1.选用低噪声元、器件
在放大或其他电路中,电子元、器件的内部噪声起着重要作用。因此,改进电子元、器件的噪声性能和选用低噪声的电子元、器件,就能大大降低电路的噪声系数。
对晶体管而言,应选用rb(rbb’)和噪声系数NF小的管子(可由手册查得,但NF必须是高频工作时的数值)。除采用晶体管外,还广泛采用场效应晶体管做放大器和混频器,因为场效应晶体管的噪声电平低,尤其是最近发展起来的砷化镓金属半导体场效应晶体管(MESFET),它的噪声系数可低到0.5~1dB。
在电路中,还必须谨慎地选用其他能引起噪声的电路元件,其中最主要的是电阻元件,宜选用结构精细的金属膜电阻。
2.正确选择晶体管放大级的静态工作点
图10.3.4为某晶体管的NF与IEQ的变化曲线。从图中可以看出,对于一定的信号源内阻RS,存在着一个使NF最小的最佳电流IEQ值。因为IEQ改变时,直接影响晶体管的参数。当参数为某一值,满足最佳条件时,可使NF达到最小值。如IEQ太小,晶体管功率增益太低,使NF上升;如IEQ太大,又由于晶体管的散粒和分配噪声增加,也使NF上升。所以IEQ为某一值时,NF可以达到最小。从图10.3.4中还可看出,对于不同的信号源内阻RS,最佳的IEQ也不同图10.3.4晶体管的NF与IEQ的关系曲线
当然,NF还分别与晶体管的VCBQ和CCEQ有关,但通常VCBQ和CCEQ对NF的影响不大。电压低时,NF略有下降。
3.选择合适的信号源内阻RS
信号源内阻RS变化时,也影响NF的大小。当RS为某一最佳值时,NF可达到最小。晶体管共发射极和共基极电路在高频工作时,这个最佳内阻为几十到几百欧(当频率更高时,此值更小)。在较低频率范围内,这个最佳内阻为500~2000Ω,此时最佳内阻和共发射极放大器的输入电阻接近。因此,可以用共发射极放大器使获得最小噪声系数NF的同时,也能获得最大功率增益。在较高频工作时,最佳内阻和共基极放大器的输入电阻接近,因此,可用共基极放大器,使最佳内阻值与输入电阻相等,这样就同时获得最小噪声系数和最大功率增益。
4.选择合适的工作带宽
根据上面的讨论,噪声电压都与通带宽度有关。接收机或放大器的带宽增大时,接收机或放大器的各种内部噪声也增大。因此,必须严格选择接收机或放大器的带宽,使之既不过窄,以能满足信号通过时对失真的要求,又不致过宽,以免信噪比下降。
5.选用合适的放大电路
共发射极一共基极级联的放大器、共源极一共栅极级联的放大器都是优良的高稳定和低噪声电路。
6.热噪声
热噪声是内部噪声的主要来源之一,所以降低放大器,特别是接收机前端主要器件的工作温度,对减小噪声系数是有意义的。对灵敏度要求特别高的设备来说,降低噪声温度是一个重要措施。例如,卫星地面站接收机中常用的高频放大器就采用“冷参放”(制冷至20~80K的参量放大器)。其他器件组成的放大器制冷后,噪声系数也有明显的降低。 2100433B