandamplifier），習(xí)慣上也常把相對(duì)帶寬大于20%～30%的放大器列入此類。動(dòng)態(tài)范圍是指低噪聲放大器輸入信號(hào)允許的最小功率和最大功率之間的范圍。有時(shí)動(dòng)態(tài)范圍上限定義為放大器輸出功率呈現(xiàn)1dB壓縮點(diǎn)時(shí)的輸入功率值；有時(shí)要求更嚴(yán)格些，則定義為放大器非線性特性達(dá)到指定三階交調(diào)系數(shù)時(shí)的輸入功率值?，F(xiàn)有的小信號(hào)FET管1dB壓縮點(diǎn)輸入功率范圍大多是1～10dBm。其結(jié)果必然偏離駐波比最佳的共軛匹配狀態(tài)，因此駐波比不會(huì)很好。由于微波場效應(yīng)晶體管的增益特性都是隨頻率升高而下降，為了獲得工作頻帶內(nèi)的平坦增益特性，在輸入匹配電路和輸出匹配電路都是無耗電抗性電路情況下，只能采用低頻端失配的方式壓低增益，以保持帶內(nèi)增第二章微波寬帶低噪聲放大器理論簡介益平坦，因此端口駐波比必然是隨著頻率降低而升高。反射損耗ρa(bǔ)的物理含義是反射功率與入射功率比值（用dB為單位），反射損耗ρa(bǔ)和駐波比ρ的關(guān)系可以用下面的式子表示：a=20lg（ρ－１）/（ρ＋１），放大器在有限的范圍內(nèi)表現(xiàn)出理想的響應(yīng)，當(dāng)輸入功率增大到一定程度時(shí)開始出現(xiàn)飽和，造成增益下降。1dB壓縮點(diǎn)和三階交調(diào)系數(shù)的相互關(guān)系，可以根據(jù)典型非線性規(guī)律推導(dǎo)出來，二者近似的關(guān)系是：1dB壓縮點(diǎn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的三階交調(diào)系數(shù)為23dBc。1，輸入級(jí)：現(xiàn)代的高速放大器幾乎都采用差分的方法來作為輸入級(jí)，因?yàn)檫@種電路具有輸入阻抗高，工作帶寬高的優(yōu)點(diǎn)，有些是用典型的差分輸入，更多的是利用一種叫折疊級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，不過這些都是差分結(jié)構(gòu)。 3，輸出級(jí)：上面討論的四類放大器的輸出級(jí)可以分為兩類，一類是前三類放大器共有的是一種射級(jí)跟隨器，由增益級(jí)的輸出信號(hào)加到輸出級(jí)晶體管的基級(jí)，再由輸出端的發(fā)射極作為輸出；另一類是第四種放大器，這是低功耗高速放大器所共有的，這種放大器的輸出端采用推挽式結(jié)構(gòu)。可以用下面的電路實(shí)現(xiàn)電流不隨溫度改變： 恒流偏置極一般的高速放大電路由兩部分組成：信號(hào)放大部分與功率放大部分，信號(hào)放大部分包含電路的最基本的放大電路，一般由高速運(yùn)放等集成芯片構(gòu)成，而一般的高速運(yùn)放的輸出電壓有效值都比較低，所以要求有功放級(jí)輸出，這里的功放級(jí)一般由兩級(jí)構(gòu)成，第一級(jí)用于對(duì)信號(hào)做跟隨，而后可以用推挽式電路做功率放大，以提高輸出級(jí)的帶載能力，基本的結(jié)構(gòu)如下：電路匹配信號(hào)放大功率放大電路匹配 電路結(jié)構(gòu)款圖高速運(yùn)算放大器通常具有電流反饋結(jié)構(gòu)，早期的高速放大器采用互補(bǔ)式反饋方法，它采取從輸出級(jí)到輸入級(jí)的電流反饋，雖然增益帶寬較低，但輸出轉(zhuǎn)換速率高。第三章 寬帶視頻放大器設(shè)計(jì).本設(shè)計(jì)要求信號(hào)通道帶寬大于40MHZ，輸入阻抗大于１千歐，輸入阻抗大于KZQ，利用兩級(jí)可變?cè)鲆鎸拵Х糯笃鰽D6O3來提高增益和擴(kuò)大AGC控制范圍，輸入部分采用高速電壓反饋型運(yùn)放OPA642作跟隨器提供輸入阻抗，并且在不影響性能的條件下給輸入部分加了保護(hù)電路?？紤]到具體的應(yīng)用系統(tǒng)，電路板的尺寸大小是很有必要考慮的一個(gè)方面，在系統(tǒng)性能指標(biāo)要求的范圍內(nèi)，應(yīng)盡量減小電路板占用空間。如前所述，本設(shè)計(jì)輸入信號(hào)為相位編碼信號(hào)，這里先對(duì)相位編碼信號(hào)的時(shí)域波形作一個(gè)簡要的介紹:一般相位編碼信號(hào)的復(fù)數(shù)表達(dá)式可以寫成:］信號(hào)的復(fù)包絡(luò)函數(shù)為:其中為載波信號(hào)的頻率， 為相位調(diào)制函數(shù)。