STS-LNP型微波晶體管前置放大器
摘要：介紹了STS-LNP型微波晶體管前置放大器的電路結(jié)構(gòu)與功能,詳細(xì)闡述了該放大器在獲得低噪聲系數(shù)、低電壓駐波比、平坦的增益特性、較好的工作穩(wěn)定性等方面所采用的特殊方法,微波器件的選擇以及微波電路的組裝工藝措施。并對(duì)其工作原理和特性進(jìn)行了說明。
關(guān)鍵詞：微波晶體管 電路 器件 放大器
STS-LNP型微波晶體管前置放大器是一種由美國(guó)“EMP-INC”公司生產(chǎn)的低噪聲寬頻帶放大器,其電路原理如圖1所示。在用作微波數(shù)字通信系統(tǒng)接收機(jī)的天線信號(hào)放大器時(shí),可提高接收機(jī)輸入端的信噪比S/N,增大通信距離,提高數(shù)字通信精度。該放大器的工作頻率為1450MHz～1800MHz,增益為39dB,噪聲系數(shù)最小為1.3dB,電壓駐波比為1.5：1。經(jīng)使用證明,在溫度為-20～+50℃的環(huán)境條件下能數(shù)續(xù)穩(wěn)定地工作�？梢�,該放大器在技術(shù)性能與實(shí)際應(yīng)用等方面具一系列優(yōu)點(diǎn)。下面就上述幾項(xiàng)技術(shù)性能（低噪聲系數(shù)與低電壓駐波比,平坦的增益特性,較好的工作穩(wěn)定性）和其相應(yīng)的電路設(shè)計(jì),以及特殊微波器件的應(yīng)用和組裝工藝等方面進(jìn)行一些分析和說明。
1 低噪聲系數(shù)與低電壓駐波比
在微波晶體管或一般頻段晶體管的多級(jí)低噪聲放大器的設(shè)計(jì)中,通常應(yīng)用的原理是將低噪聲系數(shù)與低電壓駐波比作為第一級(jí)的主要技術(shù)性能進(jìn)行設(shè)計(jì),而第二、三和以后幾級(jí)則按平坦的增益特性和最大功率增益等性能進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法即可以使放大器具有低噪聲和低電壓駐波比,對(duì)可以使其具有所要求的平坦的增益特性和一定的功率增益。STS-LNP型微波晶體管前置放大器基本應(yīng)用了上述設(shè)計(jì)思想。
我們知道,平衡放大器與非平衡放大器相比所具有的一個(gè)較突出的性能就是可以同時(shí)獲得低噪聲系獲得與低電壓駐波比。因此,第一級(jí)選用了平衡放大器。平衡放大器的這種低噪聲系數(shù)與低電壓駐波比性能是由其電路特征和預(yù)先設(shè)置的兩個(gè)電路工作條件所決定的。其電路特征是指它由兩個(gè)3dB定向耦合器（輸入、輸出回路中各設(shè)置一個(gè)）和一個(gè)對(duì)稱性較好的放大器（單級(jí)為共發(fā)射極組態(tài)）組成。而兩個(gè)電路的工作條件,第一是3dB定向耦合器具有較好的單方向性傳輸特性和反射特性;第二是平衡放大器中兩只對(duì)管的S11（正入端的反射系數(shù)）、S22（輸出端的反射系數(shù)）與S21（正向傳輸系數(shù)）等參數(shù)相同。有關(guān)分析資料證明,平衡放大器在其兩個(gè)電路工作條件下,S11、S22均可近似為0,且只有S21存在。這就帶來兩具結(jié)果：第一是放大器的輸入、輸出回路都分別達(dá)到最佳阻抗匹配或是共軛匹配狀態(tài),以使微波信號(hào)得以最有效的傳輸,從而使放大器輸入端的信噪比S/N達(dá)到最大值,最后使該放大器的噪聲電平最小,即噪聲系數(shù)最低、第二是電壓駐波比可近似為1：1（電壓駐波比 VSWR=1+S11）/（1-S11）或VSWR=（1+S22）/（1-S22）,（當(dāng)S11≈0或S22≈0時(shí),VSWR≈1。）這也是放大器輸入、輸出回路中電壓駐波比最低的狀態(tài)。以上分析結(jié)論顯然是在一種理想狀態(tài)下得出的,而在實(shí)際應(yīng)用中一般不可能達(dá)到S11和S22為0,但分析結(jié)果告訴我們,在設(shè)計(jì)與調(diào)試平衡放大器時(shí),使兩只對(duì)管的S11、S22、S21等參數(shù)以及3dB定向耦合器的傳輸特性和反射持性盡量滿足平衡放大器的兩個(gè)電路工作條件,即可使該放大器的噪聲系數(shù)與電壓駐波比達(dá)到盡可能低的狀態(tài)。
