LNA的功率增益、相关增益与增益平坦度

功率增益通常是指信源和负载都是50Ω 标准阻抗情况下实测的增益。实际测量时,常用插入法,即用功率计先测信源给出的功率P1 ; 再把放大器接到信源上, 用同一功率计测放大器输出功率P2。功率增益(G)等于P2除以P1。噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。噪声最佳匹配点并非最大增益点,通常,相关增益比最大增益大概低2~4 dB。功率增益的大小还会影响整机噪声系数。公式3给出简化的多级放大器噪声系数表达式。

式中,Nf 为放大器整机噪声系数; Nf1、Nf2、Nf3分别为第1、2、3级的噪声系数; G1、G2分别为第1、2级功率增益。

当增益G1和G2足够大的时候,整机的噪声系数接近第一级的噪声系数。因此多级放大器第一级噪声系数大小起决定作用。增益平坦度是指工作频带内功率增益的起伏, 常用最高增益与最小增益之差,即ΔG表示。

工作频带

工作频带不但是指功率增益满足平坦度要求的频带范围,而且还要在全频带内使噪声满足要求,并给出各频点的噪声系数。

动态范围

动态范围是指低噪声放大器输入信号允许的最小功率和最大功率的范围。动态范围的上限受非线性指标限制。动态范围的下限取决于噪声性能。当放大器的噪声系数Nf给定时,输入信号功率允许最小值计算如公式(4) :

式中,Δfm 为微波系统的通频带;M 为微波系统允许的信号噪声比, 或信号识别系数; T0 为环境温度293 K。

端口驻波比

低噪声放大器的输入匹配电路是按照噪声最佳来设计的,其结果会偏离驻波比最佳的共扼匹配状态。此外,由于微波场效应晶体管或双极性晶体管,其增益特性大体上都是按每倍频程以6dB规律随频率升高而下降。为了获得工作频带内平坦增益特性,在输入匹配电路和输出匹配电路都是无耗电抗性电路情况下,只能采用低频段失配的方法来压低增益,以保持带内增益平坦。因此,端口驻波比必然是随着频率降低而升高。

稳定性

当放大器的输入和输出端的反射系数的模都小于1 (即| Г1 | 2 |

放大器在ГS 输入平面上绝对稳定的充分必要条件定义为公式(8) :

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