基于反馈技术的宽带低噪声放大器设计方案解析

低噪声放大器是通信、雷达、电子对抗及遥控遥测系统中的必不可少的重要部件，它位于射频接收系统的前端，主要功能是对天线接收到的微弱射频信号进行 线性放大，同时抑制各种噪声干扰，提高系统的灵敏度。特别是随着通信、电子对抗、微波测量等向着宽频带、低噪声、小型化方向发展，放大器的低噪声和宽频带 设计问题得到了越来越广泛的重视。这里给出了一个50～300MHz的低噪声宽带放大器的设计，该放大器在工作频段内具有优良的增益平坦度和噪声系数，能提高接收机的灵敏度。
　　1、宽带实现和负反馈原理
　　宽带放大器设计的主要障碍是有源器件的增益带宽积的制约，即有源器件的增益在频率高端随着频率的增加以6dB/倍频程下降。宽带放大器常用的设计方法有：平衡结构式放大器，负反馈式放大器，有源 匹配电路，电抗网络匹配，宽带电阻匹配，分布式放大器等。其中负反馈式放大器具有如下明显的优点：降低整个电路对晶体管自身性能变化的敏感度；获得较好的 输入阻抗匹配和较低的噪声系数；增大工作频带内放大器的稳定性；增加放大器的线性度等。因此，负反馈技术被广泛地运用于宽带放大器的设计当中。
　　采用负反馈技术的放大器如图1所示。
　　
　　图1、负反馈式放大器
　　其中栅极和漏极之间的反馈网络由电容、电阻和电感组成。其中电容的作用是防止反馈网络对晶体管的直流偏置产生影响；电感的作用是减少放大器在频率高端的反馈 量，抵消放大器的增益随频率增加而降低，通过调节电感的大小可以调节放大器增益的平坦度。电阻起主要反馈作用，通过调节电阻值的大小可以调节反馈量的多 少。同时当反馈电阻R = gm × Z02时，放大器可以获得良好的阻抗匹配。
　　2、偏置电路和稳定因子
　　2.1、偏置电路
　　放大器的偏置电路如图2所示。图2中电感L1和L2是射频扼流圈（RFC）；电容C1-C4为电源滤波电容；R3可由公式（1）推得：