电晕检测系统中低噪放大器的设计
编者按： 摘要：远距离检测电晕放电现象，对于减少放电损耗和避免电气故障，具有重要的指导意义。在由螺旋天线、无源滤波器、低噪放大器等组成的远距离电晕检测系统中，信号经无源滤波后受到较大程度的衰减，为提高信噪比需进行放大处理。根据电晕检测系统指标，采用晶体管构成深度负反馈放大电路，将其三级级联，设计出能与滤波器接口和后端的同轴电缆的接口较好的匹配的低噪放大器。利用ADS软件进行仿真并进行实际现场测试，结果表明放大器符合设计标准，具有良好的输人/输出匹配性能，带宽和增益的取舍需要根据实际要求来平衡，为电晕检测系统的成
从式(11)可见， 适当选择R1和R3的阻值， 可以使得S11=S22=0 ，既确保本文所采用的电路为对称网络，而且输入端口为无回波损耗端口。此时， 电路的输人、输出完全匹配。因此取电阻满足
在单级放大电路中，调整R1的阻值， 可以控制放大器的增益。根据此公式可以定性地分析一下该电路的增益控制原理，当R1的阻值增大时，输出端反馈到输入端的负反馈信号就会减小，这时放大器的增益反而会提高;反之，当R1的阻值减小时，负反馈信号就会增大，放大器增益相应地减小。
为得到不同的放大倍数，本文对R1、 R21、R31使用了三种不同的阻值，使低噪放大电路的增益分别为30dB、50dB、60dB。为了使放大器能和滤波器接口和后端的同轴电缆的接口很好地匹配，将低噪放大器输入和输出电阻全部设置为标准的50Ω。同时为了保证放大器能够处于适当的工作点， 制作实际电路时添加了适当的电阻和电容，本文不再累述。
3 仿真实现
现利用ADS软件对本文所述电晕检测系统中的低噪放大器进行仿真测试。仿真结果如图8所示。
由仿真结果可知，带通滤波器的起始和截止频率严格符合起初设计目标，并且通阻带起伏都很小，可见其能够很好地提取频率范围在通带上下限截止频率之间的信号频率成分。在220MHz~280MHz频带范围内，放大器工作稳定，放大器增益为(30±0.5)dB，说明电路具备良好的放大能力，噪声系数不高于1.5dB，保证了足够低的噪声系数，结果符合低噪放大器的设计指标。
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