CN206759399U - 一种低噪声高线性放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低噪声高线性放大器，其特征是，包括差分级联放大电路和前馈线性电路，以差分级联放大电路作为主、辅放大器件连接在前馈线性电路中，使得所述前馈线性电路分为两个回路，第一级回路用于对消信号，第二级回路用于消除误差。优点：差分级联放大电路运用了的多个放大元件，保障了增益放大能力；而前馈线性电路，使得放大器具好较低噪声系数、高IIP2、高IIP3性能，较同类放大器提高3dB‑4dB。

Description

一种低噪声高线性放大器

技术领域

本实用新型涉及一种低噪声高线性放大器，属于信号采集技术领域。

背景技术

某些情况下，天线接收到的信号传输到短波接收设备分析处理时，会有一定损耗，那么就需要预先对接收的信号进行补偿放大，提高信号质量。因而用于信号放大的放大器必须具备低噪声和高线性能力，最大程度上保证信号放大后不失真。而现有技术中，其放大器特性多为单一性能，或是增益大而IIP截点低，或是IIP截点满足了而噪声系数又达不到要求，无法将天线小信号充分还原或放大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种低噪声高线性放大器，抑制放大器级联的零点漂移，提高放大器受温度变化的稳定性，减小级联放大器的非线性失真。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种低噪声高线性放大器，其特征是，包括差分级联放大电路和前馈线性电路，将差分级联放大电路作为主、辅放大器件连接在前馈线性电路中；

所述差分级联放大电路包括差动变压器T1、T2、接地电阻R1、R4、电源Vc、Vb和晶体管电路模块，所述晶体管电路模块具有对称结构，包括由电容C1、C2、C3，电阻R2、R3，电感L1、L2、L3和晶体管Q1、Q2构成差放的同相放大线路，和由电容C1′、C2′、C3′，电阻R2′、R3′，电感L1′、L2′、L3′和晶体管Q1′、Q2′构成差放的反相放大线路；

所述差动变压器T1次级同名端串联C3后接Q1的基极，Q1的发射极依次串联R3、R4后接地，Q1集电极通过结点分成两路，一路串联C2先接入Q2的基极，再继续向下串联L2接入电源Vb的正极，另一路串联L1接入Vc的正级，所述Q2的发射极依次串联R2、R1后接地，Q2的集电极通过结点分成两路，一路串联L3后接Vc的正极，另一路串联C1后接入T2的次级同名端；所述电容C1′、C2′、C3′，电阻R2′、R3′，电感L1′、L2′、L3′和晶体管Q1′、Q2′在连接关系上基于接地电阻R1、R4、电源Vc、Vb对称，区别则是T1次级异名端接C3′的一端，及T2的次级异名端接C1′一端；T1的初级同名端接信号输入端，T2初级同名端接信号输出端。

所述前馈线性电路分为两个回路，包括上述差分级联放大电路G1、G2、可调电阻RT1、耦合器M1、M2、M3、M4、延时器CF1、CF2，一级回路用于对消信号，第二级回路用于消除误差，即M1、G1、M2、RT1、M3、CF1组成第一级回路，M2、CF2、M4、G2、M3、RT1组成第二级回路；

信号Vi经耦合器M1输入端进入，分成两路输出，输出端的一路接电源Vc的正极和G1的输入端，G1的输出接M2的输入端，M2又分成两个支路，耦合端的一支串联RT1接入M3耦合端，另一支串联CF2接M4输出端；M1输出端的另一路串联CF1接入M3输出端，M3输入端接电源Vc的正极和G2的输入端，G2的输出端接入M4耦合端，M4的输入接输出端Vo。

进一步地，耦合器M1、M2、M3、M4采用1:1双线并绕线圈。

进一步地，所述晶体管Q1、Q2、Q1′、Q2′均采用S9013NPN晶体管。

进一步地，所述电源Vb、Vc为直流电压，其值因小于晶体管的耐压值。

进一步地，所述电容采用无极性电容，依据信号频率特性取值。

进一步地，所述电阻R需达到1206贴片电阻以上的功率，并且为精密电阻。

进一步地，所述延时器CF1、CF2通过集总元件网络实现，采用可调电容和空芯线绕电感组成11阶Π型低通网络对原始信号和主放大输出信号进行延时处理。

本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型的放大器运用了的较多放大元件，增加了功率；差分放大具有更好的线性度和直流偏置，抑制放大器级联的零点漂移，提高放大器受温度变化的稳定性，并以共射电路放大为主，具有较大的电压和电流倍数，通过晶体管级联增加放大倍数，给合以上思路形成差分级联放大电路。

