多级低噪声放大器及功率合成技术

2019-12-01陈小兵

电子技术与软件工程 2019年3期

文/陈小兵

在这个瞬息万变的时代，市场的竞争压力越来越大，每一个行业都需要做出相应的改变，才能适应这个新社会，才能不被历史的洪流淹没，无线网络技术也不例外。在无线网络等无线设备的应用中，接收系统得到的电磁信号都需要经过噪声功率放大器而放大，这样接收到的信息才能被地面的仪器所识别，所以，低噪声功率放大技术在实际生活中的应用非常广泛。

1 多级低噪声功率放大器的基本构成

随着现代技术的快速发展，电磁波逐渐成为整个世界传播信息的媒介，尤其是在移动通信和全球地位系统的领域中，多级低噪声功率放大器得到了更广泛的应用，多级低噪声功率放大器作为整个接收系统最前端的装置，也决定着整个接收系统装置的性能，一般的电磁信号收发系统装置的结构组成主要有：编码器，解码器，合成器和开关，这四个部分是最为重要的器件，编码器主要对接收来的数据进行编码，然后数据信号的上变频会在PA、开关、LNA的作用下，并且在合成器中，与下变频结合，解码器主要是用来对已加密的数据进行解密，便于后续系统的利用。在我们日常用的无线网络中，在这个接收的系统装置中，接受回路的噪音指数与整个系统的接收灵敏度有着非常大的关系，在一般情况下，发射回路的噪音指数不可以太高，否则会影响设备对数据的读取。然而，在一些保密部门的无线网络中，因为在这个部门的消息都是非常机密的，为了避免这些机密信息的泄露，就需要对无线网络输出设备的功率做一些严格的限制，与此同时，为了确保更好的网络体验和降低对接收设备灵敏度的要求，设计人员也需要对发射回路的噪音指数进行严格的限定，确保整个保密部门无线网络的封装性。

但是，在现代的应用中，低噪音功率放大器还会受到芯片质量的限制，虽然生产低噪声功率放大器的技术已经非常成熟，但由于我国市场的巨大需求，这些低噪声功率放大器仍然会面临着许多问题，比如小型化和高增益，这些都是低噪声功率放大器技术需要改进的地方。

2 目前多级低噪声功率放大器的实际应用情况

在多级低噪声功率放大器中，有一些非常重要的参数，关系到整个接收装置的性能。首先是稳定性系数，在多级低噪声功率放大器中，内部电路可能会因为外部的电磁信号而发生振荡，从而导致整个工作装置的不稳定，这种振荡的原因一般主要有两种：第一就是有意的引入振荡，主要是由于电路中一些器件的并联导致的环路效应；第二种就是无意的振荡引入，特别是在电路接地的情况下，这种现象比较容易发生。为了解决这种问题，进一步确保低噪声功率放大器的稳定性，可以适当地选择牺牲一些增益来实现整个电路的稳定工作。

其次就是噪音系数，在所有的移动通信系统中，如果想要提高传输速率，就必须要提高信噪比，这是唯一的解决办法，也就是降低噪音的功率并且提高有用信号的功率，所以低噪声的功率放大器就是主要利用了这个原理。在整个接收装置中，如果没有输入信号，但是输出端仍然可以得到一个不是我们想要的信号，这种信号就是噪音，为了确保整个多级低噪声功率放大器的正常运作，设计人员就必须要减小这些噪音，以此来获取更多的整体增益，根据研究，一个系统的整体增益是由每一个部分的增益相乘得到的。

再次就是功率增益，对于一个整体的电路，功率增益一般主要是指输出端口的输出功率和输入端口的输入功率之比，在日常的移动通信中，主要有三种增益，第一是最大可用功率增益，第二是可用功率增益，第三是功率增益，这三种功率都会影响整个接收系统的性能，所以设计人员一定要在三种功率中保持平衡，谋求一个平衡点，将各个增益的最大作用发挥出来。满足用户的需求。

然后就是工作带宽，在多级低噪声功率放大器的实际应用中，工作带宽会受到多种因素的影响，上述的这些因素都会对工作带宽产生一定的作用，一般情况下，都是要在牺牲增益和噪音系数的基础上来提高工作带宽。

3 功率合成技术

在一般情况下，微波功率合成技术主要分为电路功率合成技术和空间功率合成技术，然后，电路功率合成技术又可以分为谐振电路功率合成技术和非谐振电路功率合成技术，在谐振电路功率合成技术下，又有腔体谐振合成以及平面谐振合成，在非谐振电路功率合成技术下，主要有二进制级联电路合成以及N电路合成，在二进制级电路合成下，还分为两种结构：树形结构和链式结构。空间功率合成，分为开放空间功率合成技术和封闭空间功率合成技术，开放空间功率合成技术下还有两种：贴板型合成以及托盘型合成，前者还分为两种合成：栅格合成以及阵列合成，封闭空间功率合成技术也分为贴板型合成以及托盘型合成，也有栅格合成以及阵列合成两种类型。

功率合成技术主要是指将电磁波进行合成，封闭空间主要适用于功率放大器中的功率合成，而开放空间合成主要适用于发射终端设备的功率合成，在实际的应用中，设计人员一定要综合考虑各种因素，充分利用每一种功率合成的优势，将各种功率合成的类型联系在一起，并将这些技术有机结合，从而发挥出最大的作用，这样一来，多级低噪声功率放大器的性能也可以更加优越，从而满足市场上更多人的需求，如此，多级低噪声功率放大器的应用也会更加广泛，一些特殊行业也会因此得到更好的发展。