GPS接收機(jī)低噪聲放大器設(shè)計(jì)
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1 GPS接收機(jī)低噪聲放大器的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)的LNA主要指標(biāo)為：工作頻率為1 520～1 600 MHz；噪聲系數(shù)NFO．50 dB；增益G>16．0 dB；輸入駐波比2；輸出駐波比1．5。
1．1 器件選擇
選擇合適的器件，考慮到噪聲系數(shù)較低、增益較高，所以選擇PHEMT GaAsFET低噪聲晶體管。在設(shè)計(jì)低噪聲放大器前，首先要建立晶體管的小信號(hào)模型，一般公司都會(huì)提供具有現(xiàn)成模型的放大器件。這里選擇Agilent公司的生產(chǎn)的ATF-54143。1．52～1．60 GHz頻帶內(nèi)，設(shè)計(jì)反τ型匹配網(wǎng)絡(luò)，該匹配網(wǎng)絡(luò)由集總元件電感、電容構(gòu)成。選擇電感時(shí)，要選擇高Q電感。為了在模擬仿真中能夠與實(shí)際情況相符合，選用Murata公司的電感和電容模型。這里選用貼片電感型號(hào)為LQWl8，貼片電容型號(hào)為GRMl8，電感LQWl8在1．6 GHz典型Q值為80。
1．2 直流偏置
在設(shè)計(jì)低噪聲放大器中，設(shè)計(jì)直流偏置的目標(biāo)是選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，靜態(tài)點(diǎn)的好壞直接影響電路的噪聲、增益和線性度。由電阻組成的簡(jiǎn)單偏置網(wǎng)絡(luò)可以為ATF-54143提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，但溫度性較差?？捎糜性雌镁W(wǎng)絡(luò)彌補(bǔ)溫度性差的缺點(diǎn)，但有源偏置網(wǎng)絡(luò)會(huì)使電路尺寸增加，加大了電路板排版的難度以及增加了功率消耗。在設(shè)計(jì)實(shí)際電路中，要根據(jù)具體情況選擇有源偏置網(wǎng)絡(luò)，或是電阻偏置網(wǎng)絡(luò)。就文中的LNA而言，考慮到結(jié)構(gòu)和成本，這里選擇電阻無源偏置網(wǎng)絡(luò)。采用Agilenl的ATF54143，根據(jù)該公司給出的datasheet指標(biāo)，設(shè)計(jì)Vds=3．8 V、Ids=ll mA偏置工作點(diǎn)。因?yàn)樵陔娏鳛閘lmA時(shí)ATF-54143性能較好。電阻R3為100 Ω；R2為680 Ω；R1為60 Ω，如圖1所示。
1．3 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)
放大器的穩(wěn)定性是放大器中需要考慮的重要因素。需要在工作頻率下絕對(duì)穩(wěn)定，有兩種方法可以判斷該器件是無條件穩(wěn)定。第一種方法
第二種方法：用s參量組合成的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，只有單一參量μ，其定義為
要使電路穩(wěn)定通常有兩種方法：第一種，在場(chǎng)效應(yīng)管漏極端加阻性負(fù)載，能夠在很寬的頻段內(nèi)使器件產(chǎn)生等阻抗，從而獲得寬帶穩(wěn)定性。其缺點(diǎn)是阻性終端要消耗一些能量，降低輸出功率；第二種，在源極與地之間加電感，可引起串聯(lián)負(fù)反饋，使器件增益下降，但穩(wěn)定性提高了。在微波電路中，源極負(fù)反饋可以是電感集總元件，也可以是一段短傳輸線，本設(shè)計(jì)采用前者。
仿真結(jié)果如圖2，圖3所示，可以看出在l 520～l 600 MHz的范圍內(nèi)輸入輸出及整體穩(wěn)定性都>1，因此電路在帶內(nèi)穩(wěn)定。
評(píng)論