STS-LNP型微波晶体管前置放大器
摘要：介绍了STS-LNP型微波晶体管前置放大器的电路结构与功能,详细阐述了该放大器在获得低噪声系数、低电压驻波比、平坦的增益特性、较好的工作稳定性等方面所采用的特殊方法,微波器件的选择以及微波电路的组装工艺措施。并对其工作原理和特性进行了说明。
关键词：微波晶体管 电路 器件 放大器
STS-LNP型微波晶体管前置放大器是一种由美国“EMP-INC”公司生产的低噪声宽频带放大器,其电路原理如图1所示。在用作微波数字通信系统接收机的天线信号放大器时,可提高接收机输入端的信噪比S/N,增大通信距离,提高数字通信精度。该放大器的工作频率为1450MHz～1800MHz,增益为39dB,噪声系数最小为1.3dB,电压驻波比为1.5：1。经使用证明,在温度为-20～+50℃的环境条件下能数续稳定地工作。可见,该放大器在技术性能与实际应用等方面具一系列优点。下面就上述几项技术性能（低噪声系数与低电压驻波比,平坦的增益特性,较好的工作稳定性）和其相应的电路设计,以及特殊微波器件的应用和组装工艺等方面进行一些分析和说明。
1 低噪声系数与低电压驻波比
在微波晶体管或一般频段晶体管的多级低噪声放大器的设计中,通常应用的原理是将低噪声系数与低电压驻波比作为第一级的主要技术性能进行设计,而第二、三和以后几级则按平坦的增益特性和最大功率增益等性能进行设计。这种设计方法即可以使放大器具有低噪声和低电压驻波比,对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型微波晶体管前置放大器基本应用了上述设计思想。
我们知道,平衡放大器与非平衡放大器相比所具有的一个较突出的性能就是可以同时获得低噪声系获得与低电压驻波比。因此,第一级选用了平衡放大器。平衡放大器的这种低噪声系数与低电压驻波比性能是由其电路特征和预先设置的两个电路工作条件所决定的。其电路特征是指它由两个3dB定向耦合器（输入、输出回路中各设置一个）和一个对称性较好的放大器（单级为共发射极组态）组成。而两个电路的工作条件,第一是3dB定向耦合器具有较好的单方向性传输特性和反射特性;第二是平衡放大器中两只对管的S11（正入端的反射系数）、S22（输出端的反射系数）与S21（正向传输系数）等参数相同。有关分析资料证明,平衡放大器在其两个电路工作条件下,S11、S22均可近似为0,且只有S21存在。这就带来两具结果：第一是放大器的输入、输出回路都分别达到最佳阻抗匹配或是共轭匹配状态,以使微波信号得以最有效的传输,从而使放大器输入端的信噪比S/N达到最大值,最后使该放大器的噪声电平最小,即噪声系数最低、第二是电压驻波比可近似为1：1（电压驻波比 VSWR=1+S11）/（1-S11）或VSWR=（1+S22）/（1-S22）,（当S11≈0或S22≈0时,VSWR≈1。）这也是放大器输入、输出回路中电压驻波比最低的状态。以上分析结论显然是在一种理想状态下得出的,而在实际应用中一般不可能达到S11和S22为0,但分析结果告诉我们,在设计与调试平衡放大器时,使两只对管的S11、S22、S21等参数以及3dB定向耦合器的传输特性和反射持性尽量满足平衡放大器的两个电路工作条件,即可使该放大器的噪声系数与电压驻波比达到尽可能低的状态。
