廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、電視轉(zhuǎn)播、中續(xù)通信、數(shù)據(jù)與圖象傳輸、雷達(dá)、遙控、遙感、電子偵察、電子對(duì)抗等領(lǐng)域
增益/增益平坦度
放大器輸出功率和輸入功率的比率稱(chēng)為增益,通常用dB值來(lái)表示。通常放大器的增益都指小信號(hào)增益,是在其線性放大區(qū)域50Ω系統(tǒng)中測(cè)得的(一般在P-1以下10dB測(cè)試)。
增益平坦度是指在某一頻率范圍內(nèi),增益峰峰值的差值,通常用±dB來(lái)表示。
增益溫度特性
增益溫度特性指的是任意頻率信號(hào)在不同溫度范圍內(nèi)增益的變化總量。
所有的GaAs FET和雙極Si晶體管特性都會(huì)隨溫度變化,雖然一個(gè)實(shí)用的放大器的增益溫度變化取決于放大器的設(shè)計(jì)因素,但通常一個(gè)沒(méi)有溫度補(bǔ)償?shù)腉aAs FET放大器每級(jí)的溫度變化系數(shù)近似于0.015dB/℃。因此,如果一個(gè)四級(jí)GaAs FET放大器(其溫度變化系數(shù)近似于0.060dB/℃)的常溫(+25℃)增益為20dB,那么其在-55℃和+100℃下的增益則分別為24.7dB和15.5dB;而雙極Si晶體管的溫度特性是非線性的,其最大增益在0℃左右。由于本手冊(cè)中的放大器都是用GaAs FET制作的,所以雙極Si晶體管放大器的增益溫度特性在此不作討論。
增益溫度補(bǔ)償有以下三種方法:
A:溫控衰減器; B:偏置補(bǔ)償; C:恒定溫度
如果您需要特殊的增益溫度特性的放大器(例如正溫度系數(shù)的放大器,恒定增益放大器等)可以直接和南京恒電公司聯(lián)系。
噪聲系數(shù)
噪聲系數(shù)表示的是輸入、輸出端口信噪比(SNR)的惡化程度,通常用
NF(db)=10log(輸出SNR/輸入SNR)來(lái)表示
但有時(shí)也會(huì)用噪聲溫度來(lái)表示:Te(K)=290[log-1(NF(dB)/10)-1]
下表是噪聲系數(shù)和噪聲溫度的對(duì)照表:
NF(dB) | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 | 3.5 | 4.0 |
4Te(K) | 21 | 28 | 36 | 43 | 51 | 59 | 67 | 76 | 121 | 171 | 291 | 363 | 442 |
通常寬帶放大器的噪聲系數(shù)比較高,窄帶放大器的噪聲系數(shù)比較低,因?yàn)閷拵ヅ涫且誀奚肼曄禂?shù)作為代價(jià)的。
一般來(lái)說(shuō)寬帶放大器的噪聲溫度系數(shù)為0.012dB/℃。例如,一個(gè)常溫下噪聲系數(shù)為5dB的寬帶放大器在-55℃和+100℃下的噪聲系數(shù)分別為4.0dB和5.9dB。
對(duì)一個(gè)多級(jí)放大器來(lái)說(shuō),每一級(jí)的噪聲都對(duì)前級(jí)有影響(貢獻(xiàn)),可以用下面的公式表示:
NF=NF1+NF2-1/G1+…+NFn-1/G1G2…Gn-1
NF=系統(tǒng)噪聲系數(shù)
NF1=第1級(jí)元件的噪聲系數(shù)
NFn=第n級(jí)元件的噪聲系數(shù)
G1=第1級(jí)元件的可用增益
Gn=第n級(jí)元件的可用增益
(注以上所有的NF值和增益值都為比率,而不是dB值)。
輸出功率壓縮
小信號(hào)放大器是工作在線性區(qū)域的,也就是說(shuō)輸入功率每增加1dB輸出功率相應(yīng)也增加1dB,其最大輸出功率通常用1dB壓縮點(diǎn)來(lái)表示。限幅放大器和穩(wěn)態(tài)放大器則都是工作在飽和狀態(tài)的,其輸出功率基本上不隨輸入功率變化。
三階交截點(diǎn)
