关于平衡式放大器的问题

newlife001

看书上说平衡式放大器能提高线性度，改善驻波性能。就是并联2个同样的放大电路加两个电桥来实现。
具体的是，第一个电桥把射频信号分为两路相位差90度的信号，经过放大后再分别经过电桥，电桥其中一路输出相位相同，所以等于合路器，另外一路是相位相反，所以功率抵消，以50欧姆接地。
这些是大概原理。不过我不是很理解是如何改善驻波的呢？ 又是如何改善线性度还有噪声系数的呢？
此外就是对于镜频抑制混频器，也是大概这个架构，但是我也不理解为什么就把中频抑制了，我基础比较差，希望大家能给出一些详细的解释，最好带公式，如果太多发个资料也行，谢谢大哥大姐！

newlife001

大家能发点资料上来吗，看的还是很糊涂[em19][em28][em37]

happyren123

电桥的直接插损不是3dB,而是大概为0.2dB;

计算公式相关参考书籍上都有的；
最好采用安捷伦的PPCAD仿真软件进行仿真，很容易的。

fengmo44

不好意思，我没说明白。

我指的是噪声系数，按你的说法NF是管子的NF+电桥的0.2插损，那么为什么不是0.2+电桥的3DB衰减+管子的NF呢？

其实肯定不会是加这3DB，否则NF就太大了，但是我不清楚这个链路的NF系数在各个位置是多少。能给个大致的推导过程吗？多谢！

happyren123

不过电桥是把输入信号减小了一半，那么为什么不是电桥的插损+3DB呢？
虽然后面合路了，但是毕竟在放大器前端是有功分的。

这个很好理解的，仍然用3dB电桥的的功分0°和90°相位，到后面的3dB电桥合路，相位又彼此错过来90°，刚好合路后相位还是输入功分前一致的，所以功率上除了经过两个电桥造成的插损大概0.4dB之外，功率值等于LDMOS管子的GAIN-0.4dB的放大值。

fengmo44

哦，多谢指正！

我还以为NF也可以通过平衡式改善呢，一直没想明白。
不过电桥是把输入信号减小了一半，那么为什么不是电桥的插损+3DB呢？
虽然后面合路了，但是毕竟在放大器前端是有功分的。

不过平衡式对于驻波的改善还是很明显的，以前作过，驻波1.3 NF 1 。但是忘记管子的NF了，要不不会弄错对于NF是恶化还是改善了。

happyren123

1.改善驻波，射频信号经过90°电桥后分别到放大器输入端，此时信号反射，再经过电桥，RF输入端反射信号相位差180，相互抵消，反射信号叠加的端口落到输入端的50欧姆负载上，同理输入驻波是加在输入端的50欧姆负载。
2.线性度，由于输入信号经过点桥那么降低3DB，等于系统功率回退3DB，如果输入信号增加3DB，那么放大器产生的非线性产物还是原来的幅度，经过电桥功分然后叠加，还是原来的幅度，所以线性度改善3DB。这个只能说是回退的程度，对于不同阶的线性产物，幅度就是3DB的倍数了。
3.NF不太懂，是要加一个噪声源来计算，但是应该也是跟驻波同样的原理，就是通过相位叠加，这个电路的NF理论值确实是0。
本文来自：我爱研发网(52RD.com) - R&D大本营
详细出处：http://www.52rd.com/bbs/Detail_RD.BBS_204260_26_1_1.html

以上的分析是不够准确的。

1、改善驻波：平衡式是相对于单路管子的射频链路来说的，我们知道LDMOS管子的输入和输出都是有低阻抗变换到高阻抗50欧姆的，其实在匹配仿真变换的过程中，一般采用7阶左右的梯度的变换，变换都会引起阻抗突变，突变的结果是什么？是导致驻波变差，因此单管子的驻波会比较差，一般S11能做到-10dB以上是很好的了；当然，采用的阶数越多，阻抗突变越小，也就是说阻抗变换越平滑，驻波也就越好，但是，那样设计出来的匹配很大，况且阶数越多，引入的误差越大，因此导致的结果并不一定是阶数越多驻波越好；另外，LDMOS管子一般都是窄带的，对于带外近似为失配的，也就是说全反射的，所以S11很难匹配到很好的状态。

上面对平衡式的分析室正确的：平衡式是通过3dB电桥功分两路，相位差为90°，但电桥是互易器件，反射回来的信号理论上会在输入端口叠加为0（幅度相等、相位相反）；而在50欧姆负载上叠加反射信号功率的一半；


