傳統(tǒng)射頻放大器使用分立晶體管有源器件,，主要原因是器件價格低廉,。而隨著運放性能的提高和批量應用的推動，射頻放大器采用運放已成大勢所趨,。相對于分立晶體管,，高速運放確實有其長處：首先，前者構成的放大器,，其增益和帶寬與晶體管的偏流和工作點關系很大,，調(diào)整起來相對困難；而運放的增益是不受偏置影響的,。其次，運放還能減少工作溫度范圍內(nèi)的參數(shù)漂移,，使工作更可靠和穩(wěn)定,。

　　眾所周知，運放又可分為電壓反饋式(VFB)和電流反饋式(CFB)兩種,。在實際應用中,，大量使用的是VFB運放，但在射頻放大器應用中,，CFB運放具有更出色的性能,。VFB運放的增益一帶寬積是恒定的，增益受到帶寬的限制,；CFB運放在接近最高頻率處仍有較高的增益,。例如,，VFB運放THS4001開環(huán)帶寬(-3dB)為270MHz，增益為100(20dB)時可用帶寬僅為10MHz,；而CFB運放THS3001開環(huán)帶寬(-3dB)為420MHz,，增益100時可用帶寬可達150MHz。

　　當然,，射頻設計者還要了解CFB運放的一些特點：

　　·放大器用運放的內(nèi)部構造有所不同,，但構成放大器的基本拓撲沒有改變。

　　·CFB運放數(shù)據(jù)表推薦的反饋電阻RF值應嚴格遵守,，增益應用RG來調(diào)整,。

　　·反饋環(huán)中不能有電容存在。

　　放大器的基本拓撲和參數(shù)

　　CFB運放射頻放大器的基本拓撲仍是反饋放大器結(jié)構,，有同相放大器和反相放大器兩種形式,。另一方面，對射頻電路而言,，要特別關注輸入端與輸出端的阻抗匹配問題,，系統(tǒng)常用50Ω電纜連接，由于運放的輸入阻抗高,，因而輸入端并接一個50Ω電阻,；在輸出端，運放輸出阻抗低,，故而串接了一個50Ω電阻,。這樣，同相放大器就如圖1所示,。

　　射頻電路性能通常用4個散射(S)參數(shù)來表征,。術語“散射”隱含著損耗的意思。反射,，即散射參數(shù)S11與S12會減少有用的信號,，反向傳輸S12從負載處返回輸出功率，只有正傳輸S21是有用的散射參數(shù),。設計射頻電路就是要減少S11,、S22與S12而提高S21。射頻放大器小信號交流參數(shù)可從S參數(shù)推得,，兩者的關系見表1,，這些指標是頻率依賴的。

　　輸入與輸出電壓駐波比(VSWR)是個比值,，因而是一個無單位量,，它是輸入、輸出阻抗與源阻抗,、負載阻抗匹配的度量,，為了避免反射應盡可能地匹配,。VSWR定義為：

　　VSWR=Z(I/O)/ZS或ZS/Z(I/O)

　　理想的VSWR等于1：1，然而典型的VSWR在工作頻率范圍內(nèi)不會好于1.5：1,。運放的輸入,、輸出阻抗是設計者選擇的外部元件確定的，因此運放的數(shù)據(jù)表并未對VSWR作出規(guī)定,?；夭〒p耗—該值與VSWR的關系為：

　　回波損耗 =20log(VSWR+1)/(VSWR-1)=10log(s11)2(輸入)=10log(S22)2(輸出)

　　由于輸出阻抗在射頻處不是與ZL完全匹配的，它隨環(huán)增益減少而逐漸增大,，因而RO并聯(lián)了一個電容進行補償,。

　　正向傳輸S21是由輸入電阻RG和反饋電阻RF確定的，對同相型運放S21表示為：

　　S21=AL=1/2(1+RF/RG)

　　注意,，輸出端增加了一個串聯(lián)電阻,，電壓分壓使增益降低了一半。對射頻放大,，常用功率增益來表示：

　　PO(dBm)=10log(絕對功率/0.001W)

　　dBm=dBV+13(50Ω終端電阻)

　　反向傳輸S12表示輸入與輸出的隔離度,，CFB射頻運放的隔離度相當不錯，尤其是同相型放大器,，它的反饋連接在反相端,，使隔離更佳。

　　相位線性度—設計者常常關心RF電路的相位響應,，CFB放大器的相位線性度比VFB型放大器好,，如：

　　VFB THS4001的差分相移為0.15°

　　CFB THS3001的差分相移為0.02°

　　頻率響應平坦度——CFB放大器可通過微調(diào)電阻(見圖1倒相端串聯(lián)的電阻)來調(diào)整頻響的平坦度而不會影響正向增益。再加上微調(diào)電阻后,，RF和RG值要相應地減少,，但它們的比值保持不變，因而增益也保持不變,。

　　-1dB壓縮點—-1dB壓縮點定義為：在固定頻率下,，放大器實際功率比預期值少1dB，換句話說,，放大器增益比低功率下降低了1dB,。-1dB壓縮點是射頻設計者對電壓軌值的一種表述。射頻設計者更關注增益的最大化,，輕微的嵌位是允許的,，只要產(chǎn)生的諧波在相關法規(guī)的范圍內(nèi),，于是確定了-1dB壓縮點,。

　　標準交流耦合RF放大器在工作頻率范圍內(nèi)顯示出相對恒定的-1dB壓縮點。在低頻下,，增加固定頻率的功率最終會將輸出驅(qū)動至軌值,，即VOM指標,；在高頻下，運放會受到轉(zhuǎn)換速率的限制,，由于輸出使用了匹配電阻,，轉(zhuǎn)換速率也降低了一半。 　　雙頻三次諧波互調(diào)制截距——在RF帶寬內(nèi),，當兩個空間相近的信號被放大時就會產(chǎn)生和頻與差頻,，這些信號是互調(diào)制諧波，主要問題是這些諧波幅度的增長是基頻的3倍,。理論上,，一個系統(tǒng)初始基頻信號在0dBm水平，互調(diào)制諧波在-60dBm,，當基頻幅度增加時,，諧波以3倍于基頻的速度增長，最終在+30dBm處相交,。典型的RF電路不會調(diào)整至+30dBm,，因而3次互調(diào)制截距是理論上的，互調(diào)制截距越大越好,。

　　噪聲值—當運放作為有源器件時,，RF噪聲值與運放噪聲是一回事。熱噪聲有一定影響,，但RF電路使用的電阻通常較小,，它們的噪聲可忽略不計。運放RF電路的噪聲與增益和帶寬有關,。例如,，使用一個運放，應用于10.7MHz中放,，信號電平0dBV,，增益為1，噪聲譜密度如圖2所示,。此外,，帶寬越窄，噪聲越低,，見表2,。

　　結(jié)語

　　如果價格可以接受的話，運放,，特別是CFB運放非常適合射頻設計,。運放高頻放大器的偏置與增益和終端無關，調(diào)整方便,，工作穩(wěn)定,、可靠,。此外，運放射頻放大器有良好的散射參數(shù),，由于終端效應和匹配可獨立控制,，因而輸入和輸出VSWR較小,；運放由成百個晶體管組成,，隔離效果很好；CFB運放的正向增益不受增益/帶寬積限制,，有較高的增益,。運放射頻放大器的增益平坦度、-1dB壓縮點,、互調(diào)制截距和噪聲都要比分立晶體管放大器略勝一籌,。(