负反馈技术在宽带低噪声放大器设计中的应用

本文主要探讨了基于反馈技术的宽带低噪声放大器的设计，阐述了其在通信、雷达、电子对抗及遥控遥测系统中的关键作用，以及如何利用负反馈技术来克服增益带宽积的限制，提升放大器的性能。 在设计宽带低噪声放大器时，一个主要挑战是有源器件的增益带宽积限制，这通常导致高频段增益的显著下降。为了解决这个问题，设计者通常会采用多种方法，包括平衡结构式放大器、负反馈式放大器、有源匹配电路、电抗网络匹配、宽带电阻匹配和分布式放大器。其中，负反馈技术由于其优势，如降低对晶体管性能变化的敏感性、改善输入阻抗匹配、降低噪声系数、增强稳定性和线性度，成为广泛应用的技术。 在负反馈式放大器的设计中，反馈网络由电容、电阻和电感组成。电容用于防止直流偏置受到影响，电感则用于减少高频反馈，补偿增益随频率增加的下降。电阻则主要负责反馈量的调节，同时提供良好的阻抗匹配。偏置电路的设计也至关重要，如图2所示，采用射频扼流圈和滤波电容确保电源的纯净，通过计算得到合适的电阻值以设定适当的偏置电流。 稳定因子K和|Δ|是衡量放大器稳定性的关键指标。为了确保放大器的绝对稳定，必须满足K>1和|Δ|<1。若不满足这些条件，可能引发自激或振荡。改善稳定性的方法包括源极串联负反馈、漏极与栅极并联负反馈、漏极串联电阻和并联电阻，以及使用铁氧体隔离器。 在实际应用中，使用软件工具如ADS（Advanced Design System）进行电路建模和仿真，可以利用Avago公司的ATF54143晶体管模型进行设计验证。通过仿真和电路测试，设计师能够优化参数，确保低噪声放大器在宽频率范围内具有良好的增益平坦度、高稳定性以及低噪声特性。 基于反馈技术的宽带低噪声放大器设计是一个综合考虑有源器件特性、反馈网络、偏置电路稳定性和仿真验证的复杂过程。通过巧妙地应用这些技术，可以实现高性能的接收系统前端，提高整体系统的灵敏度和可靠性。