第7章 射频放大器的稳定性、增益和噪声(吉大通信)
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射频前端设计中的低噪声放大器设计原则在射频前端设计中,低噪声放大器是至关重要的组成部分。
在设计低噪声放大器时,需要遵循一些原则以确保放大器的性能达到最佳状态。
首先,要选择合适的器件。
在设计低噪声放大器时,应选择高品质、低噪声的放大器器件。
常用的低噪声放大器器件包括场效应晶体管(FET)和双极晶体管(BJT)。
这些器件的噪声特性直接影响到整个放大器的性能,因此选择适当的器件至关重要。
其次,要注意电路匹配。
在低噪声放大器设计中,电路匹配是十分重要的。
通过进行合适的匹配,可以降低信号与噪声之间的干扰,从而提高放大器的性能。
电路匹配通常通过使用阻抗匹配网络来实现,确保输入与输出之间的阻抗匹配良好。
此外,要注意布局设计。
在低噪声放大器设计中,良好的布局设计可以有效地减少干扰和噪声。
应尽量减少电路路径长度,降低电路中的电感和电容,以减少信号与噪声之间的相互影响。
此外,应注意良好的接地设计,确保信号的良好接地,避免地线回流和干扰。
另外,要进行合适的偏置设计。
在低噪声放大器设计中,正确的偏置设计可以有效地提高放大器的性能。
合适的偏置电流可以提高放大器的线性度和稳定性,从而减少噪声的影响。
应根据所选用的器件类型和工作频率进行合适的偏置设计,以确保放大器性能的优化。
最后,要进行合适的仿真和测试。
在设计低噪声放大器时,应进行充分的仿真和测试,以验证电路设计的正确性和性能。
通过仿真可以提前发现潜在问题并进行调整,从而减少后期调试的时间和成本。
在实际测试中,应使用专业的测试设备和方法进行性能测试,确保放大器的性能达到设计要求。
综上所述,在设计射频前端中的低噪声放大器时,需要遵循一些设计原则,包括选择合适的器件、注意电路匹配、注意布局设计、进行合适的偏置设计以及进行充分的仿真和测试。
通过遵循这些原则,可以设计出性能优异的低噪声放大器,从而提高整个射频前端系统的性能和可靠性。
对射频/微波通信应以而言,放大器主要完成两大任务,一是增强接收机的低电平信号,一是提升发射机的高电平输出信号。
虽然它们的功能、尺寸和功率要求不尽相同,但这两种放大器都受益于晶体管技术的持续改进。
根据输出要求的不同,放大器种类十分广泛,可以从微型芯片到带数字接口的完整子系统。
一般来说,更高集成度,比如将放大器和其它收发器件一起嵌入在芯片上,仍然受到小信号设计的欢迎。
而大多数大信号放大器或功率放大器仍采用分立晶体管和分立匹配器件进行设计。
功率晶体管的体积本身就要比低噪声或小信号晶体管大。
它们比低噪声晶体管散发更多的热量,需要更大的支撑性(阻抗匹配、供电)无源器件,这些都使得功率放大器的体积要大过低噪声放大器(LNA)。
功率放大器的工作电流在安培数量级,而LNA只需要毫安级的电流。
微波低噪声设计和功率放大器设计曾经都由GaAs场效应晶体管(FET)主导。
但其它晶体管架构的不断推出,如GaAs异质结双极晶体管(HBT)和高电子迁移率晶体管(HEMT),给高频LNA放大器设计师提供了替代传统高频硅双极晶体管和GaAs FET的可能。
对于较高频率的功率放大器来说,GaAs FET仍是必选的器件。
但在较低频率,硅横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)晶体管具有很高的功率密度。
许多供应商同时提供LNA和功率放大器,而一些供应商可能只专做其中的一种。
大多数公司可以让用户选择特定带宽或宽带的放大器,这种宽带放大器可以用于不同的应用。
例如, Microwave Solutions公司同时提供特定频带内的功率放大器和LNA。
该公司的MSH-5617902的功率放大器用于从5.9GHz至*GHz的C 波段应用,其1dB压缩点输出功率为+40dBm,三阶截取点输出为+49dBm,在+12V 直流电源下可提供40dB增益,消耗电流7A。
虽然不是专门针对低噪声设计,但它能实现难得的8dB噪声系数。
射频功率放大器稳定性的分析与设计作者:陈少轶来源:《无线互联科技》2019年第14期摘; ;要:射频功率放大器在通信系统中已经得到大量应用,在实现信号放大功能中属于关键性构成组件部分。
研制射频功率放大器必须要符合诸多的指标,而且不可缺少的一项就是稳定性。
