超導(dǎo)接收機前端包括高溫超導(dǎo)濾波器和低噪聲放大器，是高性能通信系統(tǒng)的重要部件。超導(dǎo)接收機前端如圖1所示。超導(dǎo)濾波器具有帶邊陡峭度高，帶內(nèi)插損小等很多優(yōu)異的性能^[1,2]，低溫低噪聲放大器噪聲很低。在CDMA基站中安裝超導(dǎo)接收機前端后，能有效濾除帶外干擾信號、降低基站接收機的噪聲系數(shù)，從而降低手機發(fā)射功率，減小CDMA系統(tǒng)的掉話率、接入失敗率和誤碼率，提高基站容量和覆蓋范圍。

　　通常超導(dǎo)濾波器和低噪聲放大器的輸入與輸出阻抗都按照50Ω進(jìn)行設(shè)計，但是低噪聲放大器的輸入阻抗無法達(dá)到50Ω的理想狀態(tài)，而超導(dǎo)濾波器對負(fù)載要求極為嚴(yán)格，負(fù)載阻抗的微小變化都將導(dǎo)致超導(dǎo)接收機前端整體的反射損耗性能變差，而反射損耗是接收系統(tǒng)的一個重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的解決方法是調(diào)諧濾波器，改變?yōu)V波器的輸出相位。對多數(shù)超導(dǎo)濾波器來說，要實現(xiàn)低溫下對每一個諧振器的調(diào)諧難度很大。
　　如果調(diào)整放大器相位使其與濾波器匹配，同樣可以改善超導(dǎo)接收機前端的反射損耗。本文方法的實質(zhì)就是在低噪聲放大器的設(shè)計和調(diào)試中考慮相位匹配的因素，從而保證整機的性能。
1 相位調(diào)節(jié)原理及實驗
　　以一個實際的超導(dǎo)濾波器和放大器為例，進(jìn)行分析和設(shè)計。濾波器性能如圖2所示，頻帶內(nèi)的S₁₁優(yōu)于-14dB，即最劣點為-14dB。放大器的S參數(shù)隨頻率的變化很平緩地改變，在窄頻帶內(nèi)放大器的S₁₁可視為不變值，此放大器的S₁₁優(yōu)于-16.6dB。下面用 |S₁₁|_Amp 代表低噪聲放大器的反射損耗分貝值，|S₁₁|_Rec代表超導(dǎo)接收機前端的反射損耗分貝值。把超導(dǎo)濾波器和放大器直接相聯(lián)時，|S₁₁|_Rec優(yōu)于-12.7dB，如圖3（2）所示?？梢娊M成的超導(dǎo)接收機前端的反射損耗性能變差。

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　　計算機模擬過程是：首先，將超導(dǎo)濾波器和低噪聲放大器的測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入Agilent ADS模擬軟件中，建立如圖1所示的超導(dǎo)前端模型，使模擬結(jié)果與測試結(jié)果吻合。
　　其次，在濾波器與放大器模型間插入一段移相微帶線。通過調(diào)節(jié)移相線的電長度E即可模擬放大器的S₁₁的相位變化而幅值不變。選擇 |S₁₁|_Rec的4個典型峰值處的頻點，觀察這些頻點處 |S₁₁|_Rec隨E改變的規(guī)律，如圖4所示。

　　從圖4可見806.7MHz與808.6MHz處的 |S₁₁|_Rec峰相似，并且|S₁₁|_Rec隨E改變的周期規(guī)律也相似，而816.9MHz與822.6MHz處的|S₁₁|_Rec峰值處的規(guī)律有所偏差。這是因為超導(dǎo)濾波器在806.7MHz和808.6MHz處的|S₁₁|_Rec峰有理想濾波器的周期規(guī)律性，而816.9MHz和822.6MHz處的|S₁₁|_Rec峰偏離了理想濾波器的周期規(guī)律性。盡管某些峰值處的規(guī)律有所偏差，但總能找到某一范圍內(nèi)的E值，使得這些峰值均優(yōu)于指標(biāo)要求，例如當(dāng)E在100°～170°時各峰值均低于-15dB，微調(diào)E可使得|S₁₁|_Rec曲線整體均低于-15dB。這就是相位匹配的原理。
　　調(diào)節(jié)E可獲得 |S₁₁|_Rec隨放大器S₁₁相位變化的一系列曲線，圖3（1）是相位匹配最差的情況，|S₁₁|_Rec僅優(yōu)于-9.88dB。圖3（3）是匹配最好的情況，各峰值趨于相等，|S₁₁|_Rec優(yōu)于-16.26dB。匹配最優(yōu)值與最差值對應(yīng)的放大器S₁₁的相位相反。
　　事實上，雖然相位匹配的作用要大于幅值的影響，但在相位合適時，還可以通過減小放大器的S₁₁的幅值進(jìn)一步改善超導(dǎo)前端整體的反射損耗。

2 仿真分析及實驗結(jié)果
　　低噪聲放大器S₁₁的幅值對|S₁₁|_Rec的影響可做如下分析。由于低噪聲放大器S參數(shù)隨頻率呈現(xiàn)平緩變化，可以認(rèn)為窄帶內(nèi)各頻率點的S參數(shù)皆相同。假定分別為-15dB、-20dB、-25dB且相位為0°。表1給出了|S₁₁|_Rec隨這三種" title="三種">三種情況的變化，它們均在E為-133.7°時呈現(xiàn)出最差值。當(dāng)放大器為-15dB和-20dB、E為31°時獲得最優(yōu)值；而放大器為-25dB，E為 41°獲得最優(yōu)值。然而當(dāng)E為31°時，放大器為-25dB反而比-20dB時的模擬值要差，這是因為在某些峰值，-20dB的放大器反而形成了近似的共軛匹配，抵消了峰值。

　　從以上的模擬可知，只要|S₁₁|Amp達(dá)到-20dB，通過調(diào)整相位就能獲得具有很好性能的超導(dǎo)接收機前端。在低噪聲放大器的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)" title="匹配網(wǎng)絡(luò)">匹配網(wǎng)絡(luò)中采用圖5的匹配網(wǎng)絡(luò)即可調(diào)節(jié)低噪聲放大器的S₁₁。圖5所示的匹配網(wǎng)絡(luò)分別為Γ型、Π型、T型，且均為高通網(wǎng)絡(luò)，對相位具有提前的作用。其對偶型低通網(wǎng)絡(luò)則對相位具有延遲作用。至于，采用圖5所示的高通網(wǎng)絡(luò)還是其對偶型低通網(wǎng)絡(luò)，取決于相位需要提前還是延遲。
　　在圖1的模型中，超導(dǎo)濾波器和低噪聲放大器之間分別插入圖5所示的三種匹配網(wǎng)絡(luò)，獲得了三種匹配網(wǎng)絡(luò)下的最優(yōu)模擬值，采用T型和Π型結(jié)構(gòu)的結(jié)果略優(yōu)于采用Γ型結(jié)構(gòu)，如圖6所示。因為T型和Π型結(jié)構(gòu)比Γ型結(jié)構(gòu)多一個可調(diào)元件，能獲得更小的S₁₁幅值。