CN204103866U - 900MHz频段单端构造低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及900MHz频段单端构造低噪声放大器，包含放大管、输入匹配电路和输出匹配电路，放大管的栅极接至输入匹配电路，放大管的所有源极均分别串联一只微带线电感到地，放大管的漏极串联一只电阻，电阻连接输出匹配电路，输出匹配电路的后端连接一只低成本隔离器，在输入匹配电路与输出匹配电路之间连接放大管的直流偏置电路。巧妙地将用于改善回波匹配的隔离器设置于放大器的输出端，可降低对其性能的要求，尤其是插入损耗的要求；使用低成本的隔离器即能很好地满足设计要求，从而降低电路构造成本。无需使用平衡结构或者在低噪声放大器前端插入一只低损耗高成本铁氧体隔离器，就能同时获得最小噪声匹配和最佳回波损耗匹配。

Description

900MHz频段单端构造低噪声放大器

技术领域

本实用新型涉及一种900MHz频段单端构造低噪声放大器电路，属于微波通信设备技术领域。

背景技术

低噪声放大器是一个有源器件，广泛用于各类通信设备中，位于接收机的最前端，其主要功能是在克服噪声的条件下为后级电路提供足够高的增益，即在提供增益的同时，尽可能地减少噪声。因此在实际应用中不仅要求其与前后级电路具有良好的匹配，即良好的输入输出回波匹配，同时还必须具有非常小的噪声系数。而良好的输入输出回波匹配与最小噪声匹配通常是相互矛盾的，即很难同时达到。为了解决这一矛盾，广泛使用的设计方法有两种，一种是采用平衡结构，另一种是在输入端插入一只低损耗的隔离器。但这两种方法都会导致较高的成本和较大的电路尺寸。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种900MHz频段单端构造低噪声放大器。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

900MHz频段单端构造低噪声放大器，特点是：包含放大管、输入匹配电路和输出匹配电路，放大管的栅极接至输入匹配电路，放大管的所有源极均分别串联一只微带线电感到地，放大管的漏极串联一只电阻，电阻连接至输出匹配电路，输出匹配电路的后端连接一只低成本隔离器，在输入匹配电路与输出匹配电路之间连接放大管的直流偏置电路。

进一步地，上述的900MHz频段单端构造低噪声放大器，所述输入匹配电路为集总元件LC匹配电路。

更进一步地，上述的900MHz频段单端构造低噪声放大器，所述输出匹配电路为集总元件LC匹配电路。

再进一步地，上述的900MHz频段单端构造低噪声放大器，所述低成本隔离器是型号为CES40897MDCB000的隔离器。

本实用新型技术方案的实质性特点和进步主要体现在：

巧妙地将用于改善回波匹配的隔离器设置于放大器的输出端，可降低对其性能的要求，尤其是插入损耗的要求；使用低成本的隔离器即能很好地满足设计要求，从而降低电路构造成本。无需使用平衡结构或者在低噪声放大器前端插入一只低损耗高成本铁氧体隔离器，就能同时获得最小噪声匹配和最佳回波损耗匹配。其电路构造简单，元器件数量少，性能稳定，成本低，适用于大规模生产。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型的构造示意图。

具体实施方式

如图1所示，900MHz频段单端构造低噪声放大器，包含放大管2、输入匹配电路1和输出匹配电路5，放大管2的栅极接至输入匹配电路1，放大管2的所有源极均分别串联一只微带线电感4到地，放大管2的漏极串联一只电阻3，电阻3连接输出匹配电路5，输出匹配电路5的后端连接一只低成本隔离器7，在输入匹配电路1与输出匹配电路5之间连接有放大管的直流偏置电路6。输入匹配电路1提供输入端A，输出匹配电路5提供输出端B。

输入匹配电路1为集总元件LC匹配电路，电路形式为高通L型。其中靠近放大管的并联部分为一只12nH的贴片电感，同时也是直流偏置电路的组成部分；串联部分为一只6.8pF的贴片陶瓷电容，电感和电容的封装均为0603。

输出匹配电路5为集总元件LC匹配电路，电路形式为高通L型。其中靠近放大管的并联部分为一只18nH的贴片电感，同时也是直流偏置电路的组成部分；串联部分为一只3.3pF的贴片陶瓷电容，电感和电容的封装均为0603。