2、线性度：上面分析得不错；我们知道平衡合路相当于单个管子功率回退3dB,其实功率回退1dB对应的线性IMD或ACPR在理论上改善2dB;合路相当于回退3dB，也就相当于线性改善6dB左右（因为电桥有0.2dB左右的插损，实际功率回退少于3dB);还有个因素也是不可忽略的，平衡式合路两个LDMOS管子的工作点一般不会完全一致的，偏置栅极电压会稍微差别，这就会造成平衡失真对消，所以也会改善一些线性度的；因此，平衡合路会比单路线性度提高很多。

3、NF：这个指标只会恶化，不会改善的。我们知道NF是与GAIN和插损相关的指标，平衡合路后的NF应该会恶化一个电桥的插损多一点点而已。

happyren123

1.改善驻波，射频信号经过90°电桥后分别到放大器输入端，此时信号反射，再经过电桥，RF输入端反射信号相位差180，相互抵消，反射信号叠加的端口落到输入端的50欧姆负载上，同理输入驻波是加在输入端的50欧姆负载。
2.线性度，由于输入信号经过点桥那么降低3DB，等于系统功率回退3DB，如果输入信号增加3DB，那么放大器产生的非线性产物还是原来的幅度，经过电桥功分然后叠加，还是原来的幅度，所以线性度改善3DB。这个只能说是回退的程度，对于不同阶的线性产物，幅度就是3DB的倍数了。
3.NF不太懂，是要加一个噪声源来计算，但是应该也是跟驻波同样的原理，就是通过相位叠加，这个电路的NF理论值确实是0。
本文来自：我爱研发网(52RD.com) - R&D大本营
详细出处：http://www.52rd.com/bbs/Detail_RD.BBS_204260_26_1_1.html

以上的分析是不够准确的。

1、改善驻波：平衡式是相对于单路管子的射频链路来说的，我们知道LDMOS管子的输入和输出都是有低阻抗变换到高阻抗50欧姆的，其实在匹配仿真变换的过程中，一般采用7阶左右的梯度的变换，变换都会引起阻抗突变，突变的结果是什么？是导致驻波变差，因此单管子的驻波会比较差，一般S11能做到-10dB以上是很好的了；当然，采用的阶数越多，阻抗突变越小，也就是说阻抗变换越平滑，驻波也就越好，但是，那样设计出来的匹配很大，况且阶数越多，引入的误差越大，因此导致的结果并不一定是阶数越多驻波越好；另外，LDMOS管子一般都是窄带的，对于带外近似为失配的，也就是说全反射的，所以S11很难匹配到很好的状态。

上面对平衡式的分析室正确的：平衡式是通过3dB电桥功分两路，相位差为90°，但电桥是互易器件，反射回来的信号理论上会在输入端口叠加为0（幅度相等、相位相反）；而在50欧姆负载上叠加反射信号功率的一半；


2、线性度：上面分析得不错；我们知道平衡合路相当于单个管子功率回退3dB,其实功率回退1dB对应的线性IMD或ACPR在理论上改善2dB;合路相当于回退3dB，也就相当于线性改善6dB左右（因为电桥有0.2dB左右的插损，实际功率回退少于3dB);还有个因素也是不可忽略的，平衡式合路两个LDMOS管子的工作点一般不会完全一致的，偏置栅极电压会稍微差别，这就会造成平衡失真对消，所以也会改善一些线性度的；因此，平衡合路会比单路线性度提高很多。

3、NF：这个指标只会恶化，不会改善的。我们知道NF是与GAIN和插损相关的指标，平衡合路后的NF应该会恶化一个电桥的插损多一点点而已。

laohangping

NF肯定是要变差的，因为3dB电桥肯定有差损的。

newlife001

多谢fengmo,继续顶！[em01][em01]

fengmo44

1.改善驻波，射频信号经过90°电桥后分别到放大器输入端，此时信号反射，再经过电桥，RF输入端反射信号相位差180，相互抵消，反射信号叠加的端口落到输入端的50欧姆负载上，同理输入驻波是加在输入端的50欧姆负载。
2.线性度，由于输入信号经过点桥那么降低3DB，等于系统功率回退3DB，如果输入信号增加3DB，那么放大器产生的非线性产物还是原来的幅度，经过电桥功分然后叠加，还是原来的幅度，所以线性度改善3DB。这个只能说是回退的程度，对于不同阶的线性产物，幅度就是3DB的倍数了。
3.NF不太懂，是要加一个噪声源来计算，但是应该也是跟驻波同样的原理，就是通过相位叠加，这个电路的NF理论值确实是0。

song770110

看看！！！

fengmo44

能找到的资料都是对输入信号和输出的有用RF信号的分析，对于反射信号及其非线性产物还有NF都未提及，还真是没想明白，所以帮你顶一下吧，希望有人能给出答案。

newlife001

平衡式的好处就是理论上噪声系数是0，驻波是1。当两路放大电路完全一致的时候。

wangqixin421

改善噪声系数，应该不是改善 是恶化吧