1 引言

　　近年來(lái),，隨著沖擊波存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線傳輸技術(shù)廣泛應(yīng)用于沖擊波存儲(chǔ)測(cè)試領(lǐng)域,。針對(duì)沖擊波測(cè)試對(duì)無(wú)線傳輸系統(tǒng)通信距離的要求，研究了功率放大電路,，設(shè)計(jì)出低噪聲放大電路,，從而提高無(wú)線傳輸系統(tǒng)的接收靈敏度，滿足沖擊波測(cè)試對(duì)無(wú)線傳輸距離的要求,。

　　2 低噪聲放大電路總體設(shè)計(jì)方案

　　圖1為無(wú)線傳輸系統(tǒng)原理框圖,。接收端的功率放大電路模塊由于信道具有衰減特性，經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)竭_(dá)接收端的射頻信號(hào)電平多是μV數(shù)量級(jí),，因此需放大微弱的射頻信號(hào),。同時(shí)，信道中還存許多干擾信號(hào),，即噪聲,，所以該系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)采用低噪聲的射頻功率放大電路。

　　2．1 低噪聲功率放大電路

　　低噪聲功率放大電路的核心器件是低噪聲功率放大器,，由于目前市場(chǎng)上的低噪聲功率放大器性價(jià)比高，因此該低噪聲功率放大電路無(wú)需設(shè)計(jì)低噪聲功率放大器,，而在于其外圍電路及阻抗匹配,。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所選的低噪聲功率放大器應(yīng)滿足：工作頻段應(yīng)覆蓋無(wú)線收發(fā)器的工作頻率433 MHz,；工作電壓為3～3.3 V,；高增益；低損耗；小噪聲系數(shù),。

　　以下為射頻功率放大器的主要技術(shù)參數(shù),。

　　(1)工作頻率范圍(F)低噪聲功率放大器滿足各項(xiàng)指標(biāo)的工作頻率范圍。要保證各項(xiàng)指標(biāo)以及放大器的實(shí)際工作頻率應(yīng)盡可能在所指定的工作頻率范圍內(nèi),。

　　(2)功率增益(G)是指在輸入輸出端口相匹配下,，輸出功率和輸入功率的比值。設(shè)計(jì)過(guò)程中要求功率增益越大越好,。

　　(3)噪聲系數(shù)(NF) 噪聲系數(shù)常作為接收端的小信號(hào)低噪聲放大器的主要技術(shù)指標(biāo),，該電路設(shè)計(jì)要求噪聲系數(shù)越小越好。

　　(4)1分貝壓縮點(diǎn)輸出功率(P1dB)在放大器線性動(dòng)態(tài)范圍內(nèi),，其輸出功率隨輸入功率線性增加,。隨著輸入功率的繼續(xù)增大，放大器進(jìn)入非線性區(qū),，其輸出功率不再隨輸入功率的增大而線性增大,。通常把增益下降到比線性增益低1 dB時(shí)的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點(diǎn)，用P1dB表示,。動(dòng)態(tài)范圍越大越好,。

　　(5)三階截?cái)帱c(diǎn)(IP3) 三階截?cái)帱c(diǎn)是衡量功率放大器線性度的重要指標(biāo)，工程上常用三階截?cái)帱c(diǎn)表征互調(diào)畸變,。

　　(6)輸入,、輸出駐波比(VSWR)VSWR反映放大電路輸入和輸出端口的阻抗失配情況，因此低噪聲放大器的VSWR應(yīng)滿足：VSWR越小,，反射越小,，匹配越好，傳輸效率越高,。

　　(7)回波損耗(Reverse Losation)它是信號(hào)反射性能的參數(shù),。回波損耗說(shuō)明入射功率的一部分被反射回到信號(hào)源,。通常要求反射功率盡可能的小,，這樣就有更多的功率傳送至負(fù)載。

　　2．2 低噪聲功率放大器選型

　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,，以及多種同類器件比較,，RFMD公司的RF2361具有高性能、低噪聲,、高增益,、高動(dòng)態(tài)范圍,，可接收10 dB的輸入信號(hào),，具有工作等待模式的特點(diǎn)，故選用RF2361作為L(zhǎng)NA主器件。

