电晕检测系统中低噪放大器的设计

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。

4 实际测试结果

完成上述仿真测试后，又进行了实际测试，旨在检验低噪放大器在实际工作中的性能。采用电晕信号发生器作为信号源进行现场测试。电晕信号发生器位于100m远、高2m的三角梯上，采用螺旋天线接收信号，信号经输入回路后进入多级级联放大电路，将该电路输出接示波器进行信号分析。搭建好测试环境后，通过调节R₁、 R₂₁、R₃₁的值使得三级放大电路增益分别为30dB、50dB、60dB，将放大器输出直接连接示波器，观察其波形图。

从图9a、b、c峰-峰值可以看出，随着R₁值的减小，峰值在减小，验证了前述的电路的增益控制原理。图形表示：在250MHz~300MHz频带内，电晕信号特性明显，说明具有较好的信噪比，能够很好地检测到电晕信号的发生。进而说明电晕检测系统中的低噪放大器处于良好的工作状态。

5 结束语

从仿真结果和实际测试来看，本文设计的电晕检测系统中低噪放大器满足各项设计指标，能够较好地改善系统信噪比，保证了系统检测电晕信号的精确度。此外，实际证明，高频宽带放大电路是在牺牲放大器增益的情况下扩展放大器带宽的， 所以适当降低放大器的带宽， 可以较大幅度地提高电路的增益，带宽和增益的取舍需要根据实际要求来平衡。

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