射頻工程師教你：如何消除放大器的自激？

當(dāng)時(shí)測(cè)試一個(gè)放大器是否自激，主要方法就是輸出端連接頻譜儀，輸入端變換三種負(fù)載（開路，短路，負(fù)載），看頻譜儀上是否有自激現(xiàn)象。常溫和低溫下都需要做一下這個(gè)試驗(yàn)。如果在常溫下自激，還算幸運(yùn)的；如果常溫不激低溫激，就麻煩了。

剛參加工作時(shí)，主要工作方向是低噪放設(shè)計(jì)。剛開始會(huì)聽老同事講，遇到自激，就會(huì)很麻煩，因?yàn)檎{(diào)試起來(lái)很費(fèi)時(shí)間，需要在保證帶內(nèi)性能的前提下，把自激現(xiàn)象消除掉。

當(dāng)時(shí)測(cè)試一個(gè)放大器是否自激，主要方法就是輸出端連接頻譜儀，輸入端變換三種負(fù)載（開路，短路，負(fù)載），看頻譜儀上是否有自激現(xiàn)象。常溫和低溫下都需要做一下這個(gè)試驗(yàn)。如果在常溫下自激，還算幸運(yùn)的；如果常溫不激低溫激，就麻煩了。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，第一步是看看能不能通過(guò)改變外接的輸入端負(fù)載，把自激現(xiàn)象在常溫下復(fù)現(xiàn)出來(lái)，如果還不行，你就只好純粹的盲調(diào)了。就是把溫箱打開，然后把放大器放里面，等凍透了后，再?gòu)目桌锍槌鰜?lái)，然后趕緊調(diào)試，調(diào)完后再放回溫箱，看是否自激。這個(gè)步驟可能需要重復(fù)很多次，才能把自激現(xiàn)象消除。

等到自己開始有機(jī)會(huì)設(shè)計(jì)放大器時(shí)，通過(guò)閱讀文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)，其實(shí)這種方法是有局限性的。因?yàn)榉糯笃魇切枰斎攵送饨尤魏呜?fù)載時(shí)（即整個(gè)Smith圓圖上所有的阻抗值），都需要不自激，才能算絕對(duì)穩(wěn)定。所謂絕對(duì)穩(wěn)定，是指無(wú)條件穩(wěn)定，即放大器不管輸入端是什么負(fù)載，都不會(huì)自激。但現(xiàn)在上面只用了三種負(fù)載，所以，我一直覺得這種方法測(cè)試出來(lái)的不自激放大器也不一定是絕對(duì)穩(wěn)定的。

其實(shí)，在文獻(xiàn)【1】講到，近年提出一種新的判別依據(jù)，即u因子，它是放大器是否穩(wěn)定的一個(gè)充分必要條件，當(dāng)其大于1的時(shí)候，放大器絕對(duì)穩(wěn)定，當(dāng)其值小于1的時(shí)候，放大器不穩(wěn)定。而且其值的大小還與穩(wěn)定性的強(qiáng)弱有關(guān)，越大，穩(wěn)定性越強(qiáng)（而K因子沒有這個(gè)特性，而且K因子需要和delta配合，才是放大器絕對(duì)穩(wěn)定的充要條件）。

幸運(yùn)的是，仿真軟件和測(cè)試儀器上都有這個(gè)參數(shù)的測(cè)量。在仿真和測(cè)試過(guò)程中，只要保證u大于1，放大器就絕對(duì)不會(huì)自激。

當(dāng)時(shí)，我?guī)煾缸屛以O(shè)計(jì)一個(gè)放大器，其輸入端最后是與天線的饋點(diǎn)連接，組成一個(gè)有源天線。當(dāng)時(shí)，師父給了我一個(gè)電路，已經(jīng)在其他產(chǎn)品上用過(guò)了，沒有出現(xiàn)問題，讓我照著這個(gè)電路畫就行了。我用仿真軟件把這個(gè)電路仿真了一下，發(fā)現(xiàn)u因子在帶外有一段頻率是小于1的。當(dāng)時(shí)，還特地找?guī)煾复_認(rèn)了一下，這個(gè)電路是沒有自激現(xiàn)象的。當(dāng)時(shí)，心想，可能是仿真軟件不準(zhǔn)吧。

后來(lái)，產(chǎn)品加工出來(lái)后，帶內(nèi)性能沒有問題，按前面的三負(fù)載方法測(cè)試后，沒有出現(xiàn)自激現(xiàn)象，就交給天線人員去集成了。第二天，天線人員就過(guò)來(lái)和我說(shuō)，自激了。去一瞧，配上天線與放大器連接的那個(gè)電纜，自激了，而且頻率正好在當(dāng)時(shí)仿真時(shí)出現(xiàn)u因子小于1的頻率段，但是變一下電纜長(zhǎng)度，自激現(xiàn)象就消失了。當(dāng)時(shí)，心想，老天對(duì)我真是不薄，讓我有機(jī)會(huì)驗(yàn)證理論知識(shí)。接著在仿真軟件上調(diào)整匹配電路，把u因子調(diào)整成在整個(gè)頻段上都大于1，然后按照匹配仿真值修改放大器電路，自激現(xiàn)象消失了。

所以說(shuō)，其實(shí)u因子，是一個(gè)非常直觀的判斷放大器是否可能自激的方法，而且現(xiàn)在仿真軟件和矢網(wǎng)都有這個(gè)測(cè)量參數(shù)，很方便，可以讓我們不用談“自激”色變。