射频功率放大器是一种高频信号放大器,存在显著的内部无源元件寄生效应,放大器传输信号期间,可以导致信号源阻抗或负载阻抗等不能良好地匹配于放大器网络的现象,加之其他因素的影响,会容易让射频功率放大器出现正反馈,由此引发自激振荡,严重情况下损坏到设备。
鉴于此,文章在分析射频功率放大器稳定性的基础上进行科学的设计,防止产生严重的损失问题,给实践工作提供有价值的指导。
关键词:射频功率放大器;稳定性;设计策略研究射频放大器稳定性意义重大,可以保障设备安全地运行。
但是在实际应用环节,各种因素的影响使得射频放大器自激引發设备损坏的情况不在少数。
如果提前预知射频放大器稳定工作条件,便能够将放大器自激情况明显地减少,避免造成不必要的损失。
本研究基于中科院微电子所自主研发的RF-LDMOS进行设计射频功率放大器,而且以栅极并联R-C电路模式,对功率放大器稳定性进行良好改善。
1; ; 射频功率放大器设计的理论基础首先,在射频放大器性能指标方面上,进行符合通信系统发射机需求的射频高效率功率放大器设计期间,应该达到相应的性能标准,也就是使得功率放大器具备良好的工作频带、稳定性以及增益性、输出功率等内容,而且稳定性、效率和线性度属于不可缺少的重要部分[1-2]。
其次,在实际分类功率放大器方面上,对于功率放大器的分类,能够遵循晶体管导通角θ大小、晶体管等效电路两项指标展开分类,而且在晶体管导通角θ上。
2; ; 稳定性的基本理论分析首先,稳定性判定圆。
做出功率放大器示意图分析以后显示,Гs,Гin,Гout,ГL分别表示信号源反射系数、输入反射系数、输出反射系数、负载反射系数。
在功率放大器稳定的情况下,也就是指反射系数模低于1的数值,遵循反射系数跟S的参数关系,得到了Δ=S11S22-S12S21。
射频信号放大电路-回复
射频信号放大电路主要用于增强接收到的射频信号的弱度,以便在接收器中进行后续处理。
常见的射频信号放大电路包括放大器、低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)等。
放大器通常用于增强从天线接收到的射频信号的幅度,以便在接收器内进行后续处理。
放大器可分为单级放大器和多级放大器,多级放大器可提高放大器的增益和线性度。
低噪声放大器(LNA)主要用于增强接收信号的弱度,同时尽可能地抑制噪声,以提高接收器的灵敏度和选择性。
功率放大器(PA)主要用于放大驱动信号,以提供足够的信号功率,以便驱动天线并传输信号。
在设计射频信号放大电路时,需要考虑电路的增益、噪声系数、线性度、稳定度等参数,以及电路中各种元件(如晶体管等)的特性。
CMOS射频低噪声放大器噪声理论文献综述摘要低噪声放大器是无线通信射频接收电路中的第一个有源电路。
主要功能是将来自天线的微伏级的电压信号进行小信号放大后传输到下一级电路。
因此,低噪声放大器的特性对射频接收系统的性能起着决定作用。
对低噪声放大器的设计要求一般需要满足以下几个,首先要求足够高的增益来抑制后级电路的噪声对射频接收系统的影响,其次低噪声放大器本身的噪声要低,这是实现整个系统低噪声的根本,第三要有高的线性度以便处理某些大信号,第四是与前后级电路实现阻抗匹配以减少信号的反射。
噪声系数是低噪声放大器最重要的性能指标,本文主要研究低噪声放大器的噪声理论,其中包含了器件噪声和经典二端口的噪声理论,在经典二端口的噪声理论中又分别着重介绍了噪声因子和噪声系数及噪声温度。
关键词:低噪声放大器器件噪声噪声系数噪声温度1.前言低噪声放大器(LNA)是射频接收前端的至关重要的一部分。
它的噪声特性对整个接收系统影响重大。
另外从空间传输到天线的高频信号十分微弱,所以系统的灵敏度受到低噪声放大器自身噪声特性的限制,也就是射频系统能否正确的接收到的需要的信号将其放大并传输给下一级电路会受LNA噪声性能的影响。
所以射频系统中LNA的主要性能指标要求如下:(1)增益。
低噪声放大器作为放大器首先要能够提供足够的增益来放大从天线接收到的微弱信号。
如果LNA的增益不够大则会对后面对信号的处理产生困难。
但是,低噪声放大器的增益也不能过大,如果放大的信号超过了后续电路能够处理的线性范围就会使信号产生失真。
低噪声放大器的增益范围一般在15至20dB 左右。
(2)噪声系数。
低噪声放大器顾名思义需要低的噪声,噪声系数越低越好。
在当今的射频系统中要求整机的噪声系数要低,在高性能的低噪声放大器一般要求噪声系数低于3dB.工作频率也会影响低噪声放大器的噪声系数,随着频率的升高噪声系数也将变大。
另外低噪声放大器的噪声系数不可能达到无限小,因为器件本身存在的噪声限制了噪声的底限。