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放大器的三种增益

已有 599 次阅读| 2023-5-18 20:56 |个人分类:基础知识|系统分类:芯片设计

Transducer Power Gain (转换功率增益GT),定义为到负载的功率和从源出来的功率的比值。到负载的功率经过输入匹配网络(IMN),放大器,和输出匹配网络(OMN),所以和三者都有关。


这个增益考虑的全面,用途最广,基本功放设计看的就是这个增益。这个增益是三个增益里最小的。下图第三个参量。


image.png


Power Gain (也叫Operating Power Gain,功率增益G),默认输入阻抗和源阻抗共轭匹配,此时源出来的功率最大。定义为到负载的功率和进入放大器的功率(等于源出来的功率)的比值。因为不用考虑输入匹配,所以此增益只和放大器和OMN有关。


Available Power Gain (资用功率增益GA):所谓available,一般翻译为资用或可用,意思是能得到的最大值。上面的Power gain里从源出来的最大功率也是一个available power,是源给到网络的最大功率。这里的是考虑网络给负载的最大功率。这种最大功率对应的匹配情况都是共轭匹配。


这个增益默认输出阻抗和负载共轭匹配,此时从放大器输出端口来看,到负载的功率就是放大器给出来的功率最大值。定义为到放大器的输出功率和从源出来的功率的比值。不用考虑输出匹配,所以此增益只和放大器和IMN有关。




后两者的增益因为有共轭匹配的加持,都会比GT要大,至于GA和G谁大,要考虑输入和输出哪个失配更严重。谁失配更严重,默认它匹配,自然代表的增益就更大。这个可以看下Pozar《微波工程》第四版书上12.1的例题。


三者具体的计算公式,各教科书上都容易找到,就不赘述了。需要了解的是,后两者的增益其实是GT公式的特例。更加详细的讲解可以参考这个链接:https://blog.csdn.net/mentorliu/article/details/123063914


还有一个小问题,是和MaxGain有关的。这个增益是输入和输出都共轭匹配的情况下的增益,如果电路满足输入输出都匹配的情况,就会有MaxGain=GT=G=GA。注意这里有个无条件稳定的前提。

image.png


关于GT,如果是零反射匹配,GT=|S21|*|S21|,此时增益不一定大于有反射时的增益。(参考例题12.1)。




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