　　圖2為RF2361的引腳排列,，其中：RF IN為低噪聲功率放大器輸入,，需通過(guò)一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)達(dá)到50Ω阻抗匹配：RF0UT為低噪聲功率放大器輸出，也需通過(guò)一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)達(dá)到50Ω阻抗匹配,；同時(shí)電源VCC給整個(gè)電路提供工作電壓,。VPD用于控制偏置電流，與偏置電阻R1共同確定偏置電流,。GND1,、GND2為接地。

　　2．3 低噪聲功率放大電路原理

　　以低噪聲功率放大器RF2361為核心設(shè)計(jì)的低噪聲功率放大電路,，如圖3所示,，其VPD引腳上的并聯(lián)電容器實(shí)現(xiàn)電源VPD的濾波，RFOUT引腳上的電感電容串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可對(duì)電源VCC濾波,。

　　2．4 放大電路阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)

　　典型的放大器一般包括輸入匹配網(wǎng)絡(luò),、晶體管放大電路、阻抗變換網(wǎng)絡(luò),、直流偏置和輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò),，如圖4所示。確定阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中元件的參數(shù),、類型以及連接關(guān)系是實(shí)現(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵,。阻抗匹配是射頻電路設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題，其目的是為了實(shí)現(xiàn)能量的最大功率傳輸,，提高能量的傳輸效率,。

　　阻抗匹配是指在能量傳輸時(shí)，要求負(fù)載阻抗和傳輸線的特征阻抗相等,，此時(shí)傳輸?shù)哪芰坎粫?huì)產(chǎn)生反射,，幾乎都被負(fù)載吸收。反之,，如果阻抗失配,，那么傳輸中就會(huì)有能量損耗。對(duì)于電路中的電流,，低頻率時(shí),，電阻起主要阻礙作用，而在高頻時(shí),，電容和電感起阻礙作用也明顯,。因此，在高頻時(shí),，就要考慮電路的阻抗匹配問(wèn)題,。

　　阻抗匹配電路的基本要求為：將負(fù)載阻抗變換為與功放要求相匹配的負(fù)載阻抗，以保證傳輸最大能量：濾除多余的各次諧波分量，以保證負(fù)載能獲得所需頻率的射頻功率：匹配電路的功率傳輸效率要盡可能高,，即匹配電路的損耗要小,。而阻抗匹配有2種方式：改變阻抗力和調(diào)整傳輸線。其中,，改變阻抗力：是把電容或電感與負(fù)載串聯(lián)起來(lái),，即增加或減少負(fù)載的阻抗值。

　　3 測(cè)試結(jié)果

　　采用最優(yōu)性能的RF2361為核心設(shè)計(jì)的低噪聲功率放大電路,，使用EDA軟件Ansoft designer中的電路優(yōu)化工具來(lái)對(duì)射頻電路優(yōu)化分析和仿真,，優(yōu)化低噪聲放大電路的技術(shù)參數(shù)，其電路仿真結(jié)果表明：整個(gè)功率放大電路已達(dá)到50Ω阻抗匹配要求,，其網(wǎng)絡(luò)性能得到優(yōu)化,，解決了射頻放大電路設(shè)計(jì)中電路匹配問(wèn)題。經(jīng)過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量,，優(yōu)化的電路參數(shù)比以前有較大改進(jìn),，并大大簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　提出射頻功率放大電路的總體設(shè)計(jì)方案,，以低噪聲功率放大器為核心,，設(shè)計(jì)了低噪聲功率放大電路。采用軟件匹配方法．解決了射頻低噪聲放大電路的阻抗匹配問(wèn)題,，使得低噪聲放大電路的各項(xiàng)重要參數(shù)都得到了優(yōu)化,。需要注意的是選擇最優(yōu)的低噪聲功率放大器，有利于增加無(wú)線傳輸系統(tǒng)的通信距離,。