
在射频微波系统中,低噪声放大器(LNA)与功率放大器(PA)之间会插入固定衰减器,实现功率隔离、器件保护、阻抗匹配等多重作用。今天我们就来详细说说衰减器的作用。
衰减器保护原理主要在于功率放大器输出反射功率回流时,经过衰减器产生固定功率损耗,大幅降低到达低噪声放大器输入端的反向功率数值,将反向冲击功率压缩至 LNA 最大耐受功率以内,避免芯片饱和击穿。衰减器的保护作用主要有:
1)改善级间阻抗匹配并提升系统稳定性。
LNA的输出阻抗与PA的输入阻抗往往难以做到理想匹配,尤其是在宽带应用中,这种失配会导致信号反射。反射波不仅会降低有效增益,还可能在LNA输出端形成驻波,增加器件的热应力。插入一个衰减器,相当于加入了一个“缓冲隔离层”。由于衰减器本身具有良好的端口匹配特性,它能吸收反射信号,显著降低电压驻波比(VSWR),从而保护LNA免受反向功率的冲击。
2)抑制级间振荡。
在高增益系统中,LNA与PA之间的寄生反馈路径可能形成正反馈环路,引发自激振荡。这种振荡往往在特定频率点突发,难以通过常规滤波完全消除。衰减器的插入增加了环路损耗,破坏了振荡的起振条件,从物理层面提升了系统的稳定性。
2dB固定式衰减器,N型公头转N型母头,黑色阳极氧化铝散热器主体,额定功率25W,DC~18GHz

3)改善系统的线性度。
当LNA工作在接近饱和区时,其输出的三阶互调分量可能较高。这些失真分量若直接进入PA,会被进一步放大,恶化整体EVM或ACPR指标。通过适度衰减,可使PA工作在更线性的区域,反而可能提升系统级的线性性能。
当然,插入衰减器会直接降低系统的总增益,并抬高整体噪声系数。设计时需在噪声、增益、线性度和稳定性之间进行权衡。
在实际选型时,除了衰减值和频率范围,还需关注衰减器的功率容量和温度稳定性。对于空间受限的板级设计,其微型化封装实现紧凑布局。总之,在LNA与PA之间插入衰减器是通过改善匹配、抑制振荡和优化线性度,为系统提供了多重保护。