低成本隔离器7是型号为CES40897MDCB000的隔离器。

首先，在设计输入匹配电路1时，为了使噪声系数最小，选取源反射系数Γ_S等于放大管2的最佳源反射系数，即获得最小噪声性能的源反射系数Γ_OPT。

其次，为了能同时在输入端获得最佳回波匹配，使输入反射系数Γ_IN等于Γ_S的共轭值，即Γ_OPT的共轭值,我们称之为Γ_OPT*。由二端口线性网络理论知识可知，Γ_IN又取决于放大管本身的散射参数S及所接的负载反射系数Γ_L，之间存在以下关系：

${\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{IN}}=s_{11}+\frac{S_{12}{S}_{21}{\mathrm{\Γ}}_L}{1-S_{22}{\mathrm{\Γ}}_L}$

从上式可知，一旦放大管2的散射参数S确定，Γ_IN只取决于Γ_L，因此只要选取适当的Γ_L,使Γ_IN＝Γ_OPT ^*成立，就能同时在输入端获得最佳回波匹配。然而有时不太容易能找到合适的Γ_L，这时就需要通过以下两种技术手段来使Γ_IN＝Γ_OPT ^*成立的Γ_L更容易找到：一种是在放大管2的源极(或发射极)串联一只电感4(在实际电路中，常用一小段高阻抗微带线来替代电感器)到地；另一种是在放大管2的漏极(或集电极)串联一只电阻3构成电阻负反馈。这两种技术手段还兼有提高电路稳定性的作用，从而弥补了单端结构低噪声放大器稳定性差的这一缺点。但是需要注意的是电感值及电阻值均不能取太大，以免增益过低。

然后，按前述方法找到的Γ_L虽然能在输入端取得共轭匹配，但由于其与Γ_out的共轭值通常是不相等的,也就是说在放大管2的输出端不能得到良好的回波匹配。为了在输出端也能得到良好回波匹配，在输出匹配电路5之后插入一只低成本隔离器7，利用隔离器的隔离效果，使放大管输出端的回波不被传递到输出端,此时放大器输出端的回波匹配只取决于隔离器本身的回波匹配，即便是隔离器本身的输出回波匹配不好，也可以通过再在其输出端再增加一些匹配电路予以改善。由于此时所加的隔离器位于放大器的输出端，其插损大小对噪声性能的影响是微乎其微的，故需采用低成本的隔离器即能满足设计要求。

设计放大管2的输入匹配电路1时，输入端的匹配采用最小噪声匹配的同时，通过调整输出匹配电路使输入端达到共轭匹配，即牺牲输出端的回波匹配使输入端达到良好的回波匹配，然后再在输出匹配电路5后面插入一只低成本的隔离器来挽回其牺牲的回波匹配。

本实用新型巧妙地将用于改善回波匹配的隔离器设置于放大器的输出端，于是可降低对其性能的要求，尤其是插入损耗的要求。因此使用低成本的隔离器就能很好地满足设计要求，从而降低了电路构造成本。

综上所述，无需使用平衡结构或者在低噪声放大器前端插入一只低损耗高成本铁氧体隔离器，就能同时获得最小噪声匹配和最佳回波损耗匹配。其电路构造简单，元器件数量少，性能稳定，成本低，适用于大规模生产。

需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (4)

1.900MHz频段单端构造低噪声放大器，其特征在于：包含放大管、输入匹配电路和输出匹配电路，放大管的栅极接至输入匹配电路，放大管的所有源极均分别串联一只微带线电感到地，放大管的漏极串联一只电阻，电阻连接至输出匹配电路，输出匹配电路的后端连接一只低成本隔离器，在输入匹配电路与输出匹配电路之间连接有直流偏置电路。

2.根据权利要求1所述的900MHz频段单端构造低噪声放大器，其特征在于：所述输入匹配电路为集总元件LC匹配电路。

3.根据权利要求1所述的900MHz频段单端构造低噪声放大器，其特征在于：所述输出匹配电路为集总元件LC匹配电路。

4.根据权利要求1所述的900MHz频段单端构造低噪声放大器，其特征在于：所述低成本隔离器是型号为CES40897MDCB000的隔离器。