摘要：采用Lange耦合器的寬頻帶特性設計L／S波段平衡式低噪聲放大器電路，并通過仿真設計軟件對放大器的工作頻帶、噪聲系數、增益及輸入、輸出駐波比等幾個重要指標進行優化。最后設計的放大器在1．2～2．5 GHz頻率范圍內增益為33～35 dB，噪聲系數不大于1 dB，輸入輸出駐波比小于1．5，達到了預定的技術指標要求，性能良好。
關鍵詞：寬頻帶；低噪聲放大器；Lange耦合器；平衡式放大器

0 引言
寬頻帶低噪聲放大器(Broadband Low Noise Amplitier，BBLNA)是通信、測控等接收系統的關鍵部件，它的噪聲系數、增益及頻響特性等指標直接影響著接收系統的主要性能。因此在寬頻帶接收系統領域，寬頻帶低噪聲放大器的設計將具有非常廣闊的市場前景。各種低噪聲器件的功率增益都是隨著頻率的升高而降低，以每倍頻程大約3～5 dB規律下降。為獲得較寬又較平坦的頻響特性，就必須對增益滾降進行補償?？墒怯幸饨档偷皖l段的增益必然使輸入、輸出駐波比變壞，同時噪聲系數也將變大。但是對于寬頻帶低噪聲放大器來說，一般不可能使用隔離器來改善駐波比。另外，低噪聲器件的輸入、輸出阻抗也隨頻率有較大變化，更增加了匹配電路的復雜性。盡管寬頻帶低噪聲放大器的電路結構有多種形式，但采用Lange耦合器設計的平衡式放大器有噪聲方面的優點，其噪聲系數與單端低噪聲放大器差不多，而在設計匹配電路時，可以完全按照最佳噪聲匹配設計，不必兼顧輸入、輸出駐波比。因此選擇平衡式電路結構來進行寬頻帶低噪聲放大器的設計。

1 設計原理
平衡式寬頻帶低噪聲放大器由兩只低噪聲器件和兩個Lange耦合器組成，其中兩支低噪聲器件及其匹配電路網絡完全一致，減小了匹配電路計算的復雜性，輸入、輸出駐波比好，噪聲小，工作頻帶可達1～2倍頻程。

2 Lange耦合器
Lange耦合器又稱90°三分貝電橋，其結構示意圖如圖1所示，在寬頻帶和緊耦合特性上比其他耦合器有非常突出的優勢。設計思路是利用幾條耦合線彼此平行，使得線的兩邊都產生耦合從而實現緊耦合，并通過補償相速達到改善帶寬。常用的微波電路仿真軟件幾乎都建有典型模型，以便于輔助設計。

3 設計原理
平衡式寬頻帶低噪聲放大器原理圖見圖2，若輸入射頻信號fin的功率和相位分別為P和0°，經Lange耦合器等分為P1，P2兩部分。P1相位為-90°，P2相位為-180°，分別由兩只經過配對的低噪聲器件放大。由于匹配電路一致，增益G相同，傳輸相移皆改變180°，放大后的兩路信號分別為GP1，GP2，GP1相位為-270°，GP2相位為0°。兩路信號再經耦合器合成后，在B4端口GP1，GP2大小相等，相位相差180°，沒有功率輸出；在B1端口GP1，GP2相位相同，兩部分功率疊加輸出fout，其大小為GP1+GP2=G(P1+P2)=GP。即在理想狀態下，平衡式寬頻帶低噪聲放大器的增益等于單只低噪聲器件的增益。