附图说明

图1是本实用新型的差分级联放大电路；

图2是本实用新型的前馈线性电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1和2所示，一种低噪声高线性放大器，其特征是，包括差分级联放大电路和前馈线性电路，将差分级联放大电路作为主、辅放大器件连接在前馈线性电路中；

所述差分级联放大电路包括差动变压器T1、T2、接地电阻R1、R4、电源Vc、Vb和晶体管电路模块，所述晶体管电路模块具有对称结构，包括由电容C1、C2、C3，电阻R2、R3，电感L1、L2、L3和晶体管Q1、Q2构成差放的同相放大线路，和由电容C1′、C2′、C3′，电阻R2′、R3′，电感L1′、L2′、L3′和晶体管Q1′、Q2′构成差放的反相放大线路；

所述差动变压器T1次级同名端串联C3后接Q1的基极，Q1的发射极依次串联R3、R4后接地，Q1集电极通过结点分成两路，一路串联C2先接入Q2的基极，再继续向下串联L2接入电源Vb的正极，另一路串联L1接入Vc的正级，所述Q2的发射极依次串联R2、R1后接地，Q2的集电极通过结点分成两路，一路串联L3后接Vc的正极，另一路串联C1后接入T2的次级同名端；

所述差动变压器T1次级异名端串联C3′后接Q1′的基极，Q1′的发射极依次串联R3′、R4后接地，Q1′集电极通过结点分成两路，一路串联C2′先接入Q2′的基极，再继续向下串联L2′接入电源Vb的正极，另一路串联L1′接入Vc的正级，所述Q2′的发射极依次串联R2′、R1后接地，Q2′的集电极通过结点分成两路，一路串联L3′后接Vc的正极，另一路串联C1′后接入T2的次级异名端；

T1的初级同名端接信号输入端，T2初级同名端接信号输出端。

所述前馈线性电路分为两个回路，包括上述差分级联放大电路G1、G2、可调电阻RT1、耦合器M1、M2、M3、M4、延时器CF1、CF2，一级回路用于对消信号，第二级回路用于消除误差，即M1、G1、M2、RT1、M3、CF1组成第一级回路，M2、CF2、M4、G2、M3、RT1组成第二级回路；

信号Vi经耦合器M1输入端进入，分成两路输出，输出端的一路接电源Vc的正极和G1的输入端，G1的输出接M2的输入端，M2又分成两个支路，耦合端的一支串联RT1接入M3耦合端，另一支串联CF2接M4输出端；M1输出端的另一路串联CF1接入M3输出端，M3输入端接电源Vc的正极和G2的输入端，G2的输出端接入M4耦合端，M4的输入接输出端Vo。

