資料介紹
1 引言
低噪聲放大器(low-noise amplifier,簡稱LNA)是射頻接收機前端的主要部件。它的增益、噪聲、線性度等直接影響整個電路系統(tǒng)的性能。UHF頻段從300~3000MHz,是當前無線通信應用比較集中的一個頻段,如WLAN、GPS、GSM等等,所以該頻段對射頻模塊電路的需求量大。本文利用EM/circuit 協(xié)同仿真設計了一款覆蓋整個UHF頻段的寬帶低噪聲放大器,給出了具體實例。
2 LNA設計思路
主要設計指標:頻率500~3000MHz,增益≥14dB,平坦度±0.5dB,輸入輸出回波損耗》10dB,NF≤1.4dB,輸出P-1≥14dBm,工作電壓3.3v,電流《100mA。微波放大器根據(jù)功能可以分為低噪聲放大器(LNA), 功率放大器(PA)和驅(qū)動放大器(Driver Amplifier)。對于低噪聲放大器的設計,器件選擇十分重要,以噪聲系數(shù)為評價指標對器件排序如下:HEMT》JFET,MESFET》HBT》BJT》CMOS我們綜合成本和性能的要求,選擇Agilent的ATF-54143,它是HEMT,噪聲系數(shù)很低,而且在3GHz時,MAG還有19.77dB (Vds=3V,Ids=20mA)。
首先考慮放大器的穩(wěn)定性,一般放大器不是全頻帶穩(wěn)定的,將一個放大器簡化為一個二端口網(wǎng)絡,則無條件穩(wěn)定條件可表示為:
?
從而可以得到輸入和輸出的穩(wěn)定性判定因子及穩(wěn)定系數(shù)分別為
?
?。ㄆ渲校害?S11S22 - S21S12)它們分別是源和負載端的穩(wěn)定性判定因子,只要它們之中有一個大于1,另外一個也必然大于1,而且K也會大于1,此時放大器無條件穩(wěn)定。對于LNA,電阻的出現(xiàn)會提高放大器的穩(wěn)定性,降低放大器的增益,增加放大器的噪聲,所以最好把穩(wěn)定放大器的電阻放到輸出端去,同時由于放大器一般是在某些頻段不穩(wěn)定的,這時可以對電阻元件引入并聯(lián)或串聯(lián)電容,使得電阻對某些特定頻率進行較大衰減,這樣將對不穩(wěn)定頻段的穩(wěn)定性有所改善,同時盡可能少的影響其它頻段的穩(wěn)定系數(shù)K,這是因為
低噪聲放大器(low-noise amplifier,簡稱LNA)是射頻接收機前端的主要部件。它的增益、噪聲、線性度等直接影響整個電路系統(tǒng)的性能。UHF頻段從300~3000MHz,是當前無線通信應用比較集中的一個頻段,如WLAN、GPS、GSM等等,所以該頻段對射頻模塊電路的需求量大。本文利用EM/circuit 協(xié)同仿真設計了一款覆蓋整個UHF頻段的寬帶低噪聲放大器,給出了具體實例。
2 LNA設計思路
主要設計指標:頻率500~3000MHz,增益≥14dB,平坦度±0.5dB,輸入輸出回波損耗》10dB,NF≤1.4dB,輸出P-1≥14dBm,工作電壓3.3v,電流《100mA。微波放大器根據(jù)功能可以分為低噪聲放大器(LNA), 功率放大器(PA)和驅(qū)動放大器(Driver Amplifier)。對于低噪聲放大器的設計,器件選擇十分重要,以噪聲系數(shù)為評價指標對器件排序如下:HEMT》JFET,MESFET》HBT》BJT》CMOS我們綜合成本和性能的要求,選擇Agilent的ATF-54143,它是HEMT,噪聲系數(shù)很低,而且在3GHz時,MAG還有19.77dB (Vds=3V,Ids=20mA)。
首先考慮放大器的穩(wěn)定性,一般放大器不是全頻帶穩(wěn)定的,將一個放大器簡化為一個二端口網(wǎng)絡,則無條件穩(wěn)定條件可表示為:
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從而可以得到輸入和輸出的穩(wěn)定性判定因子及穩(wěn)定系數(shù)分別為
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?。ㄆ渲校害?S11S22 - S21S12)它們分別是源和負載端的穩(wěn)定性判定因子,只要它們之中有一個大于1,另外一個也必然大于1,而且K也會大于1,此時放大器無條件穩(wěn)定。對于LNA,電阻的出現(xiàn)會提高放大器的穩(wěn)定性,降低放大器的增益,增加放大器的噪聲,所以最好把穩(wěn)定放大器的電阻放到輸出端去,同時由于放大器一般是在某些頻段不穩(wěn)定的,這時可以對電阻元件引入并聯(lián)或串聯(lián)電容,使得電阻對某些特定頻率進行較大衰減,這樣將對不穩(wěn)定頻段的穩(wěn)定性有所改善,同時盡可能少的影響其它頻段的穩(wěn)定系數(shù)K,這是因為
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