基于GSM的寬帶LNA電路設(shè)計
通過ADS對晶體管AT41486的穩(wěn)定因子進行仿真,結(jié)果如表1所示。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/180701.htm
由表1可見,在1600MHz到2100MHz范圍內(nèi),都滿足K>1和B>0的要求,說明晶體管在所工作的頻段是絕對穩(wěn)定的,不需要采取穩(wěn)定措施。
1.3 噪聲系數(shù)
射頻系統(tǒng)的噪聲系數(shù)與每一級電路的噪聲系數(shù)F和除末級外的功率增益G有關(guān)。如果射頻系統(tǒng)包括N級電路,其中第i級的功率增益為Gi,噪聲系數(shù)為Fi,則射頻系統(tǒng)的噪聲系數(shù)F可表示為:
由式(5)可見,第一級的噪聲系數(shù)F1和增益G1對電路的整體噪聲指標影響最大,而LNA恰為系統(tǒng)第一級,因此,它的設(shè)計非常重要,要求具有足夠小的噪聲系數(shù),盡量高的增益。對于單級LNA電路來說,其噪聲系數(shù)可通過下面的式(6)計算,
其中,分別表示晶體管的最小噪聲系數(shù)、獲得最小噪聲系數(shù)時的最佳源反射系數(shù)和晶體管的等效噪聲電阻,它們均由管子本身的特性決定,其數(shù)值如表2所示。為輸入端源反射系數(shù)。由式(6)可以看出,當(dāng)時,放大電路的噪聲系數(shù)F最小,等于Fmin。
由于要兼顧放大電路的增益Ggain,因此,在滿足噪聲系數(shù)F要求的情況下,實際匹配可以適當(dāng)偏離,以取得更大的增益,滿足整體性能指標。由表2可以看出,只要設(shè)計合理,在1700MHz~2000MHz范圍內(nèi)完全可以實現(xiàn)小于1.8dB的噪聲系數(shù)。設(shè)計時,輸入匹配初始選,然后再根據(jù)其他指標進行優(yōu)化。
1.4 LNA結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計
電路結(jié)構(gòu)如圖1所示,設(shè)計重點是輸入輸出匹配電路??紤]到工作頻率范圍寬,因此,輸入匹配采用微帶雙枝短截線,輸出為微帶單枝短截線。直流偏置根據(jù)管子的資料,采用10V電源,工作點設(shè)置為Vce=8.0V,Ic=10mA。
1.4.1 輸入匹配電路
通過仿真得到最佳源反射系數(shù)時的最佳輸入阻抗為11-j*14.2。為了得到最小噪聲系數(shù),令,按照該阻抗設(shè)計輸入匹配電路,噪聲系數(shù)最小,但此時輸入端是失配的,因此,增益不是最大,電壓駐波比也不是最小。
設(shè)計選用聚四氟乙烯材料,εr=2.65,H=0.8mm,T=35μm。為了實現(xiàn)寬帶放大,輸入端采用微帶雙枝短截線。利用計算工具可得到符合要求的輸入匹配電路如圖2所示。
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