本实施例中，耦合器M1、M2、M3、M4采用1:1双线并绕线圈。

本实施例中，所述晶体管Q1、Q2、Q1′、Q2′均采用S9013NPN晶体管。

本实施例中，所述电源Vb、Vc为直流电压，其值因小于晶体管的耐压值。

本实施例中，所述电容采用无极性电容，依据信号频率特性取值。

本实施例中，所述电阻R需达到1206贴片电阻以上的功率，并且为精密电阻。

本实施例中，所述延时器CF1、CF2通过集总元件网络实现，采用可调电容和空芯线绕电感组成11阶Π型低通网络对原始信号和主放大输出信号进行延时处理

本实施例中，所绘图2中信号的分量关系如下所述。

信号经过主放大器G1放大后，得到不失真的信号放大电压A·vi和放大器非线性产生的失真电压vd。即：

vp＝A·vi+vd…………………………①

主放大器G1的全部输出电压经过一个可调电阻器使其衰减为1/A，得到va为：

而衰减电压后的va与原始信号电压vi相差得到误差电压ve，代入式②得：

然后误差电压再经辅放大器G2放大后得到输出电压veo为：

veo＝A·ve＝vd…………………④

最后，主放大器的输出电压vp和辅放大器G2输出的电压veo相减后得到整个系统的输出电压vo，代入式①和式④得：

vo＝vp-veo＝A·vi………………………⑤

前馈线性化技术不仅消除了非线性成分，还使得主放大器对信号产生的噪声也得到了较好的抑制。

图2中的“延时器”通过集总元件网络来实现，选用可调电容和空芯线绕电感组成11阶Π型低通网络对原始信号和主放大输出信号进行延时处理，从而改善放大器环路中输入到耦合器的相对增益失配度和相对相位失配度(即延时失配)，提高了信号质量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种低噪声高线性放大器，其特征是，包括差分级联放大电路和前馈线性电路，将差分级联放大电路作为主、辅放大器件连接在前馈线性电路中；

所述差分级联放大电路包括差动变压器T1、T2、接地电阻R1、R4、电源Vc、Vb和晶体管电路模块，所述晶体管电路模块具有对称结构，包括由电容C1、C2、C3，电阻R2、R3，电感L1、L2、L3和晶体管Q1、Q2构成差放的同相放大线路，和由电容C1′、C2′、C3′，电阻R2′、R3′，电感L1′、L2′、L3′和晶体管Q1′、Q2′构成差放的反相放大线路；

所述差动变压器T1次级同名端串联C3后接Q1的基极，Q1的发射极依次串联R3、R4后接地，Q1集电极通过结点分成两路，一路串联C2先接入Q2的基极，再继续向下串联L2接入电源Vb的正极，另一路串联L1接入Vc的正级，所述Q2的发射极依次串联R2、R1后接地，Q2的集电极通过结点分成两路，一路串联L3后接Vc的正极，另一路串联C1后接入T2的次级同名端；所述电容C1′、C2′、C3′，电阻R2′、R3′，电感L1′、L2′、L3′和晶体管Q1′、Q2′在连接关系上基于接地电阻R1、R4、电源Vc、Vb对称，区别则是T1次级异名端接C3′的一端，及T2的次级异名端接C1′一端；T1的初级同名端接信号输入端，T2初级同名端接信号输出端；

所述前馈线性电路分为两个回路，包括上述差分级联放大电路G1、G2、可调电阻RT1、耦合器M1、M2、M3、M4、延时器CF1、CF2，一级回路用于对消信号，第二级回路用于消除误差，即M1、G1、M2、RT1、M3、CF1组成第一级回路，M2、CF2、M4、G2、M3、RT1组成第二级回路；

信号Vi经耦合器M1输入端进入，分成两路输出，输出端的一路接电源Vc的正极和G1的输入端，G1的输出接M2的输入端，M2又分成两个支路，耦合端的一支串联RT1接入M3耦合端，另一支串联CF2接M4输出端；M1输出端的另一路串联CF1接入M3输出端，M3输入端接电源Vc的正极和G2的输入端， G2的输出端接入M4耦合端，M4的输入接输出端Vo。

2.根据权利要求1所述的一种低噪声高线性放大器，其特征是，耦合器M1、M2、M3、M4采用1:1双线并绕线圈。

3.根据权利要求1所述的一种低噪声高线性放大器，其特征是，所述晶体管Q1、Q2、Q1′、Q2′均采用S9013NPN晶体管。

4.根据权利要求1所述的一种低噪声高线性放大器，其特征是，所述电源Vb、Vc为直流电压，其值因小于晶体管的耐压值。

5.根据权利要求1所述的一种低噪声高线性放大器，其特征是，所述电容采用无极性电容，依据信号频率特性取值。

6.根据权利要求1所述的一种低噪声高线性放大器，其特征是，所述电阻R需达到1206贴片电阻以上的功率，并且为精密电阻。

7.根据权利要求1所述的一种低噪声高线性放大器，其特征是，所述延时器CF1、CF2通过集总元件网络实现，采用可调电容和空芯线绕电感组成11阶Π型低通网络对原始信号和主放大输出信号进行延时处理。