[信息与通信]放大器分析与调试技巧.ppt

目录 前言 低噪声放大器的分析 低噪声放大器的设计方法 低噪声放大器的常见故障及解决方法 高频功率放大器的分析 高频功率放大器的设计方法 高频功率放大器的常见故障及解决方法 举例说明高频功率放大器的调试技巧 总结 前言 前面讲到放大器的分类比较多，有低频的、高频的、微波的、高频放大器又分为低噪声放大器、推动放大器、高功率放大器、超线性功放等。在这里，我们主要对与我们公司产品相关的高频低噪声放大器及高功率放大器作一些分析，以便对大家今后在设计、生产调试过程中有所帮助。（注：我们这里所指的放大器都是指窄带放大器）。 一、低噪声放大器的分析 低噪声放大器顾名思义是指噪声系数比较低的放大器，一般用在通讯设备的前端（RFE），对系统起着降低噪声、提高接收灵敏度的作用。 基本指标要求： 1、频率范围：是指放大器所工作的频率 2、增益（GAIN）：输出信号电平与输入信号电平的比。 GAIN（dB）=Pout(dBm)-Pin (dBm) 3、噪声系数（NF）：输入信噪比与输出信噪比的比值 NF=10Lg （ ） 放大器的级联噪声系数计算： Fcas = F1+ + + …… 4、带内平坦度（Ripple)：通频带内增益最大值与最小值的差值。 5、输入、输出电压驻波比（VSWR）：传输线上电压最大值与最小值的比。 回波损耗与驻波比的关系： 回波损耗 RL=-20Lg|T | 驻波比VSWR = 其中T为反射系数 二、低噪声放大器的设计方法 1、根据系统要求选择器件 根据要求选择低噪声管及其它推动放大器、合理分配级联增益、OIP3等。目前常用的低噪声管有内匹配的MMIC，例如MACOM公司的AM500XX系列；外匹配的Aglient的ATFXX系列； 2、输入、输出匹配 匹配的最终目的是要满足各项指标：噪声系数、增益、输入（输出驻波比）。 常用的输入、输出匹配方法有：单支节匹配、双支节匹配、最大增益匹配、最佳噪声匹配、共轭匹配等。 3、计算机辅助设计（CAD） 利用仿真软件进行仿真，优化设计。 4、设计原理图和PCB 5、实验板调试。 例1.?设计一个低噪声放大器要求： 频率范围：820-960MHz ?? 增益：G≥45dB ??? 噪声系数：Nf≤1.5 ??? 带内平坦度：≤±0.2dB ??? 线性功率：P-1≥15dBm 电调衰减：Att= 31dB (5bit) 设计过程： 1.放大器级数的考虑：由于常见器件有效实际增益为11-17dB，故此，3-4级方可满足增益要求。经对比分析我们确定了以下方案： 第一级：ATF10136 Nf=0.4dB G=13.5dB OIP3=18dBm 第二级：MSA1105 Nf=4.1dB G=10.5 dB OIP3=25dBm 第三级：SGA6586 Nf=2.6dB G=23.8dB OIP3=33dBm 在第二级与第三级之间插入数字电调衰减器，其数字电调衰减器的最小IL为1.8dB，所以，总增益约为46dB。 2.噪声系数的计算：一个放大器的噪声系数主要取决于第一、二级放大管的Nf及Gain，见以下公式： NFs=NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/(G1G2)+……(NFn- 1)/(G1G2…Gn-1) 式中：NFn为第n级器件的噪声系数 Gn-1为第n-1级器件的增益 基于产品批量生产的一致性考虑，经Agilent的ADS2003A仿真计算，将第一级FET优化设计成:Nf=0.85dB Gain=13.5dB，经以上公式计算得出噪声系数理论值为1.1dB，满足指标要求。 3.线性功率考虑：线性功率小，交调指标差，它将最终影响功放的ACPR值和IM3；但是，过分地要求加大P-1，将增加电流消耗，降低了设备的可靠度，同时提高了造价，综合