为啥放大器的器件手册上给MAG和MSG这个指标?

原创 加油射频工程师 2024-03-18 16:52

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(1) 

一个需要外匹配的管子的手册上,经常会有MAG和MSG这两个指标。

MAG的全称是Maximum available gain,MSG的全称是Maximum stabe gain.

除了MAG和MSG之外,我们还有一个和增益相关的参数,那就是S21。

如果去看那些内部没有做匹配的管子的话,你经常会看到这三个参量放在一幅图上,如下图所示(图来自Minicircuits的SAV-541+)。

之所以手册上会给出这两个指标(MAG,MSG),是因为它们可以帮助我们比较哪个放大器可以设计出更高的增益。

(2)

从上图可以看到,S21与MSG/MAG的差别还挺大的。

S参数的定义如下图所示:

在测试S参数的时候,一般情况下,Zs=ZL=Z0,这样保证从源和负载反射回来反射电压波为0。这个时候,放大器前后是没有匹配网络的。

所以,虽然S21是衡量增益的量,却没能体现出管子增益的潜力。

(3)

而MAG,则是当源和负载与管子都处于一个共轭匹配的状态。

在文献[1]中,给出了放大器增益的三种定义。当放大器处于源和负载都处于共轭匹配的状态下时,三种定义的值是一致的,且值的大小即是MAG。

在分析中,用的最多的一种定义是,transducer power gain,即下式:

用它最多的原因,就是因为在最后的公式中,既包含了源端失配,又包含了负载端失配。

然后,结合一般放大器的组成部分,可以对上面的增益进行一些分割。

一般放大器,可以分为输入匹配部分,晶体管本身,输出匹配部分,因此,GT也可以差不多按照此方法进行分配。

因此,MAG多出来的部分,得益于输入和输出匹配网络带来的增益。

(4)

但是一个放大器,只有当K>1的时候,MAG才存在。

这是因为在计算MAG所对应的共轭匹配的GammaS和GammaL时,其公式中有一个开根号。

而要保证输入输出同时共轭匹配,那么根号里面的值,需要>0,这就等效于K>1。

(5)

那管子要是不满足K>1,该怎么衡量放大器的可得到的最大增益呢?

那就是用MSG,MSG是MAG等于k=1的时候,所对应的公式。

MSG的定义为:

就如文献[2]中所叙述,在任何情况下,都不可能从相应的管子中,获得比MSG更高的增益。

参考文献:

[1] 微波工程

[2] Microwaves101 | Stability factor

https://www.microwaves101.com/encyclopedias/stability-factor

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