宽频带低噪声放大器(Broadband Low Noise Amplitier,BBLNA )是通信、测控等接收系统的关键部件,它的噪声系数、增益及频响特性等指标直接影响着接收系统的主要性能
因此在宽频带接收系统领域,宽频带低噪声放大器的设计将具有非常广阔的市场前景
各种低噪声器件的功率增益都是随着频率的升高而降低,以每倍频程大约3~5 dB 规律下降
为获得较宽又较平坦的频响特性,就必须对增益滚降进行补偿
可是有意降低低频段的增益必然使输入、输出驻波比变坏,同时噪声系数也将变大
但是对于宽频带低噪声放大器来说,一般不可能使用隔离器来改善驻波比
另外,低噪声器件的输入、输出阻抗也随频率有较大变化,更增加了匹配电路的复杂性
尽管宽频带低噪声放大器的电路结构有多种形式,但采用Lange耦合器设计的平衡式放大器有噪声方面的优点,其噪声系数与单端低噪声放大器差不多,而在设计匹配电路时,可以完全按照最佳噪声匹配设计,不必兼顾输入、输出驻波比
因此选择平衡式电路结构来进行宽频带低噪声放大器的设计
1 设计原理平衡式宽频带低噪声放大器由两只低噪声器件和两个Lange耦合器组成,其中两支低噪声器件及其匹配电路网络完全一致,减小了匹配电路计算的复杂性,输入、输出驻波比好,噪声小,工作频带可达1~2 倍频程
2 Lange 耦合器Lange耦合器又称 90 ° 三分贝电桥,其结构示意图如图1所示,在宽频带和紧耦合特性上比其他耦合器有非常突出的优势
设计思路是利用几条耦合线彼此平行,使得线的两边都产生耦合从而实现紧耦合,并通过补偿相速达到改善带宽
常用的微波电路仿真软件几乎都建有典型模型,以便于辅助设计
3 设计原理平衡式宽频带低噪声放大器原理图见图2,若输入射频信号fin 的功率和相位分别为P和0° ,经Lange耦合器等分为P1 ,P2两部分
P1相位为-90 ° , P2 相位为 -18