[发明专利]一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器

权利要求书

1.一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器，其特征在于包括：放大器采用２级级联结构，第１级电路为射极简并电感型共源共栅结构，以得到最小噪声系数，并获得一定功率增益；第２级电路采用共源共栅结构，以提高电路的增益和线性输出功率。

2.根据权利要求1所述的一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器，其特征在于：第１级电路为射极简并电感型共源共栅结构，２级结构的低噪声放大器中，其噪声系数满足关系式：

NF＝NF_１＋(NF_２－1)/G_A1（１）

式中，ＮＦ_１和ＮＦ_２分别表示第１级和第２级电路的噪声系数，Ｇ_Ａ１表示第１级电路可获得的功率增益；

为得到尽可能低的噪声系数，要保证第１级电路的噪声系数小、功率增益大，第１级电路采用射极简并电感型共源共栅结构；最小噪声系数（NF_min）仅是共射管Q₁集电极电流密度（J_C）的函数，即存在一个最佳集电极电流密度（J_C,opt）;

第１级电路既要满足噪声阻抗匹配以获得最小噪声系数，又要满足共轭匹配以实现最大功率传输，必须满足：

Ｚ_Ｓ＝Ｚ_ｏｐｔ （２）

Ｚ_Ｓ＝Ｚ^＊_ＩＮ （３）

式中，Ｚ_ｏｐｔ为ＮＦ＝ＮＦ_ｍｉｎ时对应的信号源阻抗，为最优信号源阻抗；最优信号源阻抗的实部可简化为：

（４）

式中，ｆ为工作频率，ｆ_Ｔ为截止频率，ｒ_ｂ为Ｑ_１管的基极电阻，Ｌ_Ｅ和Ｗ_Ｅ为Ｑ_１管发射极的长度和宽度；在Ｊ_ｃ确定的前提下，可适当选取Ｑ_１管的发射极长度Ｌ_Ｅ，以保证最优信号源电阻等于信号源电阻；输入阻抗的实部为：

Ｒ_ｅ（Ｚ_ＩＮ）＝ｒ_ｂ＋２π×ｆ_Ｔ×Ｌ_ｓ（５）

在Ｊ_ｃ和Ｑ_１管的尺寸都确定（ｆ_Ｔ确定）的条件下，选取适当的Ｌ_ｓ和Ｌ_ｂ，使式（２）、式（３）式分别成立，完成噪声与功率的匹配。

3.根据权利要求1所述的一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器，其特征在于：第２级电路采用共源共栅结构，输出功率表达式为：

Ｐ_ｏｕｔ＝0.5×Ｖ_ＣＣ×Ｉ （６）

式中，Ｉ为基频电流幅度;

为得到较大的输出功率，Ｑ_３和Ｑ_４管的发射极尺寸选为Ｑ_１和Ｑ_２管的４倍; 使用Ｌ_２，Ｌ_３，Ｃ_３和Ｒ_１实现宽带输出匹配; 并联结构的Ｑ值为：

Ｑ＝Ｒ／Ｘ（７）

式中，Ｘ为电感或电容的电抗值。