放大器主要技术指标

放大器主要技术指标定义

1.工作频率范围（F ）：

指放大器满足各项指标的工作频率范围。放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。

2.功率增益（G ）：

指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用 “dB”表示。

3.增益平坦度：

增益平坦度是指工作频带内功率增益的起伏，通常用最高增益与最低增益之差，即)(dB G ∆来表示。

4.噪声系数：

任意微波、毫米波部件的噪声系数f N 定义如下：

G

N N

N S N S N in out out

out in in

f == （1-1）

式中，f N ——微波部件噪声系数；G ——放大器功率增益；in S ，in N ——分别是微波放大器输入端的信号功率和噪声功率；out S ，out N ——分别是微波放大器输出端的信号功率和噪声功率。

从式（1-2）可以看出，噪声系数的物理含义是：信号通过放大器之后，由于放大器产生噪声使信噪比变坏，信噪比下降的倍数就是噪声系数。

通常噪声系数用分贝数表示，此时

f f N dB N l

g 10)(= （1-3）

现在我们应用等效在输入端的噪声电阻理论，电阻值取决于等效噪声温度，因此改用等效噪声温度的表示方法。

当放大器和信源阻抗匹配时放大器输入端的噪声功率可表示为：

f kT N in ∆=0。式中k 为玻尔兹曼常数；0T 为绝对温度，通常取为K 293；f ∆为

带宽。将此式代入（2-2）得：

fG

kT N N out

f ∆=

0 （1-4）

这说明放大器输入的噪声功率是信源阻抗在0T 时产生的热噪声，放大器自身产生的噪声也可看作一个温度为e T 的物体产生的热噪声，这里可以把e T 理解为放大器的等效噪声温度。这时其输出端的噪声功率可表示为：

()fG T T k N e out ∆+=0 （1-5）

将（2-15）代入（2-14），得到

00

01T T

T T T N e e f +=+=

（1-6）

移项即得到放大器噪声温度e T 和噪声系数的关系

()

10-=f e N T T （1-7）

5. 1分贝压缩点输出功率（P1dB ）：

放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。这种放大器称之为线性放大器，这两个功率之比就是功率增益 G 。随着输入功率的继续增大，放大器进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加，也就是说，其输出功率低于小信号增益所预计的值。通常把增益下降到比线性增益低1dB 时的输出功率值定义为输出功率的1dB 压缩点，用P1dB 表示.示意图如下：

6.饱和输出功率：

当功率放大器的输入功率加大到某一值后，再加大输入功率并不会改变输出功率的大小，该输出功率称为功率放大器的饱和输出功率。

7.三阶交调系数：

尽管低噪声放大器处于接收系统的前级，基本上工作于弱信号状态，但高增益情况下仍可能使放大器末级进入非线性区，从而使信号各频谱分量间产生交叉组合频率，形成交叉干扰。考虑两个频率相差不多的信号加到放大器中，由于放大器增益的非线性，在众多的互调分量,......2,1,0,,21=±n m nw mw 中，212w w -和

122w w -两个频率分量最接近主频率1w 和2w ，将落在通带内产生干扰，这两个

频率分量称为三阶交调分量。

设三阶交调分量功率为3P ，信号1w 或2w 功率为1P ，则三阶交调系数定义为：

)(log

101

3

3dBc P P M =

8.功率效率和功率附加效率：

功率放大器的功率效率P η是功率放大器的射频输出功率与供给晶体管的

直流功率之比。表示了功率放大器把直流功率转换成射频功率的能力，定义为

P η=

射频输出功率直流输入功率

通常，在设计功率放大器时，希望用功率增益高的功率晶体管。为此，又给出了另一种定义：

add η

=

射频输出功率-射频输入功率

直流输入功率

add

η称为功率放大器的功率附加效率，它反映了直流功率转换成射频功

率的能力，又反映了放大射频功率的能力。很明显，用功率附加效率add η

衡量功率放大器的功率效率是比较合理的。

9.输入/输出驻波比（VSWR ）：

微波放大器通常设计或用于 50Ω阻抗的微波系统中,输入/输出驻波表示放大器输入端阻抗和输出端阻抗与系统要求阻抗(50Ω)的匹配程度。用下式表示：

11VSWR +Γ

=-Γ

：

VSWR ：输入输电压出驻波比 Γ：反射系数

大功率管的输入阻抗和输出阻抗都很低，BJT 的输入阻抗实部只有几个欧姆，与50Q 系统失配得比较厉害。而MESFTE 的输入阻抗较高，与50Q 系统失配得也很大，失配严重时，会损坏功率管。

输入、输出驻波比变坏还会使系统的增益起伏和群迟延变坏，因此功率放大器的输入、输出驻波比应该满足一定要求。在大容量数字通信系统中，功率放大器的输入、输出驻波比取 1.2:1，而在一般系统中，功率放大器的输入、输出驻波比可以取到2:1。它也是设计微波功率放大器时必须考虑的一项技术指标。

10.寄生杂波：

寄生杂波是系统中不需要的那些信号，是功率放大器放大过程中引起的一种信号失真，它与输入信号不是谐波关系。这些寄生杂波绝大部分是在高驱动电平或输入与输出严重失配时出现的。

无寄生杂波动态范围是信号的允许输入功率范围，在这个输入功率范围内，系统中将不存在寄生杂波。无寄生杂波动态范围的最大功率主要取决于系统的增益、三阶交调点和噪声电平;而最小功率主要取决于噪声系数和噪声带宽。

11.工作电压/电流：

指放大器工作时需要供给的电源电压和放大器工作时要求供给的电流值。