解析高增益对放大器性能的影响

PASTERNACK 2024-10-23 16:56:26

在射频传感和通信应用中,通常涉及极其微弱的信号时,为了将这些信号数字化或以其他方式处理至可用水平,一般需要采用射频放大器以提升增益或信号强度。然而,在显著提高信号功率时,需要考虑并权衡若干因素。

与所有性能参数和信号质量一样,试图改善某一因素或参数往往需要牺牲其他一个或多个因素或参数。例如,增益带宽积(GBP)是一个重要的衡量指标,它将放大器的开环增益与该增益水平下的可用带宽进行比较。对于许多放大器而言,提高增益通常会导致可用带宽的降低,而实现较宽频带则需以较低增益为代价。在此情况下,带宽被定义为放大器在其增益相对平坦范围内所能覆盖的频率范围。

高增益宽带放大器,增益 47 dB,P1dB 2 W, 6 GHz ~ 12 GHz,IP3 42 dBm,NF 6 dB,SMA

在优化放大器增益的过程中,还需考虑其他因素,如噪声和稳定性。通常,增益较高的放大器会引入更大的附加噪声系数。即便使用噪声系数极低的放大器,信号中的噪声最终仍会与原始信号一同被放大。因此,在信号调节的各个阶段,常常采用滤波器来限制带外噪声能量。然而,通过增加信号的增益来消除带内噪声则难以去除。

在稳定性方面,必须特别考虑高增益放大器类型,以避免在指定的输入信号能量、负载和频率范围内变得不稳定。这包括考虑放大器工作整个指定范围内的动态因素,如温度和其他环境因素。由于这需要考虑负载,因此高增益/射频功率放大器通常使用负载牵引和其他方法进行测试,通过改变负载以正确地确定放大器设计。

可变增益放大器,40 dB, P1dB 15 dBm, 1 GHz ~ 18 GHz, 增益控制 20 dB , NF 5 dB,SMA

尽管许多射频放大器的设计具有固定的增益,但有些放大器的设计可以在一定范围内改变增益。这类放大器被称为射频可变增益放大器(VGA),具有与固定增益放大器相同的权衡,但也表现出更微妙的性能。VGA通常用于测试和测量应用或自动化测试。然而,有许多类型的集成VGAs用于无线电和雷达设计,信号输入级或输出级能以不同的增益水平运行。

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