而為反映雷達(dá)發(fā)射不同無線電波波形的窗函數(shù)。對(duì)連續(xù)波二相編碼信號(hào)而言，則恒為1。因?yàn)槲覀兎治鲋饕槍?duì)偽隨機(jī)碼和隨機(jī)碼調(diào)相連續(xù)波雷達(dá)，由于偽隨機(jī)碼具有周期性，那么只需討論一個(gè)周期的信號(hào)形式，故取寬度為一個(gè)周期碼長的矩形窗。綜上所述，可表示如下形式: 二相編碼波形方案一：采用分離場效應(yīng)管芯的混合集成方案由于工藝固有的雜散使得其調(diào)試?yán)щy，另外廠家所提供半導(dǎo)體管芯資料上的S參數(shù)在高頻段往往不全，而一般實(shí)驗(yàn)室又不具備準(zhǔn)確測量管芯參數(shù)的條件，這為精確仿真帶來了很大的麻煩。方案二：采用單片相比管芯采用這種方法的一個(gè)最重要好處在于：有源器件不再單獨(dú)封裝，減少了管殼分布參數(shù)的影響，使得器件的工作頻率大大提高，工作帶寬大大加寬，而且一致性好。然而有兩方面的因素限制了單片的低噪聲性能：一是由于單片是批量工藝，因此其工作帶寬通常設(shè)計(jì)得較寬，對(duì)特定頻帶內(nèi)的性能可能不是最優(yōu)的；二是毫米波低噪聲單片由于片上匹配網(wǎng)絡(luò)的損耗比混合電路高，因此其噪聲系數(shù)比混合電路要高。而能滿足此課題噪聲系數(shù)的單片還是比較容易找到，因此本課題決定采取兩級(jí)放大的單片集成方案來實(shí)現(xiàn)課題要求。由于放大器工作在毫米波頻段，須對(duì)放大器腔體和接頭安裝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，此外還須完成放大器直流偏置的設(shè)計(jì)，最后在單片組裝過程中需嚴(yán)格控制工藝公差，保證樣品滿足技術(shù)指標(biāo)要求。FPGAXCV200PROMD/A高速ADC至PGA1至PGA2輸出取樣系統(tǒng)控制輸入信號(hào) 系統(tǒng)框圖基于FPGA實(shí)現(xiàn)的AGC數(shù)字控制組成框圖第4章 主放大電路的設(shè)計(jì)本章主要討論電路的核心部分—主放大電路的基本原理與實(shí)際測試的結(jié)果，主要分為以下幾個(gè)部分，第一級(jí)、第二級(jí)放大電路的基本原理與實(shí)際測量結(jié)果；功放級(jí)的電路的基本原理與實(shí)際測量結(jié)果，各級(jí)電路的連接原則，主要是防止后級(jí)電路對(duì)前級(jí)電路產(chǎn)生影響，從而使整個(gè)電路產(chǎn)生振蕩，最后對(duì)整個(gè)電路的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了測量。用差動(dòng)輸入可以提高整個(gè)電路的頻特性，而用推挽輸出也不會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的頻率特性，下圖便是一般的高速運(yùn)放的原理圖：一般情況下，由 RB，RF 構(gòu)成的負(fù)反饋電路的增益在頻率較低的情況下可以做到很大，但是高速運(yùn)算的開環(huán)增益在頻率加大的時(shí)候會(huì)下降，閉環(huán)增益也會(huì)隨之下降。但是放大器的一些雜散參數(shù)會(huì)影響這一數(shù)值，尤其在高頻端的時(shí)候，如上面頻率響應(yīng)曲線上的虛線就是實(shí)際的頻率響應(yīng)狀態(tài) 。下面就是實(shí)際電路的結(jié)構(gòu)：前端的 50 歐姆電阻主要用于與同軸線進(jìn)行匹配，150 歐姆電阻與 3k 電阻串聯(lián)進(jìn)行分壓，作為輸入電壓，420 歐姆電阻與 10k 的可變電阻接成負(fù)反饋電路作為放大用，電路的輸出使用一個(gè) 750 歐姆的電阻串聯(lián)一個(gè) 100K 的電阻做分壓，由于分壓系數(shù)極高，可以認(rèn)為最終輸出的電壓等于運(yùn)放的輸出電壓。下面是第一級(jí)與第二級(jí)單獨(dú)測試的結(jié)果，第一級(jí)測量 10k，100k，1meg，5meg，10meg，以及在 10meg 下最大不失真電壓供六個(gè)參數(shù)： 10k