基于ADS的C波段的低噪声放大器仿真设计研究

2014-01-23 16:06 来源:电子信息网 作者:蒲公英

摘要:低噪声放大器是接收机中最重要的模块之一,文中采用了低噪声、较高关联增益、PHEMT技术设计的ATF35176晶体管,设计了一种应用于5.5~6.5 GHz频段的低噪声放大器。为了获得较高的增益,该电路采用三级级联放大结构形式,并通过ADS软件对电路的增益、噪声系数、驻波比、稳定系数等特性进行了研究设计,最终得到LNA在该频段内增益大于32.8 dB,噪声小于1.5 dB,输入输出驻波比小于2,达到设计指标。

在整个接收系统中,低噪声放大器总是处于前端的位置。整个接收系统的噪声取决于低噪声放大器的噪声。与普通放大器相比,低噪声放大器一方面可以减小系统的杂波干扰,提高系统的灵敏度;另一方面放大系统的信号,保证系统工作的正常运行。总之,低噪声放大器的性能不仅制约了整个接收系统的性能,而且,对于整个接收系统技术水平的提高,也起了决定性的作用。

1 低噪声放大器的设计指标

低噪声放大器的主要性能指标包括:稳定性、功率增益、噪声系数、增益平坦度等,在这些指标之中噪声系数和放大增益对系统性能的影响较大。因此对低噪声放大器的设计主要从稳定性、功率增益、噪声系数、输入输出电压驻波比等方面进行考虑。

1.1 稳定性

放大器电路必须满足的首要条件之一是其在工作频段内的稳定性。因为假如在设计和制造放大器时不谨慎从事,在微波频率上一些不可避免的寄生因素往往足以引起振荡。

所以为了保证电路的稳定性,主要采取以下措施:1)可以在源极引入负反馈,使电路处于稳定状态;2)采用铁氧体隔离器能稳定电路;3)在漏极串联电阻或∏型阻性衰减器,通常接在低噪声放大器末级或末前级输出口。而目前提高电路稳定性常用的是引入负反馈。

1.2 功率增益以及增益平坦度

放大电路的增益是放大电路最重要性能指标,也是设计放大电路的一个基本参数。因此在放大器的设计中增益指标的完成很是重要,功率增益主要有3种描述方式:可用功率增益GA,工作功率增益GP,转换功率增益GT。

增益平坦度对于低噪声放大电路来说,就是全频带范围内增益变化要平缓,不允许增益变化陡变。

1.3 噪声系数

噪声系数是LNA的另一重要指标,如果接收系统噪声系数过大,信号会被噪声埋没,致使接收系统的灵敏度减小。

1.4 驻波比

低噪声放大器通常用输入输出驻波比来表示输入输出信号的反射损耗,输入输出驻波比过大时不仅会损坏与低噪声放大器级联的器件还会使系统的增益起伏和群迟延变坏,因此低噪声放大器的输入输出驻波比应该满足一定要求,在一般系统中功率放大器的输入输出驻波比要小于2。

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放大器 仿真 ADS

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