三階交截點(diǎn)三階交截點(diǎn)表示的是放大器的大信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍,直角坐標(biāo)中可以看到基波輸出功率與輸入功率在線性區(qū)域其斜率為1∶1的關(guān)系,而二次諧波與三次諧波基本上是2∶1和3∶1的關(guān)系。一個(gè)寬帶或中等帶寬的放大器,其三階產(chǎn)物有可能落在帶內(nèi)。一般地說(shuō),三階交截點(diǎn)比P-1高10dBm。
放大器的線性動(dòng)態(tài)范圍
放大器的動(dòng)態(tài)范圍通常指的是其線性動(dòng)態(tài)范圍,包括三個(gè)參數(shù):噪聲基底,放大器的增益和放大器的線性輸出功率,兩個(gè)不同增益的放大器的線性動(dòng)態(tài)范圍 從噪聲基底到P-1之間的范圍就是放大器的動(dòng)態(tài)范圍,兩個(gè)放大器的線性動(dòng)態(tài)范圍分別為80dB和60dB。噪聲基底可以由如下公式來(lái)計(jì)算:Pni(dBm)=-114dBm+10logB+NF
這里:Pni=等效輸入噪聲功率
B=放大器或系統(tǒng)的噪聲帶寬(MHz)
NF=放大器或系統(tǒng)的噪聲系數(shù)(dB)
注:當(dāng)進(jìn)行靈敏度計(jì)算時(shí)通常假設(shè)最小可檢測(cè)信號(hào)(MDS)一般比噪聲基底電平高3dB,而實(shí)際上MDS取決于帶寬、VSWR、失配和測(cè)量等因素。
放大器的輸出噪聲功率可以由下式計(jì)算:
Pno(dBm)=-114dBm+10logB+NF+G
這里:Pno=等效輸出噪聲功率
G=放大器的線性增益(dB)
AM-PM轉(zhuǎn)換
隨著輸入信號(hào)的增加,放大器會(huì)逐漸進(jìn)入壓縮區(qū),如果進(jìn)一步增加輸入信號(hào),放大器便會(huì)引起輕微的相位延遲,這種現(xiàn)象叫做AM-PM轉(zhuǎn)換,可以看做是晶體管參數(shù)從小信號(hào)到大信號(hào)轉(zhuǎn)換的結(jié)果,其最大值通常只有幾度(從線性區(qū)到接近飽和區(qū)),可以忽略不計(jì),但是深飽和則會(huì)有幾十度甚至一百多度。
系統(tǒng)中的限幅器件通常是AM-PM轉(zhuǎn)換的主要貢獻(xiàn)者,任何臨近的發(fā)射機(jī)功率或本機(jī)泄露都足以讓限幅器動(dòng)作(限幅)。
恢復(fù)時(shí)間
隨著輸入信號(hào)的進(jìn)一步增加,放大器會(huì)進(jìn)入到穩(wěn)態(tài)區(qū),這個(gè)時(shí)候降低輸入信號(hào)使放大器回到線性區(qū)域(比前面穩(wěn)態(tài)增益低1dB)通常需要一個(gè)時(shí)間,這個(gè)時(shí)間就叫恢復(fù)時(shí)間,恢復(fù)時(shí)間會(huì)從幾個(gè)ps到幾十個(gè)ns。
限幅放大器
限幅放大器的功能就是接受一個(gè)寬功率動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)然后輸出一個(gè)窄功率范圍的信號(hào),這樣的放大器經(jīng)常應(yīng)用于EM和接收前端。公司可以提供輸出功率從3dBm到20dBm窗口小于6dB的限幅放大器。
限幅放大器固有的特性會(huì)使其產(chǎn)生高次諧波,從而在EM和接收前端引起誤碼,除了系統(tǒng)應(yīng)具有濾波或誤碼識(shí)別功能外,限幅放大器也必須盡可能地降低高次諧波。
要注意的是由于限幅放大器的增益很高,同時(shí)限幅放大器輸出功率又是限幅的,常規(guī)的噪聲系數(shù)測(cè)試儀不能測(cè)量其噪聲系數(shù),必須使用特殊儀器或計(jì)算才能得到其噪聲系數(shù)。
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