基帶設(shè)計考慮因素

隨著高速運(yùn)算放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的出現(xiàn)，RF工程師們發(fā)現(xiàn)自己開始在HF和VHF頻段上與這些器件打交道了。由于特征阻抗常常與50Ω相去甚遠(yuǎn)，因此在該環(huán)境中，諸如Gp(操作功率增益)和噪聲系數(shù)等熟悉參數(shù)容易出現(xiàn)被誤用的情況。RF設(shè)計慣常的做法是預(yù)先假定一個50Ω的系統(tǒng)阻抗，這將諸如放大器和濾波器等元件簡化為可以容易地進(jìn)行級聯(lián)的兩端口網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)系統(tǒng)阻抗不是50Ω，或者系統(tǒng)阻抗在我們實(shí)施級聯(lián)的過程中發(fā)生變化時，則傳統(tǒng)的RF分析方法有可能產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。

一般方法－電壓和功率增益
考慮一種沒有一致的系統(tǒng)阻抗的一般情況。電源可能是高阻抗源，放大器可能是一個配置為具有限電壓增益的運(yùn)算放大器，負(fù)載可能是任意電阻。在特定電源和負(fù)載電阻情況下，適度的電路分析就可以揭示出放大器的電壓和功率增益。

這組(3個)基本元件可以采用Thevenin(或Norton)等效法來加以分析。電源可以用如圖1所示的等效電路來代表。

圖1 通用源、2端口和負(fù)載信號模型

類似地，放大器可以由圖1所示的一套Z參數(shù)來模擬。假定放大器是單向的。這個網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)是輸入和輸出電阻、以及Thevenin電壓增益a。

為了計算從電源到負(fù)載的功率增益，首先計算放大器輸入吸收的功率。
Pin=Vin2/Rin
=Vs2Rin/(Rs+Rin)2 (1)
計算負(fù)載吸收的功率。
PL=Vout2/RL
=(aVsRin)2RL/[(Rs+Rin)(Rout+RL)]2
那么，功率增益為
Gp=PL/Pin=a2RinRL/(Rout+RL)2 (2)
為了計算電壓增益，首先計算電壓Vin。放大器的輸入阻抗等于Rin，因此電壓Vin為
Vin=VsRin/(Rs+Rin)
現(xiàn)在計算放大器輸出端的電壓。
Vout=aVinRL/(Rout+RL)
=aVsRinRL/[(Rs+Rin)(Rout+RL)]
那么，電壓增益為
Gv=aRL/(Rout+RL) (3)
通常，放大器用可用功率增益GA來規(guī)定，分別用等于Rin和Rout的源阻抗和負(fù)載阻抗來定義。公式(2)可用于以GA來計算Thevenin電壓增益。設(shè)定Rs=Rin，RL=Rout，并解出a。
(4)
用式(4)代入，功率增益和電壓增益可以用GA來表示：
Gp=4GARoutRL/(Rout+RL)2 (5)
(6)
注意，如果輸入、輸出和負(fù)載電阻都是相等的，那么插入功率增益變?yōu)榭捎霉β试鲆?。電壓增益變成可用功率增益的平方根?/p>

RF方法──電壓和功率增益
當(dāng)級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的源阻抗、負(fù)載阻抗和端口阻抗均為相同的實(shí)數(shù)值（Ro）時，可以使用級聯(lián)元件的傳統(tǒng)功率型方法。